運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)基礎(chǔ)課件 項(xiàng)目8 通過變頻器面板操作控制三相異步電動(dòng)機(jī)變頻運(yùn)行

BasicsOfMotionControlTechnology運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)基礎(chǔ)項(xiàng)目8通過變頻器面板操作控制三相異步電動(dòng)機(jī)變頻運(yùn)行背景描述

項(xiàng)目8通過面板操作控制三相異步電動(dòng)機(jī)變頻運(yùn)行在實(shí)際應(yīng)用中，絕大多數(shù)的機(jī)械設(shè)備采用的動(dòng)力來源是電動(dòng)機(jī)，其中又以三相交流異步電動(dòng)機(jī)占有主要比例。三相交流異步電動(dòng)機(jī)以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠等優(yōu)點(diǎn)獲得廣泛應(yīng)用，但長期以來卻在調(diào)速方面存在技術(shù)瓶頸，不但影響設(shè)備的性能，還因能量轉(zhuǎn)換效率低導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)指標(biāo)不甚理想。相比較傳統(tǒng)的交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速方式，采用變頻調(diào)速不但機(jī)械特性好，而且調(diào)速范圍大，能量轉(zhuǎn)換效率高，還可以簡(jiǎn)化機(jī)械傳動(dòng)鏈。隨著電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，代表著交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速技術(shù)發(fā)展方向的變頻調(diào)速技術(shù)已得到越來越普遍的使用。示范實(shí)例：資訊

A工廠在設(shè)備的升級(jí)改造中需增加一臺(tái)額定容量為1.5Kw的Y90S-2三相異步電動(dòng)機(jī)。該電機(jī)運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)速不超過其額定轉(zhuǎn)速2840rpm，過載能力為SLD，擬采用變頻器進(jìn)行調(diào)速控制以減少電能消耗。試根據(jù)給定的控制要求選擇合適的變頻器型號(hào)并完成以下任務(wù)：1.繪制變頻器主電路圖；2.完成變頻器與電機(jī)的主電路連接；3.通過變頻器面板操作完成電機(jī)的試運(yùn)行；項(xiàng)目8通過面板操作控制三相異步電動(dòng)機(jī)變頻運(yùn)行示范實(shí)例：資訊

普通交流異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組在通入交流電之后，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。通過電磁感應(yīng)作用，這個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)會(huì)使得電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生一個(gè)感應(yīng)電流。根據(jù)電磁力定律，載流導(dǎo)體在磁場(chǎng)中會(huì)受到電磁力的作用，作用在轉(zhuǎn)子載流導(dǎo)體上的電磁力將使轉(zhuǎn)子受到一個(gè)力矩，我們稱之為電磁轉(zhuǎn)矩。在電磁轉(zhuǎn)矩的作用下，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)電能到旋轉(zhuǎn)機(jī)械能的轉(zhuǎn)換。通過分析普通交流異步電動(dòng)機(jī)的工作過程可知，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向和旋轉(zhuǎn)速度直接影響著普通交流異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。因此，改變旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速可以方便的改變交流異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速。由于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速是由通入定子繞組的交流電頻率決定，因此這種改變交流電動(dòng)機(jī)工作電源頻率的調(diào)速方式被稱為變頻調(diào)速。改變交流異步電動(dòng)機(jī)的電源頻率是一種很好的調(diào)速方式，但出于經(jīng)濟(jì)的原因，我們所使用的電網(wǎng)頻率是不允許輕易波動(dòng)的，因此如何使電動(dòng)機(jī)獲得特定頻率的交流電成為變頻調(diào)速的關(guān)鍵。項(xiàng)目8通過面板操作控制三相異步電動(dòng)機(jī)變頻運(yùn)行示范實(shí)例：資訊

根據(jù)主電路形式的不同，變頻器可分為交-直-交和交-交兩種類型。交-直-交變頻器首先把電網(wǎng)的工頻交流通過整流電路變換成直流，然后再通過逆變電路把直流變換成特定頻率的交流；交-交變頻器是直接把工頻的交流變換成特定頻率的交流。目前使用的變頻器絕大多數(shù)是交-直-交變頻器。在交-直-交變頻器中，常采用正弦脈寬調(diào)制（SPWM）的方法來獲得特定頻率的交流，通過把所期望的正弦波的周期分為若干個(gè)采樣間隔，對(duì)應(yīng)輸出若干個(gè)寬窄不同的矩形脈沖波，使得每個(gè)采樣間隔輸出的矩形波面積與對(duì)應(yīng)的正弦波面積相等。由面積等效原理可知，沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在慣性環(huán)節(jié)上時(shí)，其對(duì)慣性環(huán)節(jié)產(chǎn)生的效果基本相同。由于電動(dòng)機(jī)屬于典型的慣性環(huán)節(jié)，因此，對(duì)于同一臺(tái)電動(dòng)機(jī)，分別加載正弦波和與之對(duì)應(yīng)的正弦脈寬調(diào)制波，電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)基本相同。項(xiàng)目8通過面板操作控制三相異步電動(dòng)機(jī)變頻運(yùn)行示范實(shí)例：資訊

從電動(dòng)機(jī)的工作原理可知，磁場(chǎng)在電動(dòng)機(jī)的能量傳送過程中起著非常關(guān)鍵的作用。電動(dòng)機(jī)的工作磁場(chǎng)通常設(shè)置在磁化曲線的膝點(diǎn)附近，既保證電動(dòng)機(jī)能傳送足夠的能量，又不至于因鐵芯過飽和使得勵(lì)磁電流過大而產(chǎn)生不必要的溫升。在交流電動(dòng)機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)速時(shí)，如果變頻器輸出頻率降低但輸出電壓保持不變，電動(dòng)機(jī)的磁通將會(huì)增加，鐵芯進(jìn)入過飽和，此時(shí)電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流和鐵芯損耗將大大增加，導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)溫升過高，這是電動(dòng)機(jī)安全運(yùn)行所不允許的。因此在變頻調(diào)速的同時(shí)，為保持電動(dòng)機(jī)磁通基本不變，保證電動(dòng)機(jī)能可靠穩(wěn)定運(yùn)行，就必須同時(shí)改變變頻器的輸出電壓和輸出頻率，這就是通常所說的VVVF變頻調(diào)速。項(xiàng)目8通過面板操作控制三相異步電動(dòng)機(jī)變頻運(yùn)行示范實(shí)例：資訊

變頻調(diào)速時(shí)，通常稱電動(dòng)機(jī)的額定運(yùn)行頻率為基頻。根據(jù)電動(dòng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行頻率的范圍，可分為基頻以下變頻調(diào)速和基頻以上變頻調(diào)速?；l以下變頻調(diào)速常用于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，當(dāng)降低頻率的同時(shí)，降低輸出電壓，以保持電動(dòng)機(jī)主磁通恒定或基本恒定。這種變頻調(diào)速方式機(jī)械特性較硬，不但調(diào)速范圍寬，平滑性好，而且穩(wěn)定性好，效率較高。在基頻以上進(jìn)行變頻調(diào)速時(shí)，雖然運(yùn)行頻率高于基頻，但是變頻器的輸出電壓并不會(huì)高于電動(dòng)機(jī)的額定電壓，只能保持輸出電壓為額定電壓不變，因此，輸出頻率越高，電動(dòng)機(jī)主磁通則越低，電動(dòng)機(jī)處于一種弱磁升速的狀態(tài)，此時(shí)電動(dòng)機(jī)輸出功率近似恒定，適用于恒功率負(fù)載。項(xiàng)目8通過面板操作控制三相異步電動(dòng)機(jī)變頻運(yùn)行示范實(shí)例：計(jì)劃

序號(hào)項(xiàng)目內(nèi)容時(shí)間人員1選擇變頻器根據(jù)電機(jī)運(yùn)行要求選擇合適的變頻器10分鐘全體人員2繪制變頻器主電路圖繪制變頻器主電路圖20分鐘全體人員3連接變頻器與電機(jī)的主電路根據(jù)電路圖完成電路連接20分鐘全體人員4變頻器面板操作根據(jù)要求完成變頻器面板操作30分鐘全體人員項(xiàng)目8通過面板操作控制三相異步電動(dòng)機(jī)變頻運(yùn)行示范實(shí)例：決策

按照工作計(jì)劃表，項(xiàng)目小組全體成員共同確定所有工作任務(wù)，其中變頻器面板操作要根據(jù)需要分別完成并提交任務(wù)評(píng)價(jià)表。項(xiàng)目8通過面板操作控制三相異步電動(dòng)機(jī)變頻運(yùn)行示范實(shí)例：實(shí)施

（一）選擇變頻器（二）繪制變頻器主電路圖（三）連接變頻器與電機(jī)的主電路（四）變頻器面板操作1.了解變頻器操作面板2.修改參數(shù)設(shè)定值3.使用M旋鈕設(shè)定電機(jī)運(yùn)行頻率4.使用M旋鈕實(shí)時(shí)改變電機(jī)運(yùn)行頻率項(xiàng)目8通過面板操作控制三相異步電動(dòng)機(jī)變頻運(yùn)行示范實(shí)例：檢查

項(xiàng)目分值評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)檢查情況得分選擇變頻器101.選擇的變頻器滿足控制需求，經(jīng)濟(jì)可行，5分；2.能合理解釋選擇的參數(shù)，5分。

繪制變頻器主電路圖201.電路圖元件齊全，標(biāo)注正確，5分；2.電路功能完整，布局合理，5分。

連接變頻器與電機(jī)主電路201.安全違章扣10分；2.安裝不達(dá)標(biāo)一項(xiàng)扣2分。

修改參數(shù)設(shè)定值10能根據(jù)需要正確修改參數(shù)設(shè)定值。

使用M旋鈕設(shè)定電機(jī)運(yùn)行頻率201.能正確設(shè)置操作所需的參數(shù)，5分；2.能實(shí)現(xiàn)所要求的操作，15分。

使用M旋鈕實(shí)時(shí)改變電機(jī)運(yùn)行頻率201.能正確設(shè)置操作所需的參數(shù)，5分；2.能實(shí)現(xiàn)所要求的操作，15分。合計(jì)100

項(xiàng)目8通過面板操作控制三相異步電動(dòng)機(jī)變頻運(yùn)行示范實(shí)例：評(píng)價(jià)

表8-3通過面板操作控制三相異步電動(dòng)機(jī)變頻運(yùn)行項(xiàng)目自評(píng)表

簽名：日期：表8-3通過面板操作控制三相異步電動(dòng)機(jī)變頻運(yùn)行項(xiàng)目自評(píng)表

簽名：日期：項(xiàng)目8通過面板操作控制三相異步電動(dòng)機(jī)變頻運(yùn)行實(shí)踐練習(xí)

某公司生產(chǎn)線改造，其中一臺(tái)選料電機(jī)擬采用變頻控制。該電機(jī)型號(hào)為Y80M2-4，額定功率0.75Kw，額定轉(zhuǎn)速1390rpm，過載能力為SLD。因公司現(xiàn)有數(shù)量較多的西門子變頻器在用，為節(jié)約備件成本，準(zhǔn)備繼續(xù)采用西門子變頻器。試根據(jù)給定的控制要求選擇合適的變頻器型號(hào)并完成以下任務(wù)：1.繪制變頻器主電路圖；2.完成變頻器與電機(jī)的主電路連接；3.通過變頻器面板操作完成電機(jī)的試運(yùn)行。項(xiàng)目8通過面板操作控制三相異步電動(dòng)機(jī)變頻運(yùn)行擴(kuò)展提升

某車間有一臺(tái)溶液攪拌電機(jī)，型號(hào)為Y112M-6，額