变频器在运送电机中的应用

国家职业资格全国统一鉴定金蓝领维修电工技师论文

（国家职业资格二级）

论文题目：变频器在运送电机中的运用

姓名：王浩

身份证号： 3707241977247629 准考证号：

所在省市：山东省烟台龙口

所在单位：南山集团

PowerFlex®700变频器的运用

姓名：王浩

单位：南山集团

摘要：正像人们对罗克韦尔自动化产品所期望的那样，PowerFlex 700交流变频器提供了简洁实用的卓越性能。PowerFlex 700交流变频器主要用于控制三项感应电动机，从最简单的速度控制到最苛刻的转矩控制，满足应用系统的要求。它有两种配置方式：其中标准控制方式主要包括电压\ 频率（v\f)控制和无速度传感器矢量控制以及矢量控制。矢量控制选项使用了艾伦-布拉德利获得专利的Force技术（磁通定向控制），提供了世界级的电动机控制方案。

本设计选用美国罗克韦尔公司的AB型PowerFlex 700系列变频器进行控制，其运用主要是橡胶厂通过密炼机炼制橡胶，使其溶化然后通过压片机压制成胶片，然后通过浸泡系统、提升系统再将胶片运送到冷却架系统上使其冷却，最后到自动摆胶将胶片摆放整齐。本变频器主要应用在浸泡、提升、冷却架上，根据不同需求实现不同的调速。

关键词：橡胶厂、变频器、运送胶片、控制方式

概述：本套运胶生产线通过一套浸泡，一套提升运胶，一套冷却架进行冷却，再到自动摆胶，生产一条线，根据生产需要，本系统采用自动和手动控制使这几套设备能够同时运行，协调工作，也可根据生产的需求调动电机的转速，又可根据压片机的转速自动调节速度，极大的提高了生产的效率，同时也节省了人力物力和财力。

1.1课题背景及意义

1.1.1 课题背景

随着经济的高速发展和现代化生产水平的提高，传统的生产橡胶和处理胶片不仅工作量大、效率低，而且差错率和人为误差高，而且

占用了大量的人力资源。国内各大橡胶厂需要一种投资较少，安装及维护方便，通信可靠。在国家有关部门颁布的文件中已经指明今后要淘汰一些能耗高、浪费资源、污染环境、自动化程度很低，浪费劳动力的设备。大力推行新型高度自动化的设备，这无疑会促进我国工业的大力发展。

1.1.2 课题意义

北项目成果---运送胶片到自动摆胶是采用变频器的调速改变电机转速的控制。该控制系统主要采用变频器的调速功能使生产下来的胶片能够通过浸泡、提升、冷却架三部分能够有序连贯的到达自动摆胶处。根据不同的需求，利用变频器的调速功能可以改变任意一部分的运行速度，可以通过变频器上的频率显示读出现在电机的转速，做到能够随时调节速度和具体转速。本设计通过光电开关、接触器、中间继电器等电气设备可使三部分变频器同时运行，实现生产一体化。经过研究并通过对样机实际测试，该系统完全达到计划书中所要求的功能，并增加了实时安全监控，这样可以保证生产得以顺利进行，同时也可避免因安全隐患而造成的生产安全事故，使生产更加安全、可靠，超过了计划指标的要求。

1.2课题研究内容

1.2.1 变频器的特性

本课题主要采用AB型PowerFlex 700系列变频器，它的性能主要有:

1、快速响应的电流限制和母线电压调节会产生最大的加速和减速而不跳闸。

2、高速模拟量输入提高了变频器对转矩或速度命令的响应。

3、编程的灵活性允许参数在变频器内部连接。

4、飞速起动可以平滑连接到旋转负载，不管命令方向，也不需要任何速度反馈。

5、惯性跨越促供了无跳闸运行，她是在长时间电源中断期间，利用了存储在大惯性，低摩擦负载中的旋转能量维持控制逻辑。

6、速度调节要求：

(1）不需要调速调节时使用开环频率调节。

（2）滑差补偿可以提供最小0.5%的速度调节而不需要反馈硬件。（3）Droop Control允许变频器之间分担负荷而避免调速环间的冲突。

（4）编码器反馈为苛刻的应用系统捉供0.001%的速度调节。

7、惯性跨越

8、快速制动FLUX制动，DC制动。

9废电机负载的控制：调压（频率恒定，电压可调）

1.2.2变频器工作原理

本设计采用变频器实现运送胶片的传动速度，以确保自动摆胶自动情况下能够及时有效的摆动胶片，此处变频器是利用电力半导体器件的通断作用把电压、频率固定不变的交流电变成电压、频率都可调的交流电源。

变频器主要采用交—直—交方式（VVVF变频或矢量控制变频），先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源，然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机。

变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、再次整流（直流变交流）、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成的。

1.2.4变频器能够改变速度的原理

该项设计通过变频器改变电机转速的方法是通过电位计的阻值大小输入到变频器中进行改变的。电机的旋转速度近似地确决于电机的极数和频率。由电机的工作原理决定电机的极数是固定不变的。由于该极数值不是一个连续的数值（为2的倍数，例如极数为2，4，6），所以一般不适和通过改变该值来调整电机的速度。

另外，频率能够在电机的外面调节后再供给电机，这样电机的旋转速度就可以被自由的控制。

因此，以控制频率为目的的变频器，是做为电机调速设备的优选设备。

n = 60f/p

n: 同步速度

f: 电源频率

p: 电机极对数

如果仅改变频率而不改变电压，频率降低时会使电机出于过电压（过励磁），导致电机可能被烧坏。因此变频器在改变频率的同时必须要同时改变电压。

输出频率在额定频率以上时，电压却不可以继续增加，最高只能是等于电机的额定电压。

例如：为了使电机的旋转速度减半，把变频器的输出频率从50Hz改变到25Hz，这时变频器的输出电压就需要从400V改变到约200V

1.2.5电机的旋转速度为什么能够自由地改变？

n = 60f/p(1-s) n: 电机的转速 f: 电源频率 p: 电机磁极对数 s：电机的转差率

电机的转速 = 60(秒)＊频率（Hz)/电机的磁极对数 - 电机的转差率

电机旋转速度单位：每分钟旋转次数，rpm/min也可表示为rpm

电机的旋转速度同频率成比例同步电机的转差矩为0,同步电机的转速 = 60(秒)*频率(Hz)／电机的磁极对数

异步的转速比同步电机的转速低。

例如：4极三相步电机 60Hz时低于 1,800 [r/min] 4极三相异步电机 50Hz时低于 1,500 [r/min]

1.2.6变频器常见故障及原因分析

一、变频器欠压故障的原因

1、电源缺相

原因：当变频器电源缺相后，三相整流变成二相整流，在带上负载后，致使整流后的DC电压偏低，造成欠压故障。

对策：检查变频器电源的空开或接触器触点是否接触良好，触点电阻是否太大，输入电压是否正常等。