變頻器應(yīng)用1_第4章-變頻器拖動系統(tǒng)及其應(yīng)用課件

1、變頻器應(yīng)用教程（第二版） 張燕賓 編著第4章變頻器拖動系統(tǒng)及其應(yīng)用第4章變頻器拖動系統(tǒng)及其應(yīng)用4.1變頻后的電動機(jī)4.2變頻器應(yīng)用的基礎(chǔ)知識4.3變頻拖動系統(tǒng)的基本規(guī)律4.4恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的變頻調(diào)速4.5重力負(fù)載的變頻調(diào)速4.6恒功率負(fù)載的變頻調(diào)速4.7二次方律負(fù)載的變頻調(diào)速4.1變頻后的電動機(jī)4.1.1電動機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)1.額定電壓和額定電流圖4-1電動機(jī)的銘牌a) 電動機(jī)銘牌b) 電流與電壓的測量2.電動機(jī)的額定容量和轉(zhuǎn)矩4.1變頻后的電動機(jī)表4-1同容量電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩(以75kW為例)3.電動機(jī)的定額4.1變頻后的電動機(jī)圖4-2電動機(jī)的發(fā)熱與散熱曲線a) 發(fā)熱曲線b) 散熱曲線4.1變頻后的

2、電動機(jī)(1) 連續(xù)不變負(fù)載負(fù)載在運(yùn)行過程中，阻轉(zhuǎn)矩基本不變的負(fù)載，稱為連續(xù)不變負(fù)載。圖4-3連續(xù)變動負(fù)載a) 負(fù)載變化時的溫升曲線b) 連續(xù)變動負(fù)載(2) 連續(xù)變動負(fù)載負(fù)載的阻轉(zhuǎn)矩不同，4.1變頻后的電動機(jī)電動機(jī)所能達(dá)到的穩(wěn)定溫升也不同，如圖4-3a所示。(3) 斷續(xù)負(fù)載時而運(yùn)行，時而停止的負(fù)載，稱為斷續(xù)負(fù)載。圖4-4斷續(xù)負(fù)載a) 持續(xù)率較大b) 持續(xù)率較小4.1變頻后的電動機(jī)(4) 短時負(fù)載負(fù)載的運(yùn)行時間很短，在運(yùn)行時間內(nèi)，電動機(jī)的溫升達(dá)不到穩(wěn)定溫升。圖4-5短時負(fù)載4.1變頻后的電動機(jī)4.電動機(jī)的型號4.1.2變頻電動機(jī)1.有專用冷卻風(fēng)扇圖4-6變頻電動機(jī)4.1變頻后的電動機(jī)2.輸出軸較長

3、3.磁路裕量較大4.加強(qiáng)槽絕緣5.增加了軸承的絕緣4.1.3電動機(jī)的有效轉(zhuǎn)矩線1.有效工作點(diǎn)和有效轉(zhuǎn)矩線(1) 額定工作點(diǎn)在額定頻率fN下運(yùn)行時，大家都習(xí)慣于有一個額定工作點(diǎn)，如圖4-7a中曲線上之QN點(diǎn)所示。圖4-7變頻調(diào)速的有效轉(zhuǎn)矩線a) 有效轉(zhuǎn)矩的概念b) 有效轉(zhuǎn)矩線4.1變頻后的電動機(jī)(2) 有效工作點(diǎn)當(dāng)工作頻率低于額定頻率時，如不進(jìn)行補(bǔ)償，則臨界轉(zhuǎn)矩變小，其機(jī)械特性如曲線所示。(3) 有效轉(zhuǎn)矩線對應(yīng)于每一個工作頻率，都有一條機(jī)械特性曲線。(4) 有效轉(zhuǎn)矩線與工作點(diǎn)有效轉(zhuǎn)矩線是說明電動機(jī)允許工作范圍的曲線，就是說，拖動系統(tǒng)的工作點(diǎn)不應(yīng)該超過有效轉(zhuǎn)矩線的范圍，否則將導(dǎo)致電動機(jī)的過載。2.

4、 fXfN的有效轉(zhuǎn)矩線(1) 變頻電動機(jī)的有效轉(zhuǎn)矩線變頻電動機(jī)由于低頻時散熱良好，所以，其有效轉(zhuǎn)矩線具有恒轉(zhuǎn)矩的特點(diǎn)，如圖4-8中之曲線所示。4.1變頻后的電動機(jī)圖4-8額頻以下的有效轉(zhuǎn)矩線(2) 普通電動機(jī)的有效轉(zhuǎn)矩線普通電動機(jī)主要是靠轉(zhuǎn)子的扇葉來4.1變頻后的電動機(jī)進(jìn)行通風(fēng)散熱的。3. fXfN的有效轉(zhuǎn)矩線(1) fXfN時的工作特點(diǎn)1) 輸出電壓不變因?yàn)樽冾l器的輸出電壓不可能超過電源電壓，所以，當(dāng)fXfN時，其輸出電壓不可能和頻率一起上升，而只能保持恒值：圖4-9時的有效轉(zhuǎn)矩線a) 額頻以上的電壓b) 有效轉(zhuǎn)矩線4.1變頻后的電動機(jī)2) 主磁通減小由于U1XUS，反電動勢E1X的大小也基

5、本不變。3) 允許電流不變電動機(jī)的額定電流是由電動機(jī)的允許溫升決定的，所以，不管在多大的頻率下工作，電動機(jī)允許的最大工作電流不變，都等于額定電流。4) 電動機(jī)的輸入功率基本不變因?yàn)殡妱訖C(jī)的輸入電壓和允許電流都不變，功率因數(shù)的變化不大，所以，當(dāng)頻率fX上升時，其最大輸入功率的大小基本不變：(2) fXfN時的有效轉(zhuǎn)矩線由上述，最大輸入功率既然不變，如假設(shè)電動機(jī)的效率不變，則電動機(jī)的輸出功率也基本不變。4.2變頻器應(yīng)用的基礎(chǔ)知識4.2.1變頻器的銘牌數(shù)據(jù)圖4-10變頻器的銘牌數(shù)據(jù)a) 富士變頻器銘牌b) 型號的含義1.輸入電壓和輸出電壓(1) 額定輸入電壓是指適用于變頻器的電源電壓，在我國，低壓電

6、網(wǎng)的電壓是380V。4.2變頻器應(yīng)用的基礎(chǔ)知識(2) 額定輸出電壓因?yàn)樽冾l器的輸出電壓是隨頻率而變的，不是常數(shù)，所以，變頻器是以最大輸出電壓作為額定電壓的。(3) 輸出電壓的上限值如圖4-10a所示，輸入電壓的上限值是440V，而輸出電壓的上限值是460V。圖4-11變頻器最大輸出電壓的調(diào)整a) 未調(diào)整的波形b) 電壓增大的波形4.2變頻器應(yīng)用的基礎(chǔ)知識2.輸入電流與輸出電流3.容量與適配電動機(jī)(1) 額定容量變頻器是一臺提供變頻電源的裝置，作為電源，它只能告訴用戶：輸出的最大電壓是多大，最大能提供多大的電流。(2) 適配電動機(jī)是指變頻器允許配用的最大電動機(jī)容量。4.2.2變頻器容量的選擇1.

7、選擇原則2.幾種具體情況(1) 我國的生產(chǎn)機(jī)械設(shè)計(jì)人員，在決定電動機(jī)容量時，裕量常常偏大，實(shí)際運(yùn)行時，其最大運(yùn)行電流并不超過額定電流，變頻器的容量就沒有必要加大了。4.2變頻器應(yīng)用的基礎(chǔ)知識(2) 設(shè)計(jì)人員是按最嚴(yán)重的情況考慮的，而在實(shí)際使用時，可能并不出現(xiàn)最嚴(yán)重的情況，最大運(yùn)行電流也不超過額定電流，變頻器的容量也沒有必要加大。(3) 風(fēng)機(jī)和水泵一般不會過載，所以也不必加大容量。3.變頻器的過載能力(1) 可以作為電動機(jī)在起動過程中的允許電流。(2) 可以作為某些沖擊負(fù)荷選擇的參考。4.帶多臺電動機(jī)時變頻器容量的選擇(1) 多臺電動機(jī)同時起動如圖4-12a所示，這種情況比較簡單，只要變頻器的額

8、定電流不小于多臺電動機(jī)額定電流之和就可以了：4.2變頻器應(yīng)用的基礎(chǔ)知識圖4-12一臺變頻器帶多臺電動機(jī)a) 電動機(jī)同時起動b) 電動機(jī)分別起動4.2變頻器應(yīng)用的基礎(chǔ)知識(2) 多臺電動機(jī)分別起動4.2.3變頻器型號的選擇(1) 通用型變頻器(只有V/F控制方式的變頻器)凡是工頻運(yùn)行能夠滿足要求的機(jī)器，多數(shù)情況下，都可以選擇通用型變頻器。(2) 高性能變頻器所謂高性能變頻器，一般指具有矢量控制功能的變頻器。(3) 專用變頻器現(xiàn)在，各種專用變頻器的門類很多，常見的有：4.3變頻拖動系統(tǒng)的基本規(guī)律4.3.1傳動機(jī)構(gòu)與傳動比圖4-13常見的傳動機(jī)構(gòu)4.3變頻拖動系統(tǒng)的基本規(guī)律1.常見的傳動機(jī)構(gòu)(1)

9、聯(lián)軸器傳動如圖a所示，聯(lián)軸器是把電動機(jī)和負(fù)載的軸直接相連，兩者之間并無減速環(huán)節(jié)。(2) 帶輪傳動如圖b所示，有一定的減速比。(3) 齒輪傳動如圖c所示，齒輪傳動具有較大的減速比，主要用于對精度要求較高的傳動系統(tǒng)中。(4) 減速箱如圖d所示，通常由多級齒輪構(gòu)成，也有用蝸輪、蝸桿構(gòu)成的。2.傳動比3.傳動機(jī)構(gòu)的折算4.3變頻拖動系統(tǒng)的基本規(guī)律(1) 折算的必要性在分析電動機(jī)能否帶得動負(fù)載時，需要對電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩和負(fù)載轉(zhuǎn)矩在同一個坐標(biāo)系內(nèi)進(jìn)行比較，但當(dāng)傳動機(jī)構(gòu)的傳動比不等于1時，比較時出現(xiàn)了麻煩。圖4-14電動機(jī)和負(fù)載的工作點(diǎn)a) 拖動系統(tǒng)實(shí)例b) 不同軸上的工作點(diǎn)4.3變頻拖動系統(tǒng)的基本規(guī)律(2)

10、折算的基本原則最根本的原則是能量守恒原理。(3) 折算公式下面所列，就是把負(fù)載軸上的參數(shù)折算到電動機(jī)軸上的公式。1) 轉(zhuǎn)速的折算2) 轉(zhuǎn)矩的折算3) 轉(zhuǎn)動慣量J的折算J4.3.2變頻拖動系統(tǒng)必須滿足的條件1.拖動系統(tǒng)的功率條件(1) 電動機(jī)軸上輸出的額定功率(2) 負(fù)載軸上消耗的功率4.3變頻拖動系統(tǒng)的基本規(guī)律(3) 必須滿足的功率條件根據(jù)能量守恒的原理，電力拖動系統(tǒng)能夠連續(xù)運(yùn)行的基本條件是，電動機(jī)的額定功率必須不小于負(fù)載消耗的功率(包括傳動機(jī)構(gòu)的損耗功率)，如圖4-15中之所示。圖4-15拖動系統(tǒng)的基本條件4.3變頻拖動系統(tǒng)的基本規(guī)律2.拖動系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩條件4.3.3應(yīng)用中常見的誤區(qū)1.常見誤

11、區(qū)之一甩掉笨重的減速器(1) 從功率看負(fù)載實(shí)際消耗的功率：圖4-16不要減速器a) 有減速器時b) 無減速器時4.3變頻拖動系統(tǒng)的基本規(guī)律(2) 從轉(zhuǎn)矩看電動機(jī)額定轉(zhuǎn)矩的大小計(jì)算如下：2.常見誤區(qū)之二通過增加工作頻率來提高勞動生產(chǎn)率圖4-17增加工作頻率a) 50Hz運(yùn)行b) 60Hz運(yùn)行4.3變頻拖動系統(tǒng)的基本規(guī)律(1) 從功率看當(dāng)負(fù)載的轉(zhuǎn)速提高為353r/min后，它所消耗的功率將增大為(2) 從轉(zhuǎn)矩看1) 電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩2) 電動機(jī)的工作頻率升高為fX1=60Hz后，其有效轉(zhuǎn)矩將減小為3.常見誤區(qū)之三減少磁極對數(shù)以減小體積(1) 從轉(zhuǎn)矩看75kW，980r/min電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩是TM

12、N1=731Nm，而75kW，1480r/min電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩是TMN2=484Nm，只有原來的66%。(2) 從功率看當(dāng)75kW電動機(jī)的運(yùn)行頻率為33Hz(kf=0.66)時，其有效功率為4.3變頻拖動系統(tǒng)的基本規(guī)律圖4-186極電動機(jī)代替4極電動機(jī)a) 4極電動機(jī)b) 6極電動機(jī)4.4恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的變頻調(diào)速4.4.1恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的特點(diǎn)1.機(jī)械特性圖4-19恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載舉例a) 帶式輸煤機(jī)b) 負(fù)載機(jī)械特性c) 負(fù)載的工況2.工況3.實(shí)例4.4恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的變頻調(diào)速(1) 電動機(jī)數(shù)據(jù)55kW，102.5A，1480r/min；實(shí)測最大電流為95A，最大負(fù)載率max為(2)調(diào)速范圍根據(jù)實(shí)際需要，將調(diào)

13、速范圍定為21，工作頻率范圍是2550Hz。(3) 變頻器選型1) 容量因?yàn)殡妱訖C(jī)的最大運(yùn)行電流并未超過額定電流，故變頻器的容量不必加大。2) 型號考慮到輸煤機(jī)要求轉(zhuǎn)速平穩(wěn)，且起動轉(zhuǎn)矩較大，故選用富士公司的G1系列變頻器，額定數(shù)據(jù)是：85kVA，112A。4.4.2主要功能的預(yù)置1.基本U/f線(1) 最高電壓由功能碼F05預(yù)置為380V。4.4恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的變頻調(diào)速(2) 基本頻率由功能碼F04預(yù)置為50Hz。圖4-20基本功能的預(yù)置a) 基本U/f線b) 標(biāo)準(zhǔn)頻率給定線2.標(biāo)準(zhǔn)頻率給定線4.4恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的變頻調(diào)速(1) 標(biāo)準(zhǔn)頻率給定信號由功能碼F01選擇電壓給定，給定電壓的范圍是(0+10)

14、V。(2) 最高頻率由功能碼F03預(yù)置為50Hz。3.上、下限頻率(1) 上限頻率根據(jù)實(shí)際需要，由功能碼F15預(yù)置為45Hz。(2) 下限頻率根據(jù)實(shí)際需要，由功能碼F16預(yù)置為20Hz。4.起動頻率(1) 起動頻率因?yàn)閭鬏攷г陟o止?fàn)顟B(tài)時的靜摩擦系數(shù)較大，故由功能碼F23把起動頻率預(yù)置為6Hz，使它在起動時有一定的沖擊力，以利于起動。(2) 起動頻率持續(xù)時間由功能碼F24預(yù)置為2s。4.4恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的變頻調(diào)速圖4-21起動頻率持續(xù)時間的作用a) 靜止?fàn)顟B(tài)b) 運(yùn)行狀態(tài)5.加、減速時間4.4恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的變頻調(diào)速圖4-22加、減速時間的預(yù)置a) 加速時間b) 觀察位置c) 減速時間4.4恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的

15、變頻調(diào)速6.控制方式的選擇(1) 控制方式帶式輸煤機(jī)對動態(tài)響應(yīng)的要求不高，調(diào)速范圍也不大，故由功能碼F42選擇數(shù)據(jù)碼“5”，即選擇無反饋矢量控制方式。(2) 電動機(jī)參數(shù)的自測量步驟如下：1) 將電動機(jī)和負(fù)載脫開，以便進(jìn)行旋轉(zhuǎn)自測量。2) 按PRG/RESET鍵，使變頻器處于“編程模式”。3) 通過功能碼P01P03，輸入電動機(jī)的磁極數(shù)、額定功率和額定電流。4) 將功能碼P04預(yù)置為“3”，選擇旋轉(zhuǎn)自測量。5) 按PRG/RESET鍵，使變頻器回到“運(yùn)行模式”。6) 按RUN鍵，變頻器即開始自動測量電動機(jī)的參數(shù)。4.4恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的變頻調(diào)速圖4-23G1S的自動測量時序4.4.3設(shè)計(jì)控制電路4.4

16、恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的變頻調(diào)速圖4-24帶式輸煤機(jī)的控制電路a) 控制電路b) 操作盒4.4恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的變頻調(diào)速1.準(zhǔn)備2.變頻器的通電3.電動機(jī)的起動和停止(1) 起動按下SF，端子FWD得到信號，電動機(jī)起動，并自鎖。(2) 停止按下ST，切斷自鎖，電動機(jī)停止。4.加速與減速(1) 加速將功能碼E02預(yù)置為“17”，使X2端子的功能為“增命令”，即頻率遞增功能，則按下SB1，電動機(jī)就加速；(2) 減速將功能碼E03預(yù)置為“18”，使X3端子的功能為“減命令”，即頻率遞減功能，則按下SB2，電動機(jī)就減速。5.頻率指示6.報(bào)警4.5重力負(fù)載的變頻調(diào)速4.5.1重力負(fù)載及其特點(diǎn)圖4-25起升機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)4.5

17、重力負(fù)載的變頻調(diào)速1.起升機(jī)構(gòu)的大致組成(見圖4-25)2.起升機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)矩分析(1) 電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩TM即由電動機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，是主動轉(zhuǎn)矩，其方向可正可負(fù)；(2) 重力轉(zhuǎn)矩TG由重物及吊鉤等作用于卷筒的轉(zhuǎn)矩，其大小等于重物及吊鉤等的重量G與卷筒半徑r的乘積：(3) 摩擦轉(zhuǎn)矩T0由于減速機(jī)構(gòu)的傳動比較大，最大可達(dá)50(=50)，因此，減速機(jī)構(gòu)的摩擦轉(zhuǎn)矩(包括其他損失轉(zhuǎn)矩)不可忽略。4.5.2變頻調(diào)速系統(tǒng)的四象限運(yùn)行4.5重力負(fù)載的變頻調(diào)速圖4-26電動機(jī)在四個象限中1.四個象限的工作特點(diǎn)4.5重力負(fù)載的變頻調(diào)速(1) 第象限是電動機(jī)的正向拖動狀態(tài)，這時：電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速和功率都是“+”值，大多

18、數(shù)正向運(yùn)行狀態(tài)都在第1象限。(2) 第象限電動機(jī)的轉(zhuǎn)速是正方向的，但電磁轉(zhuǎn)矩卻是“-”的，說明是制動轉(zhuǎn)矩。(3) 第象限是電動機(jī)的反向拖動狀態(tài)，這時：電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速都是“-”值，但功率是正的，說明是電動機(jī)在做功。(4) 第象限是反向制動狀態(tài)。2.起升過程中電動機(jī)的工作狀態(tài)(1) 重物上升重物的上升，完全是電動機(jī)正向轉(zhuǎn)矩作用的結(jié)果。4.5重力負(fù)載的變頻調(diào)速圖4-27重物上升時的工作點(diǎn)a) 重物上升b) 工作點(diǎn)4.5重力負(fù)載的變頻調(diào)速圖4-28空鉤下降時的工作點(diǎn)a) 空鉤下降b) 工作點(diǎn)4.5重力負(fù)載的變頻調(diào)速圖4-29重載下降時的工作點(diǎn)a) 重載下降b) 工作點(diǎn)4.5重力負(fù)載的變頻調(diào)速(2)

19、 空鉤(包括輕載)下降空鉤(或輕載)時，由于受減速機(jī)構(gòu)摩擦轉(zhuǎn)矩的阻礙，重物自身將不能下降，必須由電動機(jī)反向運(yùn)行來實(shí)現(xiàn)。(3) 重載下降重載下降時，重物自身的重力將超過摩擦轉(zhuǎn)矩，具有依靠自重而下降的能力，電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度將超過同步轉(zhuǎn)速而進(jìn)入再生制動狀態(tài)。4.5.3溜鉤的防止1.電磁制動器(1) 基本電路電磁制動器的基本電路如圖4-30a所示。4.5重力負(fù)載的變頻調(diào)速圖4-30電磁鐵制動器電路a) 電磁制動器的接法b) 線圈的電流4.5重力負(fù)載的變頻調(diào)速(2) 動作時間制動器從抱緊狀態(tài)到松開，以及從松開狀態(tài)到抱緊，是需要時間的，稱為動作時間。2.溜鉤的產(chǎn)生3.原拖動系統(tǒng)的防溜鉤措施(1) 由“停止

20、”到運(yùn)行電磁制動器線圈與電動機(jī)同時通電。(2) 由運(yùn)行到“停止”使制動器先于電動機(jī)0.6s斷電，以確保電動機(jī)在制動器已經(jīng)抱緊的情況下斷電。4.5.4重力負(fù)載變頻調(diào)速示例1.繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)的處理4.5重力負(fù)載的變頻調(diào)速圖4-31繞線轉(zhuǎn)子的處理2.變頻器的選擇4.5重力負(fù)載的變頻調(diào)速(1) 容量起重機(jī)械以安全為第一考量。(2) 型號如上述，重物在上升和下降的過程中，要求電動機(jī)能夠四象限運(yùn)行。3.防止鎦鉤的措施(1) 重物從停止轉(zhuǎn)為運(yùn)行假設(shè)重物正停在半空中，變頻器得到運(yùn)行(上升或下降)信號，其控制時序如圖4-32所示：圖4-32防止溜鉤時序4.5重力負(fù)載的變頻調(diào)速1) 由功能碼Pr.278設(shè)定一

21、個“制動開起頻率”fSD=3Hz，則當(dāng)變頻器的工作頻率上升到3Hz時，將暫停上升。2) 當(dāng)變頻器確認(rèn)已經(jīng)有足夠大的輸出電流時，發(fā)出 “松開”指令，制動電磁鐵開始通電；3) 由功能碼Pr.281預(yù)置制動器開起時間tSD=1s，tSD的長短根據(jù)制動器的大小進(jìn)行估計(jì)；4) 在制動器完全松開后，變頻器將輸出頻率上升到操作工設(shè)定的頻率，重物將按所設(shè)定的速度上升或下降。(2) 重物停住的控制過程當(dāng)變頻器得到停止信號后，控制時序如下：4.5重力負(fù)載的變頻調(diào)速1) 變頻器的輸出頻率開始下降，考慮到制動器在線圈斷電后還有續(xù)流過程，為此，制動器的線圈必須提前斷電，由功能碼Pr.282預(yù)置制動器斷電頻率fA=15H

22、z；2) 當(dāng)變頻器的工作頻率下降到fSD=3Hz時，制動器開始抱緊；3) 由功能碼Pr.283預(yù)置制動器抱緊時間tBB=1s；4) 變頻器將工作頻率下降至0Hz。4.控制電路圖4-33提升機(jī)的控制電路4.5重力負(fù)載的變頻調(diào)速(1) 變頻器各端子的功能1) 輸入端子2) 輸出端子(2) 控制電路的動作1) 變頻器通電按SB接觸器KM線圈得電變頻器接通電源。2) 中速上升按SF2繼電器KF2得電STF得到信號，電動機(jī)正轉(zhuǎn)，重物上升。3) 低速下降按SR3繼電器KR3得電STR得到信號，電動機(jī)反轉(zhuǎn)，重物下降。4.5.5大車的控制特點(diǎn)4.5重力負(fù)載的變頻調(diào)速圖4-34電動機(jī)負(fù)荷的分配a) 大車示意圖b

23、) 正常機(jī)械特性c) 下垂特性的預(yù)置d) 下垂機(jī)械特性A駕駛室B小車C饋電滑線D主梁ABCD4.5重力負(fù)載的變頻調(diào)速1.大車的饋電特點(diǎn)2.大車的拖動特點(diǎn)4.6恒功率負(fù)載的變頻調(diào)速4.6.1恒功率負(fù)載的特點(diǎn)1.卷繞機(jī)械的工作特點(diǎn)圖4-35卷繞機(jī)械4.6恒功率負(fù)載的變頻調(diào)速(1) 要求被卷物的張力FT保持恒定，否則將影響被卷物的材質(zhì)；(2) 為了使張力恒定，被卷物在行進(jìn)過程中的線速度v必須恒定。2.卷繞機(jī)械的機(jī)械特性圖4-36卷繞機(jī)械的機(jī)械特性a) 起卷時b) 卷繞結(jié)束時4.6恒功率負(fù)載的變頻調(diào)速4.6.2變頻調(diào)速系統(tǒng)的主要問題1.卷繞機(jī)械變頻的主要問題(見圖4-37)(1) 開始卷繞時的負(fù)載功率

24、剛開始卷繞時，阻轉(zhuǎn)矩很小，但轉(zhuǎn)速卻很高，負(fù)載功率：(2) 卷繞結(jié)束時的負(fù)載功率卷繞快結(jié)束時，阻轉(zhuǎn)矩很大，但轉(zhuǎn)速卻很低，負(fù)載功率：圖4-37卷繞機(jī)械實(shí)現(xiàn)變頻的主要問題a) 卷繞過程b) 電動機(jī)容量4.6恒功率負(fù)載的變頻調(diào)速(3) 電動機(jī)所需功率電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)速應(yīng)該能夠滿足負(fù)載的最高轉(zhuǎn)速；而電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩也應(yīng)該不小于負(fù)載的最大轉(zhuǎn)矩。2.減小電動機(jī)容量的途徑(1) 最高頻率為100Hz如果把電動機(jī)的最高工作頻率提高到100Hz，那電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)速只需與負(fù)載最高轉(zhuǎn)速的二分之一對應(yīng)就可以了，電動機(jī)的額定功率也隨之減小了一半，如圖4-38a中之曲線所示；圖4-38減小電動機(jī)容量的途徑a) 最高頻率為10

25、0Hzb) 最高頻率為150Hz4.6恒功率負(fù)載的變頻調(diào)速(2) 最高頻率為150Hz再把電動機(jī)的最高工作頻率提高到150Hz，那電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)速只須與負(fù)載最高轉(zhuǎn)速的三分之一對應(yīng)就可以了，電動機(jī)的額定功率也隨之減小到原來的三分之一，如圖4-38b中之曲線所示。(3) 電動機(jī)的最高工作頻率一般認(rèn)為，如果是恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，則最高工作頻率不宜超過80Hz。3.實(shí)例(1) 基本計(jì)算1) 負(fù)載的最大轉(zhuǎn)矩：2) 負(fù)載的最小轉(zhuǎn)矩：3) 負(fù)載的最高轉(zhuǎn)速：4) 負(fù)載的最低轉(zhuǎn)速：4.6恒功率負(fù)載的變頻調(diào)速(2) 加大最高頻率如最高頻率fmax1=180Hz4.6恒功率負(fù)載的變頻調(diào)速4.6.3卷繞機(jī)械變頻調(diào)速的控制方案

26、1.轉(zhuǎn)矩控制方案(1) 轉(zhuǎn)矩控制功能這里所說的轉(zhuǎn)矩控制，是矢量控制下的一種控制方法，它和第2章第2.4.4節(jié)所說的“直接轉(zhuǎn)矩控制”是兩回事。圖4-39變頻器的轉(zhuǎn)速控制和轉(zhuǎn)矩控制a) 轉(zhuǎn)速控制b) 轉(zhuǎn)矩控制4.6恒功率負(fù)載的變頻調(diào)速(2) 轉(zhuǎn)矩控制的特點(diǎn)如圖4-40b所示，直線是電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，只要給定信號不變，輸出軸上的轉(zhuǎn)矩也就不變。圖4-40轉(zhuǎn)矩控制特點(diǎn)a) 卷繞機(jī)械b) 轉(zhuǎn)矩控制特點(diǎn)(3) 變頻器選型應(yīng)選能夠進(jìn)行矢量控制，4.6恒功率負(fù)載的變頻調(diào)速且具有轉(zhuǎn)矩控制功能的變頻器。(4) 變頻器輸入端子的功能預(yù)置如圖4-41所示。圖4-41卷繞機(jī)械的轉(zhuǎn)矩控制4.6恒功率負(fù)載的變頻調(diào)速2.閉環(huán)控制方案圖4-42卷繞機(jī)械的閉環(huán)控制4.7二次