變頻器在各類負(fù)載中的應(yīng)用

變頻器及應(yīng)用技術(shù)變頻器及應(yīng)用技術(shù)第5章變頻器在各類負(fù)載中的應(yīng)用

恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的變頻調(diào)速重力負(fù)載的變頻調(diào)速恒功率負(fù)載的變頻調(diào)速二次方律負(fù)載的變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)變頻節(jié)能變頻器及應(yīng)用技術(shù)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的變頻調(diào)速一、恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的特點(diǎn)

1．典型實(shí)例

a）帶式輸送機(jī)b）機(jī)械特性c）功率特性2．負(fù)載特點(diǎn)（1）轉(zhuǎn)矩特點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的阻力：F──與轉(zhuǎn)速無關(guān)； 作用半徑：ｒ──與轉(zhuǎn)速無關(guān)； 負(fù)載的轉(zhuǎn)矩：TL＝Fr──與轉(zhuǎn)速無關(guān)。

∴在調(diào)速過程中，TL＝常數(shù)（2）功率特點(diǎn)

變頻器及應(yīng)用技術(shù)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的變頻調(diào)速3．對(duì)拖動(dòng)系統(tǒng)的要求

a）變頻調(diào)速系統(tǒng)b）對(duì)機(jī)械特性的要求c）對(duì)動(dòng)態(tài)響應(yīng)的要求變頻器及應(yīng)用技術(shù)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的變頻調(diào)速二、變頻調(diào)速的要害—低頻運(yùn)行與起動(dòng)

1．重載低頻運(yùn)行的對(duì)策a）轉(zhuǎn)矩提升b）轉(zhuǎn)差補(bǔ)償c）矢量控制變頻器及應(yīng)用技術(shù)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的變頻調(diào)速2．起動(dòng)特點(diǎn)及對(duì)策

a）傳輸帶b）起動(dòng)特點(diǎn)c）起動(dòng)頻率d）S形加速變頻器及應(yīng)用技術(shù)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的變頻調(diào)速三、上、下限頻率的預(yù)置要點(diǎn)

1．上限頻率盡量接近于額定頻率：fH≈fN2．盡量提高下限頻率

（1）有利于電動(dòng)機(jī)的散熱。（2）提高在下限頻率下運(yùn)行的穩(wěn)定性（尤其是無反饋矢量控制方式）。變頻器及應(yīng)用技術(shù)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的變頻調(diào)速四、恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的調(diào)速范圍

1．調(diào)速范圍和負(fù)荷率的關(guān)系有效轉(zhuǎn)矩線變頻器及應(yīng)用技術(shù)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的變頻調(diào)速2．滿足調(diào)速范圍的方法

（1）負(fù)載數(shù)據(jù) TL＝140N·m，nmax＝720r/min，nmin＝80r/minαn＝nmax

/nmin

=9，傳動(dòng)比：λ＝2

負(fù)載轉(zhuǎn)矩的折算值TL’＝140/2＝70N·m

（2）解決方法如σA%＝70%，則αn＝11.6＞9a）λ=2b）λ=2.75減小負(fù)荷率，增大調(diào)速范圍重力負(fù)載的變頻調(diào)速變頻器及應(yīng)用技術(shù)一、重力負(fù)載及其特點(diǎn)

1．重力負(fù)載的特點(diǎn)（1）需要電磁抱閘位能負(fù)載實(shí)例a）斜坡傳輸b）起重機(jī)械重力負(fù)載的變頻調(diào)速變頻器及應(yīng)用技術(shù)（2）拖動(dòng)系統(tǒng)的狀態(tài)電動(dòng)機(jī)的狀態(tài)a）重物下降b）拖動(dòng)系統(tǒng)的狀態(tài)重力負(fù)載的變頻調(diào)速變頻器及應(yīng)用技術(shù)2．重力負(fù)載的四象限運(yùn)行

（1）重物上升重物上升時(shí)的工作點(diǎn)重力負(fù)載的變頻調(diào)速變頻器及應(yīng)用技術(shù)（2）空鉤（包括輕載）下降空鉤下降時(shí)的工作點(diǎn)重力負(fù)載的變頻調(diào)速變頻器及應(yīng)用技術(shù)（3）重載下降重載下降時(shí)的工作點(diǎn)重力負(fù)載的變頻調(diào)速變頻器及應(yīng)用技術(shù)二、提升裝置的防溜鉤

1．電磁制動(dòng)器的接法a）工頻運(yùn)行時(shí)b）變頻運(yùn)行時(shí)重力負(fù)載的變頻調(diào)速變頻器及應(yīng)用技術(shù)2．變頻運(yùn)行時(shí)防溜鉤的方法重力負(fù)載的變頻調(diào)速變頻器及應(yīng)用技術(shù)3．應(yīng)急措施舉例

（1）制動(dòng)單元損壞后的應(yīng)急措施重力負(fù)載的變頻調(diào)速變頻器及應(yīng)用技術(shù)（2）變頻器跳閘時(shí)的防溜鉤重力負(fù)載的變頻調(diào)速變頻器及應(yīng)用技術(shù)（3）停電防滑行裝置

1）變頻調(diào)速系統(tǒng)變頻調(diào)速系統(tǒng)的強(qiáng)力制動(dòng)重力負(fù)載的變頻調(diào)速變頻器及應(yīng)用技術(shù)2）非變頻調(diào)速系統(tǒng)非變頻調(diào)速拖動(dòng)系統(tǒng)的強(qiáng)力制動(dòng)重力負(fù)載的變頻調(diào)速變頻器及應(yīng)用技術(shù)三、大車的控制特點(diǎn)

1．大車示意圖大車的拖動(dòng)系統(tǒng)和饋電特點(diǎn)重力負(fù)載的變頻調(diào)速變頻器及應(yīng)用技術(shù)2．下垂特性及其預(yù)置

a）存在問題b）下垂特性c）下垂特性的預(yù)置恒功率負(fù)載的變頻調(diào)速變頻器及應(yīng)用技術(shù)一、恒功率負(fù)載的特點(diǎn)

恒功率負(fù)載及其特性a）卷徑很小時(shí)b）卷徑增大時(shí)c）卷徑最大時(shí)2．主要特點(diǎn)（1）功率特點(diǎn)PL＝

F·ｖ＝常數(shù)（2）轉(zhuǎn)矩特點(diǎn)TL＝F·ｒ∝ｒ

（3）轉(zhuǎn)速特點(diǎn)n∝1/r1．典型實(shí)例恒功率負(fù)載的變頻調(diào)速變頻器及應(yīng)用技術(shù)二、恒功率負(fù)載的系統(tǒng)容量

1．主要矛盾

額定頻率以下帶卷繞機(jī)恒功率負(fù)載的變頻調(diào)速變頻器及應(yīng)用技術(shù)2．解決方法提高頻率帶卷繞機(jī)a）二倍頻帶卷繞機(jī)b）三倍頻帶卷繞機(jī)恒功率負(fù)載的變頻調(diào)速變頻器及應(yīng)用技術(shù)三、卷繞機(jī)械變頻調(diào)速要點(diǎn)

1．閉環(huán)控制卷繞的閉環(huán)控制恒功率負(fù)載的變頻調(diào)速變頻器及應(yīng)用技術(shù)2．轉(zhuǎn)矩控制（在有反饋矢量控制模式下）a）控制系統(tǒng)示意圖b）轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速恒功率負(fù)載的變頻調(diào)速變頻器及應(yīng)用技術(shù)3．功能預(yù)置要點(diǎn)

（1）上限頻率

因?yàn)椋?）主要著眼于減小系統(tǒng)容量；

2）拖動(dòng)系統(tǒng)在最高頻率下停留時(shí)間極短。所以：上限頻率可預(yù)置為：fH＝（2～3）fN

（2）轉(zhuǎn)矩提升因?yàn)椋?）當(dāng)被卷物的卷徑最大時(shí)，負(fù)載的阻轉(zhuǎn)矩也最大，而運(yùn)行頻率則最低；

2）在低頻情況下，不存在輕載運(yùn)行的工況；

3）起動(dòng)過程通常在輕載情況下進(jìn)行。所以：“轉(zhuǎn)矩提升”可以盡量提高，但必須注意在起動(dòng)過程中是否發(fā)生“過電流”跳閘。

（3）加、減速時(shí)間因?yàn)椋?）在最輕負(fù)荷下起動(dòng)；

2）在最低頻率下停機(jī)；

3）起動(dòng)和停機(jī)時(shí)慣性都小。所以：加、減速時(shí)間可預(yù)置得短一些。二次方律負(fù)載的變頻調(diào)速變頻器及應(yīng)用技術(shù)一、二次方律負(fù)載的特點(diǎn)

1．轉(zhuǎn)矩特點(diǎn) 二次方律負(fù)載及其特性2．功率特點(diǎn)

二次方律負(fù)載的變頻調(diào)速變頻器及應(yīng)用技術(shù)二、風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速要點(diǎn)1．變頻器選型

（1）容量PN≮PMN

（2）類型風(fēng)機(jī)、水泵用變頻器2．功能預(yù)置要點(diǎn)（1）控制方式——V∕F控制方式風(fēng)機(jī)、水泵用的U∕f線a）艾默生變頻器b）康沃變頻器c）A-B變頻器二次方律負(fù)載的變頻調(diào)速變頻器及應(yīng)用技術(shù)（2）上限頻率（或最高頻率）

由于風(fēng)機(jī)屬于二次方律負(fù)載，故最高頻率不允許超過電動(dòng)機(jī)的額定頻率（基本頻率）。設(shè)工作頻率fX上升10%，即

fX=1.1fN=1.1×50=55Hz則，轉(zhuǎn)速也上升10%，于是，負(fù)載轉(zhuǎn)矩TLX為

TLX=（1.1）2TLN=1.21TLN可見，負(fù)載轉(zhuǎn)矩將增大21%，使電動(dòng)機(jī)處于嚴(yán)重過載狀態(tài)。（3）下限頻率風(fēng)機(jī)頻率太低時(shí)，實(shí)際意義不大，故下限頻率通常預(yù)置位25Hz。（4）起動(dòng)功能根據(jù)需要，可預(yù)置起動(dòng)前的直流制動(dòng)功能，以保證零速起動(dòng)。二次方律負(fù)載的變頻調(diào)速變頻器及應(yīng)用技術(shù)（5）加、減速時(shí)間與方式1）加、減速時(shí)間因?yàn)椋孩。╋L(fēng)機(jī)的慣性較大；

ⅱ）起動(dòng)與停機(jī)很不頻繁。所以：加、減速時(shí)間應(yīng)適當(dāng)延長，使起動(dòng)時(shí)的電動(dòng)機(jī)電流和停止時(shí)的直流電壓都限制在允許范圍內(nèi)。2）加、減速方式因?yàn)椋猴L(fēng)機(jī)在低速時(shí)阻轉(zhuǎn)矩很小，而在頻率較高時(shí)阻轉(zhuǎn)矩增加較快。所以：采用半S方式為宜。二次方律負(fù)載的變頻調(diào)速變頻器及應(yīng)用技術(shù)tStDtStAS形時(shí)間tS可以按升速時(shí)間tA或降速時(shí)間tD的20%~30%來預(yù)置。如tA=tD=30s，則tS可預(yù)置6~9s。二次方律負(fù)載的變頻調(diào)速變頻器及應(yīng)用技術(shù)三、水泵變頻調(diào)速要點(diǎn)1．與風(fēng)機(jī)的不同點(diǎn)

（1）加、減速時(shí)間因?yàn)椋?）為了徹底消除水錘效應(yīng)，加、減速時(shí)間不應(yīng)太短；

2）因?yàn)樵诤艿退贂r(shí)，管路內(nèi)的水壓可能形成回流，故加、減速時(shí)間也不宜太長。所以：取tA＝tD≈10～20s（2）加、減速方式 因?yàn)椋簽榱吮苊饣亓?，水泵在低速段的滯留時(shí)間不宜太長。所以：也以采用半S形加、減速方式為好。2．下限頻率因?yàn)椋?）供水系統(tǒng)有靜揚(yáng)程，頻率太低，將無法供水。

2）在多臺(tái)水泵“并聯(lián)”的情況下，管路內(nèi)有一定壓力。頻率太低，變頻泵將難以供水。所以：需要預(yù)置下限頻率，通常為，fL≈25～35Hz。二次方律負(fù)載的變頻調(diào)速變頻器及應(yīng)用技術(shù)水泵下限頻率需要考慮的因素a）單臺(tái)泵供水b）多臺(tái)泵供水恒壓供水系統(tǒng)變頻器及應(yīng)用技術(shù)一、恒壓供水1.目的恒壓供水系統(tǒng)變頻器及應(yīng)用技術(shù)2.變頻恒壓供水的構(gòu)成

a）基本接線b）睡眠與喚醒恒壓供水系統(tǒng)變頻器及應(yīng)用技術(shù)二、案例1#泵2#泵水箱YTZ-150差動(dòng)變壓器式遠(yuǎn)傳壓力表

開泵時(shí)，1#泵變頻起動(dòng)，變頻器輸出頻率由0Hz上升，1#泵轉(zhuǎn)速由零開始隨頻率上升。壓力控制器（PXW-5BE-8V）接受到壓力傳感器0~20mA信號(hào)，經(jīng)與設(shè)定壓力比較、調(diào)節(jié)后輸出控制電壓給變頻器。若變頻器頻率達(dá)到50Hz，但壓力仍小于設(shè)定值，1#泵由變頻切換成工頻，變頻器頻率由50Hz下降至0Hz，2#泵變頻起動(dòng)，2#泵轉(zhuǎn)速由零開始隨頻率上升。當(dāng)壓力大于設(shè)定值時(shí)，1#泵停機(jī)，2#泵繼續(xù)變頻運(yùn)行。當(dāng)壓力再次小于設(shè)定值時(shí)，2#泵由變頻切換成工頻，變頻器頻率由50Hz下降至0Hz，1#泵變頻起動(dòng)。這樣循環(huán)下去，兩臺(tái)泵輪流變頻工作來完成恒壓供水，既可以延長泵的使用壽命，又不會(huì)發(fā)生其中一個(gè)泵因經(jīng)常不用而銹死的情況。1.變頻“一拖二”構(gòu)成恒壓供水系統(tǒng)變頻器及應(yīng)用技術(shù)2.接線圖恒壓供水系統(tǒng)變頻器及應(yīng)用技術(shù)3.PLC電氣原理圖恒壓供水系統(tǒng)變頻器及應(yīng)用技術(shù)4.PLC控制流程圖恒壓供水系統(tǒng)變頻器及應(yīng)用技術(shù)5.PLC梯形圖（部分）變頻節(jié)能變頻器及應(yīng)用技術(shù)一、節(jié)能的空間1.沒有浪費(fèi)，何談節(jié)能

無節(jié)能空間實(shí)例a）不必調(diào)速b）不允許減速變頻節(jié)能變頻器及應(yīng)用技術(shù)2.工頻運(yùn)行的浪費(fèi)

（1）空氣壓縮機(jī)泄載在工頻運(yùn)行時(shí)，如儲(chǔ)氣罐的壓力偏高，通過泄載閥泄放部分空氣。空氣壓縮機(jī)的泄載變頻節(jié)能變頻器及應(yīng)用技術(shù)（2）鍋爐給水泵回流要求鍋爐汽包的水位恒定。工頻運(yùn)行時(shí)，通過調(diào)節(jié)閥門開度，改變回流量，達(dá)到調(diào)節(jié)鍋爐汽包的水位的目的。鍋爐給水泵的回流調(diào)節(jié)變頻節(jié)能變頻器及應(yīng)用技術(shù)二、變速運(yùn)行可以節(jié)能

1．恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載

恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的變速運(yùn)行a）全速運(yùn)行b）低速運(yùn)行c）功率特性變頻節(jié)能變頻器及應(yīng)用技術(shù)2．二次方律負(fù)載二次方律負(fù)載的變速運(yùn)行a）全速運(yùn)行b）變速運(yùn)行c）功率特性變頻節(jié)能變頻器及應(yīng)用技術(shù)三、“大馬拉小車”的節(jié)能

1．降低電壓可以節(jié)能解決大馬拉小車的基本途徑a）從最佳工作點(diǎn)看b）從機(jī)械特性看變頻節(jié)能變頻器及應(yīng)用技術(shù)2．額定頻率時(shí)的節(jié)能對(duì)策變頻器的處理方法a）工頻拖動(dòng)系統(tǒng)b）基本頻率的預(yù)置c）變頻拖動(dòng)系統(tǒng)變頻節(jié)能變頻器及應(yīng)用技術(shù)3．低頻運(yùn)行時(shí)的節(jié)能對(duì)策

（1）二次方律負(fù)載的低速運(yùn)行低頻大馬拉小車a）風(fēng)機(jī)示意圖b）機(jī)械特性變頻節(jié)能變頻器及應(yīng)用技術(shù)（2）低減壓頻比節(jié)能低減壓頻比節(jié)能a）低減壓頻比b）機(jī)械特性變頻節(jié)能變頻器及應(yīng)用技術(shù)四、多余能量的充分利用

1．多臺(tái)變頻器共母線

變頻節(jié)能變頻器及應(yīng)用技術(shù)2．回饋單元入電能回饋單元a）能耗電路b）回饋單元變頻節(jié)能變頻器及應(yīng)用技術(shù)五、節(jié)能效益

1.故障減少的效益（1）電刷與換向器帶換向器的電動(dòng)機(jī)a）直流電動(dòng)機(jī)b）三相整流子電動(dòng)機(jī)變頻節(jié)能變頻器及應(yīng)用技術(shù)（2）電刷和滑環(huán)帶滑環(huán)的電動(dòng)機(jī)a）同步電動(dòng)機(jī)b）串級(jí)調(diào)速c）電磁調(diào)速電動(dòng)機(jī)變頻節(jié)能變頻器及應(yīng)用技術(shù)2.產(chǎn)品質(zhì)量提高的效益

（1）漿紗機(jī) 變頻調(diào)速可使各單元張力一致（2）無心磨床一面觀察火花，一面調(diào)節(jié)頻率，可提高光潔度變頻節(jié)能變頻器及應(yīng)用技術(shù)無心磨床a）觀察火花b）調(diào)節(jié)頻率國電常州電廠雙引雙送變頻調(diào)速節(jié)能改造

國電常州發(fā)電有限公司一期工程安裝二臺(tái)600MW超臨界發(fā)電機(jī)組，二臺(tái)機(jī)組分別于06年5月及11月順利通過168小時(shí)滿負(fù)荷試運(yùn)行。鍋爐是哈爾濱鍋爐廠有限責(zé)任公司引進(jìn)英國三井巴布科克能源公司（MitsuiBabcockEnergyLimited）技術(shù)生產(chǎn)的超臨界、變壓運(yùn)行燃煤直流鍋爐。1.送風(fēng)每臺(tái)鍋爐風(fēng)煙系統(tǒng)配有二臺(tái)50%容量、型號(hào)為FAF26.6-14-1動(dòng)葉可調(diào)式軸流送風(fēng)機(jī)，正常運(yùn)行方式為二臺(tái)均投入運(yùn)行，無備用送風(fēng)機(jī)，依靠送風(fēng)機(jī)動(dòng)葉開度的調(diào)節(jié)，調(diào)整送風(fēng)機(jī)的出力。2.引風(fēng)