畢業(yè)綜合實踐成果報告

1、北京科技大學(xué)成人教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）題 目：帶式輸送機(jī)變頻調(diào)速設(shè)計 函授站（分部）： 太鋼函授站 專 業(yè)：電氣自動化 班 級：10級 姓 名：安立新 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師：趙建宏 2012年 05月07日畢業(yè)設(shè)計說明書目錄1、緒論1.1帶式輸送機(jī)傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及現(xiàn)狀簡介1.2研究變頻調(diào)速的意義2、變頻調(diào)速設(shè)計2.1變頻器相關(guān)知識介紹2.2電動機(jī)類型、容量、磁極對數(shù)等的選擇2.3有關(guān)電機(jī)與負(fù)載之間匹配的分析與計算2.3.1決定電動機(jī)與負(fù)載之間的傳動比2.3.2電動機(jī)起動轉(zhuǎn)矩的校核2.3.3電機(jī)機(jī)過載能力的校核2.4變頻哭喊 的類型、容量、型號等的選擇2.5主電路的設(shè)計及外圍選配件的選用2.6變頻

2、器的安裝使用維護(hù)2.7可編程序控制器在儲運(yùn)作業(yè)區(qū)應(yīng)用簡介2.8 PLC控制變頻器電器3、總結(jié)3.1本文的結(jié)論3.2本文的不足3.3未來展望叁考文獻(xiàn)1、緒論1.1帶式輸送機(jī)傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及現(xiàn)狀簡介帶式輸送機(jī)作為一種特殊運(yùn)輸設(shè)備廣泛應(yīng)用于煤礦的采煤，礦山的采礦，大型重工業(yè)企業(yè)的原材料運(yùn)輸及其它工業(yè)企業(yè)的流水作業(yè)等。它是由電動機(jī)、減速機(jī)、傳動滾筒、輸送帶、托輥及支架以及其它輔助及保護(hù)設(shè)備組成。它的驅(qū)動電機(jī)通常采用恒速籠型三相異步電動機(jī)，因三相交流異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)的電流不從外部引入，而由電磁感應(yīng)產(chǎn)生，所以具有結(jié)構(gòu)簡單牢固，體積小，重量輕，價格低廉，便于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，備受人們的青睞。與其他電動機(jī)相比，它在工

3、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)設(shè)備中的占有率一直處于絕對領(lǐng)先的地位。隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，人們對調(diào)速的要求越來越高，但異步電動機(jī)在調(diào)速方面一直處于性能不佳的狀態(tài)。一直由直流電機(jī)主宰，雖然改變異步電動機(jī)定于側(cè)的電流頻率就可以調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，它是由異步電動機(jī)的基本原理所決定的。但是異步電動機(jī)誕生于19世紀(jì)80年代，而變頻調(diào)速技術(shù)發(fā)展到迅速普及的實用階段，卻是在20世紀(jì)80年代，變頻調(diào)速技術(shù)從愿望到實現(xiàn)卻整整經(jīng)歷了百年之久。究其原因，首先從目前迅速普及的“交直交”變頻器的基本結(jié)構(gòu)來看，“由交流變直流的整流技術(shù)是很早就解決了的。而由直流變交流的逆變過程實際是不同組合開關(guān)交替地接通和關(guān)斷的過程，它必須滿足一定條件的開關(guān)器

4、件。第一，能夠承受足夠大的電壓和電流；第二，允許長時間頻繁地接通和關(guān)斷；第三，接通和關(guān)斷的控制必須十分方便。從20世紀(jì)70年代開始，電力晶體管的成功開發(fā)，才比較滿意地滿足了上述條件，從而為變頻調(diào)速技術(shù)的開發(fā)，發(fā)展和普及奠定了基礎(chǔ)。20世紀(jì)80年代，又進(jìn)一步開發(fā)成功了絕緣柵雙極型晶體管，其工作頻率比電力晶體管提高了一個數(shù)量級，從而使變頻調(diào)速技術(shù)又向前邁進(jìn)了一步。由于電動機(jī)繞組中反電動勢的大小是和頻率成正比的，因此在改變頻率的同時還必須改變電壓，故變頻器常簡寫成VVVF。VVVF的實現(xiàn)，雖然不如逆變電路那樣對于開關(guān)器件具有強(qiáng)烈的依賴性，但簡化到足以推廣普及的階段，卻是在20世紀(jì)70年代提出了正弦波

5、脈寬調(diào)制技術(shù)（SPWM）并不斷完善之后。其次，在不采取任何措施的情況下，異步電動機(jī)在變頻后的機(jī)械特性遠(yuǎn)遜色于直流電動機(jī)變壓后的機(jī)械特性，這將大大影響變頻調(diào)技術(shù)的應(yīng)用范圍。20世紀(jì)70年代末，矢量控制技術(shù)的提出和實現(xiàn)，使異步電動機(jī)變頻后的機(jī)械特性達(dá)到了可以和直流電動機(jī)變壓后的機(jī)械特性相媲美的程度。與此同時，計算機(jī)技術(shù)和大規(guī)模集成電路的飛速進(jìn)步，極大地簡化了實施SPWM及矢量控制等復(fù)雜技術(shù)的方法，增強(qiáng)和擴(kuò)展了變頻器的功能，使變頻調(diào)速技術(shù)迅猛地發(fā)展起來。隨著計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，變頻傳動正在進(jìn)入一個以通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為核心的發(fā)展時期，網(wǎng)絡(luò)化和計算機(jī)集中控制正在成為傳動系統(tǒng)的主要發(fā)展趨勢，帶式輸送機(jī)變頻傳

6、動取代恒速傳動也將成為必然趨勢。目前，我廠及儲運(yùn)作業(yè)區(qū)所使用的帶式輸送機(jī)的驅(qū)動電機(jī)全都是三相異步電動機(jī)且為恒轉(zhuǎn)速拖動。恒轉(zhuǎn)速拖動三相異步電動機(jī)雖然結(jié)構(gòu)簡單，性能可靠，機(jī)械維護(hù)量幾乎為零，并且通過主控PLC控制只有起動和停止兩種最簡單的狀態(tài)，沒有變頻調(diào)速的參與，但是它與變頻調(diào)速的三相異步電動機(jī)相比有如下缺點(diǎn)：不論空載、輕載、重載轉(zhuǎn)速都不變，額定負(fù)載時的功率因數(shù)為0.7-0.9；空載時功率因數(shù)極低只有0.2-0.3，這就造成在空載、輕載時的能源浪費(fèi)。由于起動轉(zhuǎn)速也為額定轉(zhuǎn)速，所以，對設(shè)備沖擊較大，設(shè)備壽命縮短，且在恒轉(zhuǎn)速下各部分無功磨損量大。1.2研究變頻調(diào)速的意義由于近年來變頻調(diào)速技術(shù)發(fā)展很快，

7、使用變頻調(diào)速取代直流調(diào)速，取代原來不易使用直流電機(jī)的環(huán)境和現(xiàn)場的占拖動系統(tǒng)85%的交流恒速拖動系統(tǒng)成為可能，從而克服了異步電動機(jī)調(diào)速困難，功率因數(shù)低引起的耗能和起動性能差的缺點(diǎn)，在節(jié)能方面為企業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。變頻調(diào)速給人們生活帶來了巨大好處也不容忽視，在人們的生活當(dāng)中也扮演著越來越重要的角色。比如說家用空調(diào)由原來的“雙位控制”變?yōu)檫B續(xù)恒溫控制，溫度穩(wěn)定，感覺舒適，在開始運(yùn)行一段時間內(nèi)可自動適當(dāng)加速使溫度較快達(dá)到用戶設(shè)定的溫度。冰箱使用變頻調(diào)速后，可提高保鮮水平，當(dāng)電動機(jī)工作頻率達(dá)到90HZ時，可實現(xiàn)速凍。夜深人靜時，降低電動機(jī)的工作頻率，可實現(xiàn)無聲運(yùn)行。洗衣機(jī)使用變頻調(diào)速后，在洗滌過程中

8、，處于恒轉(zhuǎn)矩運(yùn)行狀態(tài)，但在甩干時卻具有恒功率的特點(diǎn)，如設(shè)計得好，可充分利用電動機(jī)在額定頻率以上的特性。采用變頻調(diào)速后，明顯的節(jié)能效果只是經(jīng)濟(jì)效益的一個比較重要的方面，但絕不是經(jīng)濟(jì)效益的全部。此外，還有以下幾方面的經(jīng)濟(jì)效益。（1）減少故障率的經(jīng)濟(jì)效益直流電機(jī)調(diào)速性能雖然優(yōu)越，但它的故障率很高，每次發(fā)生故障必將造成如下?lián)p失：正在加工過程中的工件報廢造成的損失；在處理和維修期間不能進(jìn)行生產(chǎn)造成的損失；維修費(fèi)用本身的損失等等。（2）延長設(shè)備壽命的經(jīng)濟(jì)效益主要有以下幾種情形：由于平均轉(zhuǎn)速下降而使設(shè)備壽命延長。如風(fēng)機(jī)、水泵、空氣壓縮機(jī)等在全速運(yùn)行時，由于阻轉(zhuǎn)矩很大，各部分的磨損以及主要部件所受到的壓力都很

9、大。采用了變頻調(diào)速后，由于平均轉(zhuǎn)速的降低，應(yīng)力和磨損都大為減小，使機(jī)器的壽命得到延長。由于起動和停止過程得到改善而使設(shè)備壽命延長，許多設(shè)備在直接起動和停機(jī)時，將因受到較大的沖擊而影響其使用壽命。例如各種設(shè)備中的壓縮機(jī)和直接起動和停機(jī)時，因內(nèi)部壓力變化過大而影響使用壽命等。徹底消除水錘效應(yīng)，使管道壽命延長，采用變頻調(diào)速后，由于加速和減速過程可以預(yù)置得比較緩慢，從而徹底消除了水錘效應(yīng)，延長了水泵和管道的壽命。這方面尚無準(zhǔn)確的數(shù)字，但據(jù)部分用戶反映設(shè)備的使用壽命至少延長了一倍以上，毫無疑問，這也是一種相當(dāng)可觀的經(jīng)濟(jì)效益。（3）提高產(chǎn)品質(zhì)量的經(jīng)濟(jì)效益主要有如下幾個方面：因?qū)崿F(xiàn)無級調(diào)速而使質(zhì)量提高。例如

10、：某廠用于研磨軸承外圍的無心磨床。原來齒輪調(diào)速，其轉(zhuǎn)速不可能調(diào)整得恰到好處，配用變頻調(diào)速后，操作人員可以一邊觀察火花，一邊調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，可以使加工過程達(dá)到最佳狀態(tài)，從而提高了軸承表面的光潔程度。因?qū)崿F(xiàn)了閉環(huán)控制而使質(zhì)量提高。例如：某塑料廠的空氣壓縮機(jī)配用變頻器后，實現(xiàn)了恒壓供氣，產(chǎn)品質(zhì)量因壓縮空氣的壓力穩(wěn)定而得到了提高。因檢測準(zhǔn)確而使質(zhì)量提高。例如：某紡織廠的漿紗機(jī)，有12個單元同步運(yùn)行，原來憑手感通過調(diào)整V帶來進(jìn)行微調(diào)，非但費(fèi)力，且調(diào)整精度難以控制。采用了變頻調(diào)速后，可使變頻器顯示輸出電流，通過觀察各單元電動機(jī)的電流大小作為進(jìn)行微調(diào)的依據(jù)，非但調(diào)節(jié)方便，而且使產(chǎn)品的檔次得到了提高，產(chǎn)品的質(zhì)量提高

11、了，其價值也必升高，經(jīng)濟(jì)效益難以估量。（4）其他方面的經(jīng)濟(jì)效益例如：某鋼廠的軋鋼設(shè)備通過燃燒重油來加熱鋼材，原來由人工控制，非但費(fèi)油，并且煙囪里黑煙滾滾，常被環(huán)保部門罰款。配用變頻器后，實現(xiàn)了恒壓供油，即節(jié)省了重油，煙囪里也不再冒黑煙了，也不再被罰款了。又如果某廠鍋爐的鼓風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)在采用了變頻調(diào)速后，非但節(jié)省了電和煤，而且煙囪里冒白煙，并且由于風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速下降，噪聲也大為減小，這無疑也是不容忽視的經(jīng)濟(jì)效益。以上敘述充分證明了變頻調(diào)速技術(shù)的巨大優(yōu)越性，發(fā)展變頻調(diào)速意義重大。2、變頻調(diào)速設(shè)計2.1變頻器相關(guān)知識介紹2.1.1變頻調(diào)速原理變頻器通常是將頻率固定的單相或三相交流電變換成頻率，連續(xù)可調(diào)的

12、三相交流電源。當(dāng)頻率連續(xù)可調(diào)時，電動機(jī)的同步轉(zhuǎn)速也連續(xù)可調(diào)，又因異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速總是比同步轉(zhuǎn)速略低一些。所以，當(dāng)同步轉(zhuǎn)速連續(xù)可調(diào)時，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速也連續(xù)可調(diào)。由于磁極對數(shù)不同的異步電動機(jī)在相同頻率時的轉(zhuǎn)速是不相同的，所以即頻率的調(diào)節(jié)范圍相同，轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)范圍也是各不相同。2.1.2變頻器的類別（1）按變換環(huán)節(jié)分為交一交變頻器和交直交變頻器交一交變頻器是把頻率固定的交流電源直接變換成頻率連續(xù)可調(diào)的交流電源。其主要優(yōu)點(diǎn)是沒有中間環(huán)節(jié)，故變換效率高，但其連續(xù)可調(diào)的頻率范圍窄，一般為額定頻率的1/2以下，它主要用于容量較大的低速拖動系統(tǒng)中。交一直一交變頻器是先把頻率固定的交流電整流成直流電，再把直流電逆變

13、成頻率連續(xù)可調(diào)的三相交流電，由于把直流電逆變成交流電的環(huán)節(jié)較易控制，因此在頻率的調(diào)節(jié)范圍及改善變頻后的電動機(jī)的特性方面，都具有明顯的優(yōu)勢，目前迅速普及應(yīng)用的主要是這一種，本設(shè)計采用的也是這一種。（2） 按電壓的調(diào)制方式分為脈幅調(diào)制PAM和脈寬調(diào)制PWM。 脈幅調(diào)制是變頻器輸出電壓的大小通過改變直流電壓的大小來進(jìn)行調(diào)制，在中小容量變頻器中，這種方式幾乎淘汰。脈寬調(diào)制是變頻器輸出電壓的大小通過改變輸出脈沖的占空比來進(jìn)行調(diào)制。目前普遍應(yīng)用的是占空比按正弦規(guī)律安排的正弦波脈寬調(diào)制（SPWM）方式。（3）按直流環(huán)節(jié)的儲能方式分為電流型和電壓型。電流型：直流環(huán)節(jié)的儲能元件是電感線圈電壓型：直流環(huán)節(jié)的儲能元

14、件是電容器2.1.3變頻器的額定值和頻率指標(biāo)1、輸入側(cè)的額定值，主要是電壓和相數(shù)，在我國中小容量變頻器中輸入電壓的額定值有三種。380V，三相，這是絕大多數(shù)。220V，三相，主要用于某些進(jìn)口設(shè)備中。220V，單相，主要用于家用小容量變頻器中。2、輸出側(cè)的額定值輸出電壓：由于變頻器在變頻的同時也要變壓，所以輸出電壓的額定值是指輸出電壓中的最大值。在大多數(shù)情況下，它就是輸出頻率等于電動機(jī)額定頻率時的輸出電壓值，通常，輸出電壓的額定值總是和輸入電壓相等的。輸出電流：是指允許長時間輸出的最大電流，是用戶在選擇變頻器時的主要依據(jù)。輸出容量：它是取決于輸出電壓與電流乘積。配用電動機(jī)容量，對于變頻器說明書中

15、規(guī)定的配用電動機(jī)容量，需說明如下：它是根據(jù)下式估算的結(jié)果，PN=SNmCoSm式中m是電動機(jī)的效率 CoSm是電動機(jī)的功率因數(shù)由于電動機(jī)容量的標(biāo)稱值是比較統(tǒng)一的，而m和CoSm值卻很不一致，所以配用電動機(jī)容量相同的不同品牌的變頻器的容量卻常常不相同。說明書中的配用電動機(jī)容量，僅對長期連續(xù)負(fù)載才是適合的，對于各種變動負(fù)載來說，則不適用。過載能力，變頻器的過載能力是指其輸出電流超過額定電流的允許范圍和時間，大多數(shù)變頻器都規(guī)定為150%的輸出最大電流在1分鐘之內(nèi)。3、頻率指標(biāo)頻率范圍，即變頻器輸出的最高頻率和最低頻率，各種變頻器規(guī)定的頻率范圍不盡一致。通常最低工作頻率約為0.1-1HZ，最高工作頻率

16、約為200-500HZ。頻率精度，它是指變頻器輸出頻率的準(zhǔn)確程度，由變頻器的實際輸出頻率與給定頻率之間的最大誤差與最高工作頻率之比的百分?jǐn)?shù)來表示。頻率分辯率，它是指輸出頻率的最小改變量，即每相鄰兩檔頻率之間的最小差值。2.1.4變頻調(diào)整速的基本控制方式根據(jù)電機(jī)學(xué)知識主磁通其中Eg為定子每相繞組中氣隙磁通感應(yīng)電動勢有效值N1為定子每相繞組串聯(lián)匝數(shù)KN1為基波繞組系數(shù)m為每極氣隙主磁通量U1定子相電壓從上式可看出，若U1不變，則f1上升時，m將下降，于是電磁轉(zhuǎn)矩下降，這樣電動機(jī)的拖動能力會降低，若降低f1，則m上升，當(dāng)f1將小于額定頻率時，主磁通m將超過額定值，由于在設(shè)計電動機(jī)時，主磁通m的額定值

17、一般選擇在定子鐵芯的臨界飽和點(diǎn)，所以，當(dāng)在額定頻率以下調(diào)頻時，將會引起主磁通飽和，這樣勵磁電流急劇升高，使定子鐵芯損耗急劇增加，這兩種情況都是實際運(yùn)行中所不允許的，因此在實際調(diào)速過程中常采用下列是變頻控制方式?；l以下的變頻控制方式基頻以下常采用恒磁通變頻控制方式，由上式可知，若要保持磁通不變，則當(dāng)頻率從額定值向下調(diào)節(jié)時，必須同時降低Eg，使Eg/f1=常數(shù) 即采用氣隙磁通感應(yīng)電動勢與頻率之比為常數(shù)的控制方式 由于定子相電壓U1Eg 則得U1/ f1=常數(shù)這就是恒壓頻比的控制方式，它屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速?；l以上的變頻控制方式在基頻以上調(diào)速時，頻率可以從額定頻率往上增高，但電壓都不能增加得比額定電壓

18、大，一般保持在電動機(jī)允許的最高額定電壓，這樣只能迫使磁通與頻率成反比地降低，相當(dāng)于直流電動機(jī)弱磁升速的情況，它屬于恒功率調(diào)速。2.2電動機(jī)類型、容量、磁極對數(shù)等的選擇因變頻調(diào)速拖動系統(tǒng)的設(shè)計主要是在原拖動系統(tǒng)基礎(chǔ)上改型設(shè)計，故原電動機(jī)的類型、容量、磁極對數(shù)等就為所選擇，原拖動系統(tǒng)中的電動機(jī)功率和轉(zhuǎn)矩可以作為負(fù)載的功率和轉(zhuǎn)矩來對待。PLPM TL=TM式中PL負(fù)載的功率，TL折算到電動機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩PM和TM原拖動系統(tǒng)中電動機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩2.3有關(guān)電機(jī)與負(fù)載之間匹配的分析與計算2.3.1決定電動機(jī)與負(fù)載之間的傳動比傳動比的確定必須根據(jù)實際工作需要的調(diào)速范圍來計算提出，而調(diào)速范圍能否滿足要求須根

19、據(jù)以下內(nèi)容來確定。（1）最低工作頻：變頻調(diào)速系統(tǒng)中允許的最低工作頻率除了取決于變頻器本身的性能及運(yùn)行模式外，還和電動機(jī)的負(fù)載率及散熱條件有關(guān)。各種運(yùn)行模式下的最低工作頻率，在不考慮負(fù)載率的情況下，能夠穩(wěn)定運(yùn)行的最低工作頻率大致如下：無反饋的矢量控制模式：一般說來多數(shù)變頻器在無反饋矢量控制模式下運(yùn)行時，工作頻率下宜低于5HZ，安圣TD3000系列變頻器可達(dá)1.0HZ。有反饋的矢量控制模式：不同品牌變頻器的最低工作頻率不盡相同，多數(shù)變頻器通?？蛇_(dá)0.1HZ。V/F控制模式：最低工作頻率通常為1HZ，但是在最低頻率下工作時，電壓的補(bǔ)償量（V/F）比較大，在輕載時，容易引起電動機(jī)磁路的飽和，并導(dǎo)致因勵

20、磁電流過大而發(fā)熱。散熱與負(fù)載率對最低工作頻率的影響，最低工作頻率與控制模式，負(fù)載率，散熱的綜合關(guān)系如下表所示。（表2-1）控制模式最低工作頻率/HZ允許負(fù)載率（%）無外部通風(fēng)有外部通風(fēng)有反饋矢量控制0.175100無反饋矢量控制580100V/F控制15055負(fù)載率的定義是：電動機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩（負(fù)載折算到電動機(jī)軸上的轉(zhuǎn)矩）與電動機(jī)額定轉(zhuǎn)矩的比值。（2）最高工作頻率：當(dāng)工作頻率高于額定頻率時，其有效轉(zhuǎn)矩具有恒功率的特點(diǎn)；這實際上說明了，在某一頻率下，變頻調(diào)速系統(tǒng)允許的負(fù)載率和最高工作頻率成反比。（3）調(diào)速范圍和傳動比調(diào)整范圍和負(fù)載率的關(guān)系如上所述，變頻調(diào)速系統(tǒng)的最高和最低工作頻率都和負(fù)載率有關(guān)

21、，所以調(diào)速范圍也就和負(fù)載率有關(guān)。在拖動恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載時，允許的頻率范圍和負(fù)載率之間的關(guān)系表2-2所示。負(fù)載率（%）最高頻率（HZ）最胝頻率（HZ）調(diào)速范圍10050202.59056153.78062115.67070611.76078613.0表2-2說明，負(fù)載率越低，允許的調(diào)速越大。負(fù)載率與傳動比的關(guān)系，負(fù)載轉(zhuǎn)矩的折算值是和傳動比有關(guān)的，傳動比越大，則負(fù)載轉(zhuǎn)矩的折算值越小，電動機(jī)軸上的負(fù)載率也就越小。調(diào)速范圍與傳動比的關(guān)系，由表2-2知：當(dāng)電動機(jī)軸上的負(fù)載率為100%時，允許的調(diào)整速范圍是比較小的。在負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變的前提下，傳動比越大，則電動機(jī)軸上的負(fù)載率越小，調(diào)速范圍越大。因此，當(dāng)調(diào)速范圍不能

22、滿足負(fù)載要求時，可以考慮通過適當(dāng)增大傳動比，來減小電動機(jī)思上的負(fù)載率，增大調(diào)速范圍。（4）傳動比的選擇儲運(yùn)作業(yè)區(qū)有帶式輸送機(jī)100多臺，不可能在設(shè)計中逐一進(jìn)行計算，因計算相同，只舉其中一臺電機(jī)為例，其余都按此方法進(jìn)行。例如：F1帶式輸送機(jī)，根據(jù)工作需要，要求最高轉(zhuǎn)速720 r/min，最低轉(zhuǎn)速為80 r/min（調(diào)整范圍n=9），滿負(fù)載時，負(fù)載側(cè)的轉(zhuǎn)矩為140Nm，原電動機(jī)的數(shù)據(jù)：Pn=11Kw nN=1440 r/min，原傳動裝置的傳動比為=2，今采用變頻調(diào)速，要求不增加額外的裝置（如轉(zhuǎn)速反饋裝置及風(fēng)扇）等，但可以適當(dāng)改變帶輪的直徑，在一定的范圍內(nèi)調(diào)整傳動比。計算負(fù)載率：根據(jù)電動機(jī)的額定功

23、率和額定轉(zhuǎn)速求出電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩 負(fù)載轉(zhuǎn)矩的折算值，根據(jù)負(fù)載轉(zhuǎn)矩與傳動比的求出 電動機(jī)的負(fù)載率 核實允許的變頻范圍，查變頻器有效轉(zhuǎn)矩線圖可知：當(dāng)負(fù)載率為0.96時，允許頻率范圍是19-52HZ，調(diào)頻范圍為 顯然，與負(fù)載要求的調(diào)速范圍相差太多。 選擇傳動比：查變頻的有效矩線圖可知，如果負(fù)載率為70%的時候，則允許調(diào)整范圍為6-70HZ，調(diào)速范圍電動機(jī)軸上的負(fù)載矩應(yīng)限制在： 確定傳動比 校核 電動機(jī)的轉(zhuǎn)速范圍 工作頻率范圍 可見增大傳動比后，工作頻率在允許范圍內(nèi)。2.3.2電動機(jī)起動轉(zhuǎn)矩Tms的校核帶式輸送機(jī)在起動時的靜態(tài)摩擦系數(shù)較大，所以必須校核電動機(jī)的起動轉(zhuǎn)矩是否滿足要求。（1）起動階段的負(fù)載

24、系數(shù)C設(shè)負(fù)載在未考慮靜態(tài)摩擦系數(shù)時的起動轉(zhuǎn)矩（折算到電動機(jī)軸上的值）為 則負(fù)載系數(shù)C的大小，說明了負(fù)載是重載起動還是輕載起動或空載起動。（2）起動時的負(fù)載轉(zhuǎn)矩該負(fù)載的動態(tài)摩擦系數(shù)為U，靜態(tài)摩擦系數(shù)為U2，則起動時的負(fù)載轉(zhuǎn)矩（折算到電動機(jī)軸上的）大小為：（3）變頻時電動機(jī)的起動轉(zhuǎn)矩TMs采用無反饋矢量控制功能時TMs=1.5TMn采用V/F控制功能時TMs=1.0TMn電動機(jī)的起動轉(zhuǎn)矩滿足要求的主要條件TMs2.3.3電動機(jī)過載能力的校核儲運(yùn)作業(yè)區(qū)的帶式輸送機(jī)是主要以輸送鐵礦石為主，短時間的過載是經(jīng)常發(fā)生的，因此 必須校核電動機(jī)的過載能力。變頻調(diào)速時電動機(jī)的過載能力也就是說如果負(fù)載的短時過載系數(shù)

25、大于1.5，則應(yīng)考慮加大電動機(jī)的容量。2.4變頻器的類型、容量、型號等的選擇類型選擇儲運(yùn)作業(yè)區(qū)帶式輸送機(jī)具有恒轉(zhuǎn)矩特性，且要求有較大的起動轉(zhuǎn)矩和過載能力，所以最好選用具有無反饋矢量控制功能的變頻器。容量及型號的選擇各種變頻器的說明書上，都有“配用電動機(jī)容量”一欄，但是各對應(yīng)檔次變頻器的額定電流是否都大于電動機(jī)的額定電流，還需要查表。現(xiàn)將通用的Y系列“三相管”型異步電動機(jī)常用規(guī)格的額定電流與幾種較為常見的變頻器額定電流的對照情況列出。如表2-3所示表2-3電動機(jī)容量PMN/KW15.018.522.030.037.045.055.075.0電動機(jī)額定電流IMN/A2P=229.435.542.2

26、56.970.483.9102.7140.12P=430.335.942.556.969.884.2102.5139.72P=631.537.744.659.572.085.4104.9142.42P=834.141.347.663.078.293.2112.1152.8變頻器額定電流/A艾默生TD300032.037.045.060.075.090.0110.0152.0安川CIMR-GT34.042.052.065.080.097.0128.9165.0ABB-ACS80034.044.055.072.086.0103.0141.0166.0瓦薩VACON-CX32.042.048.060

27、.075.090.0110.0150.0上表中：P是磁極對數(shù)，2P是磁極個數(shù)從表中可以看出在15KW檔，幾種變頻器的額定電流都小于8極電動機(jī)的額定電流。艾默生TD3000系列變頻器各檔的額定電流都小于8極電動機(jī)的額定電流，個別檔（如18，5KW和55KW檔）也小于6極電動機(jī)的額定電流。瓦薩VACON-CX系列變頻器的37KW以上各檔的額定電流也都小于8極電動機(jī)的額定電流。以上情況說明，在決定變頻器的容量時，不能盲目地按照變頻器說明書中的配用電動機(jī)容量來選擇，而必須認(rèn)真對照變頻器和電動機(jī)的額定數(shù)據(jù)，以及對負(fù)載的輕重進(jìn)行估計后再進(jìn)行選擇。另外，只要溫升不超過額定溫升，電動機(jī)的運(yùn)行電流是允許短時間過

28、載的。由于電動機(jī)的發(fā)熱時間常數(shù)通常以分鐘計，小功率電動機(jī)約為幾分鐘，大功率電動機(jī)可達(dá)幾十分鐘乃至若干小時，所以相對于電動機(jī)而言的短時間，大多超過1分鐘。變頻器雖然也有過載能力（通常為150%），但允許過載的時間只有1分鐘，相對于電動機(jī)的發(fā)熱時間常數(shù)而言，幾乎沒有什么過載能力。因此，選擇變頻器容量應(yīng)該是，在電動機(jī)運(yùn)行的全過程中，變頻器的額定電流應(yīng)大于電動機(jī)可能出現(xiàn)的最大電流，即：INIMmax式中：IMmax電動機(jī)的最大運(yùn)行電源（A） IN變頻器的額定電流（A）針對以上分析，以下幾種情況必須加大變頻器的容量運(yùn)行期間可能引起變頻器過載的場合。過渡過程中有較大沖擊電流的負(fù)載。變頻器應(yīng)用于升降機(jī)械的場

29、合。儲運(yùn)作業(yè)區(qū)的帶式輸送機(jī)屬于輸?shù)V石類輸送機(jī)經(jīng)常出現(xiàn)上述第種情況，所以在選用變頻器的容量時應(yīng)加大一檔。2.5主電路的設(shè)計及外圍選配件的選用2.5.1變頻調(diào)速主電路的構(gòu)成變頻器在實際應(yīng)用中，還需要和許多外接的配件一起使用，變頻調(diào)速主電路如圖2-1所示，并簡要說明如下：低壓斷路器QF和接觸器KM用于接通變頻器電源。交流電容器LAC和直流電抗器LDC用于改善功率因數(shù)。輸入濾波器Z1和輸出濾波器Z2用于抗干擾。制動電阻RB和制動單元YB用于能耗制動。由于變頻器有比較完善的過電流和過載保護(hù)功能，且低壓斷路器也具有過電流保護(hù)功能，故進(jìn)線側(cè)可以不接熔斷器。又因為變頻器內(nèi)部具有電子熱保護(hù)功能，故在只接一臺電動

30、機(jī)的情況下，可不必接熱斷器。2.5.2主要電器的選用（1）低壓斷路器QF低壓斷路器額定電流IQN（1.3-1.4）IN式中IN變頻器的額定電流（2）接觸器KM接觸器主觸點(diǎn)的額定電流IKN應(yīng)滿足，（3）交接電抗器和直流電抗器交流電抗器LAC應(yīng)選用導(dǎo)線的截面積應(yīng)足夠大，應(yīng)能允許長時間流過變頻器的額定電流，常用交流電抗器的規(guī)格（配用380V變頻器）如表2-4所示表2-4 常用交流電抗器的規(guī)格 電動機(jī)容量/KM303745557590110132160200220允許電流/A607590110150170210250300380415電感量/mH0.320.260.210.180.130.110.09

31、0.080.060.050.05直流電抗器LDC是將線圈繞在單相鐵心上，由于直流電路中，線圈的感抗為零。故線圈的匝數(shù)可以適當(dāng)?shù)囟嘁稽c(diǎn)，這樣，濾波的效果較好。常用直流電抗器的規(guī)格（配用380V變頻器）如表2-5所示表2-5 常用直流電抗器規(guī)格電動機(jī)容量/KM3037-5575-90110-132160-200220280允許電流/A75150220280370560740電感量/mH6003002001401107055（4）制動電阻和制動單元制動電阻的大小按下式計算UD直流回路電壓IMN電動機(jī)額定電流制動單元的主體為功率管VB，所以需確定VB集電極最大電流，通?？砂粗苿与娏鞯膬杀队嬎?去穿電壓

32、：當(dāng)電源電壓為380V時取2.6變頻器的安裝維護(hù)2.6.1變頻器對安裝環(huán)境的要求變頻器是一臺全電力半導(dǎo)體設(shè)備，所以，它對周圍環(huán)境的要求和其他電力半導(dǎo)體設(shè)備相同。環(huán)境溫度一般要求為-10+40，如散熱條件好，則上限溫度可提高到+50。環(huán)境溫度，相對濕度不超過90%。其他條件，在變頻器的安裝位置應(yīng)無直射陽光，無腐蝕性氣體及易燃?xì)怏w，塵埃少，海拔低于1000m+s。2.6.2變頻器的發(fā)熱與散熱變頻器的發(fā)熱，和任何其他設(shè)備一樣，發(fā)熱總是由內(nèi)部的損耗功率產(chǎn)生的，在變頻器中，各部分損耗的比例大致如下：逆變電路約占50%，整流及直流電路約占40%，控制不保護(hù)電路約占5%-15%。變頻器的散熱，為了不使變頻器

33、內(nèi)部的溫度升高，變頻器必須把所產(chǎn)生的熱量充分地散發(fā)出去。通常采用的方法是通過冷卻風(fēng)扇把熱量帶走。在安裝變頻器時，首要的問題便是如何保證散熱器的途徑申通，不易被阻塞。2.7可編程序控制器在儲運(yùn)作業(yè)區(qū)應(yīng)用簡介可編程序控制器是一種專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的工業(yè)控制計算機(jī)，在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯老實巴交算，順序控制，定時，計數(shù)和算術(shù)云煙算等操作的指令，并通過數(shù)字式，模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程，可編程序控制器及其有關(guān)設(shè)備，都按易于使工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計，除了能完成各種各杰克的控制功能外，還有有與其他計算機(jī)通信聯(lián)網(wǎng)的功能。它是以微處理器為基礎(chǔ)的通用工業(yè)控制裝置，它的應(yīng)用面廣，功能強(qiáng)大，使用方便，已經(jīng)成為