因材施变用变频!

第5章变频器在各类负载中的应用5．1带式输煤机的变频调速5．1．1负载的特点图5－1带式输煤机――――――――――――――――――――――――――――――――――拖动系统：变频拖动系统。

负载：带式输煤机。

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――――――――――――――――――――――――――――――机械特性：T L＝F·r＝C→恒转矩负载。

工况：连续变动负载。

5．1．2变频器选型1．变频器型号负载要求硬机械特性，但对动态响应无要求。

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，选22kV A（配15kW电动机），30A。

图5－3变频器容量的选择a）拖动系统b）电流曲线――――――――――――――――――――――――――――――――――――∵电动机是允许短时间过载的，而变频器不行。

∴变频器容量须加大一挡。

5．1．3变频器的功能预置1．基本功能图5－4基本功能的预置a）基本频率b）最高频率与上、下限频率――――――――――――――――――――――――――――――――――――起动频率：为克服静磨擦力而设置。

起动频率保持时间：在此时间内，使皮带从松弛状态逐渐绷紧。

下限频率：为试车频率，实际最低运行频率为35Hz。

2．频率给定的相关功能1．转矩提升图5－5频率调节电路――――――――――――――――――――――――――――――――――――第一步：先画出控制电路。

第二步：决定各可编程控制端子的功能。

3．转矩提升功能4．加、减速时间图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――――――――――――――――――――――――――――――――――――第一步：测定在低频运行时的最大负荷率ξ＝80%。

（低频运行仅用于调试）第二步：决定转矩提升量：U C%＝0.1ξ＝8%（＃16.0）。

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―――――――――――――――――――――――――――――――――――∵带式输煤机并不经常起动和停机，加、减速时间不影响生产率。

∴加、减速时间的预置以变频器不跳闸为原则。

5．保护功能图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――――――――――――――――――――――――――――――――――――∵是通用电动机，∴F10＝1。

∵电动机容量较小，∴F12＝3。

表中I F ＝N MN I I ＝306.22＝0.755．2提升机的变频调速5．2．1重力负载及其特点1．重力负载的四象限运行（1）重物上升（2）空钩（包括轻载）下降图5－10 重物上升时的工作点a）重载上升b）工作点―――――――――――――――――――――――――――――――――――稳态上升运行：工作点在第Ⅰ象限。

频率减小的过渡过程：工作点跳转到第Ⅱ象限，又转移到第Ⅰ象限。

图5－11 空钩下降时的工作点a）空钩下降b）工作点―――――――――――――――――――――――――――――――――轻载稳态下降运行：工作点在第Ⅲ象限。

频率减小的过渡过程：工作点跳转到第Ⅳ象限，又转移到第Ⅲ象限。

（3）重载下降图5－12 重载下降时的工作点a）重载下降b）工作点―――――――――――――――――――――――――――――――――重载下降稳态运行：工作点在第Ⅳ象限。

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∵P MN＝11 kW；I MN＝24.6A∴选S N＝23.6 kV A（15 kW）；I N＝31A5．2．2变频调速特点1．电动机和变频器接法图5－13电动机和变频器接法――――――――――――――――――――――――――――――――――绕线转子异步电动机：转子绕组短接，电刷举起或取消。

2．功能预置功能码功能名称数据码数据码含义Pr.3 基底频率50Hz 即基本频率Pr.4 高速频率设定50Hz 由RH端子控制Pr.5 中速频率设定30Hz 由RM端子控制Pr.6 低速频率设定10Hz 由RL端子控制Pr.7 加速时间5sPr.8 减速时间5sPr.19 基底频率电压380V3．电动机参数的自测定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 电子过载保护28A 作用相当于电流取用比Pr.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图5－14自动测量a）编程模式b）运行模式c）外接端子控制――――――――――――――――――――――――――――――――――――（1）变频器通电（2）变换模式：变频器从编程模式切换成运行模式。

（3）“起动”电动机：在运行状态下，维持约25s，至显示屏显示“3”或“103”时，自动测量结束。

5．2．3 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5－15 电磁制动器的接法 a ）工频运行时 b ）变频运行时―――――――――――――――――――――――――――――――――注意：KM2断开时，MB 仍有续流电流。

图5－16 提升机变频控制电路 a ）控制电路 b ）操作板―――――――――――――――――――――――――――――――――――RUN 端子：RUN “ON ”→X12“ON ”→Y11“ON ”→KMB 得电。

MRS 端子：SQ “ON ”→ X11“ON ”→Y7“ON ”→MRS “ON ”3．变频运行时防溜钩的方法图5－17变频器控制的防溜钩―――――――――――――――――――――――――――――――――运行：从起动频率上升到开启频率（f SD）。

同时，测量电动机运行电流→确认电流足够（t SC）时→电磁铁通电，制动器开始松开→延时“松开时间（t SD）”→频率上升至运行频率（f X）。

停止：频率下降到制动器断电频率（f BS）→电磁铁断电→频率下降到开启频率（f SD）→制动器开始抱紧→延时“抱紧时间（t BB）”→频率下降至0。

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，动器无动作完成信号Pr.13 启动频率 1 Hz 图中之f SPr.190 RUN端子功能20 电磁制动器通电指令Pr.278 制动开启频率 3 Hz 图中之f SDPr.279 制动开启电流110% 图中之I BS（110%电动机额定电流）Pr.280 开启电流检测时间0.3s 图中之t SC（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t SD（输出频率开始上升）Pr.282 制动操作频率 6 Hz 图中之f BS（电磁制动器断电）Pr.283 制动器抱紧完成时间0.3s 图中之t BB（输出频率下降至0 Hz）休息15分钟5．3卷绕机械的变频调速图5－19卷绕机械示意图――――――――――――――――――――――――――――――――――基本要求：张力不变，线速度恒定。

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―――――――――――――――――――――――――――――――――――――（1）F＝C，v＝C→P L＝F·v＝C，具有恒功率性质。

（2）T L＝F·r∝r n L＝v／2πr∝1／r，卷径越大，转矩越大，转速越慢。

5．3．2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――――――――――――――――――――――――――――――――――――T MN≥T Lmax n MN≥n Lmax►P MN0≥T Lmax·n Lmax／9550图5－22提高频率带卷绕机a）最高频率为100Hz b）最高频率为150Hz c）最高频率为180Hz ――――――――――――――――――――――――――――――――――――f max＝100Hz→P MN（1）≥P MN0／2；f max＝150Hz→P MN（2）≥P MN0／3；f max＝180Hz→P MN（3）≥P MN0／3.6。

5．3．3卷绕机械变频调速要点1．闭环控制（1）选型与控制电路选森兰SB70系列：6.4kV A，9.7A，配用4 kW电动机（2）基本功能预置图5－23卷绕的闭环控制――――――――――――――――――――――――――――――――――目标信号通道：AI1（跳线选择：电压信号）。

反馈信号通道：AI2（跳线选择：电流信号）。

紧急停机按钮：用于被卷物断裂或其他故障时。

图5－24森兰变频器基本功能a）电压与频率b）有效转矩线―――――――――――――――――――――――――――――――――――转矩提升量：∵起动时负载很轻∴转矩提升不宜过大。

转矩提升截止点：∵最大的负载转矩只发生在卷径最大时∴截止点可以尽量地接近实际运行的最低频率。

2．转矩控制选用安川CIMR－G7S系列变频器5．4车床的变频调速5．4．1车床的外形与特性1．主要特点图5－26车床的外形与特性a）车床外形b）车床的机械特性―――――――――――――――――――――――――――――――――低速段：为恒转矩特性。

高速段：受刀具强度和床身强度的限制，只能恒功率切削。

图5－25卷绕的转矩控制a）控制系统示意图b）转矩与转速――――――――――――――――――――――――――――――――――――转矩控制：给定信号控制的是电动机的电磁转矩，而不是转速。

转矩控制可以通过外接端子和转速控制切换。

自锁控制：∵只需正转，∴S5处不必接线，但须预置为“三线控制”。

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：75、120、200、300、500、800、1200、2000r/min ；（2）电动机额定数据：2.2kW ，5A ，1420 r/min 。

（3）车床的计算转速：n D ＝300 r/min即：n L ≤300 r/min 为恒转矩区；n L ≥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，则各档转速下的负载转矩如表所示。

n MN ＝MN MN n P 9550＝14202.29550⨯＝14.6N ·m 3．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[n M ’]＝λMn ＝n L （2）转矩的折算[T M ’]＝ T M ·λ5．4．2 两挡传动比方案1．低速挡的传动比∵ 50Hz （1420 r/min ）与300 r/min 对应 ∴ λL ≥300n nMN ＝3001420＝4.73取 λL ＝5恒转矩转速范围：n L ＝0～300 r/min ，对应f X ＝0～50Hz ；恒功率转速范围：n L ＝300～600 r/min ，对应f X ＝50～100Hz 。