自動(dòng)化綜合實(shí)踐課件

自動(dòng)化綜合實(shí)踐李方園自動(dòng)化綜合實(shí)踐李方園1

課題5離心機(jī)控制裝置離心機(jī)是將液體與固體顆?；旌衔镞M(jìn)行分離的設(shè)備，它一般是工藝流程中的后處理設(shè)備，所以直接關(guān)系到最終產(chǎn)品的質(zhì)量。從整體上看，我國(guó)離心機(jī)及自動(dòng)控制技術(shù)水平與國(guó)外先進(jìn)水平相比存在較大差距。主要表現(xiàn)在：離心機(jī)品種、規(guī)格少，不能完全滿足國(guó)內(nèi)生產(chǎn)需要，特別是分離物料粘度大、精度細(xì)的機(jī)械，效率高、生產(chǎn)能力大、自動(dòng)化程度高的離心機(jī)絕大多數(shù)依賴進(jìn)口；分離機(jī)理和應(yīng)用技術(shù)研究落后，新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)速度慢；制造工藝落后，生產(chǎn)效率低，產(chǎn)品可靠性、穩(wěn)定性較差，技術(shù)水平和自動(dòng)化水平較低；配套設(shè)備和材料不能滿足離心機(jī)產(chǎn)品生產(chǎn)的需要，尤其是產(chǎn)品的質(zhì)量、可靠性很不穩(wěn)定。

課題5離心機(jī)控制裝置2從離心機(jī)的發(fā)展來(lái)看，交流變頻器將替代原來(lái)的電磁調(diào)速、直流調(diào)速、液力偶合調(diào)速、多速電動(dòng)機(jī)，而逐步成為分離機(jī)械的主要驅(qū)動(dòng)裝置；而PLC控制也將逐漸替代原來(lái)的手動(dòng)操作和繼電器控制。從離心機(jī)的發(fā)展來(lái)看，交流變頻器將替代原來(lái)的電磁調(diào)速、直流調(diào)3

【課題任務(wù)書(shū)】

1、任務(wù)概述現(xiàn)有兩臺(tái)離心機(jī)（如圖5-1所示），一臺(tái)為雙電動(dòng)機(jī)離心機(jī)，用以分離洗滌混合物進(jìn)料，分離出來(lái)后的成品（純凈洗滌劑）可以加入到第二臺(tái)離心機(jī)（為水洗離心機(jī)）。請(qǐng)根據(jù)工藝流程來(lái)設(shè)計(jì)離心機(jī)控制裝置的解決方案。

【課題任務(wù)書(shū)】4圖5-1離心機(jī)控制裝置自動(dòng)化綜合實(shí)踐5

2、工藝流程根據(jù)圖5-1所示，離心機(jī)控制裝置的工藝流程如下：（1）先啟動(dòng)雙電動(dòng)機(jī)離心機(jī)，大約20分鐘，操作人員根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況判斷是否可以進(jìn)料；待出料達(dá)到一定數(shù)量后，開(kāi)始進(jìn)入停車程序段，10分鐘后停車完成。（2）自動(dòng)水洗機(jī)的工作流程由進(jìn)水、進(jìn)洗滌液、水洗、排水和脫水五個(gè)過(guò)程組成，其控制是通過(guò)水位開(kāi)關(guān)、進(jìn)水電磁閥、進(jìn)洗滌液電磁閥、排水電磁閥等配合完成。整個(gè)水洗流程為全自動(dòng)操作。（3）離心機(jī)運(yùn)行至少四個(gè)速度、正反兩個(gè)方向。

自動(dòng)化綜合實(shí)踐63、控制要求（1）輸入電源為三相380V電源。（2）電動(dòng)機(jī)功率：M1為3～22KW4極；M2為3～5.5KW4極；M3為3～5.5KW為6極電動(dòng)機(jī)。（3）雙電動(dòng)機(jī)離心機(jī)的轉(zhuǎn)速控制為電位器手動(dòng)控制。（4）水洗機(jī)為全自動(dòng)操作，水位開(kāi)關(guān)用來(lái)控制進(jìn)水到水洗機(jī)內(nèi)高、中、低水位。進(jìn)水電磁閥起著通/斷水源的作用。進(jìn)水時(shí)，進(jìn)水電磁閥打開(kāi)，將水注入；排水時(shí)，排水電磁閥打開(kāi)，將水排出。（5）水洗機(jī)變頻可以采用多段速進(jìn)行，在脫水階段，根據(jù)時(shí)間進(jìn)行4段速控制；在水洗階段，采用一個(gè)速度進(jìn)行正反轉(zhuǎn)控制。（6）水洗結(jié)束，應(yīng)該設(shè)置一個(gè)報(bào)警指示。3、控制要求7子課題1：離心機(jī)雙變頻控制一、離心機(jī)雙變頻的組成1、離心機(jī)雙變頻結(jié)構(gòu)臥螺離心機(jī)用雙電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)(圖5-2所示)，早在60年代已應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室,判斷主、副電動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)的方法是：與主動(dòng)件相連的電動(dòng)機(jī)處于電動(dòng)機(jī)工作狀態(tài),與從動(dòng)件相連的電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電動(dòng)機(jī)狀態(tài)。子課題1：離心機(jī)雙變頻控制一、離心機(jī)雙變頻的組成8圖5-2雙電動(dòng)機(jī)離心機(jī)示意圖圖5-2雙電動(dòng)機(jī)離心機(jī)示意圖9因此，雙電動(dòng)機(jī)離心機(jī)中主電動(dòng)機(jī)處于電動(dòng)機(jī)狀態(tài)，副電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電動(dòng)機(jī)狀態(tài)。但這種傳動(dòng)方式幾十年來(lái)沒(méi)有在工業(yè)上獲得廣泛應(yīng)用，究其原因：關(guān)鍵在于副電動(dòng)機(jī)再生的電能在當(dāng)初的技術(shù)條件下，不能合理利用。一種方法是用普通變頻器驅(qū)動(dòng)副電動(dòng)機(jī),再生能量以熱能的形式消耗在制動(dòng)電阻上.另一種方法是,使用帶有能量回饋單元的專用變頻器驅(qū)動(dòng),可將再生的電能回送到交流電網(wǎng),如富士公司的RHR系列能量回饋裝置,ABB公司的ACS611/811系列變頻器,但價(jià)格貴,只在少數(shù)場(chǎng)合獲得應(yīng)用(如軋鋼、礦山)。因此，雙電動(dòng)機(jī)離心機(jī)中主電動(dòng)機(jī)處于電動(dòng)機(jī)狀態(tài)，副電動(dòng)機(jī)處于發(fā)10隨著電力電子技術(shù)的快速發(fā)展,近年來(lái)變頻器的性能價(jià)格比大大提高,共母線雙電動(dòng)機(jī)雙變頻器驅(qū)動(dòng)在臥螺離心機(jī)上廣泛應(yīng)用,即主、副電動(dòng)機(jī)各用一臺(tái)普通變頻器驅(qū)動(dòng),其直流母線用適當(dāng)?shù)姆绞讲⒔?較好的解決了這個(gè)問(wèn)題,在能源日益緊缺的今天,有特別重要的意義。雙電動(dòng)機(jī)離心機(jī)如圖5-3所示。

隨著電力電子技術(shù)的快速發(fā)展,近年來(lái)變頻器的性能價(jià)格比大大提11VF1-主變頻器;VF2-副變頻器1-主電動(dòng)機(jī);2-轉(zhuǎn)鼓;3-螺旋;4-差速器;5-差速器小軸;6-副電動(dòng)機(jī);圖5-3雙電動(dòng)機(jī)離心機(jī)變頻控制VF1-主變頻器;VF2-副變頻器122、雙電動(dòng)機(jī)離心機(jī)的工作過(guò)程

由電動(dòng)機(jī)學(xué)知道,電動(dòng)機(jī)處于再生制動(dòng)狀態(tài)的基本特征是:電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速超過(guò)同步轉(zhuǎn)速n>n0并且二者方向相同.工作點(diǎn)沿著機(jī)械特性曲線從第1象限向第2象限移動(dòng),這時(shí),電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的電磁力矩的方向和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相反,圖5-4中,A點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電磁力矩TL是制動(dòng)力矩,用來(lái)使離心機(jī)螺旋產(chǎn)生足夠的推料力矩,其大小是螺旋推料力矩的i分之一(i是差速器速比).

2、雙電動(dòng)機(jī)離心機(jī)的工作過(guò)程13圖5-4離心機(jī)的機(jī)械特性曲線

圖5-4離心機(jī)的機(jī)械特性曲線14由于電磁轉(zhuǎn)矩只和主磁通ΦM與轉(zhuǎn)子電流有功分量I2COSφ2的乘積成正比:TM=KTΦMBI2COSφ2回饋到電網(wǎng)的定子電流有功分量經(jīng)圖5-3中VD1-VD2全波整流,加到直流母線上,由于主、副變頻器的母線并接,該能量就被主電動(dòng)機(jī)利用,使母線電壓Vd維持在610V以內(nèi).共母線雙電動(dòng)機(jī)雙變頻節(jié)能建立在此基礎(chǔ)上。

由于電磁轉(zhuǎn)矩只和主磁通ΦM與轉(zhuǎn)子電流有功分量I2COSφ2的153、差轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)

a)減少差速b）增加差速圖5-5差轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)

3、差轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)a)減少差速b）增加差速16由于螺旋擔(dān)負(fù)著將沉積在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁的干泥推出轉(zhuǎn)鼓的使命,因此,差轉(zhuǎn)速的快慢直接影響到離心機(jī)的產(chǎn)量和分離效果.差轉(zhuǎn)速按下式計(jì)算Δn=(n鼓-n臂)/i(1)式中:Δn—差轉(zhuǎn)速r/minn鼓—轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速r/minn臂—差速器小軸轉(zhuǎn)速r/mini--差速器速比由上式可以看出,由于轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速和差速器速比一般固定不變,因此,調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)臂轉(zhuǎn)速即可調(diào)節(jié)差轉(zhuǎn)速.

由于螺旋擔(dān)負(fù)著將沉積在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁的干泥推出轉(zhuǎn)鼓的使命,因此,差17差轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)是通過(guò)改變副變頻器輸出頻率實(shí)現(xiàn).調(diào)節(jié)過(guò)程如下:設(shè)要減小差速,則增加輸出頻率,在頻率剛剛增加的瞬間,由于機(jī)械慣性的原因,轉(zhuǎn)速不可能突變,但機(jī)械特性已由曲線1變?yōu)榍€2（如圖5-5a）,工作點(diǎn)由A點(diǎn)跳到B點(diǎn),由于B點(diǎn)制動(dòng)轉(zhuǎn)矩小于A點(diǎn),電動(dòng)機(jī)加速,工作點(diǎn)沿著曲線2向左移動(dòng),在C點(diǎn),力矩重新達(dá)到平衡,電動(dòng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行在升高的轉(zhuǎn)速上。圖5-5中有陰影區(qū)域是過(guò)渡過(guò)程.增加差速的過(guò)程見(jiàn)圖5-5b.不難看出,當(dāng)調(diào)速范圍較大時(shí),副電動(dòng)機(jī)短期將運(yùn)行于電動(dòng)機(jī)狀態(tài).

差轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)是通過(guò)改變副變頻器輸出頻率實(shí)現(xiàn).調(diào)節(jié)過(guò)程如下:18二、離心機(jī)雙變頻系統(tǒng)的模型分析

1、離心機(jī)雙變頻模型圖5-6為離心機(jī)雙變頻共直流母線方式的配置方案。在共直流母線中，整流器前端回路可以有不同的組成方式，預(yù)充電回路的控制方案也有差異，這兩者通過(guò)直流熔絲與直流電解電容兩端連接，因此是共直流母線方式中最不可忽略的關(guān)鍵因素。

二、離心機(jī)雙變頻系統(tǒng)的模型分析1、離心機(jī)雙變頻模型19交流變頻器的整流回路可以是二極管，也可以是晶閘管，如圖5-7所示。在二極管整流器前端回路中，根據(jù)預(yù)充電方式還有兩種，即串接在電容組上，如圖5-7a）所示；也可以串接在母線上，如圖5-7b）所示。而在晶閘管整流前端回路中，其預(yù)充電是在一定的時(shí)間中通過(guò)逐步改變晶閘管的觸發(fā)角（從180度到0度）來(lái)實(shí)現(xiàn)的，如圖5-7c）所示。因此，當(dāng)不同類型的交流變頻器通過(guò)共直流母線互相連接到一起的時(shí)候，由于預(yù)充電控制的不協(xié)調(diào)性和整流回路的配置不同，將會(huì)大大降低系統(tǒng)的可靠性，而且在變頻器預(yù)充電、電動(dòng)機(jī)電動(dòng)或是電動(dòng)機(jī)發(fā)電狀態(tài)時(shí)不同變頻器之間還有相互反作用。

交流變頻器的整流回路可以是二極管，也可以是晶閘管，如圖5-720圖5-6兩臺(tái)交流變頻器的共直流母線方式配置

圖5-6兩臺(tái)交流變頻器的共直流母線方式配置21a)

b)

c)

圖5-7帶預(yù)充電回路的整流器前端模型

a)b)c)圖5-7帶預(yù)充電回路的整流器前端模型22基于上述因素，要為交流變頻器共直流母線方案制定一個(gè)統(tǒng)一的通用指導(dǎo)方案將會(huì)變得十分困難，而去分析和研究在不同運(yùn)行模式下可能產(chǎn)生的電流等級(jí)將變得十分有必要。因?yàn)橛辛四Ｐ头治霎a(chǎn)生的數(shù)據(jù)之后，才能針對(duì)不同的共母線方案選擇合適的部件、合適的母線連接方式，否則將會(huì)面臨整個(gè)系統(tǒng)不穩(wěn)定因素的干擾、交流變頻器的損壞等現(xiàn)象。

基于上述因素，要為交流變頻器共直流母線方案制定一個(gè)統(tǒng)一的通用232、整流前端和預(yù)充電回路的波形

在二極管整流回路中，預(yù)充電控制可以通過(guò)使用一個(gè)可控的電壓開(kāi)關(guān)來(lái)進(jìn)行模擬，而晶閘管整流回路則可以通過(guò)改變晶閘管的開(kāi)關(guān)脈沖來(lái)實(shí)現(xiàn)。由于交流變頻器的前端壓降和其他固有特性將在共直流母線方案中的電流回路和幅值起到支配性的影響，所以有必要對(duì)于交流變頻器的主回路前端整流回路建立一個(gè)精確的模型，這樣才能準(zhǔn)確地反應(yīng)實(shí)際工作情況。

2、整流前端和預(yù)充電回路的波形24在一個(gè)共直流母線系統(tǒng)中，除了圖5-7a）和圖5-7c）外，其他不同功率段和不同品牌的交流變頻器都可以任意互相連接，盡管他們之間的預(yù)充電策略和預(yù)充電時(shí)間間隔會(huì)有所不同。而在帶晶閘管整流回路中，其預(yù)充電波形將會(huì)難免產(chǎn)生電流浪涌。圖5-8和圖5-9為典型的二極管整流回路和晶閘管整流回路的預(yù)充電波形曲線。在圖5-8中，發(fā)生在接近末端的電流脈沖是由于預(yù)充電回路的電阻切斷的瞬間所致。

在一個(gè)共直流母線系統(tǒng)中，除了圖5-7a）和圖5-7c）外，其25圖5-8二極管整流回路的典型預(yù)充電波形

圖5-8二極管整流回路的典型預(yù)充電波形26圖5-9晶閘管整流回路的典型預(yù)充電波形

圖5-9晶閘管整流回路的典型預(yù)充電波形273、帶二極管整流回路的5.5KW和90KW交流變頻器并列運(yùn)行分析（1）分析預(yù)充電過(guò)程

交流變頻器處于共直流母線的并列運(yùn)行中時(shí)，每臺(tái)變頻器由于自身的充電時(shí)間不同，將導(dǎo)致不同的充電狀態(tài)，因此必須對(duì)此進(jìn)行分析以確保并列運(yùn)行中小容量變頻器的整流二極管和充電電容的電流有效值不能超過(guò)額定值，同時(shí)需測(cè)定最大的母線熔絲電流值以及有可能存在的變頻器環(huán)路電流值。

3、帶二極管整流回路的5.5KW和90KW交流變頻器并列運(yùn)28圖5-10為兩變頻器并聯(lián)后的直流母線電壓、母線熔絲電流和直流電容電流。圖5-11為兩并列變頻器的進(jìn)線A相線電流，從圖中可以看出小容量變頻器5.5KW的線電流在共母線后的電流有顯著的增加。圖5-12中可以看出不同的預(yù)充電時(shí)間將對(duì)兩直流母線回路的直流電壓差、直流熔絲電流產(chǎn)生很大的影響，尤其是在直流熔絲中將產(chǎn)生兩個(gè)電流浪涌，同時(shí)小容量變頻器5.5KW的直流電容將產(chǎn)生紋波電流。電流浪涌的產(chǎn)生是由于預(yù)充電時(shí)的兩次瞬變切換所造成的，其浪涌幅值將比各自變頻器在獨(dú)自預(yù)充電時(shí)要大得多。如果多臺(tái)并聯(lián)變頻器具有同一種預(yù)充電時(shí)間，則電流浪涌將會(huì)更大，這是因?yàn)檫@些變頻器在同一時(shí)間進(jìn)行瞬變切換。如果多臺(tái)并聯(lián)變頻器具有不同的預(yù)充電時(shí)間，則電流浪涌會(huì)發(fā)生在每一臺(tái)變頻器的預(yù)充電時(shí)間切換點(diǎn)，直至所有的變頻器都預(yù)充電結(jié)束。

圖5-10為兩變頻器并聯(lián)后的直流母線電壓、母線熔絲電流和直流29在不同變頻器并聯(lián)方案中，如果頻繁上電，其預(yù)充電回路的累積效果就會(huì)造成小容量變頻器直流電解電容的額外發(fā)熱、整流二極管過(guò)電流等不利情況。在模擬試驗(yàn)中，電流浪涌有一個(gè)幅值達(dá)106A的尖峰和大約3ms的持續(xù)時(shí)間，因此母線熔絲的額定電流應(yīng)該要與之匹配（I2t），否則就會(huì)造成預(yù)充電失敗。

在不同變頻器并聯(lián)方案中，如果頻繁上電，其預(yù)充電回路的累積效果30圖5-10兩變頻器并聯(lián)后的直流母線電壓、母線熔絲電流和直流電容電流圖5-10兩變頻器并聯(lián)后的直流母線電壓、母線熔絲電流和直流31圖5-11兩并列變頻器的A相線電流

圖5-11兩并列變頻器的A相線電流32圖5-12不同預(yù)充電時(shí)間的影響

圖5-12不同預(yù)充電時(shí)間的影響33在表5-1中，將預(yù)充電回路進(jìn)行定量比較，即比較兩臺(tái)交流變頻器5.5KW和90KW在單獨(dú)上電和共直流母線方案（即并列運(yùn)行）下的不同電流有效值。對(duì)于小容量的交流變頻器5.5KW而言，在并列運(yùn)行方式下比單獨(dú)上電整流二極管上流過(guò)的電流達(dá)到了100％的增加，在直流電容上的電流則增加了有26％左右。相反，對(duì)于大容量的交流變頻器90KW來(lái)說(shuō)二極管整流電流和電容直流電流卻下降了24％和19％。

在表5-1中，將預(yù)充電回路進(jìn)行定量比較，即比較兩臺(tái)交流變頻器34表5-1預(yù)充電回路電流比較

表5-1預(yù)充電回路電流比較35在本次分析中，盡管對(duì)于小容量變頻器來(lái)說(shuō)，其電流的增加值還在其額定范圍內(nèi)，但隨著并列方式的復(fù)雜性（如共直流母線的交流變頻器數(shù)量增多或者并列的交流變頻器容量更大），這些數(shù)據(jù)都將會(huì)被重新改寫(xiě)，甚至超出額定值。（2）分析電動(dòng)和發(fā)電狀態(tài)

圖5-13和圖5-14是變頻器逆變回路和異步電動(dòng)機(jī)的模型結(jié)構(gòu)，這個(gè)模型結(jié)構(gòu)對(duì)于分析電動(dòng)機(jī)處于電動(dòng)和發(fā)電狀態(tài)是非常有效的。

在本次分析中，盡管對(duì)于小容量變頻器來(lái)說(shuō)，其電流的增加值還在其36圖5-13PWM變頻器主回路模型

圖5-13PWM變頻器主回路模型37圖5-14異步電動(dòng)機(jī)模型

圖5-14異步電動(dòng)機(jī)模型38用與交流變頻器同等功率的交流異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行拖動(dòng)，這里我們將分析兩種情況：（1）兩者都處于電動(dòng)狀態(tài)；（2）90KW電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)而5.5KW電動(dòng)機(jī)處于電動(dòng)狀態(tài)。圖5-15為5.5KW變頻電流和正端熔絲電流，圖5-16則為90KW變頻器電流和負(fù)端熔絲電流。

用與交流變頻器同等功率的交流異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行拖動(dòng)，這里我們將分39圖5-155.5KW變頻器電流和正端熔絲電流

圖5-155.5KW變頻器電流和正端熔絲電流40圖5-1690KW變頻器電流和負(fù)端熔絲電流

圖5-1690KW變頻器電流和負(fù)端熔絲電流41表5-2中列出的數(shù)據(jù)是在不同運(yùn)行模式下變頻器的電動(dòng)機(jī)電流、電容直流電流、二極管整流電流和直流熔絲電流，其中包括單獨(dú)電動(dòng)、并列電動(dòng)、并列小容量電動(dòng)和大容量發(fā)電等。很明顯，小容量5.5KW變頻器的直流母線電容電流Ic在并列模式下兩種情況都增長(zhǎng)過(guò)快（分別為43.75A和44.44A），甚至超過(guò)額定范圍，這將導(dǎo)致直流熔絲電流Ifuse會(huì)居高不下。解決該問(wèn)題的辦法首推背對(duì)背的二極管母線連接方式，如圖5-17所示，即在直流母線的正端和負(fù)端都跨接一對(duì)背對(duì)背二極管組（圖5-17中的D1和D2、D3和D4）。這種背對(duì)背并列方式將大幅度降低電容直流電容的電流等級(jí)，無(wú)論是在哪種方式下（電動(dòng)或發(fā)電），如本例中，下降的幅度如表5-2所示，電容直流電容從43A左右降至16.88A，而直流熔絲電流則降至11.11A。

表5-2中列出的數(shù)據(jù)是在不同運(yùn)行模式下變頻器的電動(dòng)機(jī)電流、電42表5-2不同運(yùn)行模式下的電流值

表5-2不同運(yùn)行模式下的電流值43圖5-17共直流母線模式下的背對(duì)背二極管連接方式

圖5-17共直流母線模式下的背對(duì)背二極管連接方式44三、離心機(jī)雙變頻系統(tǒng)的實(shí)踐

1、通用變頻器共直流母線方案上面的研究結(jié)論將不僅僅限于對(duì)兩臺(tái)變頻器共直流母線并聯(lián)的分析，對(duì)于三臺(tái)或三臺(tái)以上的并聯(lián)方式也可由之引申。共直流母線方式是交流變頻器在現(xiàn)代工業(yè)非常受歡迎的一種應(yīng)用方案，它具有節(jié)約成本、節(jié)省安裝空間和更高的運(yùn)行可靠性。但是由于交流變頻器整流部分的多樣性導(dǎo)致并聯(lián)的先天性不足，無(wú)論在預(yù)充電還是電動(dòng)機(jī)處于電動(dòng)和發(fā)電狀態(tài)時(shí)，變頻器的整流部分都有可能不能很好地分配電流。這將導(dǎo)致在并列方式下，不同變頻器之間會(huì)增加額外的環(huán)路電流。因此，在不同的交流變頻器被連接到一起之前，對(duì)系統(tǒng)必須做一個(gè)精確的分析以確保系統(tǒng)在不同方式下的安全和可靠。

三、離心機(jī)雙變頻系統(tǒng)的實(shí)踐1、通用變頻器共直流母線方案45對(duì)于通用變頻器而言，采用共用直流母線很重要的一點(diǎn)就是在上電時(shí)必須充分考慮到變頻器的控制、傳動(dòng)故障、負(fù)載特性和輸入主回路保護(hù)等。圖5-18所示為在其中一種應(yīng)用比較廣泛的方案。該方案包括3相進(jìn)線（保持同一相位）、直流母線、通用變頻器組、公共制動(dòng)單元或能量回饋裝置和一些附屬元件。

對(duì)于通用變頻器而言，采用共用直流母線很重要的一點(diǎn)就是在上電時(shí)46圖5-18通用變頻器共直流母線方案

圖5-18通用變頻器共直流母線方案47該方案有以下特點(diǎn)：（1）使用一個(gè)完整的變頻器，而不是單純使用傳統(tǒng)意義上的整流橋加多個(gè)逆變器方案；（2）不需要有分離的整流橋、充電單元、電容組和逆變器；（3）每一個(gè)變頻器都可以單獨(dú)從直流母線中分離出來(lái)而不影響其他系統(tǒng)；（4）通過(guò)連鎖接觸器來(lái)控制變頻器的DC到共用母線的聯(lián)絡(luò)；（5）快熔來(lái)保護(hù)掛在直流母線上的變頻器的電容單元；（6）所有掛在母線上的變頻器必須使用同一個(gè)三相電源。

該方案有以下特點(diǎn)：（1）使用一個(gè)完整的變頻器，而不是單純使用482、雙電機(jī)離心機(jī)變頻器的兩種連接方法

（1）單路供電法如圖5-19所示，交流電網(wǎng)接到主變頻器的R、S、T端,兩變頻器的直流母線直接并聯(lián).由于副電動(dòng)機(jī)需要的無(wú)功勵(lì)磁電流和副電動(dòng)機(jī)偶爾作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行(例如啟動(dòng)階段和加減速過(guò)渡過(guò)程)時(shí)的有功電流都要由主變頻器提供,因此,選取主變頻器的功率時(shí)應(yīng)予以考慮。

2、雙電機(jī)離心機(jī)變頻器的兩種連接方法（1）單路供電法49圖5-19單路供電法

圖5-19單路供電法50該設(shè)計(jì)方案的特點(diǎn)是電路簡(jiǎn)單,不需要調(diào)試,動(dòng)作可靠性極高,缺點(diǎn)是成本稍高.另外,由于副變頻器R、S、T端懸空,副變頻器應(yīng)有”輸入缺相保護(hù)禁止”功能。（2）雙路供電法

兩變頻器的R、S、T端都接到交流電網(wǎng)(圖5-20),變頻器用快熔保護(hù),快熔型號(hào)可選RSO/RS3型,額定電流按整流管額定電流的1.4倍,分?jǐn)嗄芰蛇x50KA或100KA.變頻器母線應(yīng)設(shè)置直流接觸器并參與故障連鎖,以保證在兩臺(tái)變頻器完成充電后可以進(jìn)行母線連接,或在任何一臺(tái)變頻器故障后將MC2斷開(kāi),控制邏輯見(jiàn)圖5-21MC2的電壓選660VDC,額定電流應(yīng)該為VF2額定電流的1.5倍。該設(shè)計(jì)方案的特點(diǎn)是電路簡(jiǎn)單,不需要調(diào)試,動(dòng)作可靠性極高,缺點(diǎn)51圖5-20雙路供電法

圖5-20雙路供電法52圖5-21雙路供電法的邏輯

圖5-21雙路供電法的邏輯53雙路供電法設(shè)計(jì)方案的優(yōu)點(diǎn)是變頻器功率自由選配,和方案（1）比較成本較低,缺點(diǎn)是增加了接觸器和快熔降低了系統(tǒng)可靠性。3、節(jié)能效果副電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)的必要條件是在氣隙中建立主磁場(chǎng),只有這樣才能在繞組中感應(yīng)工作電勢(shì),才能在n>n0的條件下,向網(wǎng)路輸送有功電流。但是,副電動(dòng)機(jī)本身并不產(chǎn)生建立磁場(chǎng)所需要的激磁無(wú)功電流,它將繼續(xù)從變頻器吸取作為電動(dòng)狀態(tài)時(shí)同樣的空載勵(lì)磁電流。

雙路供電法設(shè)計(jì)方案的優(yōu)點(diǎn)是變頻器功率自由選配,和方案（1）比54異步電動(dòng)機(jī)由電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)電動(dòng)機(jī)時(shí),只是電流的有功分量發(fā)生了方向改變,而無(wú)功分量電流卻是不變的?；仞伒诫娋W(wǎng)的是產(chǎn)生制動(dòng)力矩的有功電流,功率為:P=Tn/9550式中:P—回饋電網(wǎng)的有功功率KW；T—制動(dòng)力矩N.m；n—副電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速r/min異步電動(dòng)機(jī)由電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)電動(dòng)機(jī)時(shí),只是電流的有功分量發(fā)生了55【任務(wù)訓(xùn)練5-1：MM440變頻器在雙電動(dòng)機(jī)離心機(jī)中的應(yīng)用】A、硬件接線（如圖5-22所示）MM440變頻器在雙電動(dòng)機(jī)離心機(jī)中，采用單回路供電法，其中由于主變頻器需要承擔(dān)M1和M2電動(dòng)時(shí)的全部電流，因此，M1電動(dòng)機(jī)的變頻器功率選型必須大于22KW＋5.5KW，根據(jù)功率高選原則，確定為30KW?！救蝿?wù)訓(xùn)練5-1：MM440變頻器在雙電動(dòng)機(jī)離心機(jī)中的應(yīng)用】56圖5-22雙電機(jī)離心機(jī)變頻配置圖5-22雙電機(jī)離心機(jī)變頻配置57為了確保任何一臺(tái)變頻器出了故障之后，能夠快速將故障點(diǎn)縮小至最小范圍，需要安裝接觸器，其與任何一臺(tái)變頻器的故障繼電器輸出相連；同時(shí)，兩變頻器之間的直流母線最好外接熔絲。直流熔絲電流的大小可以按表5-3所示MM440變頻器技術(shù)參數(shù)的選型進(jìn)行。因此，Idc1選80A，Idc2選40A。為了確保任何一臺(tái)變頻器出了故障之后，能夠快速將故障點(diǎn)縮小至最58表5-3MM440變頻器技術(shù)參數(shù)

表5-3MM440變頻器技術(shù)參數(shù)59B、參數(shù)設(shè)置按照外部端子啟動(dòng)、鍵盤頻率給定的方式進(jìn)行，加速時(shí)間可以設(shè)置為200s以上。

B、參數(shù)設(shè)置60子課題2：離心水洗機(jī)的變頻控制一、離心水洗機(jī)的控制原理離心水洗機(jī)能廣泛用于紡織業(yè)的染整、洗水、織造、賓館旅游業(yè)水洗物料的脫水以及陶瓷化工、選礦等廠家。圖5-23所示的離心水洗機(jī)主要由滑動(dòng)支承組件、外殼組件、錐體轉(zhuǎn)筒組件、驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)等組成。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)軸與錐體連在一起，當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，帶水的紡織物在錐體轉(zhuǎn)筒內(nèi)，在離心力的作用下，紡織物的水甩向轉(zhuǎn)筒的外壁，從轉(zhuǎn)筒壁上的排水孔由電磁閥開(kāi)通向底盤從地下排水道排掉，達(dá)到脫水的目的。子課題2：離心水洗機(jī)的變頻控制一、離心水洗機(jī)的控制原理61該離心水洗機(jī)的工作步驟分為3個(gè)部分：

（1）進(jìn)布方式：帶水的紡織物從落布架上進(jìn)入到錐體轉(zhuǎn)筒中，此時(shí)脫水機(jī)以低速正向運(yùn)行，保證可以手工進(jìn)行紡織物的堆放調(diào)整；（2）自動(dòng)水洗方式：帶水的紡織物在錐體轉(zhuǎn)筒的高速離心力作用下，自動(dòng)水洗并脫水，然后在設(shè)定的時(shí)間結(jié)束后，逐漸減速運(yùn)行直至停止；（3）出布方式：脫水后的紡織物從錐體轉(zhuǎn)筒經(jīng)過(guò)落布架輸送到成品車上，此時(shí)離心水洗機(jī)以低速反向運(yùn)行。該離心水洗機(jī)的工作步驟分為3個(gè)部分：62圖5-23離心水洗機(jī)工作原理圖5-23離心水洗機(jī)工作原理63二、離心水洗機(jī)變頻的啟動(dòng)和制動(dòng)方式

1、變頻器的啟動(dòng)運(yùn)行方式變頻器從停機(jī)狀態(tài)開(kāi)始啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)通常有以下幾種方式：（1）從啟動(dòng)頻率啟動(dòng)。變頻器接到運(yùn)行指令后，按照預(yù)先設(shè)定的啟動(dòng)頻率和啟動(dòng)頻率保持時(shí)間啟動(dòng)。該方式適用于一般的負(fù)載。啟動(dòng)頻率是指變頻器啟動(dòng)時(shí)的初始頻率，如圖5-24所示的fs，它不受變頻器下限頻率的限制；啟動(dòng)頻率保持時(shí)間是指變頻器在啟動(dòng)過(guò)程中，在啟動(dòng)頻率下保持運(yùn)行的時(shí)間，如圖中的t1。二、離心水洗機(jī)變頻的啟動(dòng)和制動(dòng)方式64圖5-24啟動(dòng)頻率與啟動(dòng)時(shí)間示意

圖5-24啟動(dòng)頻率與啟動(dòng)時(shí)間示意65電動(dòng)機(jī)開(kāi)始啟動(dòng)時(shí)，并不從0Hz開(kāi)始加速，而是直接從某一頻率下開(kāi)始加速。在開(kāi)始加速瞬間變頻器的輸出頻率便是上述所說(shuō)的啟動(dòng)頻率。設(shè)置啟動(dòng)頻率是部分生產(chǎn)設(shè)備的實(shí)際需要，比如：有些負(fù)載在靜止?fàn)顟B(tài)下的靜摩擦力較大，難以從0Hz開(kāi)始啟動(dòng)，設(shè)置了啟動(dòng)頻率后，可以在啟動(dòng)瞬間有一點(diǎn)沖力，使拖動(dòng)系統(tǒng)較易啟動(dòng)起來(lái)；在若干臺(tái)水泵同時(shí)供水的系統(tǒng)里，由于管理里已經(jīng)存在一定的水壓，后起到的水泵在頻率很低的情況下將難以旋轉(zhuǎn)起來(lái)，故也需要電動(dòng)機(jī)在一定頻率下直接啟動(dòng)；錐形電動(dòng)機(jī)如果從0Hz開(kāi)始逐漸升速，將導(dǎo)致定子和轉(zhuǎn)子之間的摩擦，所以了啟動(dòng)頻率，可以在啟動(dòng)時(shí)很快建立起足夠的磁通，使轉(zhuǎn)子和定子間保持一定的氣隙，等等。

電動(dòng)機(jī)開(kāi)始啟動(dòng)時(shí)，并不從0Hz開(kāi)始加速，而是直接從某一頻率下66啟動(dòng)頻率保持時(shí)間的設(shè)置對(duì)于下面幾種情況比較適合：A、對(duì)于慣性較大的負(fù)載，啟動(dòng)后先在較低頻率下持續(xù)一個(gè)短時(shí)間t1，然后再加速運(yùn)行到穩(wěn)定頻率；B、齒輪箱的齒輪之間總是有間隙的，啟動(dòng)時(shí)容易在齒輪間發(fā)生撞擊，如在較低頻率下持續(xù)一個(gè)短時(shí)間t1，可以減緩齒輪間的碰撞；C、起重機(jī)械在起吊重物前，吊鉤的鋼絲繩通常是處于松弛的狀態(tài)，啟動(dòng)頻率保持時(shí)間t1可首先使鋼絲繩拉緊后再上升；D、有些機(jī)械在環(huán)境溫度較低的情況下，潤(rùn)滑油容易凝固，故要求先在低速下運(yùn)行一個(gè)短時(shí)間t1，使?jié)櫥拖♂尯笤偌铀?；E、對(duì)于附有機(jī)械制動(dòng)裝置的電磁制動(dòng)電動(dòng)機(jī)，再磁抱閘松開(kāi)過(guò)程中，為了減小閘皮和閘輥之間的摩擦，要求先在低速下運(yùn)行，待磁抱閘完全松開(kāi)后再升速。

啟動(dòng)頻率保持時(shí)間的設(shè)置對(duì)于下面幾種情況比較適合：A、對(duì)于慣性67從啟動(dòng)頻率啟動(dòng)對(duì)于驅(qū)動(dòng)同步電動(dòng)機(jī)，尤其適合。（2）先制動(dòng)再啟動(dòng)。本啟動(dòng)方式是指先對(duì)電動(dòng)機(jī)實(shí)施直流制動(dòng)，然后再按照方式（1）進(jìn)行啟動(dòng)。該方式適用于變頻器停機(jī)狀態(tài)時(shí)電動(dòng)機(jī)有正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)現(xiàn)象的小慣性負(fù)載，對(duì)于高速運(yùn)轉(zhuǎn)大慣性負(fù)載則不適合。

從啟動(dòng)頻率啟動(dòng)對(duì)于驅(qū)動(dòng)同步電動(dòng)機(jī)，尤其適合。68如圖5-25所示為先制動(dòng)再啟動(dòng)的功能示意，啟動(dòng)前先在電動(dòng)機(jī)的定子繞組內(nèi)通入直流電流，以保證電動(dòng)機(jī)在零速的狀態(tài)下開(kāi)始啟動(dòng)。如果電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)前，拖動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速不為零，而變頻器的輸出是從0Hz開(kāi)始上升，則在啟動(dòng)瞬間，將引起電動(dòng)機(jī)的過(guò)電流故障。它包含兩個(gè)參數(shù)：制動(dòng)量和直流制動(dòng)時(shí)間，前者表示應(yīng)向定子繞組施加多大的直流電壓，后者表示進(jìn)行直流制動(dòng)的時(shí)間。

如圖5-25所示為先制動(dòng)再啟動(dòng)的功能示意，啟動(dòng)前先在電動(dòng)機(jī)的69圖5-25先制動(dòng)再啟動(dòng)功能示意

圖5-25先制動(dòng)再啟動(dòng)功能示意70（3）轉(zhuǎn)速跟蹤再啟動(dòng)。在這種方式下，變頻器能自動(dòng)跟蹤電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和方向，對(duì)旋轉(zhuǎn)中的電動(dòng)機(jī)實(shí)施平滑無(wú)沖擊啟動(dòng)，因此變頻器的啟動(dòng)有一個(gè)相對(duì)緩慢的時(shí)間用于檢測(cè)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和方向，如圖5-26所示。該方式適用于變頻器停機(jī)狀態(tài)時(shí)電動(dòng)機(jī)有正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)現(xiàn)象的大慣性負(fù)載瞬時(shí)停電再啟動(dòng)。

（3）轉(zhuǎn)速跟蹤再啟動(dòng)。在這種方式下，變頻器能自動(dòng)跟蹤電動(dòng)機(jī)的71圖5-26轉(zhuǎn)速跟蹤再啟動(dòng)功能示意

圖5-26轉(zhuǎn)速跟蹤再啟動(dòng)功能示意722、變頻器的加減速方式變頻器從一個(gè)速度過(guò)渡到另外一個(gè)速度的過(guò)程稱為加減速，如果速度上升為加速，速度下降為減速。加減速方式主要有以下幾種：（1）直線加減速。變頻器的輸出頻率按照恒定斜率遞增或遞減。變頻器的輸出頻率隨時(shí)間成正比地上升，大多數(shù)負(fù)載都可以選用直線加減速方式。如圖5-27a。加速時(shí)間為t1、減速時(shí)間為t2。

2、變頻器的加減速方式73一般定義加速時(shí)間為變頻器從零速加速到最大輸出頻率所需的時(shí)間，減速時(shí)間則相反，變頻器從最大輸出頻率減至零頻所需的時(shí)間。必須注意的是：A、在有些變頻器定義中，加減速時(shí)間不是以最大輸出頻率fmax為基準(zhǔn)，而是固定的頻率（如50Hz）；B、加減速時(shí)間的單位，可以根據(jù)不同的變頻器型號(hào)選擇為秒或分；C、一般大功率的變頻器其加減速時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)；D、加減速時(shí)間必須根據(jù)負(fù)載要求適時(shí)調(diào)整，否則容易引起加速過(guò)流和過(guò)壓、減速過(guò)流和過(guò)壓故障。

一般定義加速時(shí)間為變頻器從零速加速到最大輸出頻率所需的時(shí)間，74圖5-27加減速方式a)直線加減速b)S型曲線加減速

圖5-27加減速方式75（2）S曲線加減速。變頻器的輸出頻率按照S型曲線遞增或遞減。如下圖5-27b。我們將S曲線劃分為3個(gè)階段的時(shí)間，S曲線起始段時(shí)間如圖5-27b中①所示，這里輸出頻率變化的斜率從零逐漸遞增；S曲線上升段時(shí)間如圖5-27b中②所示，這里輸出頻率變化的斜率恒定；S曲線結(jié)束段時(shí)間如圖5-27b中③所示，這里輸出頻率變化的斜率逐漸遞減到零。將每個(gè)階段時(shí)間按百分比分配，就可以得到一條完整的S型曲線。因此，只需要知道三個(gè)時(shí)間段中的任意兩個(gè)，就可以得到完整的S曲線，因此在某些變頻器只定義了起始段①和上升段②，而有些變頻器則定義兩頭起始段①和結(jié)束段③。

（2）S曲線加減速。變頻器的輸出頻率按照S型曲線遞增或遞減。76S曲線加減速，非常適合于輸送易碎物品的傳送機(jī)、電梯、搬運(yùn)傳遞負(fù)載的傳送帶以及其他需要平穩(wěn)改變速度的場(chǎng)合。例如，電梯在開(kāi)始啟動(dòng)以及轉(zhuǎn)入等速運(yùn)行時(shí)，從考慮乘客的舒適度出發(fā)，應(yīng)減緩速度的變化，以采用S形加速方式為宜。（3）半S形加減速方式。它是S曲線加減速的衍生方式，即S曲線加減速在加速的起始段或結(jié)束段，按線性方式加速；而在結(jié)束段③或起始段①，按S形方式加速。因此，半S形加減速方式要么只有①，要么只有③，其余均為線性，如后者主要用于如風(fēng)機(jī)一類具有較大慣性的二次方律負(fù)載中，由于低速時(shí)負(fù)荷較輕，故可按線性方式加速，以縮短加速過(guò)程;高速時(shí)負(fù)荷較重，加速過(guò)程應(yīng)減緩，以減小加速電流；前者主要用于慣性較大的負(fù)載。S曲線加減速，非常適合于輸送易碎物品的傳送機(jī)、電梯、搬運(yùn)傳遞77（4）其他還有如倒L形加減速方式、U型加減速方式等。3、變頻器加減速時(shí)間的切換通過(guò)多功能輸入端子的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)加不同減速時(shí)間的選擇，如圖5-28所示，將多功能輸入端子X(jué)1、X2定義為加減速時(shí)間端子1、加減速時(shí)間端子2就能按照表5-4中的邏輯組合實(shí)現(xiàn)4種不同加減速時(shí)間的切換。

（4）其他還有如倒L形加減速方式、U型加減速方式等。78圖5-28加減速時(shí)間的切換

圖5-28加減速時(shí)間的切換79表5-4加減速時(shí)間的切換

表5-4加減速時(shí)間的切換80生產(chǎn)實(shí)踐中，有時(shí)還會(huì)遇到這樣的情況：在拖動(dòng)系統(tǒng)正在加速的過(guò)程中，又得到減速或停機(jī)的指令。這時(shí)，就出現(xiàn)了加速過(guò)程和減速過(guò)程的銜接問(wèn)題。變頻器對(duì)于在加速過(guò)程尚未結(jié)束的情況下，得到停機(jī)指令時(shí)減速方式的處理如圖5-29所示。

生產(chǎn)實(shí)踐中，有時(shí)還會(huì)遇到這樣的情況：在拖動(dòng)系統(tǒng)正在加速的過(guò)程81圖5-29加減速的銜接功能

圖5-29加減速的銜接功能82圖5-29是加、減速曲線。曲線①是在運(yùn)行指令時(shí)間較長(zhǎng)情況下的Ｓ形加速曲線;曲線②和曲線③是在加速過(guò)程尚未完成，而運(yùn)行指令已經(jīng)結(jié)束時(shí)的減速曲線。用戶可根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的具體情況進(jìn)行選擇。另外，某些生產(chǎn)機(jī)械，出于特殊的需要，要求加、減速時(shí)間越短越好。對(duì)此，有的變頻器設(shè)置了加、減速時(shí)間的最小極限功能。其基本含義是：

圖5-29是加、減速曲線。曲線①是在運(yùn)行指令時(shí)間較長(zhǎng)情況下的83A、最快加速方式。在加速過(guò)程中，使加速電流保持在變頻器允許的極限狀態(tài)(IA≯150%IN，IA是加速電流，IN是變頻器的額定電流)下，從而使加速過(guò)程最小化。B、最快減速方式。在減速過(guò)程中，使直流回路的電壓保持在變頻器允許的極限狀態(tài)(UD≯95%UDH,UD是減速過(guò)程中的直流電壓，UDH是直流電壓的上限值)下,從而使減速過(guò)程最小化。A、最快加速方式。在加速過(guò)程中，使加速電流保持在變頻器允許的84C、最優(yōu)加速方式。在加速過(guò)程中，使加速電流保持在變頻器額定電流的120%(IA≯120%IN)，使加速過(guò)程最優(yōu)化。D、最優(yōu)減速方式。在減速過(guò)程中，使直流回路的電壓保持在上限值的93%(UD≯93%UDH)，使減速過(guò)程最優(yōu)化。其中C和D統(tǒng)稱為自動(dòng)加減速方式，它能根據(jù)負(fù)載狀況，保持變頻器的輸出電流在自動(dòng)限流水平之下或輸出電壓在自動(dòng)限壓水平之下，平穩(wěn)地完成加減速過(guò)程。C、最優(yōu)加速方式。在加速過(guò)程中，使加速電流保持在變頻器額定電854、變頻器的停機(jī)方式

變頻器接收到停機(jī)命令后從運(yùn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)入到停機(jī)狀態(tài)，通常有以下幾種方式：（1）減速停機(jī)。變頻器接到停機(jī)命令后，按照減速時(shí)間逐步減少輸出頻率，頻率降為零后停機(jī)。該方式適用于大部分負(fù)載的停機(jī)。（2）自由停車。變頻器接到停機(jī)命令后，立即中止輸出，負(fù)載按照機(jī)械慣性自由停止。變頻器通過(guò)停止輸出來(lái)停機(jī),這時(shí),電動(dòng)機(jī)的電源被切斷,拖動(dòng)系統(tǒng)處于自由制動(dòng)狀態(tài)。由于停機(jī)時(shí)間的長(zhǎng)短由拖動(dòng)系統(tǒng)的慣性決定,故也稱為慣性停機(jī)。

4、變頻器的停機(jī)方式86（3）帶時(shí)間限制的自由停車。變頻器接到停機(jī)命令后，切斷變頻器輸出，負(fù)載自由滑行停止。這時(shí)，在運(yùn)行待機(jī)時(shí)間T內(nèi)，可忽略運(yùn)行指令。運(yùn)行待機(jī)時(shí)間T，由停機(jī)指令輸入時(shí)的輸出頻率和減速時(shí)間決定。（4）減速停機(jī)加上直流制動(dòng)。變頻器接到停機(jī)命令后，按照減速時(shí)間逐步降低輸出頻率，當(dāng)頻率降至停機(jī)制動(dòng)起始頻率時(shí)，開(kāi)始直流制動(dòng)至完全停機(jī)。如圖5-30所示。

（3）帶時(shí)間限制的自由停車。變頻器接到停機(jī)命令后，切斷變頻器87圖5-30減速停車加直流制動(dòng)

圖5-30減速停車加直流制動(dòng)88直流制動(dòng)是在電動(dòng)機(jī)定子中通入直流電流，以產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)停車后會(huì)產(chǎn)生一定的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，所以直流制動(dòng)可在一定程度上替代機(jī)械制動(dòng)；但由于設(shè)備及電動(dòng)機(jī)自身的機(jī)械能只能消耗在電動(dòng)機(jī)內(nèi)，同時(shí)直流電流也通入電動(dòng)機(jī)定子中，所以使用直流制動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)溫度會(huì)迅速升高，因而要避免長(zhǎng)期、頻繁使用直流制動(dòng)；直流制動(dòng)是不控制電動(dòng)機(jī)速度的，所以停車時(shí)間不受控。停車時(shí)間根據(jù)負(fù)載、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等的不同而不同；直流制動(dòng)的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩是很難實(shí)際計(jì)算出來(lái)的。

直流制動(dòng)是在電動(dòng)機(jī)定子中通入直流電流，以產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。因?yàn)殡?9直流制動(dòng)強(qiáng)度：即在定子繞組上施加直流電壓UDB或直流電流IDB的大小，它決定了直流制動(dòng)的強(qiáng)度。如圖5-30所示。預(yù)置直流制動(dòng)電壓UDB(或制動(dòng)電流IDB)的主要依據(jù)是負(fù)載慣性的大小，慣性越大者，UDB也應(yīng)越大。直流制動(dòng)時(shí)間：即施加直流制動(dòng)的時(shí)間長(zhǎng)短。預(yù)置直流制動(dòng)時(shí)間tDB的主要依據(jù)是負(fù)載是否有“爬行”現(xiàn)象，以及對(duì)克服“爬行”的要求，要求越高者，tDB應(yīng)適當(dāng)長(zhǎng)一些。

直流制動(dòng)強(qiáng)度：即在定子繞組上施加直流電壓UDB或直流電流ID905、變頻器的能耗制動(dòng)不少的生產(chǎn)機(jī)械在運(yùn)行過(guò)程中需要快速地減速或停車，而有些設(shè)備在生產(chǎn)中要求保持若干臺(tái)設(shè)備前后一定的轉(zhuǎn)速差或者拉伸率，這時(shí)就會(huì)產(chǎn)生發(fā)電制動(dòng)的問(wèn)題，使電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在第二或第四象限。然而在實(shí)際應(yīng)用中，由于大多通用變頻器都采用電壓源的控制方式，其中間直流環(huán)節(jié)有大電容鉗制著電壓，使之不能迅速反向，另外交直回路又通常采用不可控整流橋，不能使電流反向，因此要實(shí)現(xiàn)回饋制動(dòng)和四象限運(yùn)行就比較困難。

5、變頻器的能耗制動(dòng)91圖5-31變頻器調(diào)速系統(tǒng)的二種運(yùn)行狀態(tài)a)W1>W電動(dòng)b)w1<w發(fā)電

圖5-31變頻器調(diào)速系統(tǒng)的二種運(yùn)行狀態(tài)92圖5-31a和圖5-31b所示為變頻器調(diào)速系統(tǒng)的二種運(yùn)行狀態(tài)，即電動(dòng)和發(fā)電。在變頻調(diào)速系統(tǒng)中，電動(dòng)機(jī)的降速和停機(jī)是通過(guò)逐漸減小頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)的，在頻率減小的瞬間，電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速隨之下降，而由于機(jī)械慣性的原因，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速未變。當(dāng)同步轉(zhuǎn)速w1小于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速w時(shí)，轉(zhuǎn)子電流的相位幾乎改變了180度，電動(dòng)機(jī)從電動(dòng)狀態(tài)變?yōu)榘l(fā)電狀態(tài)；與此同時(shí)，電動(dòng)機(jī)軸上的轉(zhuǎn)矩變成了制動(dòng)轉(zhuǎn)矩Te，使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速迅速下降，電動(dòng)機(jī)處于再生制動(dòng)狀態(tài)。電動(dòng)機(jī)再生的電能P經(jīng)續(xù)流二極管全波整流后反饋到直流電路。由于直流電路的電能無(wú)法通過(guò)整流橋回饋到電網(wǎng)，僅靠變頻器本身的電容吸收，雖然其他部分能消耗電能，但電容仍有短時(shí)間的電荷堆積，形成“泵升電壓”，使直流電壓Ud升高。過(guò)高的直流電壓將使各部分器件受到損害。

圖5-31a和圖5-31b所示為變頻器調(diào)速系統(tǒng)的二種運(yùn)行狀態(tài)93因此，對(duì)于負(fù)載處于發(fā)電制動(dòng)狀態(tài)中必須采取必需的措施處理這部分再生能量。常用的方法是采用電阻能耗制動(dòng)。電阻能耗制動(dòng)采用的方法是在變頻器直流側(cè)加放電電阻單元組件，將再生電能消耗在功率電阻上來(lái)實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。這是一種處理再生能量的最直接的辦法，它是將再生能量通過(guò)專門的能耗制動(dòng)電路消耗在電阻上，轉(zhuǎn)化為熱能。電阻能耗制動(dòng)包括制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻二部分，如圖5-32所示。

因此，對(duì)于負(fù)載處于發(fā)電制動(dòng)狀態(tài)中必須采取必需的措施處理這部分94圖5-32能耗制動(dòng)和制動(dòng)單元、制動(dòng)電阻的連接方式

圖5-32能耗制動(dòng)和制動(dòng)單元、制動(dòng)電阻的連接方式95三、離心水洗機(jī)的變頻設(shè)計(jì)1、離心水洗機(jī)的運(yùn)行特點(diǎn)離心水洗機(jī)的運(yùn)行過(guò)程如圖5-33所示。時(shí)間t1表示洗滌時(shí)的加速時(shí)間，因與減速時(shí)間通常一致，因此沒(méi)有單獨(dú)標(biāo)出，而t2表示脫水加速時(shí)間，t3表示脫水完畢的減速時(shí)間。為獲得較強(qiáng)揉搓作用，洗滌時(shí)間t1通常設(shè)置得較短，這樣滾筒轉(zhuǎn)速就可以在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到設(shè)定值。而脫水的加/減速時(shí)間則設(shè)置得比較長(zhǎng)，避免出現(xiàn)過(guò)壓等故障。

三、離心水洗機(jī)的變頻設(shè)計(jì)96圖5-33離心水洗機(jī)的運(yùn)行過(guò)程圖5-33離心水洗機(jī)的運(yùn)行過(guò)程97水洗機(jī)上的變頻器容易出現(xiàn)故障，主要是因?yàn)樽冾l器的負(fù)載變化較大、頻率范圍寬、振動(dòng)大。不同重量的布草、不同的高度的洗滌液位以及滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)布草的跌落等，都會(huì)引起負(fù)載力矩的大范圍變化。因此導(dǎo)致了變頻器容易過(guò)壓故障，統(tǒng)計(jì)表明，這類故障約占工業(yè)水洗機(jī)變頻器總故障率的50％左右。水洗機(jī)的負(fù)載是一個(gè)不斷變化的負(fù)載，以布草洗滌為例，布草和洗滌液開(kāi)始時(shí)在滾筒中處于靜止?fàn)顟B(tài)，洗滌時(shí)，電動(dòng)機(jī)要拖動(dòng)它在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到設(shè)定的洗滌速度，滾筒內(nèi)的提升筋將布草提升到洗滌液面的某一高度，當(dāng)布草的離心力垂直向上的分量小于布草的重力時(shí)，布草便跌落到洗滌液中，起到揉搓作用。水洗機(jī)上的變頻器容易出現(xiàn)故障，主要是因?yàn)樽冾l器的負(fù)載變化較大98為了加強(qiáng)揉搓的作用，滾筒總是正轉(zhuǎn)一段時(shí)間后，停下來(lái)再反轉(zhuǎn)，這樣布草的洗凈度更高。洗滌完畢后，通過(guò)一個(gè)比洗滌速度略高的均布動(dòng)作將布草均勻分布在滾筒中，避免因布草分布不均勻致使布草嚴(yán)重偏心，在高速脫水時(shí)引起機(jī)器的劇烈振動(dòng)，損壞機(jī)器。均布完畢后即進(jìn)入脫水階段，為了減小機(jī)器的振動(dòng)，一般都會(huì)設(shè)置高速脫水頻率的一半—即中脫頻率來(lái)過(guò)渡，使機(jī)器穩(wěn)定一段時(shí)間以后再繼續(xù)加速到高脫頻率。對(duì)于變頻器來(lái)說(shuō)，洗滌和均布過(guò)程，都是恒轉(zhuǎn)矩輸出的過(guò)程，而中脫和高脫過(guò)程，則是恒功率輸出過(guò)程。洗滌時(shí)變頻器的頻率決定于滾筒直徑和傳送比。要獲得最大揉搓作用，就要用適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)速將布草帶到最高處然后落下，如果速度太慢，布草可能在較低的位置就已經(jīng)落下，揉搓作用較??；如果轉(zhuǎn)速太快，則由于離心力大于布草重力，布草無(wú)法落下，起不到揉搓作用。為了加強(qiáng)揉搓的作用，滾筒總是正轉(zhuǎn)一段時(shí)間后，停下來(lái)再反轉(zhuǎn)，這992、變頻器制動(dòng)單元制動(dòng)單元的功能是當(dāng)直流回路的電壓Ud超過(guò)規(guī)定的限值時(shí)接通耗能電路，使直流回路通過(guò)制動(dòng)電阻后以熱能方式釋放能量。該限值電壓的選擇范圍根據(jù)品牌的不同而從630伏到800伏不等，制動(dòng)限值電壓選擇基于兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)：

2、變頻器制動(dòng)單元100（1）制動(dòng)限值電壓必須足夠高，不能因?yàn)殡娋W(wǎng)電壓升高而使制動(dòng)單元誤動(dòng)作。中國(guó)電網(wǎng)波動(dòng)范圍較大，在很多地方，夜間電壓會(huì)超過(guò)交流450v,對(duì)應(yīng)變頻器直流電壓為640vDC,安全的電壓設(shè)定點(diǎn)必須在這個(gè)數(shù)值以上。如果我們按進(jìn)口變頻器標(biāo)準(zhǔn)把制動(dòng)限值電壓設(shè)定在630vDC,十有八九會(huì)燒壞制動(dòng)電阻。原因還在于電網(wǎng)電壓，發(fā)達(dá)國(guó)家電網(wǎng)波動(dòng)指標(biāo)是+10%-15%，我國(guó)電網(wǎng)波動(dòng)實(shí)際范圍是+20%-20%。

（1）制動(dòng)限值電壓必須足夠高，不能因?yàn)殡娋W(wǎng)電壓升高而使制動(dòng)單101（2）制動(dòng)限值電壓應(yīng)該足夠低，盡量使變頻器工作在額定電壓附近，對(duì)設(shè)備安全運(yùn)行有最大保證。選擇高的制動(dòng)限值電壓，雖然可以保證制動(dòng)單元不會(huì)誤動(dòng)作，但是過(guò)高的電壓對(duì)設(shè)備長(zhǎng)期安全運(yùn)行是有很大影響的。特別對(duì)于元器件電壓等級(jí)選擇較低的變頻器，這種影響是明顯的。同時(shí)，電壓設(shè)設(shè)定過(guò)高會(huì)使電動(dòng)機(jī)過(guò)電壓磁飽和，控制精度下降和電動(dòng)機(jī)損耗加大。表5-所示不同電網(wǎng)電壓下、不同地區(qū)的推薦制動(dòng)限值電壓。由表5-5中可知，對(duì)于我國(guó)大部分情況下應(yīng)該選用690-700vDC的制動(dòng)限值電壓。

（2）制動(dòng)限值電壓應(yīng)該足夠低，盡量使變頻器工作在額定電壓附近102表5-5變頻器調(diào)速系統(tǒng)的二種運(yùn)行狀態(tài)

**變頻器生產(chǎn)商設(shè)計(jì)電壓指標(biāo)為一般為+10%，-15%。

表5-5變頻器調(diào)速系統(tǒng)的二種運(yùn)行狀態(tài)**變頻器生產(chǎn)商設(shè)計(jì)103制動(dòng)單元根據(jù)安裝形式可分內(nèi)置式和外置式二種，前者是適用于中小功率的通用變頻器，后者則是適用于中大功率變頻器或是對(duì)制動(dòng)有特殊要求的工況中。從原理上講，二者并無(wú)區(qū)別，都是作為接通制動(dòng)電阻的“開(kāi)關(guān)”，它包括功率管、電壓采樣比較電路和驅(qū)動(dòng)電路（如圖5-34）。

制動(dòng)單元根據(jù)安裝形式可分內(nèi)置式和外置式二種，前者是適用于中小104圖5-34制動(dòng)單元的連接方式

圖5-34制動(dòng)單元的連接方式105能耗制動(dòng)的過(guò)程如下：A、當(dāng)電動(dòng)機(jī)在外力作用下減速、反轉(zhuǎn)時(shí)（包括被拖動(dòng)），電動(dòng)機(jī)即以發(fā)電狀態(tài)運(yùn)行，能量反饋回直流回路，使母線電壓升高；B、當(dāng)直流電壓到達(dá)制動(dòng)單元開(kāi)的狀態(tài)時(shí)，制動(dòng)單元的功率管導(dǎo)通，電流流過(guò)制動(dòng)電阻；C、制動(dòng)電阻消耗電能為熱能，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速降低，母線電壓也降低；D、母線電壓降至制動(dòng)單元要關(guān)斷的值，制動(dòng)單元的功率管截止，制動(dòng)電阻無(wú)電流流過(guò)；E、采樣母線電壓值，制動(dòng)單元重復(fù)ON/OFF過(guò)程，平衡母線電壓，使系統(tǒng)正常運(yùn)行。

能耗制動(dòng)的過(guò)程如下：A、當(dāng)電動(dòng)機(jī)在外力作用下減速、反轉(zhuǎn)時(shí)（包106制動(dòng)單元的選用標(biāo)準(zhǔn)一般有以下幾點(diǎn)：（1）有過(guò)熱、過(guò)電流保護(hù)，并有良好的故障報(bào)警系統(tǒng)，能提醒用戶。（2）有完全短路保護(hù)，不會(huì)因?yàn)殡娮瓒搪窊p壞變頻器。（3）在全頻范圍內(nèi)噪聲過(guò)濾，不會(huì)干擾其他設(shè)備。

制動(dòng)單元的選用標(biāo)準(zhǔn)一般有以下幾點(diǎn)：1073、變頻器制動(dòng)電阻制動(dòng)電阻是用于將電動(dòng)機(jī)的再生能量以熱能方式消耗的載體，它包括電阻阻值和功率容量?jī)蓚€(gè)重要的參數(shù)。選擇正確的制動(dòng)電阻是保證制動(dòng)效果并避免設(shè)備損壞的必要條件：首先要計(jì)算制動(dòng)功率并繪制正確的制動(dòng)曲線；再根據(jù)制動(dòng)曲線確定制動(dòng)周期及制動(dòng)功率；根據(jù)所確定的制動(dòng)功率及制動(dòng)周期，同時(shí)參考電壓、阻值等條件選擇合適的制動(dòng)電阻。需要注意的是，用戶所選制動(dòng)電阻阻值一般不能小于選型手冊(cè)中規(guī)定的數(shù)值，否則將直接造成變頻器損壞！有時(shí)候制動(dòng)功率不好確定，或?yàn)榱舜_保安全，可選擇制動(dòng)功率較大的電阻。

3、變頻器制動(dòng)電阻108制動(dòng)電阻的選擇一般有以下幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)：

（1）制動(dòng)電阻最好采用無(wú)感電阻，以降低電感量。通常在工程上選用較多的是波紋電阻和鋁合金電阻兩種，前者采用表面立式波紋有利于散熱減低寄生電感量，并選用高阻燃無(wú)機(jī)涂層，有效保護(hù)電阻絲不被老化，延長(zhǎng)使用壽命；后者電阻器耐氣候性、耐震動(dòng)性，優(yōu)于傳統(tǒng)瓷骨架電阻器，廣泛應(yīng)用于高要求惡劣工控環(huán)境使用。只有特殊設(shè)計(jì)的制動(dòng)單元，才能與普通電阻相連接。（2）制動(dòng)電阻必須有過(guò)熱自動(dòng)隔離的保護(hù)裝置。

制動(dòng)電阻的選擇一般有以下幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)：109（3）制動(dòng)電阻嚴(yán)禁接地故障發(fā)生，否則將引起本裝置和變頻器的重大故障。（4）制動(dòng)電阻的容量選用為參考值，并依負(fù)載慣性和制動(dòng)頻率等特性作修正。能耗制動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)造簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是運(yùn)行效率降低，特別是在頻繁制動(dòng)時(shí)將要消耗大量的能量，且制動(dòng)電阻的容量將增大。（3）制動(dòng)電阻嚴(yán)禁接地故障發(fā)生，否則將引起本裝置和變頻器的重110【任務(wù)訓(xùn)練5-2：離心水洗機(jī)變頻器MM440制動(dòng)單元的設(shè)計(jì)與選型】A、制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻的選配和計(jì)算步驟依次如下：

【任務(wù)訓(xùn)練5-2：離心水洗機(jī)變頻器MM440制動(dòng)單元的設(shè)計(jì)與111（1）制動(dòng)轉(zhuǎn)矩TB的計(jì)算假設(shè)電動(dòng)機(jī)從現(xiàn)在的運(yùn)行速度開(kāi)始制動(dòng)，在一定的減速時(shí)間里，到達(dá)新的一個(gè)穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，這樣的一個(gè)制動(dòng)過(guò)程所需的電磁轉(zhuǎn)矩TB可以由以下公式計(jì)算：式中，TB為制動(dòng)電磁轉(zhuǎn)矩（Nm）；GD2M為電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（Nm2）；GD2L為電動(dòng)機(jī)負(fù)載側(cè)折算到電動(dòng)機(jī)側(cè)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（Nm2）；TL為負(fù)載阻轉(zhuǎn)矩（Nm）；N1為制動(dòng)前電動(dòng)機(jī)速度（r/min）；N2為制動(dòng)后電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速（r/min）；ts為減速時(shí)間（s）。根據(jù)離心機(jī)的電磁制動(dòng)負(fù)載為100%計(jì)算，根據(jù)公式和經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)估算為45Nm。

（1）制動(dòng)轉(zhuǎn)矩TB的計(jì)算112（2）制動(dòng)電阻的阻值計(jì)算

在制動(dòng)單元工作過(guò)程中，直流母線的電壓升降取決于常數(shù)RC，R為制動(dòng)電阻的阻值，C為變頻器的電解電容的容量。由充放電曲線我們知道，RC越小，母線電壓的放電速度越快，在C保持一定（變頻器型號(hào)確定）的情況下，R越小，母線電壓的放電速度越快。由以下公式可以求出制動(dòng)電阻的阻值：

式中，UC為制動(dòng)單元?jiǎng)幼麟妷褐?，通?？梢匀?10V；TM為電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩（Nm）。這里，設(shè)定N2為0，計(jì)算出阻值為30歐姆，基本能滿足離心機(jī)電動(dòng)機(jī)減速狀況的要求。

（2）制動(dòng)電阻的阻值計(jì)算式中，UC為制動(dòng)單元?jiǎng)幼麟妷褐?，?13（3）制動(dòng)電阻的標(biāo)稱功率

由于制動(dòng)電阻為短時(shí)工作制，即每次通電時(shí)間很短，在通電期間，電阻溫升遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到穩(wěn)定溫升，但瞬時(shí)功率很高；每次通電后的間歇時(shí)間較長(zhǎng)，在該段時(shí)間內(nèi)其溫度在不斷下降，如此循環(huán)往復(fù)，最終電阻達(dá)到一定的穩(wěn)定溫升，一般有80～100度。因此根據(jù)電阻的特性和技術(shù)指標(biāo)，我們知道電阻的標(biāo)稱功率（即額定功率）將小于通電時(shí)的消耗功率，一般可以由下式求得：（3）制動(dòng)電阻的標(biāo)稱功率114式中，PR為制動(dòng)電阻的標(biāo)稱功率或額定功率（W）；PS為制動(dòng)期間的平均消耗功率（W）；ED%為制動(dòng)使用率，這里選擇10％；a為制動(dòng)電阻降額系數(shù)，一般選1.5～2，該值可以由電阻的降額曲線查得。PS可由以下公式求得：

式中，PR為制動(dòng)電阻的標(biāo)稱功率或額定功率（W）；PS為制動(dòng)期115由此可以計(jì)算出制動(dòng)電阻的容量為2KW左右?？傊?，制動(dòng)電阻采用2Kw/30歐姆的標(biāo)稱規(guī)格，可以適應(yīng)離心水洗機(jī)的正常制動(dòng)。B、制動(dòng)單元與制動(dòng)電阻的電氣接線

由于MM440變頻器在75KW以下均已經(jīng)內(nèi)置了制動(dòng)單元，因此可以按圖5-35進(jìn)行接線，只需要將制動(dòng)電阻跨接在B+和B-端子上即可。由此可以計(jì)算出制動(dòng)電阻的容量為2KW左右。116圖5-35水洗機(jī)離心機(jī)變頻器的能耗制動(dòng)接法圖5-35水洗機(jī)離心機(jī)變頻器的能耗制動(dòng)接法117C、變頻器參數(shù)設(shè)置設(shè)置變頻器停止方式為減速停車。

C、變頻器參數(shù)設(shè)置118子課題3：離心洗衣機(jī)落布速度的測(cè)定一、落布速度的測(cè)量

為了直觀地了解離心水洗機(jī)進(jìn)料或出料的速度，需要在落布架的轉(zhuǎn)動(dòng)軸處安裝一個(gè)帶齒輪的碼盤，并配接一個(gè)電感式傳感器，來(lái)獲取齒輪變化的規(guī)律（如圖5-36所示）。子課題3：離心洗衣機(jī)落布速度的測(cè)定一、落布速度的測(cè)量119圖5-36落布速度的測(cè)量圖5-36落布速度的測(cè)量120當(dāng)PLC的高速輸入端子接收到電感式傳感器的脈沖后，進(jìn)行計(jì)算，可以直接轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)動(dòng)軸的運(yùn)行速度（如圖5-37所示）。當(dāng)PLC的高速輸入端子接收到電感式傳感器的脈沖后，進(jìn)行計(jì)算，121圖5-37測(cè)速PLC接線圖5-37測(cè)速PLC接線122二、落布速度的顯示數(shù)顯表首先要把連續(xù)變化的模擬量轉(zhuǎn)換成斷續(xù)變化的數(shù)字量（A/D轉(zhuǎn)換），再上計(jì)數(shù)器（如果輸入信號(hào)是數(shù)字量，則直接上計(jì)數(shù)器）、寄存器、譯碼器，最后在LED數(shù)碼管上顯示出來(lái)（如圖5-38所示）。

二、落布速度的顯示123圖5-38數(shù)顯表外觀圖5-38數(shù)顯表外觀124數(shù)顯表大多是以電壓表為主體的，大量的物理量經(jīng)傳感變送后轉(zhuǎn)換成相對(duì)應(yīng)的電信號(hào)，儀表的輸入部分將這些電信號(hào)處理成常規(guī)的電壓信號(hào)，所以大多數(shù)數(shù)顯表的主體只是個(gè)電壓表，不同點(diǎn)在于輸入轉(zhuǎn)化部分。一只數(shù)顯表應(yīng)具備A/D轉(zhuǎn)換、非線性補(bǔ)償及標(biāo)度變換三部分。數(shù)顯表大多是以電壓表為主體的，大量的物理量經(jīng)傳感變送后轉(zhuǎn)換成125A/D轉(zhuǎn)換：將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，有專門的單芯片。非線性補(bǔ)償：大多數(shù)被測(cè)參數(shù)與顯示值之間呈現(xiàn)非線性關(guān)系，為了消除非線性誤差，必須在儀表中加入非線性補(bǔ)償電路。常用的方法有：模擬式非線性補(bǔ)償法、非線性數(shù)模轉(zhuǎn)換補(bǔ)償法、數(shù)字式非線性補(bǔ)償法等。標(biāo)度變換：測(cè)量值與工程值之間往往存在一定的比例關(guān)系，數(shù)顯表顯示的不應(yīng)該是輸入值，而是實(shí)際的工程值，所以要進(jìn)行標(biāo)度變換。一般數(shù)顯表的顯示量程是全范圍可設(shè)定的。A/D轉(zhuǎn)換：將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，有專門的單芯片。126【任務(wù)訓(xùn)練5-3：離心水洗機(jī)落布架速度的測(cè)量】A、電氣接線（如圖5-37所示）B、程序編制落布架速度的測(cè)量分主程序、子程序和中斷程序三部分。主程序如圖5-39所示?！救蝿?wù)訓(xùn)練5-3：離心水洗機(jī)落布架速度的測(cè)量】A、電氣接線（127圖5-39落布架測(cè)速主程序圖5-39落布架測(cè)速主程序128圖5-40落布架測(cè)速子程序圖5-40落布架測(cè)速子程序129中斷程序如圖5-41所示，其中速度單位的轉(zhuǎn)換根據(jù)實(shí)際情況額定。

中斷程序如圖5-41所示，其中速度單位的轉(zhuǎn)換根據(jù)實(shí)際情況額定130圖5-41落布架測(cè)速中斷程序

圖5-41落布架測(cè)速中斷程序131子課題4：綜合解決方案一、離心機(jī)變頻器容量的選擇變頻器的容量直接關(guān)系到離心機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性，因此，合理的容量將保證最優(yōu)的控制。變頻器的容量選擇在實(shí)際操作中存在很多誤區(qū)，這里給出了三種基本的容量選擇方法，它們之間互為補(bǔ)充。

子課題4：綜合解決方案一、離心機(jī)變頻器容量的選擇1321、從電流的角度

大多數(shù)變頻器容量可從三個(gè)角度表述：額定電流、可用電動(dòng)機(jī)功率和額定容量。其中后兩項(xiàng)，變頻器生產(chǎn)廠家由本國(guó)或本公司生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)給出，或隨變頻器輸出電壓而降低，都很難確切表達(dá)變頻器的能力。

1、從電流的角度133選擇變頻器時(shí)，只有變頻器的額定電流是一個(gè)反映半導(dǎo)體變頻裝置負(fù)載能力的關(guān)鍵量。負(fù)載電流不超過(guò)變頻器額定電流是選擇變頻器容量的基本原則。需要著重指出的是，確定變頻器容量前應(yīng)仔細(xì)了解設(shè)備的工藝情況及電動(dòng)機(jī)參數(shù)，例如潛水電泵、繞線轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)的額定電流要大于普通籠形異步電動(dòng)機(jī)額定電流，冶金工業(yè)常用的輥道用電動(dòng)機(jī)不僅額定電流大很多，同時(shí)它允許短時(shí)處于堵轉(zhuǎn)工作狀態(tài)，且輥道傳動(dòng)大多是多電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)。應(yīng)保證在無(wú)故障狀態(tài)下負(fù)載總電流均不允許超過(guò)變頻器的額定電流。

選擇變頻器時(shí)，只有變頻器的額定電流是一個(gè)反映半導(dǎo)體變頻裝置負(fù)1342、從效率的角度

系統(tǒng)效率等于變頻器效率與電動(dòng)機(jī)效率的乘積，只有兩者都處在較高的效率下工作時(shí)，則系統(tǒng)效率才較高。從效率角度出發(fā)，在選用變頻器功率時(shí)，要注意以下幾點(diǎn)：（1）變頻器功率值與電動(dòng)機(jī)功率值相當(dāng)時(shí)最合適，以利變頻器在高的效率值下運(yùn)轉(zhuǎn)。（2）在變頻器的功率分級(jí)與電動(dòng)機(jī)功率分級(jí)不相同時(shí)，則變頻器的功率要盡可能接近電動(dòng)機(jī)的功率，但應(yīng)略大于電動(dòng)機(jī)的功率。2、從效率的角度135（3）當(dāng)電動(dòng)機(jī)屬頻繁起動(dòng)、制動(dòng)工作或處于重載起動(dòng)且較頻繁工作時(shí)，可選取大一級(jí)的變頻器，以利用變頻器長(zhǎng)期、安全地運(yùn)行。（4）經(jīng)測(cè)試，電動(dòng)機(jī)實(shí)際功率確實(shí)有富余，可以考慮選用功率小于電動(dòng)機(jī)功率的變頻器，但要注意瞬時(shí)峰值電流是否會(huì)造成過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作。（5）當(dāng)變頻器與電動(dòng)機(jī)功率不相同時(shí)，則必須相應(yīng)調(diào)整節(jié)能程序的設(shè)置，以利達(dá)到較高的節(jié)能效果。

（3）當(dāng)電動(dòng)機(jī)屬頻繁起動(dòng)、制動(dòng)工作或處于重載起動(dòng)且較頻繁工作136變頻器負(fù)載率b與效率h的關(guān)系曲線見(jiàn)圖5-42。

圖5-42負(fù)載率與效率的關(guān)系曲線

變頻器負(fù)載率b與效率h的關(guān)系曲線見(jiàn)圖5-42。圖5-42137可見(jiàn)：當(dāng)b=50%時(shí)，h=94%；當(dāng)b=100%時(shí)，h=96%。雖然b增一倍，h變化僅2%，但對(duì)中大功率例幾百千瓦至幾千千瓦電動(dòng)而言亦是可觀的。系統(tǒng)效率等于變頻器效率與電動(dòng)機(jī)效率的乘積，只有兩者都處在較高的效率下工作時(shí)，則系統(tǒng)效率才較高。從效率角度出發(fā)，在選用變頻器功率時(shí)，要注意以下幾點(diǎn)：（1）變頻器功率值與電動(dòng)機(jī)功率值相當(dāng)時(shí)最合適，以利變頻器在高的效率值下運(yùn)轉(zhuǎn)。（2）在變頻器的功率分級(jí)與電動(dòng)機(jī)功率分級(jí)不相同時(shí)，則變頻器的功率要盡可能接近電動(dòng)機(jī)的功率，但應(yīng)略大于電動(dòng)機(jī)的功率。（3）當(dāng)電動(dòng)機(jī)屬頻繁起動(dòng)、制動(dòng)工作或處于重載起動(dòng)且較頻繁工作時(shí)，可選取大一級(jí)的變頻器，以利用變頻器長(zhǎng)期、安全地運(yùn)行。（4）經(jīng)測(cè)試，電動(dòng)機(jī)實(shí)際功率確實(shí)有富余，可以考慮選用功率小于電動(dòng)機(jī)功率的變頻器，但要注意瞬時(shí)峰值電流是否會(huì)造成過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作。（5）當(dāng)變頻器與電動(dòng)機(jī)功率不相同時(shí)，則必須相應(yīng)調(diào)整節(jié)能程序的設(shè)置，以利達(dá)到較高的節(jié)能效果。

可見(jiàn)：當(dāng)b=50%時(shí)，h=94%；當(dāng)b=100%時(shí)，h=961383、從計(jì)算功率的角度對(duì)于連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的變頻器必須同時(shí)滿足以下3個(gè)計(jì)算公式：（1）滿足負(fù)載輸出：PCN≥PM／η（2）滿足電動(dòng)機(jī)容量：PCN≥1.732×kUeIe×10-3（3）滿足電動(dòng)機(jī)電流：ICN≥kIe式中PCN為變頻器容量（單位kVA），PM--負(fù)載要求的電動(dòng)機(jī)軸輸出功率（單位kW），Ue為電動(dòng)機(jī)額定電壓（單位V），Ie為電動(dòng)機(jī)額定電流（單位A），η為電動(dòng)機(jī)效率(通常約為0．85)，cosφ為電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)(通常約為0．75)，k是電流波形補(bǔ)償系數(shù)（由于變頻器的輸出波形并不是完全的正弦波，而含有高次諧波的成分，其電流應(yīng)有所增加，通常k約為1．05～1．1）。

3、從計(jì)算功率的角度139二、離心機(jī)控制裝置的硬件部分1、離心機(jī)I/O配置（如表5-6所示）

二、離心機(jī)控制裝置的硬件部分1、離心機(jī)I/O配置（如表5-6140表5-6離心機(jī)的輸入/輸出資源配置表5-6離心機(jī)的輸入/輸出資源配置1412、電氣接線示意（如圖5-43所示）

圖5-43離心機(jī)綜合解決方案的原理2、電氣接線示意（如圖5-43所示）圖5-43離心機(jī)綜合142三、離心機(jī)控制系統(tǒng)的軟件部分

離心機(jī)控制系統(tǒng)的軟件部分包括雙電機(jī)離心機(jī)啟動(dòng)、離心水洗機(jī)全自動(dòng)控制、落布架速度測(cè)量與顯示。這里主要介紹一下離心水洗機(jī)全自動(dòng)控制的程序。離心水洗機(jī)的正常運(yùn)行包括如下步驟：（1）將水位開(kāi)關(guān)選擇開(kāi)關(guān)設(shè)在合適的位置（高中低），按下啟動(dòng)按鈕，開(kāi)始進(jìn)洗滌液、進(jìn)水，達(dá)到設(shè)定的水位后，停止進(jìn)水；

三、離心機(jī)控制系統(tǒng)的軟件部分1432）進(jìn)水停止2秒后開(kāi)始洗衣；（3）洗衣時(shí)，正轉(zhuǎn)20秒，停2秒，然后反轉(zhuǎn)20秒，停2秒；（4）如此循環(huán)5次，然后開(kāi)始排水；（5）排空后脫水30秒，然后再進(jìn)水，重復(fù)（1）-（4）步，如此循環(huán)共3次；（6）洗衣過(guò)程完成，3秒后自動(dòng)停機(jī)。2）進(jìn)水停止2秒后開(kāi)始洗衣；144“強(qiáng)制停止”方式具體控制要求如下：（1）若按下“停止”按鈕，洗衣過(guò)程停止，即洗滌電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，停止進(jìn)水和排水；（2）可用手動(dòng)排水開(kāi)關(guān)及手動(dòng)脫水開(kāi)關(guān)進(jìn)行手動(dòng)排水和脫水。主程序如圖5-44所示，其采用的中間變量說(shuō)明如表5-7所示?！皬?qiáng)制停止”方式具體控制要求如下：145表5-7主要中間變量說(shuō)明表5-7主要中間變量說(shuō)明146自動(dòng)化綜合實(shí)踐147自動(dòng)化綜合實(shí)踐148自動(dòng)化綜合實(shí)踐149自動(dòng)化綜合實(shí)踐150自動(dòng)化綜合實(shí)踐151自動(dòng)化綜合實(shí)踐152自動(dòng)化綜合實(shí)踐153自動(dòng)化綜合實(shí)踐154自動(dòng)化綜合實(shí)踐155自動(dòng)化綜合實(shí)踐156自動(dòng)化綜合實(shí)踐157自動(dòng)化綜合實(shí)踐158自動(dòng)化綜合實(shí)踐159自動(dòng)化綜合實(shí)踐160自動(dòng)化綜合實(shí)踐161自動(dòng)化綜合實(shí)踐162自動(dòng)化綜合實(shí)踐163自動(dòng)化綜合實(shí)踐164自動(dòng)化綜合實(shí)踐165圖5-44離心水洗機(jī)主程序

圖5-44離心水洗機(jī)主程序166子課題5：技術(shù)答疑【問(wèn)題1】離心機(jī)能耗制動(dòng)的故障主要由哪些？該如何解決？

離心機(jī)能耗制動(dòng)的故障主要有以下幾種：A、制動(dòng)單元有制動(dòng)動(dòng)作（可通過(guò)響聲和指示燈判斷），但是變頻器仍然過(guò)有電壓發(fā)生。

解決辦法：延長(zhǎng)變頻器的減速時(shí)間；制動(dòng)電阻值過(guò)大，減小電阻值10-15%再試，但不能低于選型手冊(cè)中的最小值。

子課題5：技術(shù)答疑【問(wèn)題1】離心機(jī)能耗制動(dòng)的故障主要由哪些？167B、制動(dòng)單元無(wú)制動(dòng)動(dòng)作

可能原因：電阻斷路，制動(dòng)無(wú)效；電阻短路，制動(dòng)器自動(dòng)停止輸出；電纜線未接好；制動(dòng)單元故障；用戶的系統(tǒng)本來(lái)就不需要制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻。C、制動(dòng)電阻太熱

解決辦法：需要加大制動(dòng)電阻的功率。D、變頻器不工作時(shí)，電阻仍然發(fā)熱

可能原因：制動(dòng)單元電壓的等級(jí)錯(cuò)誤，比如220伏的制動(dòng)單元用在380伏電網(wǎng)中

B、制動(dòng)單元無(wú)制動(dòng)動(dòng)作168E、制動(dòng)時(shí)變頻器發(fā)生過(guò)電流保護(hù)

解決辦法：制動(dòng)電阻值大小，制動(dòng)力矩過(guò)大，需要加大電阻阻值，也可能需要延長(zhǎng)變頻器減速時(shí)間。F、變頻器無(wú)法投電

可能原因：制動(dòng)單元輸入正負(fù)方向錯(cuò)誤G、制動(dòng)單元過(guò)熱

可能原因：通風(fēng)不好，重新安裝；系統(tǒng)的制動(dòng)頻度太高，超出了一般的工作系數(shù)（如15%），選擇大一個(gè)檔的制動(dòng)單元。

E、制動(dòng)時(shí)變頻器發(fā)生過(guò)電流保護(hù)169【問(wèn)題2】什么是制動(dòng)單元的參數(shù)設(shè)置？應(yīng)該如何設(shè)置？

制動(dòng)單元按照變頻器的配置方式分為兩種，即內(nèi)置式制動(dòng)單元和外置式制動(dòng)單元。但無(wú)論哪一種，在使用電阻能耗制動(dòng)功能時(shí)，必須對(duì)制動(dòng)單元的硬件跳線和變頻器參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。A、內(nèi)置式制動(dòng)單元

不同的變頻器其內(nèi)置式制動(dòng)單元的功率配置是不同的，如西門子MM440變頻器的內(nèi)置式制動(dòng)單元可到75KW，而很多變頻器只到7.5KW為止。對(duì)于內(nèi)置式制動(dòng)單元，其硬件往往是和驅(qū)動(dòng)板做在一起，而且硬件跳線不需要設(shè)置，只需設(shè)置相關(guān)的變頻器參數(shù)即可。

【問(wèn)題2】什么是制動(dòng)單元的參數(shù)設(shè)置？應(yīng)該如何設(shè)置？170這些相關(guān)的變頻器參數(shù)包括：（1）電阻能耗制動(dòng)選擇。請(qǐng)務(wù)必根據(jù)實(shí)際使用情況，正確設(shè)置是否選擇，否則將影響控制特性。（2）制動(dòng)使用率。即制動(dòng)周期在整個(gè)運(yùn)行周期中的比值，一般用百分比來(lái)表示，在有些變頻器中被稱為制動(dòng)周期（比）。本參數(shù)的設(shè)置必須考慮到制動(dòng)電阻的阻值和功率。制動(dòng)使用率的數(shù)值可在0～100％選擇。比如，西門子標(biāo)準(zhǔn)傳動(dòng)產(chǎn)品提供的MM4系列制動(dòng)電阻均為5％制動(dòng)周期的電阻，所以在選型時(shí)應(yīng)加以注意，其制動(dòng)周期在參數(shù)P1237中選擇，同時(shí)應(yīng)將P1240設(shè)置為0，用以禁止直流電壓控制器。

這些相關(guān)的變頻器參數(shù)包括：（1）電阻能耗制動(dòng)選擇。請(qǐng)務(wù)必根據(jù)171B、外置式制動(dòng)單元

外置式制動(dòng)單元一般來(lái)說(shuō)可以適用于大部分品牌的變頻器，因此，其選用上比較自由。但是，標(biāo)準(zhǔn)的制動(dòng)單元都具有硬件參數(shù)設(shè)置功能，這些參數(shù)通常是采用撥碼開(kāi)關(guān)或者硬件跳線來(lái)實(shí)現(xiàn)，其功能主要有：（1）制動(dòng)限值電壓設(shè)定。根據(jù)上面描述中選擇相應(yīng)的限值電壓，如630V、660V、690V、710V等，對(duì)于特殊需要的情況下（如制動(dòng)單元并聯(lián)），還提供了電位器微調(diào)。（2）制動(dòng)使用率。即設(shè)定制動(dòng)單元的工作使用率。往往廠家都有一個(gè)缺省的設(shè)置值，沒(méi)有特殊情況是不允許改動(dòng)的。特殊情況下，改動(dòng)可通過(guò)幾個(gè)跳線或撥碼組合來(lái)實(shí)現(xiàn)0～100％的設(shè)置。

B、外置式制動(dòng)單元172這些硬件參數(shù)的重置的有效性一般定義如下：上述兩個(gè)參數(shù)僅在系統(tǒng)上電或制動(dòng)單元復(fù)位時(shí)自動(dòng)裝載一次，其他情況下設(shè)置參數(shù)不會(huì)立即有效。對(duì)變頻器來(lái)說(shuō)，識(shí)別制動(dòng)和使用制動(dòng)只有在設(shè)置“外置制動(dòng)單元有效”和“變頻器過(guò)壓失速功能禁止”時(shí)才起作用。因?yàn)橐坏┳冾l器使用過(guò)壓失速功能，變頻器將會(huì)一直比較母線電壓和過(guò)壓失速點(diǎn)，然后采取失速的辦法防止過(guò)壓跳閘，因此變頻器的制動(dòng)限值電壓將始終達(dá)不到。

這些硬件參數(shù)的重置的有效性一般定義如下：上述兩個(gè)參數(shù)僅在系統(tǒng)173【問(wèn)題3】能否用接觸器替代離心機(jī)變頻器的制動(dòng)單元？

接觸器替代制動(dòng)單元的方法是采用普通的380VAC交流接觸器（線圈電壓220VAC）替代原本用功率器件做成的制動(dòng)單元。從原理上來(lái)說(shuō)，通過(guò)母線電壓與制動(dòng)限值電壓進(jìn)行比較得出的信號(hào)電平來(lái)驅(qū)動(dòng)接觸器的開(kāi)與斷，接觸器吸合的同時(shí)就能通過(guò)電阻進(jìn)行電能到熱能的轉(zhuǎn)換，最終實(shí)現(xiàn)制動(dòng)目的。這種方式對(duì)于制動(dòng)偶爾發(fā)生的場(chǎng)合有效。

【問(wèn)題3】能否用接觸器替代離心機(jī)變頻器的制動(dòng)單元？174接觸器的連接方式，是通過(guò)三個(gè)觸點(diǎn)的串聯(lián)后接入制動(dòng)電阻。采用三個(gè)觸點(diǎn)的原因有以下兩點(diǎn)：（1）因?yàn)榻涣鹘佑|器的觸點(diǎn)耐壓是交流500V左右，而變頻器的直流母線電壓可達(dá)700VDC，三個(gè)觸點(diǎn)串聯(lián)后，可具有足夠的耐壓能力。（2）交流接觸器的滅弧能力較差，三個(gè)觸點(diǎn)串聯(lián)后，可在三個(gè)地方同時(shí)接通和斷開(kāi)，有利于滅弧。同時(shí)因?yàn)樨?fù)載屬于純電阻性質(zhì)，故滅弧能力已經(jīng)足夠。用接觸器替代制動(dòng)單元的方式有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)：（1）用戶能夠觀察接觸器觸點(diǎn)的損壞情況，并能自行維修。（2）因?yàn)榻佑|器是外配的，制動(dòng)單元并不與接觸器容量掛鉤，故選用方便。

接觸器的連接方式，是通過(guò)三個(gè)觸點(diǎn)的串聯(lián)后接入制動(dòng)電阻。采用三175接觸器的選擇是根據(jù)觸點(diǎn)電流I，其計(jì)算公式是：I＝2×700V÷Rb（Rb是制動(dòng)電阻）必須注意的是，由于接觸器的壽命是以動(dòng)作次數(shù)來(lái)計(jì)算的，所以在一些制動(dòng)非常頻繁的場(chǎng)合并適用，必須使用制動(dòng)單元。接觸器的選擇是根據(jù)觸點(diǎn)電流I，其計(jì)算公式是：I＝2×176【問(wèn)題4】離心機(jī)的變頻器經(jīng)常干擾PLC高速脈沖信號(hào)和其他輸入信號(hào)，應(yīng)該如何預(yù)防？PLC由于具有功能強(qiáng)、程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介，維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，特別是高可靠性、較強(qiáng)的適應(yīng)惡劣工業(yè)環(huán)境的能力，已被廣泛應(yīng)用于很多行業(yè)。但由于離心機(jī)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境條件惡劣、濕度高、以及各種工業(yè)電磁、輻射干擾等，會(huì)影響系統(tǒng)的正常工作，因此必須重視工程的抗干擾設(shè)計(jì)。

【問(wèn)題4】離心機(jī)的變頻器經(jīng)常干擾PLC高速脈沖信號(hào)和其他輸入177PLC所受的干擾源主要有電源系統(tǒng)引入的干擾、接地系統(tǒng)引入的干擾和輸入輸出電路引入的干擾三類。如果PLC的干擾問(wèn)題解決得不好，系統(tǒng)將無(wú)法可靠運(yùn)行，將會(huì)影響到正常工作。為防止干擾，可采用硬件和軟件的抗干擾措施，其中，硬件抗干擾是最基本和最重要的抗干擾措施，一般從抗干擾和防干擾兩方面入手來(lái)抑制和消除干擾源，切斷干擾對(duì)系統(tǒng)的耦合通道，降低系統(tǒng)對(duì)干擾信號(hào)的敏感性。PLC所受的干擾源主要有電源系統(tǒng)引入的干擾、接地系統(tǒng)引入的干178（1）電源系統(tǒng)引入的干擾電網(wǎng)的干擾，頻率的波動(dòng)，將直接影響到PLC系統(tǒng)的可靠性與穩(wěn)定性，從這個(gè)意義上來(lái)說(shuō)抑制電源系統(tǒng)的干擾是提高PLC的抗干擾性能的主要環(huán)節(jié)對(duì)于電源系統(tǒng)引入的干擾主要有兩種抗干擾方法：

（1）電源系統(tǒng)引入的干擾179A、加裝濾波、隔離、屏蔽、開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源系統(tǒng)。設(shè)置濾波器的作用是為了抑制干擾信號(hào)從電源線傳導(dǎo)到系統(tǒng)中，使用隔離變壓器。必須注意的是：屏蔽層要良好接地，次級(jí)連接線要使用雙繞線(減少電線間的干擾)，隔離變壓器的初級(jí)繞組和次級(jí)繞組應(yīng)分別加屏蔽層。為了抑制電網(wǎng)大容量電機(jī)設(shè)備起停引起電網(wǎng)電壓的波動(dòng)，保持供電電壓的穩(wěn)壓，可采用開(kāi)頭穩(wěn)壓電源。B、分離供電系統(tǒng)PLC的控制器與I/O系統(tǒng)分別由各自的隔離變壓器供電，并與主電源分開(kāi)，這樣當(dāng)輸入輸出供電斷電時(shí)，不會(huì)影響到控制器的供電。如圖5-45所示。A、加裝濾波、隔離、屏蔽、開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源系統(tǒng)。180圖5-45分離供電系統(tǒng)圖圖5-45分離供電系統(tǒng)圖181（2）接地系統(tǒng)引入的干擾PLC系統(tǒng)分為邏輯電路接地和功率電路接地，有共地、浮地及機(jī)殼共地和電路浮地等幾種方式，一般采用PLC與其它設(shè)備分別接地方式最好。接地時(shí)注意：接地線盡量粗，一般大于2mm2的線接地；接地點(diǎn)應(yīng)盡量靠近控制器，接地點(diǎn)與控制器之間的距離不大于50m；接地線應(yīng)盡量避開(kāi)強(qiáng)電回路和主回路的電線，不能避開(kāi)時(shí)，應(yīng)垂直相交，應(yīng)盡量縮短平行走線的長(zhǎng)度。（2）接地系統(tǒng)引入的干擾182工程實(shí)踐證明，接地往往是抑制噪聲和防止干擾的重要手段，良好的接地方式可在很大程度上抑制內(nèi)部噪聲的耦合，防止外部干擾的侵入，提高系統(tǒng)的抗干擾能力。（3）輸入輸出電路引入的干擾為了實(shí)現(xiàn)輸入輸出電路上的完全隔離，近年來(lái)在控制系統(tǒng)中光電耦合得到廣泛應(yīng)用，已成為防止干擾的最有效措施之一。

工程實(shí)踐證明，接地往往是抑制噪聲和防止干擾的重要手段，良好的183光電耦合器具有以下特點(diǎn)：首先，由于是密封在一個(gè)管殼內(nèi)，不會(huì)受到外界光的干擾；其次，由于靠光傳送信號(hào)，切斷了各部件電路之間地線的聯(lián)系；第三，發(fā)光二極管動(dòng)態(tài)電阻非常小，而干擾源的內(nèi)阻一般很大，能夠傳送到光電耦合器輸入輸出的干擾信號(hào)就變得很??；第四，光電耦合器的傳輸比和晶體管的放大倍數(shù)相比，一般很小，遠(yuǎn)不如晶體管對(duì)干擾信號(hào)那么靈敏，而光電耦合器的發(fā)光二極管只有在通過(guò)一定的電流時(shí)才能發(fā)光。因此，即使是在干擾電壓幅值較高的情況下，由于沒(méi)有足夠的能量，仍不能使發(fā)光二極管發(fā)光，從而可以有效地抑制掉干擾信號(hào)。光電耦合器具有以下特點(diǎn)：首先，由于是密封在一個(gè)管殼內(nèi)，不會(huì)受184由于光電耦合器的線性區(qū)一般只能在某一特定的范圍內(nèi)，因此，應(yīng)保證被傳信號(hào)的變化范圍始終在線性區(qū)內(nèi)。為了保證線性耦合，既要嚴(yán)格挑選光電耦合器，又要采取相應(yīng)的非線性校正措施，否則將產(chǎn)生較大的誤差。由于光電耦合器的線性區(qū)一般只能在某一特定的范圍內(nèi)，因此，應(yīng)保185圖5-46光電耦合輸入電路圖5-46光電耦合輸入電路186光電耦合輸入電路如圖5-46所示。其中圖(a)為高電平時(shí)接法；圖(b)為低電平輸入時(shí)接法；圖(c)為差動(dòng)型接法，它具有兩個(gè)約束條件，對(duì)于防止干擾有明顯的優(yōu)越性，適用于外部干擾嚴(yán)重的環(huán)境，當(dāng)外部設(shè)備電流較大時(shí)，其傳輸距離可達(dá)100~200m；圖(d)考慮到COMS電路的輸出驅(qū)動(dòng)電流較小，不能直接帶動(dòng)發(fā)光二極管，所以加接一級(jí)晶體管作為功率放大，需要注意的是圖中發(fā)光二極管和光敏三極管應(yīng)分別由兩個(gè)電源供電，電阻值視電壓高低選取。光電耦合輸入電路如圖5-46所示。其中圖(a)為高電平時(shí)18