安川變頻器培訓(xùn)三：實際工程應(yīng)用

—AC

Inverter

Application

Technology第y一頁，共七十六頁。（內(nèi)部資料 注意保存）《中國工業(yè)自動化培訓(xùn)網(wǎng)》AC

Inverter

ApplicationTechnology變頻器原理應(yīng)用維修主講:駱建方Mobile：E-mail：課間歡迎學(xué)員隨時提出疑問討論問題—AC

Inverter

Application

Technology第y二頁，共七十六頁。變頻器原理應(yīng)用維修—AC

Inverter

Application

Technology第y三頁，共七十六頁。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，比較的差值控制變頻器的輸出頻率，來控制電動機(jī)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變頻器參數(shù)設(shè)置富士G11S變頻器，拖動7Kw電動機(jī)，為壓力罐充氣，PID控制，壓力表量程

1MPa,輸出電流4—20mA,要求罐中壓力0.6MPa,請選擇參數(shù)。解：電路連接如圖?！狝C

Inverter

Application

Technology第y四頁，共七十六頁。壓力變送器第三章：變頻器工程應(yīng)用需要解決的問題：

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)流程圖從編碼表中查找具體參數(shù)；不明確的地方參考參數(shù)的解釋說明?！狝C

Inverter

Application

Technology第y五頁，共七十六頁。第三章：變頻器工程應(yīng)用—AC

Inverter

Application

Technology第y六頁，共七十六頁?！狝C

Inverter

Application

Technology第y七頁，共七十六頁。第三章：變頻器工程應(yīng)用富士G11S變頻器PID控制參數(shù)：1.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2.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，ON,PID無效，由鍵盤設(shè)定頻率。變頻器在起動時，可由該端子控制，防止起動時跳閘）F01=1（電壓設(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?！狝C

Inverter

Application

Technology第y八頁，共七十六頁?！狝C

Inverter

Application

Technology第y九頁，共七十六頁。第三章：變頻器工程應(yīng)用3.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(jī)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?！狝C

Inverter

Application

Technology第y十頁，共七十六頁。第三章：變頻器工程應(yīng)用3.1.2 康沃CAF-P2變頻器恒壓供水1.參數(shù)設(shè)置本例為康沃CAF-P2變頻器，其參數(shù)設(shè)置為：目標(biāo)信號，由電位器RP給定；反饋信號，由SP傳感器取出，從VII輸入；主要功能：H-48=2（內(nèi)置PID控制）H-49=2（目標(biāo)信號從VII輸入）H-50=1（PID反饋信號從端子II輸入）H-51=0（反饋信號正邏輯）H-54=2（PID結(jié)構(gòu)選擇，為PI控制）—AC

Inverter

Application

Technolog第y十一頁，共七十六頁。第三章：變頻器工程應(yīng)用2.控制電路電路具有工頻—變頻切換功能。工頻——變頻切換有幾個關(guān)鍵問題。1）電動機(jī)從變頻器切出前變頻器必須停止輸出

KM2斷開前變頻器必須停止輸出，在停止輸出后至少延遲0.1S，KM2才動作，不允許變頻器停止輸出和KM2同時動作。2）電動機(jī)切換到工頻電源時要有一定延時，但其轉(zhuǎn)速不要低于額定轉(zhuǎn)速的80%。

切換前變頻器輸出頻率要達(dá)到50Hz，切換后要延遲0.2—0.4S,KM3才閉合，此時電動機(jī)的轉(zhuǎn)速要控制在額定轉(zhuǎn)速的80%以內(nèi)。3）變頻器的輸出相序和電動機(jī)的相序要相同。第三章：變頻器工程應(yīng)用3）采取切入延遲的方法減小切入電流當(dāng)電動機(jī)從變頻器上切出后，隨著延遲時間的延長，轉(zhuǎn)子電流下降，定子上的感應(yīng)電壓也下降，使切入電流下降。這就是電動機(jī)從變頻器上切出后，為什么要有一定的延遲時間才投入到工頻電源上的原因。此圖不能用—AC

Inverter

Application

Technolog第y十二頁，共七十六頁。改造后的控制電路—AC

Inverter

Application

Technolog第y十三頁，共七十六頁。第三章：變頻器工程應(yīng)用3.3變頻器在旋轉(zhuǎn)窯上的應(yīng)用水泥回轉(zhuǎn)窯是水泥熟料干法和濕法生產(chǎn)線的主要設(shè)備。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)?；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(jī)，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(jī)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)載的特點分析啟動時回轉(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（見圖b所示），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?！狝C

Inverter

Application

Technolog第y十四頁，共七十六頁?！狝C

Inverter

Application

Technolog第y十五頁，共七十六頁。第三章：變頻器工程應(yīng)用起動過程，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 率就很小了。根據(jù)回轉(zhuǎn)窯的這種負(fù)載特點，選擇變 頻器及電動機(jī)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(bǔ)償?shù)淖冾l器。3）提高電動機(jī)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。—AC

Inverter

Application

Technolog第y十六頁，共七十六頁?！狝C

Inverter

Application

Technolog第y十七頁，共七十六頁。第三章：變頻器工程應(yīng)用3.3.3應(yīng)用實例1.變頻器容量選擇有一水泥廠的回轉(zhuǎn)窯改造項目，原來選用55KW電動機(jī)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(jī)經(jīng)常堵轉(zhuǎn)不能正常運轉(zhuǎn)。改造時考慮到原電動機(jī)的功率不足，同時考慮到55KW、4極電動機(jī)轉(zhuǎn)速為1500r/min，而回轉(zhuǎn)窯正常運行時電動機(jī)的轉(zhuǎn)速為800r/min左右，當(dāng)非正常運行時轉(zhuǎn)速更低。因為電動機(jī)是由自己的同軸風(fēng)扇吹風(fēng)散熱，當(dāng)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速下降較大時，電動機(jī)的散熱效果很差，造成電動機(jī)發(fā)熱嚴(yán)重。根據(jù)以上情況，將此回轉(zhuǎn)窯拖動改為90kW、6極電動機(jī)，選擇惠豐HF-G7-90T3型通用變頻器，該變頻器功率90kW，額定電流180A。變頻器頻率控制為模擬電位器調(diào)速。當(dāng)電動機(jī)正常運轉(zhuǎn)在800r/min時，變頻器的輸出頻率為40Hz左右，因而避免了由于4極電動機(jī)運轉(zhuǎn)在800r/min時電動機(jī)散熱不良的問題?！狝C

Inverter

Application

Technolog第y十八頁，共七十六頁。第三章：變頻器工程應(yīng)用2.調(diào)試出現(xiàn)的問題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)生瞬間過電流。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。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。2）變頻器選擇為HF-G9-160T3，額定電流為320A，過載能力為1.5-1.8倍，過載極限電流為480-570A。電動機(jī)仍為90kW，變頻器的輸出電流是電動機(jī)額定電流的280%-300%，是瞬時峰值電流340A的140%-160%，因此，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。第三章：變頻器工程應(yīng)用3）變頻器在正常停機(jī)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(bǔ)償曲線，即加大變頻器的低頻起動力矩，解決了正常停機(jī)的起動問題。在以上反復(fù)確定變頻器的容量時，根據(jù)就是電動機(jī)的瞬態(tài)電流，當(dāng)變頻器的瞬態(tài)電流超過了變頻器的最大過載電流時，變頻器就跳閘。改造前選用55kW的電動機(jī)都能工作，可驅(qū)動變頻器后來增加到

160kW（電動機(jī)增加為90kW），就是因為電動機(jī)工作時有很大的瞬態(tài)電流，這就是沖擊性負(fù)載變頻器選擇功率時為什么會比實際功率大很多。—AC

Inverter

Application

Technolog第y十九頁，共七十六頁。第三章：變頻器工程應(yīng)用總結(jié)：回轉(zhuǎn)窯是一個很典型的沖擊性負(fù)載，我們通過上述案例分析，可得出以下幾點結(jié)論：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。2）電動機(jī)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(jī)的容量就不必增加。3）考慮低速電動機(jī)的發(fā)熱問題，盡量使電動機(jī)工作在高轉(zhuǎn)速區(qū)?！狝C

Inverter

Application

Technolog第y二十頁，共七十六頁?！狝C

Inverter

Application

Technolog第y二y十一頁，共七十六頁。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(jī)。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(jī)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。—AC

Inverter

Application

Technolog第y二y十二頁，共七十六頁。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(jī)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?！狝C

Inverter

Application

Technolog第y二y十三頁，共七十六頁。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(jī)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(jī)的定子電流（定子電流和電動機(jī)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?！狝C

Inverter

Application

Technolog第y二y十四頁，共七十六頁。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)?！狝C

Inverter

Application

Technolog第y二y十五頁，共七十六頁。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(jī)上的應(yīng)用1.

拉絲原理拉絲機(jī)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(jī)、直進(jìn)式拉絲機(jī)、滑輪式拉絲機(jī)、倒立式拉絲機(jī)等。拉絲機(jī)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?！狝C

Inverter

Application

Technolog第y二y十六頁，共七十六頁?！狝C

Inverter

Application

Technolog第y二y十七頁，共七十六頁。第三章：變頻器工程應(yīng)用2. 三肯SAMCO-vm05變頻器在拉絲機(jī)上的應(yīng)用（1）卷繞原理—AC

Inverter

Application

Technolog第y二y十八頁，共七十六頁。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(jī)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(bǔ)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—AC

Inverter

Application

Technolog第y二y十九頁，共七十六頁。第三章：變頻器工程應(yīng)用為了使兩臺變頻器同速運行，將第一臺變頻器其中

一個多功能輸出指示端子設(shè)置為頻率輸出指示端子，作為第二臺變頻器的同速信號。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(jī)馬上停止。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(bǔ)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?！狝C

Inverter

Application

Technolog第y三十頁，共七十六頁?！狝C

Inverter

Application

Technolog第y三y十一頁，共七十六頁。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)用有時變頻器拖動的負(fù)載轉(zhuǎn)速很低，如果電動機(jī)不通過減速直接驅(qū)動負(fù)載，則會使變頻器和電

動機(jī)的容量大大增加，不能發(fā)揮變頻器的優(yōu)越性。下面分析幾種負(fù)載的特性。3.5.1負(fù)載特性第三章：變頻器工程應(yīng)用恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特點：負(fù)載的轉(zhuǎn)矩TL不隨轉(zhuǎn)速n的變化而變化，是一恒定值。但負(fù)載功率隨轉(zhuǎn)速成比例變化。典型系統(tǒng)：位能性負(fù)載，如電梯、卷揚(yáng)機(jī)、起重機(jī)、抽油機(jī)等。摩擦類負(fù)載，如傳送帶、攪拌機(jī)、擠壓成型機(jī)、造紙機(jī)等。例如起重機(jī)吊起重物時，控制要求：具有低頻轉(zhuǎn)矩提升能力和短時過流能力，變頻器可選通用變頻器，將容量提高一檔，以提高低速轉(zhuǎn)矩；或根據(jù)需要，選用矢量變頻器。—AC

Inverter

Application

Technolog第y三y十二頁，共七十六頁。第三章：變頻器工程應(yīng)用2.恒功率負(fù)載特點：當(dāng)負(fù)載的轉(zhuǎn)速發(fā)生變化時，其轉(zhuǎn)矩也隨著變化，而負(fù)載的功率始終為一恒定值。典型系統(tǒng)：車床,若工件的直徑大，則主軸的轉(zhuǎn)速低；若工件的直徑小，則主軸的轉(zhuǎn)速高，保持切削功率為一恒定值。卷繞機(jī)，開始卷繞時卷繞直徑小，轉(zhuǎn)矩小，則卷繞速度高；當(dāng)卷繞直徑逐漸增大時，轉(zhuǎn)矩增大，

則卷繞速度降低，保持卷繞功率為一恒定值。一般選用通用變頻器。對于動態(tài)性能和精度要求較高的軋鋼、造紙等機(jī)械，要選用矢量控 制變頻器?！狝C

Inverter

Application

Technolog第y三y十三頁，共七十六頁。第三章：變頻器工程應(yīng)用3.平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載風(fēng)機(jī)、水泵等流體機(jī)械，當(dāng)葉輪轉(zhuǎn)動時，其工作介質(zhì)對葉輪的阻力大致與葉輪的轉(zhuǎn)速的平方成正比。特性曲線如圖。—AC

Inverter

Application

Technolog第y三y十四頁，共七十六頁。第三章：變頻器工程應(yīng)用3.5.2機(jī)械傳動系統(tǒng)機(jī)械傳動系統(tǒng)的組成由電動機(jī)、傳動機(jī)構(gòu)和負(fù)載組成。最簡單的傳動系統(tǒng)：電動機(jī)、連軸器和負(fù)載，電動機(jī)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(jī)以轉(zhuǎn)速n運行時，輸出功率為電動機(jī)的機(jī)械特性，必須與負(fù)載的機(jī)械特性相匹配，整個傳動系統(tǒng)才能正常工作?！狝C

Inverter

Application

Technolog第y三y十五頁，共七十六頁?！狝C

Inverter

Application

Technolog第y三y十六頁，共七十六頁。第三章：變頻器工程應(yīng)用3.5.3常見傳動機(jī)構(gòu)1.傳動比圖示4種傳動機(jī)構(gòu)中，電動機(jī)和負(fù)載通過減速裝 置傳動，電動機(jī)軸和減速輸出軸的轉(zhuǎn)速比稱為 傳動比λ，TM

nM

—為電動機(jī)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(jī)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?！狝C

Inverter

Application

Technolog第y三y十七頁，共七十六頁。第三章：變頻器工程應(yīng)用3.5.4傳動方案選擇實例例：已知變頻調(diào)速系統(tǒng)，其負(fù)載的阻轉(zhuǎn)矩為88N·m，調(diào)速范圍為0~335r/min，由4極電動機(jī)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(jī)聯(lián)軸器直接驅(qū)動負(fù)載條件：TM＞TL取TM=100

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

kW?！狝C

Inverter

Application

Technolog第y三y十八頁，共七十六頁。（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，TM

=電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩（N·m）所需電動機(jī)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(jī)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?！狝C

Inverter

Application

Technolog第y三y十九頁，共七十六頁。—AC

Inverter

Application

Technolog第y四十頁，共七十六頁。第三章：變頻器工程應(yīng)用結(jié)論：電動機(jī)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（ ）。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(jī) 的輸出功率，電動機(jī)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(jī) 的額定轉(zhuǎn)速和負(fù)載的最高轉(zhuǎn)速確定?！狝C

Inverter

Application

Technolog第y四y十一頁，共七十六頁。第三章：變頻器工程應(yīng)用3.6變頻器控制電路要點1.變頻器的正反轉(zhuǎn)控制電路設(shè)計思想：QF隔離開關(guān)，一般情況下必接；KM接觸器，控制電動機(jī)的通斷電和故障斷電，一般情況下必接；先通電，后運行，先停機(jī)，后斷電是安全工作的保障?！狝C

Inverter

Application

Technolog第y四y十二頁，共七十六頁。第三章：變頻器工程應(yīng)用2.不良案例該電路是某企業(yè)的實用電路。起動：按下SB2，KA1閉合，F(xiàn)WD閉合，KT延時，KM吸合變頻器通電運行；按下SB1，KA1斷開，F(xiàn)WD斷開，KT延時，KM斷電釋放，變頻器斷電。錯在：①通電即運轉(zhuǎn)，不安全；②用運行開關(guān)控制變頻器的通、斷電，對變頻器非常不利?！狝C

Inverter

Application

Technolog第y四y十三頁，共七十六頁。第三章：變頻器工程應(yīng)用1.頻繁開/關(guān)時，會導(dǎo)致充電電阻損壞。2.電動機(jī)自由停止時，會產(chǎn)生過電壓（因制動選件已停止工作），容易炸直流濾波電容或擊穿逆變模塊。第三章：變頻器工程應(yīng)用3.7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。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。—AC

Inverter

Application

Technolog第y四y十四頁，共七十六頁。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?！狝C

Inverter

Application

Technolog第y四y十五頁，共七十六頁。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。—AC

Inverter

Application

Technolog第y四y十六頁，共七十六頁?！狝C

Inverter

Application

Technolog第y四y十七頁，共七十六頁。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(qiáng)。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?！狝C

Inverter

Application

Technolog第y四y十八頁，共七十六頁。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。—AC

Inverter

Application

Technolog第y四y十九頁，共七十六頁。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(jī)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(jī)，由 上位機(jī)作總閉環(huán)控制計算，由上位機(jī)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?！狝C

Inverter

Application

Technolog第y五十頁，共七十六頁。第三章：變頻器工程應(yīng)用另一種控制方法是采用單機(jī)就地自閉環(huán)的方法，上位機(jī)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(jī)來完成，一 些系統(tǒng)監(jiān)測信號直接連到上位機(jī)。第三章：變頻器工程應(yīng)用3.7.2應(yīng)用實例該電路為4臺變頻器比例運行?！狝C

Inverter

Application

Technolog第y五y十一頁，共七十六頁。第三章：變頻器工程應(yīng)用1.光電耦合器控制電路—AC

Inverter

Application

Technolog第y五y十二頁，共七十六頁?！狝C

Inverter

Application

Technolog第y五y十三頁，共七十六頁。第三章：變頻器工程應(yīng)用（1）統(tǒng)一調(diào)試，升SB1R, 降SB1D（2）局部調(diào)試，升SB2R, 降SB2D；升SB3R,

降SB3D。從該局部調(diào)試的該單元以后各單元同時生降速。（3）單元調(diào)試，由每臺機(jī)的SB點動開關(guān)進(jìn)行微調(diào)。第三章：變頻器工程應(yīng)用2.PLC控制—AC

Inverter

Application

Technolog第y五y十四頁，共七十六頁。第三章：變頻器工程應(yīng)用3.升降速端子的擴(kuò)展應(yīng)用?從各種被控量（壓力、溫度、流量、液位等）的變送器中得到上限和下限信號，控制變頻器的升速和降速，形成自動恒量控制，較PID控制接線、調(diào)試簡單，在控制精度要求一般的場合得到廣泛應(yīng)用?！狝C

Inverter

Application

Technolog第y五y十五頁，共七十六頁。—AC

Inverter

Application

Technolog第y五y十六頁，共七十六頁。第三章：變頻器工程應(yīng)用3.8

多擋速控制1.主要問題是

將三端子控制轉(zhuǎn)換為分檔控制，才能適應(yīng)工程應(yīng)用第三章：變頻器工程應(yīng)用3.9變頻器在提升機(jī)上的應(yīng)用礦井提升機(jī)是煤礦、鐵礦、有色金屬等礦生產(chǎn)過程中的重要設(shè)備。提升機(jī)的安全、可靠運行，直接關(guān)系到企業(yè)的生產(chǎn)狀況和經(jīng)濟(jì)效益。煤礦井下采煤，采好的煤通過斜井用提升機(jī)將煤車拖到地面上來。在井口有一絞車提升機(jī)，由電動機(jī)經(jīng)減速器帶動卷筒旋轉(zhuǎn)，卷筒拉動鋼絲繩，由鋼絲繩將煤車?yán)降孛妫ㄒ妶D6-27）。這種拖動系統(tǒng)要求電動機(jī)頻繁的正、反轉(zhuǎn)起動，減速制動，而且電動機(jī)的轉(zhuǎn)速按一定規(guī)律變化?！狝C

Inverter

Application

Technolog第y五y十七頁，共七十六頁。—AC

Inverter

Application

Technolog第y五y十八頁，共七十六頁。第三章：變頻器工程應(yīng)用2.多擋速PIC控制—AC

Inverter

Application

Technolog第y五y十九頁，共七十六頁。第三章：變頻器工程應(yīng)用3.多擋速控制并不一定所有檔速都用，要根據(jù)具體 情況，以滿足需要為前提，靈活選用。第三章：變頻器工程應(yīng)用左圖是一個升降機(jī)電路，由外端子控制段速及運行時間，設(shè)

置和執(zhí)行步驟為：設(shè)置運行控制模式→設(shè)置具體的控制端子→設(shè)置各段速頻率→用

控制端子確定各段速運行時間?！狝C

Inverter

Application

Technolog第y六十頁，共七十六頁?！狝C

Inverter

Application

Technolog第y六y十一頁，共七十六頁。第三章：變頻器工程應(yīng)用圖中：ST，停止按鈕，控制KAF和KAR繼電器斷電；SF，正轉(zhuǎn)按鈕，控制KAF閉合，使FWD和X1端子閉合；SR，反轉(zhuǎn)按鈕，控制KAR閉合，使REV和X1端子閉合。行程開關(guān)SQ2控制X2閉合，SQ3控制X3閉合。第三章：變頻器工程應(yīng)用運行：按下SF，KAF得電（XI接通），電動機(jī)按一檔速正轉(zhuǎn)運行，在運行中，碰觸SQ1，接通反轉(zhuǎn)運行的自鎖電路，為反轉(zhuǎn)降速作準(zhǔn)備。在運行中，碰觸SQ2，接通X2（此時XI、X2同時閉合），電動機(jī)以第三檔轉(zhuǎn)速運行；運行中碰觸SQ3（此時XI、X2、X3都閉合），以第七檔速運行（此時降速，7檔和1檔速度相同），碰觸SQ4，KAF斷電，停機(jī)。按下SR，電動機(jī)反轉(zhuǎn)，仍以7檔速運行（因SQ2和SQ3還在閉合），碰SQ4使其復(fù)位，碰SQ3，X2斷，以第3檔速運行；碰SQ2，以第1檔速運行，碰SQ1，停機(jī)。在運行中，利用了3個檔速端子，控制2種轉(zhuǎn)速?！狝C

Inverter

Application

Technolog第y六y十二頁，共七十六頁。第三章：變頻器工程應(yīng)用3.10變頻器在提升機(jī)上的應(yīng)用

礦井提升機(jī)是煤礦、鐵礦、有色金屬等礦生產(chǎn)過程中的重要設(shè)備。提升機(jī)的安全、可靠運行，直接關(guān)系到企業(yè)的生產(chǎn)狀況和經(jīng)濟(jì)效益。煤礦井下采煤，采好的煤通過斜井用提升機(jī)將煤車拖到地面上來。在井口有一絞車提升機(jī)，由電動機(jī)經(jīng)減速器帶動卷筒旋轉(zhuǎn)，卷筒拉動鋼絲繩，由鋼絲繩將煤車?yán)降孛妫ㄒ娤聢D）。這種拖動系統(tǒng)要求電動機(jī)頻繁的正、反轉(zhuǎn)起動，減速制動，而且電動機(jī)的轉(zhuǎn)速按一定規(guī)律變化?！狝C

Inverter

Application

Technolog第y六y十三頁，共七十六頁?！狝C

Inverter

Application

Technolog第y六y十四頁，共七十六頁。第三章：變頻器工程應(yīng)用絞車示意圖—AC

Inverter

Application

Technolog第y六y十五頁，共七十六頁。第三章：變頻器工程應(yīng)用3.10.1運行控制分析目前，大多數(shù)中、小型礦井采用斜井絞車提升，傳統(tǒng)斜井提升機(jī)普

遍采用交流繞線式電動機(jī)串聯(lián)電阻調(diào)速，電阻的投切用繼電器—交

流接觸器控制。這種控制系統(tǒng)由于調(diào)速過程中交流接觸器動作頻繁，交流接觸器主觸點頻繁切換，使觸點燒蝕而引發(fā)接觸不良，造成設(shè)

備故障。另外，提升機(jī)在減速和爬行階段，速度控制性能較差，使

停車位置不準(zhǔn)確。提升機(jī)頻繁的起動﹑調(diào)速和制動，在轉(zhuǎn)子外電路

所串聯(lián)的電阻上產(chǎn)生相當(dāng)大的功耗。這種交流繞線式電動機(jī)串聯(lián)電

阻調(diào)速系統(tǒng)屬于有級調(diào)速，調(diào)速的平滑性能差;低速時機(jī)械特性較

軟，靜差較大；電阻上消耗的功率大，浪費電能。起動過程和調(diào)速

換擋過程中，電流沖擊大，中高速運行震動大，安全性能差。第三章：變頻器工程應(yīng)用3.10.2 變頻器選擇斜井提升負(fù)載是典型的摩檫性負(fù)載，即恒轉(zhuǎn)矩特性負(fù)載。重車上行時，起動時還要克服一定的靜摩檫力矩，此時電動機(jī)處于電動工作狀態(tài)，且工作于第一象限。在重車減速時，雖然重車在斜井面上有一向下的分力，但重車的減速時間較短，電動機(jī)會處于再生狀態(tài)，工作于第二象限。當(dāng)下一列重車上行時（上一列空車下降），電動機(jī)處于反向電動狀態(tài)，工作在第三象限和第四象限。另外，有10%的工作時間單獨運送工具或器材到井下，電動機(jī)純粹工作在第二或第四象限，此時電動機(jī)長時間處于再生發(fā)電狀態(tài)，需要進(jìn)行有效的制動。考慮到制動成本，用價格低廉的能耗制動單元加制動電阻的制動方案。提升機(jī)的負(fù)載特性為恒轉(zhuǎn)矩位能負(fù)載，起動力矩較大，選用變頻器時要適當(dāng)?shù)亓粲杏嗔?；由于提升機(jī)需要進(jìn)行準(zhǔn)確的位置控制，選用失量變頻器?！狝C

Inverter

Application

Technolog第y六y十六頁，共七十六頁。—AC

Inverter

Application

Technolog第y六y十七頁，共七十六頁。第三章：變頻器工程應(yīng)用3.10.3變頻器控制變頻器采用多段速控制，由多功能端子D1、D2、D3控制，5個段速的頻率為6Hz、18Hz、25Hz、35Hz、50Hz,以適應(yīng)提升機(jī)不同運轉(zhuǎn)速度的要求。

FWD、REV為正反轉(zhuǎn)運行控制，變頻連接如圖6-28所示?！狝C

Inverter

Application

Technolog第y六y十八頁，共七十六頁。第三章：變頻器工程應(yīng)用為了在變頻器跳閘時系統(tǒng)能正常工作，保留原工頻調(diào)速系統(tǒng)，使兩套系統(tǒng)互為備用，增加了系統(tǒng)運行的可靠性。—AC

Inverter

Application

Technolog第