項(xiàng)目6任務(wù)一：變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法及電動(dòng)機(jī)的選擇

1、任務(wù)一任務(wù)一 變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法及電動(dòng)變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法及電動(dòng)機(jī)的選擇機(jī)的選擇 知識(shí)與能力目標(biāo)知識(shí)與能力目標(biāo)變頻變頻調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法 1異步電動(dòng)機(jī)的選擇方法異步電動(dòng)機(jī)的選擇方法 2345負(fù)載功率的計(jì)算方法負(fù)載功率的計(jì)算方法 2變頻調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法變頻調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法 對(duì)于動(dòng)態(tài)、靜態(tài)指標(biāo)要求比較高的控制系統(tǒng)對(duì)于動(dòng)態(tài)、靜態(tài)指標(biāo)要求比較高的控制系統(tǒng)，在變頻調(diào)速設(shè)計(jì)，在變頻調(diào)速設(shè)計(jì)時(shí)，要求經(jīng)常利用時(shí)，要求經(jīng)常利用速度反饋、電流反饋、電壓反饋、張力反饋、位置速度反饋、電流反饋、電壓反饋、張力反饋、位置反饋反饋等，通過利用反饋組成一個(gè)控制策略優(yōu)良的自調(diào)系統(tǒng)來改善系統(tǒng)等，通過利用

2、反饋組成一個(gè)控制策略優(yōu)良的自調(diào)系統(tǒng)來改善系統(tǒng)的性能。的性能。 對(duì)于動(dòng)態(tài)、靜態(tài)指標(biāo)要求不高的生產(chǎn)工藝系統(tǒng)，對(duì)于動(dòng)態(tài)、靜態(tài)指標(biāo)要求不高的生產(chǎn)工藝系統(tǒng)，在變頻調(diào)速控制在變頻調(diào)速控制系統(tǒng)中也有系統(tǒng)中也有電流反饋、位置反饋電流反饋、位置反饋等。但是這些反饋一般都是開關(guān)量等。但是這些反饋一般都是開關(guān)量的，因此這些開關(guān)量通常用于變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的保護(hù)。的，因此這些開關(guān)量通常用于變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的保護(hù)。變頻調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法變頻調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法 對(duì)于控制對(duì)象具有多變量、變參數(shù)、非線性的控制系統(tǒng)，對(duì)于控制對(duì)象具有多變量、變參數(shù)、非線性的控制系統(tǒng)，常規(guī)的常規(guī)的PID調(diào)節(jié)器已解決不了，人們開始把智能控制引入到變頻

3、調(diào)速控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)器已解決不了，人們開始把智能控制引入到變頻調(diào)速控制系統(tǒng)中。智能控制可以不需要精確的數(shù)學(xué)模型，仿照人的智能，根據(jù)系統(tǒng)中。智能控制可以不需要精確的數(shù)學(xué)模型，仿照人的智能，根據(jù)系統(tǒng)誤差及其變化率來決定控制器的輸出，并自動(dòng)調(diào)整控制器。誤差及其變化率來決定控制器的輸出，并自動(dòng)調(diào)整控制器。 無論是選用智能控制器還是選用傳統(tǒng)的控制器，在設(shè)計(jì)變頻調(diào)速控制系無論是選用智能控制器還是選用傳統(tǒng)的控制器，在設(shè)計(jì)變頻調(diào)速控制系統(tǒng)時(shí)都需要建立系統(tǒng)當(dāng)前狀態(tài)、誤差與控制量之間的關(guān)系，都具有類似的統(tǒng)時(shí)都需要建立系統(tǒng)當(dāng)前狀態(tài)、誤差與控制量之間的關(guān)系，都具有類似的設(shè)計(jì)過程。設(shè)計(jì)過程。變頻調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法變頻調(diào)速系

4、統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法 變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)步驟變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)步驟 （1 1）了解生產(chǎn)工藝對(duì)轉(zhuǎn)速變化的要求，分析影響轉(zhuǎn)速變化的因素，根據(jù)）了解生產(chǎn)工藝對(duì)轉(zhuǎn)速變化的要求，分析影響轉(zhuǎn)速變化的因素，根據(jù)自動(dòng)控制系統(tǒng)的形成理論建立調(diào)速控制系統(tǒng)的原理框圖。自動(dòng)控制系統(tǒng)的形成理論建立調(diào)速控制系統(tǒng)的原理框圖。 （2 2）了解生產(chǎn)工藝的操作過程，根據(jù)電氣控制電路的設(shè)計(jì)方法建立調(diào)速）了解生產(chǎn)工藝的操作過程，根據(jù)電氣控制電路的設(shè)計(jì)方法建立調(diào)速控制系統(tǒng)的電氣控制原理框圖?？刂葡到y(tǒng)的電氣控制原理框圖。 （3 3）根據(jù)負(fù)載情況和生產(chǎn)工藝的要求選擇電動(dòng)機(jī)、變頻器及其外圍設(shè)備。）根據(jù)負(fù)載情況和生產(chǎn)工藝的要求選擇電動(dòng)

5、機(jī)、變頻器及其外圍設(shè)備。如果是閉環(huán)控制，最好選用能夠四象限運(yùn)行的通用變頻器。如果是閉環(huán)控制，最好選用能夠四象限運(yùn)行的通用變頻器。變頻調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法變頻調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法 （4 4）根據(jù)掌握被控對(duì)象數(shù)學(xué)模型的情況，決定是選擇常規(guī)）根據(jù)掌握被控對(duì)象數(shù)學(xué)模型的情況，決定是選擇常規(guī)PID調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器還是選擇智能調(diào)節(jié)器。如果被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型不清楚，又想知道被控對(duì)還是選擇智能調(diào)節(jié)器。如果被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型不清楚，又想知道被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型，若條件允許，可用動(dòng)態(tài)信號(hào)測(cè)試儀實(shí)測(cè)數(shù)學(xué)模型。對(duì)被控象的數(shù)學(xué)模型，若條件允許，可用動(dòng)態(tài)信號(hào)測(cè)試儀實(shí)測(cè)數(shù)學(xué)模型。對(duì)被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型無嚴(yán)格要求的調(diào)節(jié)器，應(yīng)屬于非常規(guī)對(duì)

6、象的數(shù)學(xué)模型無嚴(yán)格要求的調(diào)節(jié)器，應(yīng)屬于非常規(guī)PID調(diào)節(jié)器。調(diào)節(jié)器。 （5 5）購(gòu)置基本設(shè)備：通用變頻器、反饋元件、）購(gòu)置基本設(shè)備：通用變頻器、反饋元件、PLC、調(diào)節(jié)器和電動(dòng)機(jī)。、調(diào)節(jié)器和電動(dòng)機(jī)。如果所設(shè)計(jì)的工程項(xiàng)目屬于舊設(shè)備改造項(xiàng)目，電動(dòng)機(jī)就不需要重新購(gòu)置。如果所設(shè)計(jì)的工程項(xiàng)目屬于舊設(shè)備改造項(xiàng)目，電動(dòng)機(jī)就不需要重新購(gòu)置。 （6 6）根據(jù)實(shí)際購(gòu)置的設(shè)備，繪制調(diào)速控制系統(tǒng)的電氣控制電路原理）根據(jù)實(shí)際購(gòu)置的設(shè)備，繪制調(diào)速控制系統(tǒng)的電氣控制電路原理圖，編制控制系統(tǒng)的程序，修改調(diào)速控制系統(tǒng)的原理框圖。圖，編制控制系統(tǒng)的程序，修改調(diào)速控制系統(tǒng)的原理框圖。變頻調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法變頻調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法 影響變

7、頻調(diào)速控制系統(tǒng)性能的因素影響變頻調(diào)速控制系統(tǒng)性能的因素 （1 1）同樣是一個(gè)開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，所選擇的通用變頻器的型號(hào)不同，變頻同樣是一個(gè)開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，所選擇的通用變頻器的型號(hào)不同，變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的性能優(yōu)良程度也不一定相同。調(diào)速控制系統(tǒng)的性能優(yōu)良程度也不一定相同。即使選擇相同的通用變頻器型即使選擇相同的通用變頻器型號(hào)，變頻器的參數(shù)設(shè)置不同，其性能優(yōu)良程度也不會(huì)相同。號(hào)，變頻器的參數(shù)設(shè)置不同，其性能優(yōu)良程度也不會(huì)相同。 （2 2）同樣是一個(gè)閉環(huán)變頻調(diào)速控制系統(tǒng)，所放置的反饋元件位置不同，同樣是一個(gè)閉環(huán)變頻調(diào)速控制系統(tǒng)，所放置的反饋元件位置不同，系統(tǒng)的性能優(yōu)良程度相差十分明顯。系統(tǒng)的性能優(yōu)良程度相差

8、十分明顯。即使反饋元件的放置位置相同，反饋元即使反饋元件的放置位置相同，反饋元件的型號(hào)、質(zhì)量不同，由抑制定理可知，其性能優(yōu)良程度也不會(huì)相同。所件的型號(hào)、質(zhì)量不同，由抑制定理可知，其性能優(yōu)良程度也不會(huì)相同。所以，以，反饋信號(hào)的真實(shí)程度及質(zhì)量決定著一個(gè)閉環(huán)變頻調(diào)速系統(tǒng)的成敗。反饋信號(hào)的真實(shí)程度及質(zhì)量決定著一個(gè)閉環(huán)變頻調(diào)速系統(tǒng)的成敗。變頻調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法變頻調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法 （3 3）調(diào)節(jié)器的控制算法、參數(shù)設(shè)置不同，變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的性能優(yōu)調(diào)節(jié)器的控制算法、參數(shù)設(shè)置不同，變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的性能優(yōu)良程度相差比較大。良程度相差比較大。因此，設(shè)計(jì)選擇一套控制算法合理、簡(jiǎn)單、可靠、調(diào)因此，設(shè)計(jì)選擇一套控

9、制算法合理、簡(jiǎn)單、可靠、調(diào)試方便和控制精度高的調(diào)節(jié)器是用戶必須特別注意的問題。試方便和控制精度高的調(diào)節(jié)器是用戶必須特別注意的問題。 （4 4）兩個(gè)完全一樣的變頻調(diào)速控制系統(tǒng)，如果安裝環(huán)境不同，可能效兩個(gè)完全一樣的變頻調(diào)速控制系統(tǒng)，如果安裝環(huán)境不同，可能效果完全不同。果完全不同。特別是輸出電纜布置不合理，不但影響變頻調(diào)速控制系統(tǒng)性特別是輸出電纜布置不合理，不但影響變頻調(diào)速控制系統(tǒng)性能，還會(huì)損壞開關(guān)管和驅(qū)動(dòng)電路。能，還會(huì)損壞開關(guān)管和驅(qū)動(dòng)電路。 （5 5）對(duì)于開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，除變頻器優(yōu)良程度影響系統(tǒng)的性能外，電動(dòng)對(duì)于開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，除變頻器優(yōu)良程度影響系統(tǒng)的性能外，電動(dòng)機(jī)固有特性的硬度、安裝質(zhì)量也嚴(yán)重影

10、響變頻器調(diào)速控制系統(tǒng)的性能。機(jī)固有特性的硬度、安裝質(zhì)量也嚴(yán)重影響變頻器調(diào)速控制系統(tǒng)的性能。變頻調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法變頻調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法 設(shè)計(jì)閉環(huán)調(diào)速控制系統(tǒng)的注意事項(xiàng)設(shè)計(jì)閉環(huán)調(diào)速控制系統(tǒng)的注意事項(xiàng) （1 1）調(diào)節(jié)器的控制參數(shù)大范圍可調(diào)。調(diào)節(jié)器的控制參數(shù)大范圍可調(diào)。 （2 2）轉(zhuǎn)速反饋元件采用光電轉(zhuǎn)速傳感器。轉(zhuǎn)速反饋元件采用光電轉(zhuǎn)速傳感器。這種傳感器體積小，精度高，這種傳感器體積小，精度高，易于和被測(cè)軸實(shí)現(xiàn)軟軸連接，對(duì)同心度的要求不高，便于安裝。另外，其脈易于和被測(cè)軸實(shí)現(xiàn)軟軸連接，對(duì)同心度的要求不高，便于安裝。另外，其脈沖信號(hào)便于傳送，有利于提高系統(tǒng)的抗干擾能力。一般光電傳感器的外接引沖信號(hào)便于

11、傳送，有利于提高系統(tǒng)的抗干擾能力。一般光電傳感器的外接引線有三根：電源線、地線和脈沖輸出線。線有三根：電源線、地線和脈沖輸出線。 （3 3）電機(jī)、反饋元件和變頻器之間連接。電機(jī)、反饋元件和變頻器之間連接。若電動(dòng)機(jī)、測(cè)速發(fā)動(dòng)機(jī)或傳感若電動(dòng)機(jī)、測(cè)速發(fā)動(dòng)機(jī)或傳感器安裝在同一個(gè)金屬底座上，應(yīng)選擇帶有漏電保護(hù)措施的變頻器，或另外增器安裝在同一個(gè)金屬底座上，應(yīng)選擇帶有漏電保護(hù)措施的變頻器，或另外增加漏電保護(hù)措施。加漏電保護(hù)措施。異步電動(dòng)機(jī)的選擇方法異步電動(dòng)機(jī)的選擇方法 電動(dòng)機(jī)選擇電動(dòng)機(jī)選擇電動(dòng)機(jī)類型電動(dòng)機(jī)類型 結(jié)構(gòu)形式結(jié)構(gòu)形式 額定轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)速 額定功率額定功率 其中主要的是電其中主要的是電動(dòng)機(jī)額定功率的

12、動(dòng)機(jī)額定功率的選擇選擇 ？電動(dòng)機(jī)類型選擇電動(dòng)機(jī)類型選擇 電動(dòng)機(jī)類型選擇的基本原則是：電動(dòng)機(jī)類型選擇的基本原則是：在滿足工作機(jī)械對(duì)于拖動(dòng)系統(tǒng)要求的前在滿足工作機(jī)械對(duì)于拖動(dòng)系統(tǒng)要求的前提下，所選電動(dòng)機(jī)應(yīng)盡可能結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便、價(jià)格低廉。提下，所選電動(dòng)機(jī)應(yīng)盡可能結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便、價(jià)格低廉。 對(duì)起動(dòng)性能無過高要求的調(diào)速系統(tǒng)對(duì)起動(dòng)性能無過高要求的調(diào)速系統(tǒng)應(yīng)優(yōu)先考慮使用籠型交流異步電動(dòng)機(jī)。應(yīng)優(yōu)先考慮使用籠型交流異步電動(dòng)機(jī)。 某些工作機(jī)械如橋式起重機(jī)、電梯、鍛壓機(jī)等，某些工作機(jī)械如橋式起重機(jī)、電梯、鍛壓機(jī)等，工作中起動(dòng)、制動(dòng)比較工作中起動(dòng)、制動(dòng)比較頻繁，為提高生產(chǎn)率又要求電動(dòng)機(jī)具有較

13、大的起動(dòng)、制動(dòng)轉(zhuǎn)矩以縮短起動(dòng)、頻繁，為提高生產(chǎn)率又要求電動(dòng)機(jī)具有較大的起動(dòng)、制動(dòng)轉(zhuǎn)矩以縮短起動(dòng)、制動(dòng)時(shí)間，同時(shí)還有一定的調(diào)速要求。對(duì)于這類工作機(jī)械，制動(dòng)時(shí)間，同時(shí)還有一定的調(diào)速要求。對(duì)于這類工作機(jī)械，可考慮選用繞線可考慮選用繞線式異步電動(dòng)機(jī)。式異步電動(dòng)機(jī)。異步電動(dòng)機(jī)的選擇方法異步電動(dòng)機(jī)的選擇方法 電壓等級(jí)及轉(zhuǎn)速的選擇電壓等級(jí)及轉(zhuǎn)速的選擇 交流電動(dòng)機(jī)電壓等級(jí)的選擇交流電動(dòng)機(jī)電壓等級(jí)的選擇：一般中小功率交流電動(dòng)機(jī)額定電壓：一般中小功率交流電動(dòng)機(jī)額定電壓選選3 380V，大功率交流電動(dòng)機(jī)額定電壓大功率交流電動(dòng)機(jī)額定電壓選選3KV或或6KV。 額定功率相同的電動(dòng)機(jī)，額定轉(zhuǎn)速越高，其體積越小，重量越輕，

14、價(jià)格也越額定功率相同的電動(dòng)機(jī)，額定轉(zhuǎn)速越高，其體積越小，重量越輕，價(jià)格也越低。因此，低。因此，工作于長(zhǎng)期工作制的工作機(jī)械，原則上應(yīng)選用額定轉(zhuǎn)速較高的電動(dòng)機(jī)工作于長(zhǎng)期工作制的工作機(jī)械，原則上應(yīng)選用額定轉(zhuǎn)速較高的電動(dòng)機(jī)。但額定轉(zhuǎn)速高必然導(dǎo)致傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的復(fù)雜化，實(shí)際選用時(shí)應(yīng)作全面權(quán)衡。但額定轉(zhuǎn)速高必然導(dǎo)致傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的復(fù)雜化，實(shí)際選用時(shí)應(yīng)作全面權(quán)衡。 對(duì)于經(jīng)常工作于起動(dòng)、制動(dòng)狀態(tài)的電動(dòng)機(jī)，應(yīng)考慮額定轉(zhuǎn)速對(duì)起動(dòng)、制動(dòng)時(shí)對(duì)于經(jīng)常工作于起動(dòng)、制動(dòng)狀態(tài)的電動(dòng)機(jī)，應(yīng)考慮額定轉(zhuǎn)速對(duì)起動(dòng)、制動(dòng)時(shí)間和起動(dòng)、制動(dòng)過程中能量損耗的影響?？梢宰C明，間和起動(dòng)、制動(dòng)過程中能量損耗的影響?？梢宰C明，從縮短起動(dòng)、制動(dòng)時(shí)間和減從縮短起動(dòng)

15、、制動(dòng)時(shí)間和減小起動(dòng)、制動(dòng)過程中能量損耗的角度考慮，應(yīng)選用小起動(dòng)、制動(dòng)過程中能量損耗的角度考慮，應(yīng)選用GD2與額定轉(zhuǎn)速與額定轉(zhuǎn)速nN乘積最小的乘積最小的電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)。異步電動(dòng)機(jī)的選擇方法異步電動(dòng)機(jī)的選擇方法 異步電動(dòng)機(jī)的選擇方法異步電動(dòng)機(jī)的選擇方法 開啟式。適用于干燥、清潔的工作環(huán)境。開啟式。適用于干燥、清潔的工作環(huán)境。防護(hù)式。適用于比較干燥、灰塵不多且無腐蝕性及爆炸性氣體的場(chǎng)所。防護(hù)式。適用于比較干燥、灰塵不多且無腐蝕性及爆炸性氣體的場(chǎng)所。封閉式。適用于在液體中工作的機(jī)械，如點(diǎn)動(dòng)潛水泵、深水泵等。封閉式。適用于在液體中工作的機(jī)械，如點(diǎn)動(dòng)潛水泵、深水泵等。 防爆式。適用于有易燃、易爆氣體的場(chǎng)

16、所，如油庫、煤氣站及礦井等。防爆式。適用于有易燃、易爆氣體的場(chǎng)所，如油庫、煤氣站及礦井等。電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)形式的選擇電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)形式的選擇電動(dòng)機(jī)容量的選擇電動(dòng)機(jī)容量的選擇 基本原則是：基本原則是：能帶動(dòng)負(fù)載，在生產(chǎn)工藝所要求的各個(gè)轉(zhuǎn)速點(diǎn)長(zhǎng)期運(yùn)行不過能帶動(dòng)負(fù)載，在生產(chǎn)工藝所要求的各個(gè)轉(zhuǎn)速點(diǎn)長(zhǎng)期運(yùn)行不過熱，在舊設(shè)備改造時(shí)，要盡可能地留用原設(shè)備的電動(dòng)機(jī)。熱，在舊設(shè)備改造時(shí)，要盡可能地留用原設(shè)備的電動(dòng)機(jī)。 選擇電動(dòng)機(jī)容量時(shí)應(yīng)考慮如下幾點(diǎn)：選擇電動(dòng)機(jī)容量時(shí)應(yīng)考慮如下幾點(diǎn)： 電動(dòng)機(jī)容量、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩必須大于負(fù)載所需要的功率和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩；電動(dòng)機(jī)容量、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩必須大于負(fù)載所需要的功率和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩； 電源電壓下降電源電壓下降1

17、0%10%15%15%的情況下，轉(zhuǎn)矩仍能滿足起動(dòng)或運(yùn)行中的需要；的情況下，轉(zhuǎn)矩仍能滿足起動(dòng)或運(yùn)行中的需要； 溫升必須在絕緣所限制的范圍以內(nèi)；溫升必須在絕緣所限制的范圍以內(nèi)； 如果電動(dòng)機(jī)每次在最低頻率時(shí)連續(xù)工作的時(shí)間不長(zhǎng)，則可留用原有電動(dòng)機(jī)；如果電動(dòng)機(jī)每次在最低頻率時(shí)連續(xù)工作的時(shí)間不長(zhǎng)，則可留用原有電動(dòng)機(jī)； 如果在最低頻率時(shí)連續(xù)運(yùn)行的時(shí)間較長(zhǎng)，則電動(dòng)機(jī)的容量應(yīng)提高一擋。如果在最低頻率時(shí)連續(xù)運(yùn)行的時(shí)間較長(zhǎng)，則電動(dòng)機(jī)的容量應(yīng)提高一擋。異步電動(dòng)機(jī)的選擇方法異步電動(dòng)機(jī)的選擇方法 電動(dòng)機(jī)磁極對(duì)數(shù)的選擇電動(dòng)機(jī)磁極對(duì)數(shù)的選擇 異步電動(dòng)機(jī)的選擇方法異步電動(dòng)機(jī)的選擇方法 電動(dòng)機(jī)的磁極對(duì)數(shù)一般由生產(chǎn)工藝決定，不易隨

18、意選擇。電動(dòng)機(jī)的磁極對(duì)數(shù)一般由生產(chǎn)工藝決定，不易隨意選擇。如果通用變頻器如果通用變頻器具有矢量控制功能，若有條件，最好選擇具有矢量控制功能，若有條件，最好選擇2P=4的電動(dòng)機(jī)，的電動(dòng)機(jī)，因?yàn)槎鄶?shù)矢量控制通因?yàn)槎鄶?shù)矢量控制通用變頻器是以用變頻器是以2P=4的電動(dòng)機(jī)作為模型進(jìn)行設(shè)計(jì)的。的電動(dòng)機(jī)作為模型進(jìn)行設(shè)計(jì)的。電動(dòng)機(jī)工作頻率范圍的選擇電動(dòng)機(jī)工作頻率范圍的選擇 電動(dòng)機(jī)工作頻率的范圍應(yīng)包含負(fù)載對(duì)調(diào)速范圍的要求。電動(dòng)機(jī)工作頻率的范圍應(yīng)包含負(fù)載對(duì)調(diào)速范圍的要求。由于某些通用變頻由于某些通用變頻器低速運(yùn)行特性不理想，所以最低頻率越高越好。器低速運(yùn)行特性不理想，所以最低頻率越高越好。使用變頻器傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)時(shí)應(yīng)

19、注意的問題使用變頻器傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)時(shí)應(yīng)注意的問題 （1 1）低速時(shí)的散熱能力。）低速時(shí)的散熱能力?；\型異步電動(dòng)機(jī)的散熱能力，是按額定轉(zhuǎn)速且冷籠型異步電動(dòng)機(jī)的散熱能力，是按額定轉(zhuǎn)速且冷卻風(fēng)扇與電動(dòng)機(jī)同軸的條件下考慮冷卻風(fēng)量的。卻風(fēng)扇與電動(dòng)機(jī)同軸的條件下考慮冷卻風(fēng)量的。當(dāng)使用變頻器之后，在電動(dòng)機(jī)運(yùn)當(dāng)使用變頻器之后，在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行速度降低的情況下冷卻風(fēng)量將自動(dòng)變小，散熱能力隨之變差。由于電動(dòng)機(jī)的溫行速度降低的情況下冷卻風(fēng)量將自動(dòng)變小，散熱能力隨之變差。由于電動(dòng)機(jī)的溫升與冷卻風(fēng)量之間成反比，升與冷卻風(fēng)量之間成反比，所以在額定轉(zhuǎn)速以下連續(xù)運(yùn)行時(shí)，可采用設(shè)置恒速冷所以在額定轉(zhuǎn)速以下連續(xù)運(yùn)行時(shí)，可采用設(shè)置恒速冷卻

20、風(fēng)扇的辦法改善低速運(yùn)行條件下電動(dòng)機(jī)的散熱能力。卻風(fēng)扇的辦法改善低速運(yùn)行條件下電動(dòng)機(jī)的散熱能力。 （2 2）額定頻率運(yùn)行時(shí)有溫升提高。）額定頻率運(yùn)行時(shí)有溫升提高。由于變頻器的三相輸出電壓波形是由于變頻器的三相輸出電壓波形是SPWM波形，因此在異步電動(dòng)機(jī)的定子電流中含有高次諧波，波形，因此在異步電動(dòng)機(jī)的定子電流中含有高次諧波，高次諧波增加了電動(dòng)機(jī)的高次諧波增加了電動(dòng)機(jī)的損耗，使電動(dòng)機(jī)的效率和功率因素都變差。損耗，使電動(dòng)機(jī)的效率和功率因素都變差。高次諧波損耗與負(fù)載大小無關(guān)，所以高次諧波損耗與負(fù)載大小無關(guān)，所以電動(dòng)機(jī)溫升將會(huì)比變頻調(diào)速改造前有所提高。電動(dòng)機(jī)溫升將會(huì)比變頻調(diào)速改造前有所提高。通用變頻器高

21、次諧波分量越少，電通用變頻器高次諧波分量越少，電動(dòng)機(jī)的溫升也就越小。這也是檢驗(yàn)通用變頻器性能是否優(yōu)良的重要標(biāo)志之一。動(dòng)機(jī)的溫升也就越小。這也是檢驗(yàn)通用變頻器性能是否優(yōu)良的重要標(biāo)志之一。異步電動(dòng)機(jī)的選擇方法異步電動(dòng)機(jī)的選擇方法 高次諧波損耗主要包括高次諧波損耗主要包括銅損和鐵損兩部分銅損和鐵損兩部分，其中，其中鐵損是磁感應(yīng)強(qiáng)度和頻率的鐵損是磁感應(yīng)強(qiáng)度和頻率的函數(shù)。函數(shù)。由于由于PWM變頻器中含有載波頻率，所以與諧波有關(guān)的鐵損比較大。大量的變頻器中含有載波頻率，所以與諧波有關(guān)的鐵損比較大。大量的實(shí)踐表明，電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下，用變頻器供電與用工頻電網(wǎng)供電相比較，實(shí)踐表明，電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下，

22、用變頻器供電與用工頻電網(wǎng)供電相比較，電動(dòng)機(jī)電流增加電動(dòng)機(jī)電流增加10%，而溫升增加，而溫升增加20%左右。選擇電動(dòng)機(jī)時(shí)，應(yīng)考慮這種情況，左右。選擇電動(dòng)機(jī)時(shí)，應(yīng)考慮這種情況，適當(dāng)留有裕量，以防止溫升過高，影響電動(dòng)機(jī)使用壽命。適當(dāng)留有裕量，以防止溫升過高，影響電動(dòng)機(jī)使用壽命。 （3 3）電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)噪聲增大。）電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)噪聲增大。這是這是SPWM變頻器的載波頻率與電動(dòng)機(jī)鐵變頻器的載波頻率與電動(dòng)機(jī)鐵心的固有振蕩頻率發(fā)生諧振引起的電機(jī)鐵心振動(dòng)而發(fā)出的噪聲。解決方法是重新心的固有振蕩頻率發(fā)生諧振引起的電機(jī)鐵心振動(dòng)而發(fā)出的噪聲。解決方法是重新設(shè)定載波頻率。設(shè)定載波頻率。異步電動(dòng)機(jī)的選擇方法異步電

23、動(dòng)機(jī)的選擇方法 知識(shí)拓展知識(shí)拓展1 1變頻調(diào)速時(shí)電動(dòng)機(jī)速度控制變頻調(diào)速時(shí)電動(dòng)機(jī)速度控制 1 1）速度控制上限）速度控制上限 普通異步電動(dòng)機(jī)的速度上限就是額定頻率所對(duì)應(yīng)的額定速度。普通異步電動(dòng)機(jī)的速度上限就是額定頻率所對(duì)應(yīng)的額定速度。一般不要將一般不要將額定頻率為額定頻率為50Hz的電動(dòng)機(jī)超速運(yùn)行，否則，會(huì)引起帶負(fù)載能力下降、過電流，的電動(dòng)機(jī)超速運(yùn)行，否則，會(huì)引起帶負(fù)載能力下降、過電流，甚至機(jī)械性破壞。甚至機(jī)械性破壞。 2 2）中間速度）中間速度 采用異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速時(shí)，采用異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速時(shí)，要考慮在連續(xù)可調(diào)速度區(qū)段（中間速度）內(nèi)要考慮在連續(xù)可調(diào)速度區(qū)段（中間速度）內(nèi)運(yùn)行時(shí)的機(jī)械共振問題。

24、運(yùn)行時(shí)的機(jī)械共振問題。異步電動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩頻率一旦與固有振動(dòng)頻異步電動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩頻率一旦與固有振動(dòng)頻率一致，則會(huì)發(fā)生共振，并產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動(dòng)和噪聲，最嚴(yán)重的情況下會(huì)引起軸率一致，則會(huì)發(fā)生共振，并產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動(dòng)和噪聲，最嚴(yán)重的情況下會(huì)引起軸系斷裂事故。系斷裂事故。 對(duì)于風(fēng)機(jī)、泵類等負(fù)載，其軸系的固有振動(dòng)頻率通常都包含在可調(diào)范圍對(duì)于風(fēng)機(jī)、泵類等負(fù)載，其軸系的固有振動(dòng)頻率通常都包含在可調(diào)范圍內(nèi)，內(nèi)，特別是大容量異步電動(dòng)機(jī)幾乎都包含在低頻調(diào)速區(qū)域，特別是大容量異步電動(dòng)機(jī)幾乎都包含在低頻調(diào)速區(qū)域，應(yīng)避免電機(jī)在共振應(yīng)避免電機(jī)在共振頻率下運(yùn)行。頻率下運(yùn)行。知識(shí)拓展知識(shí)拓展 3 3）速度控制下限）

25、速度控制下限 采用普通異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速時(shí)，考慮到電動(dòng)機(jī)自身由于低速冷卻能力下采用普通異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速時(shí)，考慮到電動(dòng)機(jī)自身由于低速冷卻能力下降，降，速度下限由最低轉(zhuǎn)速與機(jī)械系統(tǒng)所允許的下限速度一起決定。速度下限由最低轉(zhuǎn)速與機(jī)械系統(tǒng)所允許的下限速度一起決定。 普通異步電動(dòng)機(jī)中多數(shù)都使用滾動(dòng)軸承。雖然對(duì)最低速度沒有限制，但對(duì)普通異步電動(dòng)機(jī)中多數(shù)都使用滾動(dòng)軸承。雖然對(duì)最低速度沒有限制，但對(duì)大容量異步電動(dòng)機(jī)及機(jī)械負(fù)載中使用滑動(dòng)軸承的場(chǎng)合，低速時(shí)由于潤(rùn)滑不良產(chǎn)大容量異步電動(dòng)機(jī)及機(jī)械負(fù)載中使用滑動(dòng)軸承的場(chǎng)合，低速時(shí)由于潤(rùn)滑不良產(chǎn)生過熱會(huì)導(dǎo)致油膜燒毀，需要考慮軸承的工作情況，以確定最低的運(yùn)轉(zhuǎn)速度。生過熱會(huì)

26、導(dǎo)致油膜燒毀，需要考慮軸承的工作情況，以確定最低的運(yùn)轉(zhuǎn)速度。 對(duì)于風(fēng)機(jī)，需要根據(jù)其共振臨界風(fēng)量確定最低轉(zhuǎn)速，對(duì)于風(fēng)機(jī)，需要根據(jù)其共振臨界風(fēng)量確定最低轉(zhuǎn)速，當(dāng)用泵進(jìn)行流量控制當(dāng)用泵進(jìn)行流量控制時(shí)，因有凈揚(yáng)程，所以需要控制泵的速度下限，避免出現(xiàn)低于某一速度時(shí)不能時(shí)，因有凈揚(yáng)程，所以需要控制泵的速度下限，避免出現(xiàn)低于某一速度時(shí)不能送水而發(fā)生倒流現(xiàn)象。送水而發(fā)生倒流現(xiàn)象。知識(shí)拓展知識(shí)拓展2 2預(yù)防變頻器浪涌電壓的危害預(yù)防變頻器浪涌電壓的危害 由于通用變頻器的功率開關(guān)器件在工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生浪涌電壓，當(dāng)通用變頻由于通用變頻器的功率開關(guān)器件在工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生浪涌電壓，當(dāng)通用變頻器驅(qū)動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)時(shí)，器驅(qū)動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)時(shí)

27、，有時(shí)需要采取措施防止浪涌電壓對(duì)電動(dòng)機(jī)絕緣的破壞。有時(shí)需要采取措施防止浪涌電壓對(duì)電動(dòng)機(jī)絕緣的破壞。 浪涌電壓在通用變頻器中顯著存在，由于功率開關(guān)器件浪涌電壓在通用變頻器中顯著存在，由于功率開關(guān)器件IGBT的開關(guān)速的開關(guān)速度快，電壓脈沖的上升沿陡度度快，電壓脈沖的上升沿陡度du/dt非常大，非常大，這種快速上升的電壓脈沖和較高這種快速上升的電壓脈沖和較高的開關(guān)頻率會(huì)在電動(dòng)機(jī)內(nèi)部形成軸承電流，從而會(huì)逐漸損壞軸承。的開關(guān)頻率會(huì)在電動(dòng)機(jī)內(nèi)部形成軸承電流，從而會(huì)逐漸損壞軸承。 若通用變頻器與電動(dòng)機(jī)之間的接線距離較長(zhǎng)，通用變頻器的輸出電壓達(dá)若通用變頻器與電動(dòng)機(jī)之間的接線距離較長(zhǎng)，通用變頻器的輸出電壓達(dá)到波

28、峰值的時(shí)間比前行波達(dá)到電動(dòng)機(jī)端子的時(shí)間短，在電動(dòng)機(jī)端子部位，前到波峰值的時(shí)間比前行波達(dá)到電動(dòng)機(jī)端子的時(shí)間短，在電動(dòng)機(jī)端子部位，前行波相對(duì)于其反射的波峰值為通用變頻器輸出波峰值的兩倍，如下圖所示。行波相對(duì)于其反射的波峰值為通用變頻器輸出波峰值的兩倍，如下圖所示。知識(shí)拓展知識(shí)拓展 當(dāng)通用變頻器與電動(dòng)機(jī)間的接線為電纜時(shí)，前行波從變頻器端子開始，到當(dāng)通用變頻器與電動(dòng)機(jī)間的接線為電纜時(shí)，前行波從變頻器端子開始，到達(dá)電動(dòng)機(jī)端子為止的時(shí)間達(dá)電動(dòng)機(jī)端子為止的時(shí)間t (s)可用下式求得：可用下式求得：式中，式中，L為變頻器到電動(dòng)機(jī)的距離（為變頻器到電動(dòng)機(jī)的距離（m）。）。 知識(shí)拓展知識(shí)拓展2 2預(yù)防變頻器浪涌電壓的危害預(yù)防變頻器浪涌電壓的危害 通用變頻器的電壓上升沿陡度約為通用變頻器的電壓上升沿陡度約為20003000V/s左右，左右，例如例如400V級(jí)級(jí)的通用變頻器直流回路電