第三章：變頻器的工程應(yīng)用案例

第三章：變頻器工程應(yīng)用3.1變頻器PID應(yīng)用變頻器PID應(yīng)用主要應(yīng)用在過程控制中，如恒壓供水控制、恒壓供氣控制、恒溫控制等。變頻器控制什么量，就由傳感器將什么量轉(zhuǎn)化為電信號，這個電信號和給定信號在變頻器內(nèi)進(jìn)行比較，比較的差值通過PID控制器控制變頻器的輸出頻率，來控制電動機的轉(zhuǎn)速，使變頻器的控制量保持恒定。第三章：變頻器工程應(yīng)用3.1.1富士G11S變頻器PID控制富士G11S變頻器，驅(qū)動7KW電動機，拖動水泵恒壓供水，PID控制，壓力表量程1MPa,輸出電流4—20mA,要求管道中壓力為0.6MPa。1.控制電路壓力變送器第三章：變頻器工程應(yīng)用2.需要解決的問題：

1）反饋端子的確定；2）目標(biāo)信號給定端子的確定；3）目標(biāo)信號的給定值為多少；4）PID控制端子的確定；5）P、I、D參數(shù)的選取。上述5項都要通過變頻器的功能碼進(jìn)行預(yù)置。下面根據(jù)富士變頻器的流程圖分析參數(shù)的選擇及設(shè)置情況。第三章：變頻器工程應(yīng)用第三章：變頻器工程應(yīng)用3.功能參數(shù)E01=20(X1端子有效，OFF,PID有效)E02=11（X2端子有效，OFF,F01設(shè)定目標(biāo)值。F01=1（模擬電壓端子設(shè)定目標(biāo)值）H20=1（PID正動作）H21=1（C1端子為反饋端子，并正動作）H22，P增益，0.01～10.0倍；H23，I積分時間，0.01～3600sH24，D微分時間，0.01～10.0s；現(xiàn)場調(diào)試決定,H25，PID反饋濾波，0.0～60s見下圖第三章：變頻器工程應(yīng)用PID控制特性：PID控制特性見右圖；負(fù)載反映特性見下圖。第三章：變頻器工程應(yīng)用第三章：變頻器工程應(yīng)用4.富士G11S變頻器PID控制目標(biāo)量選擇目標(biāo)量：目標(biāo)量在設(shè)置時大小等于反饋量。在本控制中，反饋量為：壓力表的量程為1MPa，控制壓力為0.6MPa，為壓力表總量程的60%，其輸出信號也為總輸出信號的60%，(4+（20-4）x60%=13.6mA)。目標(biāo)量輸入的是電壓值，0—10V，其電壓的60%為6V,即12端子輸入電壓為6V；C1端子輸入電流為13.6mA。第三章：變頻器工程應(yīng)用5.關(guān)于多功能輸入輸出端子的使用1）在上例中，用E01—E09參數(shù)（對應(yīng)X1—X9端子）指定一個PID功能切換端子，為什么用端子進(jìn)行切換，而不用編程的方法進(jìn)行切換呢？因為用端子切換是隨機的，不受時間的限制。2)E01—E09參數(shù)只是選定端子，這個端子干什么還要用參數(shù)值確定。E01=20，“20”就是參數(shù)值，這條指令的含義是：X1端子有效，功能是控制PID功能切換。3）多功能輸出端子的使用也是如此，首先選定端子，再指定端子干什么。4）這種控制和編碼方式具有普遍性，多種變頻器采用這種方法。如三肯、三菱、臺達(dá)、英威騰等。機械·負(fù)載變頻器機種容量選定·討論重點負(fù)載轉(zhuǎn)矩加速特性減速特性

（再生制動討論）泵

（2次方遞減負(fù)載）L100L300P◎△△以最大功率選定電機·變頻器容量一般場合不需要

（負(fù)載·機械的慣量?。┮话銏龊喜恍枰?/p>

（負(fù)載·機械的慣量?。╋L(fēng)機

（2次方遞減負(fù)載）L100

L300P◎○○以最大功率選定電機·變頻器容量因為風(fēng)機（鼓風(fēng)機）的慣量大，有時需要因為風(fēng)機（鼓風(fēng)機）的慣量大，有時需要卷取機等

（恒定轉(zhuǎn)矩負(fù)載）SJ100SJ300◎◎○以卷取終了時的必要功率選定電機·變頻器容量以卷取開始的必要功率選定電機·變頻器容量一般場合不需要

但在限制的場合，有必要探討行車

(臺車等)平面行車SJ100

SJ300△◎○

以加速時的必要功率選定電機·變頻器容量很多場合需要選定再生制動單元斜面行車SJ100

SJ300△◎◎有的場合需要以向上加速時的必要功率選定電機·變頻器容量以向下減速時的必要功率選定電機·變頻器容量

很多場合也需要選定再生制動單元升降·卷揚機（起重機等）SJ100

SJ300△◎◎

以上升加速時的必要功率選定電機·變頻器容量以下降減速時的必要功率選定電機·變頻器容量

很多場合也需要選定再生制動單元26關(guān)于風(fēng)機泵類的設(shè)置負(fù)載特性速

度轉(zhuǎn)矩2次方遞減負(fù)載

風(fēng)機?泵但請注意真空泵等與之特性相異恒定轉(zhuǎn)矩負(fù)載

卷取機?臺車3負(fù)載特性加速時間

ta

因為在加速時，能夠得到額定120%

ta=[ΣJ＊Nmax]／[9.55＊(1.2＊Tm-TL)]

的轉(zhuǎn)矩，所以在加速時沒有必要

設(shè)定太長的加速時間。

減速時間

td

在減速時，轉(zhuǎn)矩為額定的10～20%，

td=[ΣJ＊Nmax]／[9.55＊(0.1*Tm+TL)]

對于慣量大的風(fēng)機，有必要設(shè)定相

當(dāng)長的減速時間。

加速?減速時間的計算J

：電機軸換算總慣量

(kg?m2）Nmax：最高轉(zhuǎn)速(rpm)

Tm

：電機額定轉(zhuǎn)矩(N?m)

TL

：負(fù)載轉(zhuǎn)矩

(N?m)（但，計算減速時間時：TL=

0

）4再生制動單元（電阻）的選定順序減速轉(zhuǎn)矩的計算

Tb=[ΣJ＊Nmax]／[9.55＊tb]

Tb：需要的減速轉(zhuǎn)矩(N?m)

tb：減速時間的限制值

(s)再生功率的計算

Pb=0.105＊Nmax＊Tb

(w)

再生電阻(Rb)的計算

Rb=VPN2／[1.2＊Pb]（Ω）

VPN：200V級時為350V400V級時為700V再生電阻容量(型號)的選定

求得使用率(%ED)，從產(chǎn)品手冊中的各制動電阻的允許使用率及電阻值中選定

使用電阻的型號。

再生制動單元的選定

有變頻器內(nèi)置再生制動電路和需要在外部設(shè)置的兩種。從產(chǎn)品手冊中選定能夠和上述的制動電阻相吻合的再生制動單元。

5縮短減速時間的簡易方法

轉(zhuǎn)速N1Nmaxtd1

td

N1NmaxTL1通常使用范圍td1=[ΣJ＊(Nmax-N1)]／[9.55＊(0.1＊Tm+TL1)]能夠縮短到，用通常使用范圍下限的負(fù)載轉(zhuǎn)矩計算所得的減速時間可以用「第2減速時間2設(shè)定」設(shè)定，可以用外部端子「2段加減速」切換。6控制方式控制方式

V/F控制

V/F恒定控制(VC特性)

V/F遞減控制(VP特性1.7次方)

V/F任意設(shè)定

節(jié)能運行控制

矢量控制

帶編碼器矢量控制

無速度傳感器（無編碼器）

矢量控制風(fēng)機?泵用控制方式面向搬運機械、升降機等的控制方式7自動節(jié)能運行自動節(jié)能運行功率消耗運行頻率自動調(diào)整至最節(jié)能狀態(tài)通常V/F控制自動節(jié)能運行8

運行范圍的限制－1

頻率限制功能的使用

限制功能輸出頻率頻率指令輸入fHLIMfLLIM如左圖所示，能夠限制輸出頻率的上下限。上限fHLIM：A061(A261)下限fLLIM：A062(A262)9運行范圍的限制－2

外部頻率起點·終點功能

a.

起點選擇(A015,A105)：00時輸出頻率頻率指令輸入ｆＥｆＳ

OSOE能設(shè)定如左圖的頻率起點·終點。起點頻率

ｆＳ

：A011

(A101)終點頻率ｆＥ

：A012

(A102)起點比例

OS：A013

(A103)終點比例

OE：A014

(A104)10

b.

起點選擇(A015,A105)：01時運行范圍的限制－2

外部頻率起點·終點功能

輸出頻率頻率指令輸入ｆＥｆＳ

OSOE能夠設(shè)定如左圖的頻率起點·終點。起點頻率

ｆｓ

：A011(A101)終點頻率

ｆＥ

：A012

(A102)起點比例

OS：A013

(A103)終點比例

OE

：

A014

(A104)11負(fù)載機械系統(tǒng)內(nèi)存在共振點，在由共振引起的振動?噪音很大時，能夠自動避開此共振點（跳開）運行的功能。避免共振

跳頻功能能夠自動避開共振范圍運行可設(shè)置三點跳頻點。

跳頻設(shè)定1：A063跳頻設(shè)定2：A065跳頻設(shè)定3：A067

跳頻幅寬1：A064跳頻幅寬2：A066跳頻幅寬3：A068

輸出頻率頻率指令12瞬時斷電后的重起功能－1

和周圍機器的協(xié)調(diào)

13由負(fù)載的慣量?負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性所決定，瞬時斷電中的電機轉(zhuǎn)速降低的程度來決定最適合的重起方法。14瞬時斷電重起時轉(zhuǎn)速降低的對策系統(tǒng)下降壓力降低轉(zhuǎn)速降低程度大泵負(fù)載對策來電后，馬上重起設(shè)定短的重起待機時間有發(fā)生過電流跳閘的危險低慣量負(fù)載大15過電流跳閘原因—1

電機殘留電壓（1）

V=V0?exp[-1/T2?t]?exp[jωrt]

T2

：電機消磁時間常數(shù)

ωr：電機角速度（轉(zhuǎn)速）輸出遮斷電機殘留電壓

衰減特性根據(jù)電機自身的剩磁的衰減特性決定了電機殘留電壓衰減特性遮斷后，短時間內(nèi)維持高電壓。16過電流跳閘原因—2

電機殘留電壓（2）標(biāo)準(zhǔn)電機(4P)的消磁時間常數(shù)的概算值17過電流跳閘原因—3

開關(guān)部分的短路模式開關(guān)部分的短路模式電機殘留電壓短路電流路徑變頻器開關(guān)部分上臂的IGBT全部為ON狀態(tài)18第三章：變頻器工程應(yīng)用3.3變頻器在回轉(zhuǎn)窯上的應(yīng)用回轉(zhuǎn)窯廣泛用于冶金、化工、建筑耐火材料、環(huán)保等工業(yè)。水泥回轉(zhuǎn)窯是水泥熟料干法和濕法生產(chǎn)線的主要設(shè)備?；剞D(zhuǎn)窯由筒體，支承裝置，帶擋輪支承裝置，傳動裝置，活動窯頭,復(fù)合碎石機，窯尾密封裝置，噴煤管裝置等部件組成?；剞D(zhuǎn)窯的回轉(zhuǎn)部分如右圖所示?；剞D(zhuǎn)窯的窯體與水平呈一定的傾斜，整個窯體由托輪裝置支承，并有控制窯體上下竄動的擋輪裝置?；剞D(zhuǎn)窯的轉(zhuǎn)動由電動機通過齒輪減速箱，減速箱的輸出齒輪和回轉(zhuǎn)窯的回轉(zhuǎn)齒條嚙合，拖動回轉(zhuǎn)窯轉(zhuǎn)動。第三章：變頻器工程應(yīng)用3.3.1.回轉(zhuǎn)窯負(fù)載分析1.起動力矩分析啟動時回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的物料處于正下方，在窯體起動并不斷加速的過程中，整個窯體要克服摩擦力、窯體變形產(chǎn)生的阻力以及窯內(nèi)的物料堆積角產(chǎn)生的阻力。當(dāng)窯體克服所有阻力開始轉(zhuǎn)動時，堆積物料的偏轉(zhuǎn)角也隨著變化，當(dāng)物料偏轉(zhuǎn)角達(dá)到90度時，此時物料所引起的附加轉(zhuǎn)矩最大，變頻器的輸出電流也最大，達(dá)到正常工作電流的3-4倍。此時變頻器的輸出頻率上升到10-13Hz。第三章：變頻器工程應(yīng)用2.運行力矩分析

回轉(zhuǎn)窯起動過程，既是一個加速過程，也是克服設(shè)備巨大慣性的過程。一旦變頻器克服了這種大慣性負(fù)載而起動起來，維持正常運轉(zhuǎn)時，所需的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩及功率減小?；剞D(zhuǎn)窯在正常工作時，因為物料運行的不規(guī)則沖擊和窯體受熱變形彎曲引起的附加力矩，回轉(zhuǎn)窯為沖擊負(fù)載。根據(jù)回轉(zhuǎn)窯的這種負(fù)載特點，選擇變頻器及電動機的功率就比較復(fù)雜，功率選擇過大，起動沒問題，但正常運轉(zhuǎn)時出現(xiàn)大馬拉小車現(xiàn)象，能耗大，一次性投資加大；功率選擇小些適合于正常運行，效率高投資小，但不能正常起動。第三章：變頻器工程應(yīng)用3.3.2.變頻器選擇原則根據(jù)上述回轉(zhuǎn)窯負(fù)載特性的分析，變頻器在選型和容量選擇上有其特殊性。1）變頻器在起動時負(fù)載很大，是正常工作時的幾倍，因此，變頻器的容量選擇要有充分的裕量，否則變頻器將不能正常啟動。2）變頻器是在起動時的低速區(qū)（10～13Hz）電流最大，因此變頻器在選型時要選擇起動過載能力大、具有低頻轉(zhuǎn)矩補償?shù)淖冾l器。3）提高電動機的上限轉(zhuǎn)速，加大減速裝置的傳動比，以提高起動時的低頻轉(zhuǎn)矩。第三章：變頻器工程應(yīng)用3.3.3應(yīng)用實例1.工作現(xiàn)狀有一回轉(zhuǎn)窯改造項目，原來選用55KW電動機調(diào)速驅(qū)動，因回轉(zhuǎn)窯燒結(jié)溫度較高，熱膨脹系數(shù)較大，窯體變形嚴(yán)重,使起動及工作電流增大,電動機經(jīng)常堵轉(zhuǎn)不能正常運轉(zhuǎn)。2.改造分析改造時考慮到原電動機的功率不足，同時考慮到55KW、4極電動機轉(zhuǎn)速為1460r/min，而回轉(zhuǎn)窯正常運行時電動機的轉(zhuǎn)速只有800r/min左右，電動機的散熱效果差。根據(jù)以上情況，將電動機改為6極、90kW，該電動機額定轉(zhuǎn)速960r/min，當(dāng)運轉(zhuǎn)在800r/min時，變頻器的輸出頻率為40Hz左右，電動機發(fā)熱量下降。選擇惠豐HF-G7-90T3型通用變頻器，該變頻器功率為90kW，額定電流180A。第三章：變頻器工程應(yīng)用3.系統(tǒng)調(diào)試1）變頻器選擇HF-G7-90T3，起動正常（？），但在運行中頻繁跳“OC”過流，使生產(chǎn)不能正常進(jìn)行。查其原因，發(fā)現(xiàn)由于負(fù)載慣量大，物料在窯中滾動時不斷形成附加轉(zhuǎn)矩，使變頻器產(chǎn)生瞬間過流。瞬時峰值電流達(dá)340A。而HF-G7-90T3變頻器的過載極限電流為270A，小于其負(fù)載峰值電流，故不能正常工作。第三章：變頻器工程應(yīng)用2）根據(jù)這一現(xiàn)場情況，經(jīng)反復(fù)論證計算，最后變頻器選擇為HF-G9-160T3型，該變頻器額定功率160kW，額定電流320A。過載能力為1.5-1.8倍，過載極限電流為480-570A。該變頻器足可以克服負(fù)載瞬時波動產(chǎn)生的峰值電流，回轉(zhuǎn)窯運行正常，不再跳“OC”過流。3）變頻器在正常停機的情況下，啟動困難，借助輔助設(shè)備才有可能起動。分析其情況，判斷為起動轉(zhuǎn)矩不足，修改變頻器的轉(zhuǎn)矩補償曲線，變頻器啟動正常。第三章：變頻器工程應(yīng)用總結(jié)：1）變頻器的容量是以瞬時沖擊電流為依據(jù)，變頻器只有滿足了負(fù)載的瞬時沖擊電流要求，才能不跳閘。該例中瞬時峰值電流為340A，所選變頻器的額定電流為320A（略小于峰值電流，見下圖）。2）電動機的容量根據(jù)負(fù)載的平均功率選取，只要負(fù)載的瞬時電流達(dá)不到堵轉(zhuǎn)電流，電動機的容量就不必增加。3）考慮低速電動機的發(fā)熱問題，盡量使電動機工作在高轉(zhuǎn)速區(qū)。第三章：變頻器工程應(yīng)用3.4變頻器在張力控制設(shè)備上的應(yīng)用生產(chǎn)線一般由多個驅(qū)動環(huán)節(jié)組成，每個驅(qū)動環(huán)節(jié)有一臺或多臺電動機。因為生產(chǎn)線工作時的連續(xù)性，要求眾多的驅(qū)動環(huán)節(jié)在運行時的速度或同速、或按比例運行、或根據(jù)現(xiàn)場情況隨機調(diào)整。在采用變頻器控制時，為各個驅(qū)動環(huán)節(jié)的調(diào)速控制提供了方便。變頻器根據(jù)速度傳感器的取樣信號，可方便的進(jìn)行速度控制。第三章：變頻器工程應(yīng)用

3.4.1.檢測傳感裝置1.張力控制傳感裝置卷取機械是帶材和線材生產(chǎn)不可缺少的設(shè)備，如塑料帶的卷取，造紙廠紙張的卷取，冶金廠的薄板卷取、帶銅卷取等。在卷取過程中，為了使產(chǎn)品合格，要給卷材上加一定的張力，張力的大小關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量。同時，卷取工序與前道工序之間有著密切的聯(lián)系，如與前道工序速度要同步、穩(wěn)定、調(diào)速精度要高等。第三章：變頻器工程應(yīng)用（1）用變頻器轉(zhuǎn)矩電流控制張力圖為以轉(zhuǎn)矩電流作為控制信號的張力控制系統(tǒng)示意圖。如圖所示，用滾筒2移動加工物，在滾筒1上施加與旋轉(zhuǎn)方向相反的轉(zhuǎn)矩，使兩組滾筒間的加工物具有張力，該張力與滾筒1電動機的制動轉(zhuǎn)矩大小成比例。因此，變頻器2可以選用通用變頻器調(diào)速；而變頻器1則必須選用具有轉(zhuǎn)矩控制功能的矢量控制變頻器。圖中所用傳感器為電流傳感器，它將電動機的定子電流（定子電流和電動機的轉(zhuǎn)矩成正比）轉(zhuǎn)化為4～20mA的控制信號，加在變頻器的反饋輸入端，控制變頻器輸出轉(zhuǎn)矩的穩(wěn)定，達(dá)到控制帶材張力穩(wěn)定的目的。第三章：變頻器工程應(yīng)用（2）采用調(diào)節(jié)輥控制張力圖為調(diào)節(jié)輥裝置的示意圖。調(diào)節(jié)輥利用彈簧、氣壓、重錘等在一定方向上施加一定大小的力，不管其位置是否變動始終使加工物保持一定的張力。使用調(diào)節(jié)輥時，張力與變頻器的控制沒有直接關(guān)系，其大小為F的一半。調(diào)節(jié)輥的張力控制功能只限于在其容許的行程以內(nèi)。第三章：變頻器工程應(yīng)用（3）張力檢測器控制張力對于高精度張力控制或用調(diào)節(jié)輥控制在控制失調(diào)時對產(chǎn)品質(zhì)量影響很大的場合，可采用張力檢測器的反饋控制。張力檢測器有差動變壓器式和測力傳感器式等類別。第三章：變頻器工程應(yīng)用3.4.2張力控制在拉絲機上的應(yīng)用1.拉絲原理拉絲機是金屬線材制造的一種重要設(shè)備。設(shè)備的種類很多，常見的有水箱式拉絲機、直進(jìn)式拉絲機、滑輪式拉絲機、倒立式拉絲機等。拉絲機主要應(yīng)用在對銅、鋁、鐵、合金等金屬線纜材料的加工，將直徑較大的金屬材料拉制成直徑較細(xì)的金屬絲。第三章：變頻器工程應(yīng)用2.三肯SAMCO-vm05變頻器在拉絲機上的應(yīng)用（1）卷繞原理第三章：變頻器工程應(yīng)用（2）卷繞變頻器的內(nèi)部控制功能框圖由拉絲機給出的頻率控制信號fx1，加到卷繞變頻器的頻率控制端，這個頻率控制信號通過變頻器內(nèi)部的比例增益電路處理，與“卷繞曲線預(yù)測”信號疊加，生成X+信號，與張力架位置補正信號疊加，生成fx2輸出頻率控制信號，控制變頻器逆變電路頻率輸出。第三章：變頻器工程應(yīng)用（3）控制電路第三章：變頻器工程應(yīng)用該電路控制特色：1）將第一臺變頻器其中一個多功能輸出指示端子AOUT1設(shè)置為頻率輸出指示端子，作為第二臺變頻器的速度同速信號,加在第二臺變頻器的頻率控制端URF2。2）為了運行同步，將第一臺變頻器的輸出指示端子DO1設(shè)為運行中，作為第二臺變頻器的運行開關(guān)信號。3）為了方便穿線作業(yè)，設(shè)置了JOG點動端子；停車時，為了防止卷繞變頻器重量較大的滿盤線軸因慣性引起的斷線，采取制動電阻+直流制動的方法，使電動機馬上停止。4）以擺動張力傳感器的輸出電壓信號作為反饋信號進(jìn)行內(nèi)部可變PID補正控制，以三墾變頻器獨特卷繞曲線進(jìn)行速度預(yù)測圖形運轉(zhuǎn)，實現(xiàn)恒線速度收卷，滿足工藝要求。第三章：變頻器工程應(yīng)用

3.5變頻器在降速設(shè)備上的應(yīng)用在變頻傳動中，因為電動機是恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，如果電動機的轉(zhuǎn)速很低，輸出功率不足(電動機的輸出功率為P=nT)。為了充分發(fā)揮變頻器和電動機的功率，在負(fù)載轉(zhuǎn)速很低時，要通過降速機構(gòu)改變電動機和負(fù)載的速度比，達(dá)到功率匹配的目的。第三章：變頻器工程應(yīng)用3.5.1機械傳動系統(tǒng)機械傳動系統(tǒng)的組成由電動機、傳動機構(gòu)和負(fù)載組成。最簡單的傳動系統(tǒng)：電動機、連軸器和負(fù)載，電動機輸出轉(zhuǎn)矩TM

，它與負(fù)載的阻轉(zhuǎn)矩TL

大小相等，方向相反，即

TM=TL當(dāng)電動機以轉(zhuǎn)速n運行時，輸出功率為電動機的機械特性，必須與負(fù)載的機械特性相匹配，整個傳動系統(tǒng)才能正常工作。第三章：變頻器工程應(yīng)用3.5.2常見傳動機構(gòu)1.傳動比圖示4種傳動機構(gòu)中，電動機和負(fù)載通過減速裝置傳動，電動機軸和減速輸出軸的轉(zhuǎn)速比稱為傳動比λ，TM

nM—為電動機軸輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速；

TL

nL—為負(fù)載軸輸入轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速第三章：變頻器工程應(yīng)用2.齒輪傳動機構(gòu)中各量之間的關(guān)系傳動比：輸入軸轉(zhuǎn)速n1與輸出軸轉(zhuǎn)速n2之比,用λ表示，即：由傳動比的定義式可知，λ﹤1，為升速傳動；λ﹥1為降速傳動；λ＝1，為直接傳動。第三章：變頻器工程應(yīng)用3.5.3傳動方案選擇實例例：已知變頻調(diào)速系統(tǒng)，其負(fù)載為恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，阻轉(zhuǎn)矩為88N·m，調(diào)速范圍為0~335r/min，由4極電動機驅(qū)動，負(fù)載最大功率消耗為Pmax=3.5kW。請選擇驅(qū)動方案。解：電動機聯(lián)軸器直接驅(qū)動負(fù)載條件：

TM＞

TL

取TM=100N·m>88N·m，所需電動機功率為：P=（kW）因此，選擇的變頻器的功率也應(yīng)為15

kW。（功率公式）第三章：變頻器工程應(yīng)用2.采用一級齒輪降速傳動降速齒輪傳動的傳動比：λ=4.3取整數(shù)4，電動機的輸出轉(zhuǎn)矩TM=（N·m）所需電動機的功率為：取P=3.7（kW）變頻器的功率也應(yīng)為3.7（kW）。當(dāng)負(fù)載的轉(zhuǎn)速為0～335r/min，電動機為0～1340r/min.

結(jié)論：變頻器調(diào)速遇到轉(zhuǎn)速和輸出功率的矛盾時，就要考慮具有一定傳動比的降速或升速裝置。第三章：變頻器工程應(yīng)用結(jié)論：1.電動機是一個恒轉(zhuǎn)矩電器，轉(zhuǎn)速低，輸出功率低，轉(zhuǎn)速高，輸出功率高（）。2.當(dāng)變頻器采用變頻調(diào)速時，為了充分利用變頻器和電動機的輸出功率，電動機盡量工作在高速區(qū)。為了滿足負(fù)載低速時的轉(zhuǎn)矩要求，可采用降速裝置。降速比λ根據(jù)電動機的額定轉(zhuǎn)速和負(fù)載的最高轉(zhuǎn)速確定。第三章：變頻器工程應(yīng)用例2：已知負(fù)載功率為7KW，轉(zhuǎn)速在450—900r/min之間可調(diào)，要求恒功率調(diào)速，請選擇電動機和變頻器功率。解：1）按低速選擇當(dāng)負(fù)載輸出450r/min時，電動機輸出額定轉(zhuǎn)速1450r/min，傳動比為

λ=1450/450=3.2電動機和變頻器可選擇功率為7kW。當(dāng)負(fù)載輸出900r/min時，電動機輸出轉(zhuǎn)速為2900r/min(100Hz)，超頻工作。2）按高速選擇當(dāng)負(fù)載輸出900r/min時，電動機輸出額定轉(zhuǎn)速1450r/min，傳動比為

λ=1450/900=1.6當(dāng)負(fù)載輸出450r/min時，電動機輸出轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的1.6倍，即應(yīng)選用1.6×7=11.2kW的電動機和變頻器。第三章：變頻器工程應(yīng)用3.6變頻器同速控制變頻器的速度控制有操作面板（或操作面板上的電位器）、外接模擬控制端子和外接升降速數(shù)字端子三種控制方法。操作面板不適應(yīng)變頻器的聯(lián)動控制。3.6.1開環(huán)同速控制開環(huán)同速是“準(zhǔn)同步”運行，在多臺變頻器同速運行時不需要反饋環(huán)節(jié)，在要求不高的系統(tǒng)中多被采用。實現(xiàn)開環(huán)同步方法可以采用共電位控制、升降速端子控制和電流信號控制等。第三章：變頻器工程應(yīng)用1）共電位控制共電位控制框圖如圖所示，3臺變頻器的電壓模擬調(diào)速端子上所加的是同一調(diào)速電壓，3臺變頻器的“頻率增益”和“頻率偏置”功能參數(shù)要進(jìn)行統(tǒng)一設(shè)置。通過同一電位器控制3臺變頻器同速運行。第三章：變頻器工程應(yīng)用2）升降速端子控制升降速端子控制框圖如圖所示，圖中升速端子由同一繼電器控制，降速端子也由同一繼電器控制，由這兩個繼電器分別控制變頻器的升速和降速。每個變頻器的升降速端子上分別并聯(lián)上一個點動開關(guān)SB，分別用它們進(jìn)行每個變頻器的速度微調(diào)。因為升降速端子是數(shù)字控制，工作穩(wěn)定沒有干擾。第三章：變頻器工程應(yīng)用3）電流信號控制電流信號控制是應(yīng)用變頻器的IRF電流調(diào)速端子（4～20mA），進(jìn)行串聯(lián)控制，以得到同速運行，如圖所示。它的優(yōu)點是構(gòu)成簡單，可以有較長的連接距離，抗干擾能力比較強。缺點是需要一個電流源，且每臺設(shè)備都需要有微調(diào)控制，操作比較麻煩。第三章：變頻器工程應(yīng)用4）利用變頻器的頻率輸出指示端子做同步信號由第一臺變頻器的模擬輸出指示端子作為第二臺變頻器的同步信號，使兩臺變頻器同步運行。該同速控制不能準(zhǔn)確同步。因FMA是二次信號，它輸出的精度、與輸出頻率的比率存在一定的誤差，也容易引進(jìn)干擾。第三章：變頻器工程應(yīng)用2．閉環(huán)同速控制閉環(huán)同速控制用于控制精度要求比較高的場合。在有上位機存在的系統(tǒng)中，同速控制可以有不同的構(gòu)成形式。一種為將各變頻器的反饋信號輸入到上位機，由上位機作總閉環(huán)控制計算，由上位機分別給出控制變頻器運行的信號，如圖所示。此閉環(huán)控制方式計算速度快，控制電路簡單，但由于采用電壓及電流反饋形式，傳輸距離有所限制，其分布范圍不能很大。第三章：變頻器工程應(yīng)用另一種控制方法是采用單機就地自閉環(huán)的方法，上位機輸出相同給定信號，如圖所示。此閉環(huán)控制方式的優(yōu)點是動態(tài)響應(yīng)快，分布距離可以較遠(yuǎn)。復(fù)雜的控制由上位機來完成，一些系統(tǒng)監(jiān)測信號直接連到上位機。第三章：變頻器工程應(yīng)用3.6.2應(yīng)用實例該電路為4臺變頻器比例運行。第三章：變頻器工程應(yīng)用1.光電耦