各类负载中应用

1变频器在各类负载中的应用恒转矩负载5．1带式输煤机的变频调速5．1．1负载的特点1．机械特性与负荷图2．负荷工况属于连续变动负载，平均负荷率σA=0．93．转速范围nLmax＝365r／min；nLmin＝73r／min（αn＝5）；λ＝4图5－2恒转矩负载及其特性a）带式输煤机b）机械特性c）负荷工况图5－1带式输煤机25．1．2变频器选型1．变频器型号负载对拖动系统的要求可选富士G11系列变频器。2．变频器容量∵电动机可能短时间过载运行。∴变频器容量加大一挡。图5－3恒转矩负载对拖动系统的要求a）变频调速系统b）对机械特性的要求c）对动态响应的要求图5－4变频器容量的选择a）拖动系统b）电流曲线35．1．3主要功能的预置1．频率给定的相关功能（1）频率调节电路1．转矩提升（2）相关功能的预置功能码功能含义数据码数据码含义F01频率设定9增∕减控制2，初始值＝上次设定值F02运行操作1由外部端子输入运行指令F03最高输出频率50HzF04基本频率50HzF05最高输出电压380VF15上限频率50Hz根据负载的运行需要而定F16下限频率10HzF23起动频率6Hz因为是重载起动F24起动频率保持时间1．0sF30FMA端子电压调整100%输出电压范围是0～＋10VF31FMA端子功能选择0测量输出频率E01X1端子功能选择6自保持控制（三线式控制）E02X2端子功能选择17增命令（UP）E03X3端子功能选择18减命令（DOWN）图5－5频率调节电路42．转矩提升功能功能码功能含义数据码数据码含义F09转矩提升116.0恒转矩特性，提升量是8%3．加、减速时间功能码功能含义数据码数据码含义F07加速时间120加速时间为20秒F08减速时间120减速时间为20秒图5－6富士变频器的转矩提升功能a）二次方律特性b）一次方律特性c）恒转矩特性图5－7加、减速时间的预置a）加速时间b）主电路接线c）减速时间54．保护功能的预置功能码功能含义数据码数据码含义F10电子热继电器11适用于通用电动机2适用于变频专用电动机F11动作电流设定值70%电动机的电流取用比F12发热时间常数5minIM／IF＝150%时的动作时间F14瞬时停电再起动选择4从停电时的频率开始搜索H13瞬时停电等待时间10sH14瞬时停电后频率下降率5Hz／s下降率太快容易再生过电压H15瞬时停电直流电压下限400V低于400V不能再起动H16停电后运行指令保持时间20s超过保持时间，不能再起动H04自动复位次数2跳闸后可自动复位2次H05自动复位间隔时间2s图5－8富士变频器的过载保护a）动作电流与输出频率的关系b）反时限曲线65．2提升机的变频调速5．2．1重力负载及其特点1．重力负载的特点2．重力负载的四象限运行（1）重物上升图5－10重物上升时的工作点a）重载上升b）工作点图5－9电动机的状态a）重物下降b）拖动系统的状态7（2）空钩（包括轻载）下降（3）重载下降2．变频器选型（1）型号∵具有四象限运行特点。∴采用无反馈矢量控制方式，选用三菱FR－540A系列变频器。（2）容量∵PMN＝11kW；IMN＝24.6A∴选SN＝23.6kVA（15kW）；IN＝31A图5－11空钩下降时的工作点a）空钩下降b）工作点图5－12重载下降时的工作点a）重载下降b）工作点85．2．2变频调速特点1．电动机和变频器接法2．功能预置功能码功能名称数据码数据码含义Pr.1上限频率50HzPr.2下限频率0HzPr.3基底频率50Hz即基本频率Pr.7加速时间5sPr.8减速时间5sPr.19基底频率电压380VPr.65再试选择3仅在过流或过压跳闸时允许重合闸Pr.67再试次数2允许再试2次，即自动重合闸2次Pr.68再试等待时间1s图5－13电动机和变频器接法93．电动机参数的自测定（1）预置相关功能功能码功能名称数据码数据码含义Pr.80电动机容量11kW预置了这两个功能，就选择了矢量控制方式Pr.81电动机的磁极数6Pr.71适用电动机3非三菱标准电动机Pr.9电子过电流保护28APr.83电动机额定电压380VPr.84电动机额定频率50HzPr.95自动调整设定/状态1电动机不旋转自动测量（2）变频器通电变频器通电时，电磁制动器不通电，保持对电动机轴的抱紧状态。（3）变换模式变频器从编程模式切换成运行模式。（4）“起动”电动机如为面板操作，按FWD键或REV键；如为外接端子操作，则接通STF端子或STR端子。（5）自动测量完成上述运行状态维持约25s，至显示屏显示“3”或“103”时，自动测量结束。如为面板操作，接STOP键；如为外接端子操作，则断开STF端子或STR端子即可。105．2．3起升装置的防溜钩1．电磁制动器的接法2．提升机变频控制电路图5－14电磁制动器的接法a）工频运行时b）变频运行时图5－15提升机变频控制电路a）控制电路b）操作板113．变频运行时防溜钩的方法功能码功能名称数据码数据码含义Pr.60程序制动模式8程序制动模式有效，制动器无动作完成信号Pr.13启动频率1Hz图中之fSPr.190RUN端子功能20电磁制动器通电指令Pr.278制动开启频率3Hz图中之fSDPr.279制动开启电流110%图中之IBS（110%电动机额定电流）Pr.280开启电流检测时间0.3s图中之tSC（发出制动器通电信号）Pr.281制动器松开完成时间0.3s图中之tSD（输出频率开始上升）Pr.282制动操作频率6Hz图中之fBS（电磁制动器断电）Pr.283制动器抱紧完成时间0.3s图中之tBB（输出频率下降至0Hz）图5－16变频器控制的防溜钩123．应急措施举例（1）制动单元损坏后的应急措施（2）变频器跳闸时的防溜钩图5－18变频器跳闸时的应急措施a）应急措施示意图b）接触器电路图5－17制动单元损坏后的应急措施13恒功率酌情用高频5．3卷绕机械的变频调速5．3．1卷绕机械的特点1．机械特性图5－20恒功率负载及其特性a）卷径很小时b）卷径增大时c）卷径最大时图5－19卷绕机械示意图145．3．2卷绕机械变频调速的要害1．主要矛盾2．解决方法图5－21额频以下带卷绕机图5－22提高频率带卷绕机a）最高频率为100Hzb）最高频率为150Hzc）最高频率为180Hz155．3．3卷绕机械变频调速要点1．实例某塑料薄膜卷绕机薄膜数据：Dmin＝0.1m；Dmax＝1m最大张力：Fmax＝200N·m电动机数据：3.0kW，960r/min，7.2A传动比：λ＝10电动机额定转矩：TMN＝MNMNnP9550＝96039550＝29.8N·m变频器选型森兰SB70系列：6.4kVA，9.7A，配用4kW电动机2．变频调速控制电路（闭环控制）图5－23卷绕的闭环控制163．功能预置功能码功能名称数据码数据码含义F0－02运行命令通道1外接端子控制F0－06最大频率150HzF0－07上限频率150HzF0－08下限频率0HzF0－09方向锁定1锁定正向F0－12控制模式0无PGV/F控制方式F1－00加速时间13sF1－01减速时间13sF2－00V/F曲线选择1线性F2－01转矩提升选择3手动提升＋自动提升F2－02手动提升幅值10%F2－03手动提升截止点30HzF2－10AVR功能2减速时无效F2－12基本频率50HzF2－13最大输出电压380VF7－00PID功能选择1选择过程PID控制F7－01给定通道选择1给定信号从AI1输入F7－02反馈通道选择1反馈信号从AI2输入F7－05比例增益110F7－06积分时间120sF7－17PID调节特性0正作用（负反馈）FA－00电动机参数自整定22空载旋转自整定FA－01电动机额定功率3kWFA－02电动机极数6FA－03电动机额定电流7.2AFA－04电动机额定频率50HzFA－05电动机额定转速960r/minFA－06电动机额定电压380V电动机参数自整定方法：电动机和负载脱开，在运行模式下，按运行键。测量完成后自动停机。175．4车床的变频调速5．4．1车床的外形与特性1．主要特点2．实例某意大利产SAG型精密车床，基本数据:如下：（1）主轴转速共分八档：75、120、200、300、500、800、1200、2000r/min；（2）电动机额定数据：2.2kW，5A，1420r/min。（3）车床的计算转速：根据机械工程师提供的数据，计算转速为：nD＝300r/min即：nL≤300r/min为恒转矩区；nL≥500r/min为恒功率区。（4）各档转速下的负载转矩负载的实际功率按2kW计算，则各档转速下负载转矩的计算结果如表6－21所示。表6－21各档转速下的负载转矩档次12345678转速(r/min)7512020030050080012002000转矩(N·m)646464643824169.5（5）电动机额定转矩nMN＝MNMNnP9550＝14202.29550＝14.6N·m图5－24车床的外形与特性a）车床外形b）车床的机械特性183．拖动系统的折算为了便于在电动机的有效转矩和负载的机械特性之间进行比较，把电动机轴上的转矩和转速都折算到负载轴上。折算公式如下：（1）转速的折算nM’＝Mn＝nL（2）转矩的折算TM’＝TM·λ5．4．2两挡传动比方案1．低速挡的传动比（1）决定传动比∵50Hz（1420r/min）与300r/min对应∴λL≥300nnMN＝3001420＝4.73取λL＝5（2）低速挡的转速范围恒转矩转速范围：nL＝0～300r/min，对应fX＝0～50Hz；恒功率转速范围：nL＝300～600r/min，对应fX＝50～100Hz。（3）转矩审核50Hz以下TMN’＝TMN·λ＝14.6×5＝73N·m＞64N·m50Hz以上当nL＝500r/min时，fX＝83Hz时，电动机的有效转矩为：TME＝TMNmaxffMN＝14.6×8350＝8.8N·m折算到负载轴上的转矩是：TME’＝TME·λ＝8.8×5＝44N·m＞38N·m192．高速挡的传动比（1）决定传动比∵50Hz（1420r/min）与1000r/min对应∴λH≥1000nnMN＝10001420＝1.42取λH＝1.5（2）高速挡的转速范围恒转矩转速范围：nL＝0～1000r/min，对应fX＝0～50Hz；恒功率转速范围：nL＝1000～2000r/min，对应fX＝50～100Hz。（3）转矩审核50Hz以下电动机的有效转矩：TME＝λHTMN＝1.5×14.6＝21.9N·m略小于800r/min时的负载转矩（24N·m）50Hz以上当nL＝1200r/min时，fX＝60Hz时，电动机的有效转矩为：TME＝TMNXMNff＝14.6×6050＝12.1N·m折算到负载轴上的转矩是：TME’＝TME·λ＝12.1×1.5＝18.15N·m＞16N·m当nL＝2000r/min时，fmax＝100Hz时，电动机的有效转矩为：TME＝TMNmaxffMN＝14.6×10050＝7.3N·m折算到负载轴上的转矩是：TME’＝TME·λ＝7.3×1.5＝11N·m＞9.5N·m3．各挡的转速和工作频率档次12345678负载转速(r/min)7512020030050080012002000传动比（λ）51.5电动机转速(r/min)375600100015002500120018003000工作频率（Hz）12.5203350834060100203．有效转矩线5．4．3变频调速的实施1．变频器型号的选择金属切削机床在切削过程中要求切削得十分均匀，故要求拖动系统具有很硬的机械特性，故以选用高性能变频器为宜。小型车床在车削螺纹时，通常由机械离合器从正转迅速地切换成反转，在切换过程中负荷在重载－空载－重载之间变化，因此，对拖动系统的动态响应能力要求较高。针对这一特点，选用具有直接转矩控制的ABB公司的ACS－800系列变频器是比较有利的。由于最低工作频率并不很低，故可以