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电气传动变频器常识教程pdf

发布时间:2021-07-24 21:51:02 作者:澳客体育比赛直播 来源:澳客体育比分网址

  电气传动 • 1变极调速 • 2变频调速 • 3转子电路串接电阻调速 • 变频器功用解析WWW.PLCWORLD.CN 频率给定的办法与挑选 1.1 根底概念 (1) 给定办法的根本意义 要调理变频器的输出频率,有必要首先向变频器供给改动频率的信号,这个 信号,称为频率给定信号,也有称为频率指令信号或频率参阅信号的。所谓给定方 式,就是调理变频器输出频率的具体办法, 也就是供给给定信号的办法。 (2) 面板给定办法 经过面板上的键盘或电位器进行频率给定(即调理频率)的办法,称为面 板给定办法,面板给定又有两种状况如图1所示: (a) 键盘给定频率的巨细经过键盘上的升键(▲键)和降键(q键)来进行给定。 键盘给定归于数字量给定,精度较高。 (b) 电位器给定部分变频器在面板上设置了电位器,如图1(a)所示。频率巨细 也能够经过电位器来调理。电位器给定归于模仿量给定,精度稍低。 WWW.PLCWORLD.CN 大都变频器在面板上并无电位器,故阐明书中所说的“面板给定”,实践就是键盘 给定。 变频器的面板一般能够取下,经过延长线安顿在用户操作便利的当地,如图所 示。 WWW.PLCWORLD.CN 此外, 选用哪一种给定办法, 须经过功用预置来事先决议。 (3) 外部给定办法 从外接输入端子输入频率给定信号,来调理变频器输出频率的大 小,称为外部给定,或远控给定。首要的外部给定办法有: (a) 外接模仿量给定 经过外接给定端子从变频器外部输入模仿量信号(电压或电流)进行给 定,并经过调理给定信号的巨细来调理变频器的输出频率。 模仿量给定信号的品种有: ·电压信号 以电压巨细作为给定信号。给定信号的规模有:0~10V、2~10V、 0~ ±10V、0~5V、1~5V、0~ ±5V等。 ·电流信号 以电流巨细作为给定信号。给定信号的规模有:0~20mA、4~20mA 等。 (b) 外接数字量给定 经过外接开关量端子输入开关信号进行给定。 (c) 外接脉冲给定 经过外接端子输入脉冲序列进行给定。 (d) 通讯给定 由PLC或核算机经过通讯接口进行频率给定。 WWW.PLCWORLD.CN 挑选给定办法的一般准则 (1) 面板给定和外接给定 优先挑选面板给定。因为变频器的操作面板包含键盘和显现屏,而显 示屏的显现功用非常完全。例如,可显现运转进程中的各种参数,以及毛病 代码等。 但因为受联接线长度的约束,操控面板与变频器之间的间隔不能 过长。 (2) 数字量给定与模仿量给定 优先挑选数字量给定。因为: (a) 数字量给守时频率精度较高; (b) 数字量给定一般用触点操作,非但不易损坏,且抗搅扰才能强。 (3) 电压信号与电流信号 优先挑选电流信号。因为电流信号在传输进程中,不受线路电压降、 触摸电阻及其压降、杂散的热电效应以及感应噪声等等的影响,抗搅扰才能 较强。 但因为电流信号电路比较复杂,故在间隔不远的状况下,仍以选 用电压给定办法居多。 WWW.PLCWORLD.CN 模仿量给定的调整功用 2.1 根底概念 (1) 频率给定线的界说 由模仿量进行频率给守时,变频器的给定信号X(X是给定信号的统 称,既能够是电压信号UG,也能够是电流信号IG与对应的给定频率fX之间的 联系曲线fX =f( X),称为频率给定线) 根本频率给定线 (a) 界说 :在给定信号X从0增大至最大值Xmax 的进程中,给定频率 fX线增大到最大频率fmax 的频率给定线称为根本频率给定线); 结尾为 (X=Xmax ,fX =fmax) ,如图3(a)和(b)所示。 例如,给定信号为UG=0~10V,要求对应的输出频率为fX=0~50Hz。 则:UG=0V与fX=0Hz相对应;UG=10V与fX=50Hz相对应。 WWW.PLCWORLD.CN 最大频率fmax 在数字量给定(包含键盘给定、外 接升速/ 降速给定、外接多档转速给定等) 时,是变频器答应输出的最高频率;在模仿 量给守时,是与最大给定信号对应的频 率。 (4) 频率给定线的调整 在出产实践中,出产机械所要求 的最低频率及最高频率常常不是0Hz和额外 频率,或许说,实践要求的频率给定线与 WWW.PLCWORLD.CN 根本频率给定线并不共同。所以,需求对 频率给定线进行恰当的调整,使之契合生 模仿量给定的正、回转操控与滤 波 3.1 模仿量给定的正、回转功用 (1) 操控办法 首要有两种办法: (a) 由双极性给定信号操控 给定信号可“-”可“+”,正信号操控正转,负信号操控回转,如图 11(a)所示。 (b) 由单极性给定信号操控 给定信号只要“+”值,由给定信号中心的恣意值作为正转和回转的分 界点,如图11(b)所示。 WWW.PLCWORLD.CN 死区的设置 用模仿量给定信号进行正、回转 操控时,“0”速操控很难安稳,在给定信号 为“ 0”时,常常出现正转或回转的“活动”现 象。为了避免这种“活动”现象,需求在“ 0” 速邻近设定一个死区ΔX ,使给定信号从- ΔX到+ΔX 的区间内,输出频率为0Hz。 (3) 有用“0”的功用 WWW.PLCWORLD.CN WWW.PLCWORLD.CN 模仿量给定的滤波时刻 • (1) 滤波时刻的意义 • 变频器在承受模仿量给定信号时,首先要进行滤波,其物 理意义与图12中的滤波电容相似(一般都选用数字滤波)。图中,综坐 标是给定信号的百分数X %。 • 滤波的意图, 是消除 • 搅扰信号对频率给定信号的 • 影响。 • 滤波时刻常数, • 是指给定信号上升至安稳值 • 63 %所需的时刻。 • (2) 滤波时刻的 • 影响 • ·滤波时刻太短 • 当变频器显现“给 • 定频率”时,有或许不行安稳; • ·滤波时刻太长 • 当调理给定信号时,给定频率随给定信号改动时的呼应速 度较慢。 WWW.PLCWORLD.CN 辅佐给定与其他功用 辅佐给定功用助给定功用 • 4.1 辅 辅佐给定功用辅佐给定功用 • 1) 根本概念根本概念 根本概念根本概念 • 当变频器有两个或多个模仿量给定信号一起从不同的端子输入 时,其间必有一个为主给定信号,其他为辅佐给定信号。 • 大大都变频器的辅佐给定信号都是叠加到主给定信号(相加或相减) 上去的。叠加后在频率给定线如图中的曲线②和曲线③所示。 WWW.PLCWORLD.CN 运用举例运用举例 运用举例运用举例 • 多单元拖动体系的同步运转 • 在造纸、印染等机械中,整台机器具有若干个单元,每个单元 都有各自独立的拖动体系, • 如图所示:第1单元 • 由电动机M1拖动,第二 • 单元由电动机M2拖动… • …。一般, 把第1单元称为 • 主令单元, • 后边的各单元称 • 为从动单元。在这种状况下 • ,总是要求被加工物在各单 • 元的线速度共同: • • 明显,假如后边的速度低于前面,将导致被加工物的堆积; 反之,假如后边的速度高于前面,将导致被加工物的撕裂。 • 因而,关于多单元拖动体系的要求是: • ·在调速时, 各单元有必要一起调理; • ·各单元的运转线速度有必要步调共同, 即完成同步运转。 WWW.PLCWORLD.CN 频率给定的其他功用 • (1) 频率指令的坚持功用 • 变频器在停机后, 是否坚持停机前的运转频率的挑选功用。再开机 时, 变频器的运转频率有两种状况可供挑选: • ·坚持功用无效 • 运转频率为0Hz,如要回复到本来的作业频率,须从头加快。 • ·坚持功用有用 • 运转频率主动上升到停机前的作业频率。 • (2) 点动频率功用 • 点动是各类机械在调试进程中常常运用的操作办法。因为首要用 于调试,故所需频率较低,一般也不需求调理。所以,点动频率(用fJ 表明)是经过功用预置来确认的。有的变频器也能够预置多档点动频 率。 • (3) 频率给定反常时的处理功用 • 给定信号反常大致有以下两种景象: • (a) 给定信号丢掉 • 当外接模仿频率给定信号因电路触摸不良或断线而丢掉时, 变频器处理办法的挑选功用。例如,是否停机,如继续运转,则在多 大频率下运转等。 • (b) 给定信号小于最低频率时的处理功用 • 有的负载在频率很低时实践上不能运转,因而需求预置“最低 频率” 。对应地,也就有一个最小给定信号。当实践给定信号小于最 WWW.PLCWORLD.CN 小给定信号时,应视为反常状况。 频率的约束功用 上、、下限频率下限频率 • 5.1 上 上、、下限频率下限频率 上 • (1) 根底概念根底概念 根底概念根底概念 • (a) 出产机械对转速规模的要求 • 出产机械依据工艺进程的实践需求,常常要求对转速规模进行限 制。以某搅拌机为例,如图(a)所示。要求的最高转速是600r/min,最 低转速是150r/min。 WWW.PLCWORLD.CN 变频器的上、变频器的上、下限频率下限频率 变频器的上变频器的上、、下限频率下限频率 • 依据出产机械所要求的最高与最低转速,以及电动机与出产机 械之间的传动比,能够推算出相对应的频率,别离称为上限频率(用 fH表明)与下限频率(用fL表明)。在上例中,如传动比λ=2,则: • (2) 上限频率与最高频率的联系 • ·上限频率小于最高频率 • ·上限频率比最高频率优先 • 这是因为,上限频率是依据出产机械的要求来决议的,所以具 有优先权 • 5.2 逃避频率逃避频率 逃避频率逃避频率 • (1) 根底概念根底概念 根底概念根底概念 • 任何机械在运转进程中,都或多或少会发生振荡。每台机器又都有一 个固有振荡频率,它取决于机械的结构。假如出产机械运转在某一转 速下时,所引起的振荡频率和机械的固有振荡频率相吻合的话,则机 械的振荡将因发生谐振而变得非常激烈(也称为机械共振),并或许导 致机械损坏的严峻成果。 WWW.PLCWORLD.CN 设置逃避频率fJ 的意图,就是使拖动体系“逃避”掉或许引起谐振的转 速,如图所示。 • (2) 逃避频率的预置 • 预置逃避频率 • 时,有必要预置以下 • 两个数据: • ·中心逃避频率 • fJ 即逃避频率地点 • 的方位; • ·逃避宽度ΔfJ • 即逃避区域,如图 • 所示。 • (3) 逃避频率的数量 • 大大都变频器都 • 能够预置三个逃避频率 • , 如图所示。 WWW.PLCWORLD.CN 变频引出的特别问题 坚持磁通不变的必要性和途径持磁通不变的必要性和途径 • 6.1 保 坚持磁通不变的必要性和途径坚持磁通不变的必要性和途径 • (1) 坚持磁通不变的必要性 • (a) 磁通减小 • 任何电动机的电磁转矩都是电流和磁通相互效果的成果, 电流是不答应超越额外值的,否则将引起电动机的发热。因而,假如 磁通减小,电磁转矩也必减小,导致带载才能下降。 • (b) 磁通增大 • 电动机的磁路 • 将饱满,因为在变频调速 • 时,运转频率fX是在恰当 • 大的规模内改动的,因而 • ,如不采纳办法的话,磁 • 通的改动规模也是非常大 • 的。它极简单使电动机的 • 磁路严峻饱满,导致励磁 • 电流的波形严峻畸变,发生峰值很高的尖峰电流,如图所示。图的上 半部是电动机的磁化曲线;下半部则是励磁电流的波形。 WWW.PLCWORLD.CN 所以,变频调速的一个特别问题就是:当频率fX改动时,有必要使磁通Φ坚持不 变: • Φ=const (2) 坚持磁通不变的办法坚持磁通不变的办法 坚持磁通不变的办法坚持磁通不变的办法 • 坚持Φ=const的精确办法是: • 在调理频率时,有必要坚持反电动势E1X和频率fX 的比值不变。 • 但反电动势是由定子绕组切开旋转磁通而感生的,无法从外部进 行操控。所以用坚持定子侧输入电压和频率之比等于常数来替代: • 所以, 在改动频率时, 有必要一起改动定子侧的输入电压。 • 6.2 变压变频存在的问题及原因分析变压变频存在的问题及原因分析 变压变频存在的问题及原因分析变压变频存在的问题及原因分析 • (1) 存在的问题存在的问题 存在的问题存在的问题 • (a) 衡量调速功用的首要要素 • 电动机的根本功用是拖动出产机械旋转,因而,在低频 时的带负载才能就是衡量变频调速功用好坏的一个非常重要的要素。 • (b) 调压调频存在的问题 • 满意Φ=const 的状况下进行变频调速时,跟着频率的下 降,电动机的临界转矩和带负载才能(用有用转矩TMEX表明)也有所 下降,如图所示。 WWW.PLCWORLD.CN 临界转矩下降的原因分析临界转矩下降的原因分析 临界转矩下降的原因分析临界转矩下降的原因分析 • (a) 电磁转矩的发生 • 异步电动机的电磁转矩是转子电流和磁通相互效果的结 果。因而,问题的要害就是:在满意式(16)的状况下,低频时能否坚持 磁通量根本不变? • (b) 电磁转矩减小的原因 • 反电动势是定子侧输入电压减去阻抗压降的成果。 • 当频率fX下降时,输入电压U1X随之下降。但在负载不变 的状况下,电流I1及其阻抗压降却根本不变, • 所以反电动势E1X所占的份额必将减小。磁通ΦM也必减 小,磁通不变的要求并没有真实得到满意,成果是导致电动机的临界 转矩也减小。 WWW.PLCWORLD.CN 操控功用 操控形式制形式 • 7.1 V/F控 操控形式操控形式 • (1) 指导思维 • 为了确保电动机在低频运转时,反电动势和频率之比坚持 不变,真实完成Φ=const,恰当进步U/f比,使KU>Kf,然后使转矩 得到补偿,进步电动机在低速时的带负载才能。如图中之曲线②所示 ( 曲线①是KU=Kf的U/f线)。这种办法称为转矩补偿或转矩进步,这种 操控办法称为V/F操控形式。 KU 电压调理比 Kf 频率调理比 WWW.PLCWORLD.CN 根本频率 • 与变频器的最大输出电压对应的频率称为根本频率,用fBA表 示。在大大都状况下,根本频率等于电动机的额外频率,如图所示。 • (3) 根本U/f线 • 在变频器的输出频 • 率从0Hz上升到根本频 • 率fBA 的进程中, 满意 • KU=Kf的U/f线, 称为基 • 本U/f线,如图(a)所示。 • (4) 弱磁点 • 当电动机的运转频 • 率高于额外频率时,变 • 频器的输出电压不再能 • 随频率的上升而上升, • 如图(b)中之A点今后 • 所示。在这种状况下,因为U/f比将随频率的上升而下降,电动机磁路 内的磁通也因而而减小,处于弱磁运转状况。因而,一般把转折点A WWW.PLCWORLD.CN 称为弱磁点。 线的挑选功用线的挑选功用 线的挑选功用线) 不同负载在低速时对转矩的要求 • 各类负载在低速时所出现的阻转矩是很不相同的, 例如: • (a) 二次方律负载 • 阻转矩与转速的二次方成正比,如图中的曲线①所示。低速时 的阻转矩比额外转矩小得多; • (b) 恒转矩负载 • 在不同的转速下, • 负载的阻转矩根本不变, 如图 • 中之曲线②所示。低速时的阻 • 转矩与额外转速时是根本相同 • 的; • (c) 恒功率负载 • 在不同的转速下,负载功率坚持安稳,其机械特性呈双曲 线状,如图中之曲线③所示。低速时的阻转矩比额外转速时还要大得 多。 WWW.PLCWORLD.CN 变频器对U/f线的设置 • 因为每台变频器运用到什么负载上是不确认的,而不同 负载在低频时对U/f比的要求又很不共同。 • 为此,各种变频器在V/F操控形式下,供给了恣意预置U/f 比的功用。运用户能够依据电动机在低速运转时负载的轻重来挑选U/f 比,如图所示。 • (3) U/f线的预置关键 • (a) 预置不妥的成果 • 假如负载在低速时的 • 转矩较大而转矩补偿(U/f比) • 预置得较小,则低速时带不 • 动负载。反之, 假如负载在 • 低速时的转矩较轻而转矩补 • 偿(U/f比)预置得较大,则补偿过火,低速时电动机的磁路将饱满,励 磁电流发生畸变,严峻时会因励磁电流峰值过高而导致“过电流”跳 闸。 • (b) 预置关键 • 调试时,U/f比的预置宜由小逐步加大,每加大一档,调查在 最低频时能否带得动负载?及至能带动时,还应反过来调查空载时会 不会跳闸?一直到在最低频率下运转时,既能带得动负载,又不会空 载跳闸时中止 WWW.PLCWORLD.CN 矢量操控功用 根本思维本思维 • 8.1 基 根本思维根本思维 • (1) 对直流电动机的分析 • 在变频调速技能老练之前,直流电动机的调速特性被公认为是最 好的。究其原因,是因为它具有两个非常重要的特色: • (a) 磁场特色 • 它的主磁场和电 • 枢磁场在空间是相互垂 • 直的,如图(a)所示; • (b) 电路特色 • 它的励磁电路和 • 电枢电路是相互独立的, • 如图(b)所示。 • 在调理转速时, • 只调理其间一个电路的 • 参数。 WWW.PLCWORLD.CN 变频器的矢量操控形式 • (a) 根本构思 • 模仿直流电动机的操控特色,关于调理频率的给定信号,分化 成和直流电动机具有相同特色的磁场电流信号i*M和转矩电流信号 i*T,而且设想地看作是两个旋转着的直流磁场的信号。当给定信号改 变时,也和直流电动机相同,只改动其间一个信号,然后使异步电动 机的调速操控具有和直流电动机相似的特色。 • 关于操控电路分化出的操控信号i*M和i*T,依据电动机的参数 进行一系列的等效改换,得到三相逆变桥的操控信号i*A、i*B和i*C, 对三相逆变桥进行操控,如图所示。然后得到与直流电动机相似的硬 机械特性, • 进步了低频时的带负载才能。 WWW.PLCWORLD.CN 无反应矢量操控形式与有反应矢量操控形式 • 依据在实施矢量操控时,是否需求转速反应的特色,而有无反应和有 反应矢量操控之分。 • 无反应矢量操控是依据丈量到的电流、电压和磁通等数据,简接地计 算出当时的转速,并进行必要的批改,然后在不同频率下运转时,得到较硬 机械特性的操控形式。因为核算量较大,故动态呼应才能稍差。 • 有反应矢量操控则有必要在电动机输出轴上添加转速反应环节,如图中 的虚线所示。因为转速巨细直接由速度传感器丈量得到,既精确、又敏捷。 与无反应矢量操控形式比较,具有机械特性更硬、频率调理规模更大、动态 呼应才能强等长处。 8.2 电动机数据的输入电动机数据的输入 电动机数据的输入电动机数据的输入 • 如上述,要完成矢量操控功用,有必要依据电动机本身的参数进行 一系列等效改换的核算。而进行核算的最根本条件,是有必要尽或许多 地了解电动机的各项数据。因而,把电动机铭牌上的额外数据以及 定、转子的参数输入给变频器,就是完成矢量操控的必要条件。 • 主动检测功用 • 从上面所举比如能够看出,进行矢量操控时,所需数据中的恰当 部分,一般用户是很难得到的。这给矢量操控的运用带来了困难。对 此,今世的许多变频器都现已装备了主动检测电动机参数的功用。但 检测的具体办法,各种变频器不尽相同。 • 主动检测功用的英语名称是auto-tuning, 故有的变频器直译为“ 自 动调谐”功用, 也有的称之为“ 自学习”功用。 WWW.PLCWORLD.CN 矢量操控的运用关键矢量操控的运用关键 矢量操控的运用关键矢量操控的运用关键 • (1) 运用矢量操控的留意点 • 因为矢量操控有必要依据电动机的参数进行一系列的演算,因 此,其运用规模必将遭到一些约束。 • (a) 电动机的容量 • 电动机的容量应尽或许与变频器阐明书中标明的“配用电动机 容量”相符,最多低一个层次。 • 例如,变频器的“配用电动机容量”为45kW,电动机的下一 档容量为37kW 。则该变频器只能在配接45kW或37kW的电动机时, 矢量操控功用是有用的。 • (b) 电动机的磁极数 • 以2p=4(4极电动机)为最佳,要留意阐明书中对磁极数的规 定。 • (c) 电动机的类型 • 以出产变频器的同一家公司出产的规范电动机或变频调速 专用电动机为最佳,一般的通用电动机也都可用。但特别电动机(如 高转差电动机等)则不能用。 • (d) 电动机的台数 • 矢量操控只适用于一台变频器操控一台电动机的场合。 WWW.PLCWORLD.CN 速度操控的PID功用 • 当选用有反应矢量操控形式时,变频器存在着一个转速反应的 闭环体系,而且为此专门装备了PID调理体系。以利于在调理转速的 进程中,或许拖动体系发生扰动(负载忽然加剧或减轻)时,能够使控 制体系既反映敏捷,又运转安稳。 • 因而,在具有矢量操控功用的变频器中,有两套PID调理功用: • (a) 用于速度闭环操控的PID调理功用; • (b) 用于体系操控(例如供水体系的恒压操控等)的PID调理功用。 • 两种PID调理功用中,P(份额增益)、I(积分时刻)、D(微分时 间)的效果目标不同,但原理是相同的。 • (2) 矢量操控的首要长处 • ·低频转矩大 • 即便运转在1Hz(或0.5Hz)时, 也能发生满足大的转矩,且不 会发生在V/F操控办法中简单遇到的磁路饱满现象。 • ·机械特性好 • 在整个频率调理规模内,都具有较硬的机械特性,所有机 械特性根本上都是平行的。 • ·动态呼应好 • 尤其是有转速反应的矢量操控办法,其动态呼应时刻一般 都能小于100ms。 • ·能进行四象限运转。 WWW.PLCWORLD.CN 转矩操控功用 9.1 转矩操控与转速操控的差异转矩操控与转速操控的差异 转转矩操控与转速操控的差异矩操控与转速操控的差异 (1) 转速操控的特色 • 迄今中止,咱们所评论的变频调速,都是以操控电动机的转速为 意图的,其根本特色有: (a) 变频器输出频率的巨细(然后电动机转速的凹凸)随给定信号的巨细 而变; • (b) 电动机的转矩巨细是不能操控的, 它总是和负载的阻转矩处于平衡 状况。因而, 是随负载的轻重而随时改动的; • (c) 电动机转矩的限值是受发热和过载才能(取决于临界转矩)约束的。 (2) 转矩操控的特色 • 转矩操控是矢量操控形式下的一种特别操控办法。其首要特色是: • (a) 给定信号并不用于操控变频器输出频率的巨细, • 而是用于操控电动机所发生的电磁转矩的巨细,如图所示:当给定 信号为10V时,电动机的电磁转矩为最大值Tmax(如图中之状况①);当 给定信号为5V时,电动机的电磁转矩为Tmax/2(如图中之状况②)。 • (b) 电动机的转速巨细取决于电磁转矩和负载转矩比较的成果,只能决 定拖动体系是加快仍是减速,其输出频率不能调理,很难使拖动体系 在某一转速下等速运转。 WWW.PLCWORLD.CN 转矩操控和转速操控的切换转矩操控和转速操控的切换 转矩操控和转速操控的切换转矩操控和转速操控的切换 • (1) 切换的必要性 • 因为转矩操控时不能操控转速的巨细,所以,在某些转速操控 体系中,转矩操控首要用于起动或中止的过渡进程中。当拖动体系已 经起动后,仍应切换成转速操控办法,以便操控转速。 • (2) 切换的时序图 • 切换的时序图如图所示 WWW.PLCWORLD.CN 时段 • 变频器宣布运转指令时,如未得到切换信号,则为转速控 制形式。变频器按转速指令决议其输出频率的巨细。一起,能够预置 转矩上限; • (b) t2时段 • 变频器得到切换至转矩操控的信号(一般从外接输入电路输 入),转为转矩操控形式。变频器按转矩指令决议其电磁转矩的大 小。一起,有必要预置转速上限; • (c) t3时段 • 变频器得到切换至转速操控的信号, 回到转速操控形式; • (d) t4时段 • 变频器的运转指令完毕,将在转速操控形式下按预置的 减速时刻减速并中止。 • 假如变频器的运转指令在转矩操控下完毕,变频器将主动 转为转速操控形式,并按预置的减速时刻减速并中止。 WWW.PLCWORLD.CN 转矩操控的运用转矩操控的运用 转矩操控的运用转矩操控的运用 • (1) 用于牵引和起重设备的起动进程中牵引设备首要有:电气机 车、电梯、起重设备等。 • (a) 牵引设备拖动体系的首要特色 • ·负载的轻重是随机的 • 以电气机车和电梯为例, 乘客时多时少, 无规则可循; • ·对加、减速进程的要求很高 • 例如,装载液体的传输带以及起重和运送钢水包时,其加、减 速进程有必要非常平稳,起动时应毫无冲击,以确保液体不会溢出;电气 机车和电梯等则还要求确保乘客的舒适感等等。 • (b) 拖动体系的加快度 • TJ—动态转矩,在疏忽损耗转矩的状况下,等于电动机的电 磁转矩与负载的阻转矩之差: • TJ =TM -TL • (c) 在转矩操控形式下起动的长处 • 在转速操控形式下,起动时的动态转矩不或许依据负载轻重 主动进行调整。在预置起动转矩时,只能按负载最重的状况进行设 定,故在起动瞬间简单发生冲击。例如,火车在起动经常常会有发生 冲击的感觉。如选用转矩操控形式,能够使电动机的电磁转矩逐步增 大,直至能够战胜负载转矩时,动态转矩和加快度才从0开端缓慢增 WWW.PLCWORLD.CN 加,然后使起动进程非常平稳。 图(a)是负载较轻时的景象; • 图(b)是负载较重时的景象。 • 因为转矩操控办法不 • 能操控转速,所以,跟着 • 动态转矩的不断增大,加 • 速度也必定不断增大,这 • 又并非人们所期望的。因 • 此,当拖动体系起动起来 • 今后,有必要切换成转速 • 操控办法,以便对转速进 • 行操控。 • (2) 用于恒张力操控 • (a) 卷绕机械的作业特色 • 在各种薄膜或线材的收卷或放卷进程中,一般要求:被卷物的张 力F有必要坚持安稳: F=C为此: WWW.PLCWORLD.CN 被卷物的线速度v也有必要保 持安稳: v=C所以,卷绕功 率是安稳的: 2)负载的阻转矩随被卷物卷 径的增大而增大:但为了坚持 线速度安稳,负载的转速必 须随卷径的增大而减小: (b) 用转矩操控形式完成 • 恒张力运转 • 令变频器在转矩 • 操控形式下运转,将给 • 定信号设定在某一值下不变。则电动机的电磁转矩TM也将不变,如 图(b)中之曲线①所示: • TM=C • 而动态转矩TJ则跟着卷径D的增大而变为负值,如图(b)中 之曲线③所示。拖动体系将处于减速状况,满意图(c)所示的转速改动 规则。 • 改动给定转矩的巨细,能够改动卷绕的松紧程度。 WWW.PLCWORLD.CN 加、减速的时刻与办法 • 10.1根底概念 • (1) 工频起动和变频起动 • 电动机从较低转速升至较高转速的进程称为加快进程,加快过 程的极限状况就是电动机的起动。 • (a)工频起动 • 这儿所说的工频起动, • 是指电动机直接接上工频电 • 源时的起动,也叫直接起动 • 或全压起动,如图(a)所示。 • 在接通电源瞬间: • ·电源频率为额外频率(50Hz),如图(b)的上部所示。以4极电动机为 例,同步转速高达1500r/min。 • ·电源电压为额外电压(380V), 如图1(b)的下部所示。 • 因为转子绕组与旋转磁场的相对速度很高,故转子电动势和电流 都很大,然后定子电流也很大,可达额外电流的(4~7)倍,如图(c)所 示。 工频起动存在的首要问题有: WWW.PLCWORLD.CN ·起动电流大。当电动机的容量较大时,其起动电流将对电网发生搅扰。 ·对出产机械的冲击很大,影响机械的运用寿命。 变频起动 • 选用变频调速的 • 电路如图(a)所示, • 起动进程的特色有: • ·频率从最低频率(通 • 常是0Hz)按预置的 • 加快时刻逐步上升, • 如图(b)的上部所示。 • 仍以4极电动机为例, • 假定在接通电源瞬间,将起动频率降至0.5Hz,则同步转速只要 15r/min,转子绕组与旋转磁场的相对速度只要工频起动时的百分之 一。 • ·电动机的输入电压也从最低电压开端逐步上升,如图(b)的下部所 示。 • ·转子绕组与旋转磁场的相对速度很低,故起动瞬间的冲击电流很 小。一起,可经过逐步增大频率以减缓起动进程,如在整个起动进程 中,使同步转速n0与转子转速nM间的转差Δn约束在必定规模内,则 起动电流也将约束在必定规模内,如图(c)所示。 • 另一方面,也减小了起动进程中的动态转矩,加快进程将能坚持 平稳,减小了对出产机械的冲击。 WWW.PLCWORLD.CN 加快进程中的首要对立 • (a) 加快进程中电动机的状况 • 假定变频器的输出频率从fX1上升至fX2 ,如图(b)所示。图(a)所示是电 动机在频率为fX1时安稳运转的状况,图(c)所示是加快进程中电动机的状况。 比较图(a)和图(c)能够看出:当频率fX上升时,同步转速n0随即也上升,但电 动机转子的转速nM因为有惯性而不能当即跟上。成果是转差Δn增大了,导体 内的感应电动势和感应电流也增大。 • (b) 加快进程的首要对立 • 加快进程中,有必要处理好加快的快慢与拖动体系惯性之间的对立。 • 一方面,在出产实践中,拖动体系的加快进程归于不进行出产的过渡 进程,从进步出产率的视点动身,加快进程应该越短越好; • 另一方面,因为拖动体系存在着惯性,频率上升得太快了,电动机转 子的转速nM将跟不上同步转速的上升,转差Δn增大,引起加快电流的增 大,乃至或许超越必定限值而导致变频器跳闸。 • 所以,加快进程有必要处理好的首要问题是:在避免加快电流过大的条件 下,尽或许地缩短加快进程。 WWW.PLCWORLD.CN 变频调速体系的减速 • (a) 减速进程中的电动机状况 • 电动机从较高转速降至较低转速的进程称为减速进程。在变频调 速体系中,是经过下降变频器的输出频率来完成减速的,如图(b)所 示。图中,电动机的转速从n1下降至n2(变频器的输出频率从fX1下降 至fX2) 的进程即为减速进程。 • 当频率刚下降的瞬间,旋转 • 磁场的转速(同步转速)当即 • 下降,但因为拖动体系具有 • 惯性的原因,电动机转子的 • 转速不或许当即下降。所以, • 转子的转速超越了同步转速, • 转子绕组切开磁场的方向和本来相反了。然后,转子绕组中感应电动 势和感应电流的方向,以及所发生的电磁转矩的方向都和本来相反 了,电动机处于发电机状况。因为所发生的转矩和转子旋转的方向相 反,能够促进电动机的转速敏捷地降下来,故也称为再生制动状况。 WWW.PLCWORLD.CN 泵升电压 • 电动机在再生制动状况宣布的电能,将经过和逆变管反并联的二 极管VD7~VD12全波整流后反应到直流电路,使直流电路的电压UD 升高,称为泵升电压。 • (c) 剩余能量的耗费 • 假如直流电压UD升得太高,将导致整流和逆变器件的损坏。所 以,当UD上升到必定限值时,须经过能耗电路(制动电阻和制动单元) 放电,把直流回路内剩余的电能耗费掉。 • (4) 减速进程中的首要对立 • (a) 减速快慢的影响 • 如上述,频率下降时,电动机处于再生制动状况。所以,和频 率下降速度有关的要素有: • ·制动电流 • 就是电动机处于发电机状况时向直流回路运送电流的巨细。 • ·泵升电压 • 其巨细将影响直流回路电压的上升幅度。 • WWW.PLCWORLD.CN 减速进程的首要对立 • 和加快进程相同,在出产实 践中,拖动体系的减速进程也归于不进行 出产的过渡进程,故减速进程应该越短越 好。 • 相同,因为拖动体系存在着惯 性的原因,频率下降得太快了,电动机转 子的转速nM将跟不上同步转速的下降,转 差Δn增大,引起再生电流的增大和直流回 路内泵升电压的升高,乃至或许超越必定 限值而导致变频器因过电流或过电压而跳 闸。 WWW.PLCWORLD.CN • 所以,减速进程有必要处理好的 加、加、减速的功用设置减速的功用设置 加加、、减速的功用设置减速的功用设置 • 变频器中,针对电动机在升、降速进程中的特色,以及出产实践 对拖动体系的各种要求,设置了许多相关的功用,供用户进行挑选。 • (1) 加、减速时刻 • (a) 加快时刻的界说 • ·界说1变频器的输出频率从0Hz上升到根本频率所需求的时刻; • ·界说22变频器的输出频率从0Hz上升到最高频率所需求的时刻。 22 • 在大大都状况下,最高频率和根本频率是共同的。 • (b) 减速时刻的界说 • ·界说1变频器的输出频率从根本频率下降到0Hz所需求的时刻; • ·界说2变频器的输出频率从最高频率下降到0Hz所需求的时刻。 • 加快时刻的定 • 义如图(a) • 减速时刻的定 • 义如图5(b) WWW.PLCWORLD.CN 加、减速办法 • (a) 加快办法 • 加快进程中,变频器的输出频率随时刻上升的联系曲线,称为加快方 式。变频器设置的加快办法有: • ·线性办法 • 变频器的输出频率随时刻 • 成正比地上升,如图(a)所示。 • 大大都负载都能够选用线性方 • 式。 • ·S形办法 • 在加快的开端和终了阶段 • ,频率的上升较缓,加快进程 • 呈S形,如图所示。例如,电梯 • 在开端起动以及转入等速运转时 • ,从考虑乘客的舒适度动身,应 • 减缓速度的改动,以选用S形加 • 速办法为宜。 • WWW.PLCWORLD.CN ·半S形办法 • 在加快的初始阶段或终了阶段,按线性办法加快;而在终了阶段 或初始阶段,按S形办法加快,如图(c)和(d)所示。 • 图(c)所示办法首要用于如风机一类具有较大惯性的二次方律负 载中,因为低速时负荷较轻,故可按线性办法加快,以缩短加快进程; • 高速时负荷较重,加快进程应减缓,以减小加快电流; 图(d)所 示办法首要用于惯性较大的负载。 • WWW.PLCWORLD.CN 减速办法 • 和加快进程相似,变频器的减速办法也分线性办法、S形办法和半 S形办法。 • ·线性办法 • 变频器的输出频率随时刻成正比地下降,如图(a)所示。大大都负载 都能够选用线性办法。 • · S形办法 • 在减速的开端和终了阶段, • 频率的下降较缓,减速进程 • 呈S形,如图(b)所示。 ·半S形办法 • 在减速的初始阶段或终了 • 阶段,按线性办法减速; 而在 • 终了阶段或初始阶段,按S形 • 办法减速,如图(c)和(d)所示。 • 减速时S形办法和半S形方 • 式的运用场合和加快时相同。 WWW.PLCWORLD.CN 变频调速的起动功用 起动频率与暂停加快功用动频率与暂停加快功用 • 11.1 起 起动频率与暂停加快功用起动频率与暂停加快功用 • (1) 起动频率 • (a) 功用意义 • 电动机开端起动时,并不从0Hz开端加快,而是直接从某一频率下 开端加快。在开端加快瞬间,变频器的输出频率就是起动频率。 • 设置起动频率是部分出产机械的实践需求,例如: • ·有些负载在停止状况下的静摩擦力较大,难以从0Hz开端起动, 设置了起动频率后,能够在起动瞬间有一点冲力,使拖动体系较易起 动起来; • ·在若干台水泵一起供水的体系里,因为管路内现已存在必定的水 压,后起动的水泵在频率很低的状况下将难以旋转起来,故也需求电 动机在必定频率下直接起动; • ·锥形电动机假如从0Hz开端逐步升速, 将导致定、转子之间的磨 擦。所以, 设置了起动频率, • 能够在起动时很快建立起满足的磁通, 使转子与定子间坚持必定的 空气隙等等。 WWW.PLCWORLD.CN 设置起动频率的办法 • 首要有两种办法: • ·稍有给定信号(X=0+),变频器的输出频率即为起动频率fS ,如图 (a)所示; • ·设置一个死区XS% ,在给定信号XXS% 的规模内,变频器的输 出频率为0Hz; • 当给定信号X=XS% 时,变频器直接输出与XS%对应的频率,如 图(b)所示。 WWW.PLCWORLD.CN 暂停加快功用 • (a) 功用意义 • 电动机起动后,先在较低频率fDR下运 行一个短时刻,然后再继续加快的功用。 • 在下列状况下,应考虑预置暂停加快 功用: • ·关于惯性较大的负载,起动后先在较 低频率下继续一个短时刻tDR,然后再加 速; •

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