第五章在各類負(fù)載中應(yīng)用_

1、第五章在各類負(fù)載中應(yīng)用第五章變頻器在各種負(fù)載中的應(yīng)用 5.1 帶式輸送機(jī)變頻調(diào)速圖 5-1 帶式輸送機(jī) 5.1.1 的負(fù)荷特性1. 機(jī)械特性和負(fù)載圖圖5-2恒定扭矩載荷及其特性a）帶式輸送機(jī)b）機(jī)械特性c）載荷條件2. 負(fù)載條件屬于連續(xù)可變負(fù)載，平均負(fù)載率（T a = 0.93速度范圍nLmax=365r/min。nIMIn = 73r/min（a n = 5） =42變頻器的選擇1. 逆變器型號(hào)阻力系統(tǒng)的載荷要求圖5-3驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)a）變頻調(diào)速系統(tǒng)b）機(jī)械特性c）動(dòng)態(tài)響應(yīng)富士 G11系列 變頻器的要求。2. 逆變器容量*電機(jī)可能短時(shí)間過載。 ?將逆變器容量增加了一檔。 圖 5-4逆變器容量的選擇

2、A）拖動(dòng)系統(tǒng)B）電流曲線3主要功能的預(yù)設(shè)1. 扭矩提升圖 5-5 頻率調(diào)節(jié)電路 （2）預(yù)設(shè)功能代碼功能含義數(shù)據(jù)代碼數(shù)據(jù)代碼含義增加 /減少控制 2， 初始值 =最后設(shè)定值 F01 頻率設(shè)定 9F02操作操作1操作命令F03最高輸出頻率50Hz F04基本頻率50HzF05最高輸出電壓380V F15上限頻率50Hz根據(jù)負(fù)載操作要求F16下 限頻率10 Hz F23啟動(dòng)頻率6 Hz因?yàn)樗侵剌d啟動(dòng)F24啟動(dòng)頻率保 持時(shí)間1.0 s F30 FMA端電壓調(diào)整100%輸出電壓范圍是0 +10 v F31 FMA 端電壓功能 選擇 0測量輸出頻率 E01 X1 端子功能選擇 6自保 持控制（三線控制）

3、E02 X2端子功能選擇17上升命令E03 X3端子功能 選擇 18 下降命令 1。 頻率給定相關(guān)功能 （1）頻率調(diào)節(jié)電路42. 扭矩提升功能圖5-6富士變頻器的扭矩提升功能a）二次定律特性b）次定律特性c） 恒定扭矩特性功能代碼功能含義數(shù)據(jù)代碼數(shù)據(jù)代碼含義 F09 扭矩提 升1 16.0恒定扭矩特性。電梯是 8% 3。加速和減速時(shí)間功能代碼 F07 F08圖5-7預(yù)設(shè)a）加速時(shí)間b）主電路連接c）減速時(shí)間功能表示加速時(shí) 間1 減速時(shí)間 1 數(shù)據(jù)代碼 20 20數(shù)據(jù)代碼表示加速時(shí)間 20秒減速時(shí) 間 20 秒 54.預(yù)設(shè)保護(hù)功能圖5-8富士變頻器過載保護(hù)a）工作電流與輸出頻率之間的關(guān)系b）逆時(shí)

4、 限曲線功能意義功能代碼 F10電子熱繼電器F14 h13 h14 h15 h16 h05 數(shù)據(jù)代碼1 2 70%工作電流設(shè)定值5min加熱時(shí)間常數(shù)4瞬時(shí)斷電重啟 10s瞬時(shí)斷電等在等待瞬時(shí)斷電后，頻率下降率為5 Hz/s,瞬時(shí)斷電后，DC電壓下限為400V。停電后，操作指令保持時(shí)間為20 s,自動(dòng) 復(fù)位次數(shù)為2 s，自動(dòng)復(fù)位間隔時(shí)間數(shù)據(jù)碼含義適用于通用電機(jī)，電 流取值比 im/if = 150% 時(shí)的操作時(shí)間適用于變頻專用電機(jī)。從斷電時(shí)的頻率開始，搜索下降速率太快。低于 400 v 的過壓很容易再生，超 過保持時(shí)間后不能重啟，重啟和跳閘后可以自動(dòng)復(fù)位兩次。65.2 提升機(jī)的變頻調(diào)速5.2.1

5、 重力荷載及其特性1. 重力負(fù)荷特性圖5-9電機(jī)狀態(tài)a)重量下降b)拖動(dòng)系統(tǒng)狀態(tài)2。重力負(fù)荷四象限運(yùn)行(1) 重量上升圖 5-10 工作點(diǎn) A) 重負(fù)荷上升 B) 重負(fù)荷上升時(shí)的工作點(diǎn) 7(2) 空吊鉤 (包括輕載 ) 下降圖5-11空鉤下降時(shí)的工作點(diǎn)a)空鉤下降b)工作點(diǎn)(3) 重負(fù)荷下降圖 5-12 工作點(diǎn) A) 重載下降 B) 工作點(diǎn) 2。逆變器選擇 (1) 型號(hào)* 具有四象限運(yùn)行特性。采用.無反饋矢量控制方式，選用三菱FR-540A系列變頻器。容量* PMN = 11 千瓦；IMN=24.6A 錫二 23.6 千伏安(15 千瓦);輸入=31A 85.2.2 變頻調(diào)速的特點(diǎn)1. 電機(jī)和

6、逆變器的連接圖 5-13 電機(jī)和逆變器的連接2. 功能預(yù)設(shè)功能代碼功能名稱數(shù)據(jù)代碼數(shù)據(jù)代碼含義50Hz Pr.1 上限頻率OHz Pr.2下限頻率50Hz即基本頻率Pr.3基礎(chǔ)頻率5s Pr.7加速時(shí) 間5s Pr.8減速時(shí)間Pr.19基礎(chǔ)頻率電壓380V 3 Pr.65重試選項(xiàng)僅在過流或過壓跳閘 2 P r. 67重試次數(shù)允許重試 2 次時(shí)才允許重合閘，即自動(dòng)重合閘2 1s Pr.68重試等待時(shí)間93. 電機(jī)參數(shù)的自行確定 (1)預(yù)設(shè)相關(guān)功能代碼、功能名稱數(shù)據(jù)代碼、11kW Pr.80電機(jī)容量、6 Pr.81電機(jī)極數(shù)、3 Pr.71電機(jī)28A Pr.9電子過 流保護(hù)、380vppr.83電機(jī)

7、額定電壓、50Hz Pr.84電機(jī)額定頻率、1 Pr.95 自動(dòng)調(diào)整設(shè)置這兩個(gè)功能是根據(jù) /狀態(tài)數(shù)據(jù)代碼的含義預(yù)設(shè)的，并選 擇矢量控制模式。非三菱標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)不旋轉(zhuǎn)，并自動(dòng)測量(2)變頻器通電 當(dāng)變頻器通電時(shí)，電磁制動(dòng)器不通電，以保持電機(jī)軸牢牢固定。(3) 轉(zhuǎn)換模式 逆變器從編程模式切換到運(yùn)行模式。(4) 啟“動(dòng)”電機(jī)對(duì)于面板操作， 按 FWD 鍵或 REV 鍵；對(duì)于外部終端操作， 打開 STF 終端或 STR 終端。(5) 自動(dòng)測量完成上述操作狀態(tài)保持約25s，當(dāng)顯示屏顯示“ 3或 “ 103時(shí)，自動(dòng)測量結(jié) 束。對(duì)于面板操作，連接停止鍵。對(duì)于外部終端操作，斷開 STF 終 端或 STR 終端。1

8、0提升裝置的防滑鉤1. 電磁制動(dòng)器的連接圖5-14電磁制動(dòng)器的連接A）工頻運(yùn)行B）變頻運(yùn)行2。提升機(jī)變頻控 制電路圖5-15電梯變頻控制電路a）控制電路b）操作板113. 變頻運(yùn)行時(shí)的防滑掛鉤方法圖 5-16 功能名稱 Pr.60程序制動(dòng)模式 pr . 13 pr . 190 pr . 278 pr . 279 pr .280 pr . 281 pr . 282 pr . 283數(shù)據(jù)代碼數(shù)據(jù)代碼表示 8 程序制動(dòng)模式對(duì) 逆變器控制有效。 制動(dòng)器無動(dòng)作完成信號(hào) fS 啟動(dòng)頻率 20 運(yùn)行端子功 能在1 Hz圖表中電磁制動(dòng)器通電命令fSD制動(dòng)器打開頻率在3 Hz圖 表中 IBS 制動(dòng)器打開電流在

9、110%圖表中（110%電機(jī)額定電流 ）打開電 流檢測在0.3s圖表中tSC（發(fā)送制動(dòng)器通電信號(hào)）時(shí)間制動(dòng)器釋放在 0.3s圖表中tSD（輸入輸出頻率開始上升）到時(shí)間6 Hz fBS（電磁制動(dòng)器 斷電）制動(dòng)器操作頻率制動(dòng)器保持tBB（輸出頻率降至0 Hz）到時(shí)間12 在0.3s圖表中3. 緊急措施示例（1）制動(dòng)裝置損壞的應(yīng)急措施圖 5-17 損壞制動(dòng)裝置的應(yīng)急措施（2）變頻器跳閘時(shí)的防滑鉤圖5-18變頻器跳閘時(shí)的應(yīng)急措施 A）應(yīng)急措施示意圖B）接觸器電路休15分鐘的興趣14 5.3繞線機(jī)的變頻調(diào)速圖 5-19繞線機(jī)示意圖 繞線機(jī)的特點(diǎn)1.機(jī)械特性圖5-20恒定功率負(fù)載及其特性a）小繞組直徑b）

10、大繞組直徑c）最大繞 組直徑 15繞線機(jī)變頻調(diào)速的關(guān)鍵 1。主要矛盾圖 5-21額外頻率下的卷帶器2. 解決方法圖5-22增加的頻帶卷繞器a）最高頻率100赫茲b）最高頻率150赫茲 c）最高頻率180赫茲16繞線機(jī)變頻調(diào)速的要點(diǎn)1. 例子 一種塑料薄膜繞線機(jī)電影數(shù)據(jù):Dmin=0.1米；Dmax = 1米最大張力：fmax = 200n m電機(jī)數(shù)據(jù):3.0千瓦，960轉(zhuǎn)/分，7.2A傳動(dòng)比：入二10電機(jī)額定扭矩:TMN二=9550PMN9550? 3=29.8 牛米960nMN 變頻器的選擇藍(lán)森SB70系列64千伏安，9.7A, 4千瓦電機(jī)2. 變頻調(diào)速電路 （閉環(huán)控制 ）圖 5-23 繞組

11、的閉環(huán)控制173. 功能預(yù)設(shè)功能代碼功能名稱數(shù)據(jù)代碼數(shù)據(jù)代碼含義1 F0-02 運(yùn)行命令通道外部終端控制 150 Hz F0-06 最大頻率 150 Hz F0-07 上限頻率 0 Hz F0-08 下限頻率 1 F0-09 方向鎖定正 0 F0-12 控制模式無 PG V/ F 控制模式 3 f1-00 加速時(shí)間 13 f1-01 減速時(shí)間 1f2-00 v/ F 曲線選擇線 性 3F2-01 扭矩提升， 手動(dòng)提升 +自動(dòng)提升 10% F2-02 手動(dòng)提升幅度 30Hz F2-03 手動(dòng)提升截止點(diǎn) 2F2-10 AVR 功能無效減速時(shí) 50Hz F2-12 基本頻率 380 V F2-13

12、最大輸出電壓 1F7-00 PID 功能選擇過程 PID 控 制 1 F7-01 給定通道選擇給定信號(hào)輸入 1 F7-02 反饋通道選擇反饋信 號(hào)輸入10 F7-05比例增益1 20 s F7-06積分時(shí)間10 F7-17 PID調(diào)節(jié)特 性正效應(yīng) （負(fù)反饋 ） 22 fa-00 電機(jī)參數(shù)自校正空載旋轉(zhuǎn)自校正 3 kwfa-01 電機(jī)額定功率 6 FA-02 電機(jī)極數(shù) FA-03 電機(jī)額定電流 7.2 A 50 Hz FA-04 電機(jī)額定頻率 960 轉(zhuǎn) /分鐘 FA-05 電機(jī)額定速度 380 伏 FA-06 電機(jī)額定電壓電機(jī)參數(shù)自校正方法 :電機(jī)與負(fù)載斷開，在運(yùn)行模式下， 按下操作鍵。 測量

13、后自動(dòng)關(guān)機(jī)。185.4 車床變頻調(diào)速5.4.1 車床形狀和特性 1 。主要特征圖5-24車床輪廓和特征A）車床輪廓B）車床機(jī)械特征2。例子意大利 SAG 精密車床的基本數(shù)據(jù)如下 :（1）主軸轉(zhuǎn)速分為八檔 :75、 120、200、300、500、800、 1200 和 2000 轉(zhuǎn)/分；(2) 電機(jī)額定數(shù)據(jù)22千瓦，5A ,1420轉(zhuǎn)/分。(3) 車床的計(jì)算轉(zhuǎn)速 :根據(jù)機(jī)械工程師提供的數(shù)據(jù)，計(jì)算轉(zhuǎn)速為 : nD=300 r/min也就是說，nL< 300 r/mi n是恒定扭矩區(qū)；NL> 500轉(zhuǎn)/分是恒功率區(qū)。(4) 每個(gè)速度下的負(fù)載扭矩如果負(fù)載的實(shí)際功率計(jì)算為2kW，則各檔速度

14、下的負(fù)載扭矩計(jì)算結(jié)果如表 6-21 所示。表 6-21 負(fù)載扭矩 1 2 3 4 5 6 7 8 級(jí) 75 120 200 300 500 800 1200 2000 速度(r/mi n) 64 64 38 24 16扭矩(n m) 64 9.5 (5)不同速度下的電機(jī)額定 扭矩nMN=9550PMN9550？2.2 = = 14.6牛米1420nMN 193. 拖曳系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換為了便于比較電動(dòng)機(jī)的有效轉(zhuǎn)矩和負(fù)載的機(jī)械特性, 電動(dòng)機(jī)軸上的轉(zhuǎn) 矩和轉(zhuǎn)速被轉(zhuǎn)換成負(fù)載軸。換算公式如下 :(1)轉(zhuǎn)速換算nM '=納米？ =nL(2)扭矩轉(zhuǎn)換商標(biāo)'商標(biāo)入兩檔傳動(dòng)比方案1. 低速檔的傳動(dòng)比

15、(1)決定傳動(dòng)比j 50Hz(142轉(zhuǎn)/分)相當(dāng)于300轉(zhuǎn)/分入LnMN1420=4.73 300n300取入I二5(2)低速檔的速度范圍恒轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速范圍 :NL = 0 300轉(zhuǎn)/分，對(duì)應(yīng)于 FX = 0 50Hz； 恒定功率速度范圍 :NL = 300 600轉(zhuǎn)/分，對(duì)應(yīng)于 FX = 50 100赫茲。(3) 低于 50Hz 的扭矩審計(jì)TMN = TMN 入=14.6 X5=73 牛米 64牛米高于 50Hz當(dāng)NL = 500轉(zhuǎn)/分，F(xiàn)X = 83赫茲時(shí)，電機(jī)的有效轉(zhuǎn)矩為：TME=TMNfMN50 = 14.6 X 8.8N 牛米83fmax轉(zhuǎn)換到負(fù)載軸的扭矩為 ：TME = TME 入=8

16、.8 X 5 牛米 38 牛米202.高速檔的傳動(dòng)比 ( 1 )決定傳動(dòng)比j 50Hz(142轉(zhuǎn)/分)相當(dāng)于1000轉(zhuǎn)/分入HAnMN1420=1.42 1000n1000取入h = 1.5(2)高速齒輪的速度范圍恒轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速范圍 :nl = 0 1 000轉(zhuǎn)/分，對(duì)應(yīng)于 FX = 0 50Hz；恒功率速度范圍 :NL = 1000 2000轉(zhuǎn)/分，對(duì)應(yīng)于 FX = 50 100 赫茲。 (3)低于 50Hz 的扭矩審計(jì)電機(jī)有效轉(zhuǎn)矩：tme二入h TMN = 1.5 X 14.6= 21.9nm寸的負(fù)載轉(zhuǎn)矩 (24nm)略小于800轉(zhuǎn)/分，高于50赫茲。當(dāng) NL = 1200 轉(zhuǎn)/分， FX =

17、 60 赫茲寸，電機(jī)的有效轉(zhuǎn)矩為 ：TME=TMNfMN50 = 14.6 X= 12.1N 牛米60fX 轉(zhuǎn)換到負(fù)載軸的扭矩為 ：TME = TME 入二 12.1 X 1.5 = 18.15N m > 16N m當(dāng) NL = 2000 轉(zhuǎn)/分， fmax = 100 赫茲寸，電機(jī)的有效轉(zhuǎn)矩為 ：TME=TMN50 fmn = 14.6 =X7.3N m從 100fmax 轉(zhuǎn)換到負(fù)載軸的扭矩為 ：TME = TME 入=7.3 X 1.5=11 牛米> 9.5 牛米3. 每個(gè)檔位的速度和工作頻率1 2 3 4 5 6 7 8 級(jí) 75 120 200 300 500 800 12

18、00 2000負(fù)載速度 (r/min) 5 傳動(dòng)比(入)1.5 375 600 1000 1500 1200 1800 3000機(jī)速度(r/min) 33 5083 40 60 100工作頻率 (Hz) 12.5 20 313保護(hù)功能預(yù)設(shè)(1)重合閘功能圖5-33西門子變頻器重合閘功能 A重 合閘過程B)自動(dòng)搜索過程(2)相關(guān)功能預(yù)設(shè)功能代碼功能名稱數(shù)據(jù)代碼數(shù)據(jù)代碼含義 P0640 電 機(jī)過載系數(shù) 95%，即電流接收比 P 1 200捕獲重啟 1 搜索 P1 202捕獲 來自給定頻率的重啟電流 110%小于 1 1 0%IMN ，即捕獲成功 P1203 捕獲重啟搜索率100%，每毫秒改變滑動(dòng)頻

19、率2% P1210自動(dòng)重啟5 故障重合閘P1211重啟重試次數(shù)3允許重合閘3次P1212首次啟動(dòng)時(shí) 間 10 秒等待首次重合閘時(shí)間滑動(dòng)頻率 fS 的計(jì)算 :fS=p？n 60 32恒壓供水的過程控制 1。通道選擇和信號(hào)范圍 (1)接線圖圖 5-34 恒壓供水系統(tǒng)接口 (2)目標(biāo)信號(hào)的確定*壓力變送器的量程為0 1兆帕，所需供水壓力為0.5兆帕二，目標(biāo) 信號(hào)應(yīng)為 50%。(3)相關(guān)功能代碼功能名稱數(shù)據(jù)代碼數(shù)據(jù)代碼含義P2200允許比例積分微分控制輸入1比例積分微分功能有效P2253比 例積分微分設(shè)定點(diǎn)信號(hào)源755目標(biāo)信號(hào)輸入P2264比例積分微分反饋 信號(hào)755反饋信號(hào)輸入p2266反饋信號(hào)輸入

20、P2266來自AIN2+終端 的反饋信號(hào) 60%對(duì)應(yīng)上限壓力 (0.60毫安)40%對(duì)應(yīng)下限壓力 (0.4兆帕) 和反饋判斷如果儀表流程圖無效 如果頻率增加，反饋信號(hào)也會(huì)增加，這就是負(fù)反饋。如果頻率增加， 反饋信號(hào)反而減少，那么它就是正反饋。332. PID預(yù)設(shè)及工況(1)工況示意圖圖5-35恒壓供水工況a)恒壓供水系統(tǒng)b)PID 工況(2)相關(guān)功能代碼功能名稱數(shù)據(jù)代碼數(shù)據(jù)代碼含義 P2280 比例增益系 數(shù)5比例增益5 P2285比例積分時(shí)間10s積分時(shí)間10s P2291比例積 分輸出上限 10%預(yù)設(shè)的上限和下限越小，越頻繁地切換正和 P2292 比例積分輸出下限 -泵減少 10%，越頻繁地啟動(dòng) P2293 比例