第5章变频器在各类负载中的应用

第5章变频器在各类负载中的应用5．1带式输煤机的变频调速5．1．1负载的特点图5－1带式输煤机――――――――――――――――――――――――――――――――――拖动系统：变频拖动系统。

负载：带式输煤机。

图5－2 恒转矩负载及其特性a）带式输煤机b）机械特性c）负荷工况――――――――――――――――――――――――――――――机械特性：T L＝F·r＝C→恒转矩负载。

工况：连续变动负载。

5．1．2变频器选型1．变频器型号负载要求硬机械特性，但对动态响应无要求。

可选富士G11系列变频器。

2．变频器容量∵电动机可能短时间过载运行。

∴变频器容量加大一挡，选22kV A（配15kW电动机），30A。

图5－3变频器容量的选择a）拖动系统b）电流曲线――――――――――――――――――――――――――――――――――――∵电动机是允许短时间过载的，而变频器不行。

∴变频器容量须加大一挡。

5．1．3变频器的功能预置1．基本功能图5－4基本功能的预置a）基本频率b）最高频率与上、下限频率――――――――――――――――――――――――――――――――――――起动频率：为克服静磨擦力而设置。

起动频率保持时间：在此时间内，使皮带从松弛状态逐渐绷紧。

下限频率：为试车频率，实际最低运行频率为35Hz。

2．频率给定的相关功能1．转矩提升图5－5频率调节电路――――――――――――――――――――――――――――――――――――第一步：先画出控制电路。

第二步：决定各可编程控制端子的功能。

3．转矩提升功能4．加、减速时间图5－6富士变频器的转矩提升功能a）二次方律特性b）一次方律特性c）恒转矩特性――――――――――――――――――――――――――――――――――――第一步：测定在低频运行时的最大负荷率ξ＝80%。

（低频运行仅用于调试）第二步：决定转矩提升量：U C%＝0.1ξ＝8%（＃16.0）。

图5－7加、减速时间的预置a）加速时间b）主电路接线c）减速时间―――――――――――――――――――――――――――――――――――∵带式输煤机并不经常起动和停机，加、减速时间不影响生产率。

∴加、减速时间的预置以变频器不跳闸为原则。

5．保护功能功能码功能含义数据码数 据 码 含 义F10电子热继电器11 适用于通用电动机 2适用于变频专用电动机F11 动作电流设定值（I F ） 75% 电动机的电流取用比F12 发热时间常数3minI M ／I F ＝150%时的动作时间表中I F ＝N MN I I ＝306.22＝0.75图5－8 富士变频器的过载保护a ）动作电流与输出频率的关系b ）反时限曲线――――――――――――――――――――――――――――――――――――∵ 是通用电动机， ∴ F10＝1。

∵ 电动机容量较小， ∴ F12＝3。

5．2提升机的变频调速5．2．1重力负载及其特点1．重力负载的四象限运行（1）重物上升（2）空钩（包括轻载）下降图5－10 重物上升时的工作点a）重载上升b）工作点―――――――――――――――――――――――――――――――――――稳态上升运行：工作点在第Ⅰ象限。

频率减小的过渡过程：工作点跳转到第Ⅱ象限，又转移到第Ⅰ象限。

图5－11 空钩下降时的工作点a）空钩下降b）工作点―――――――――――――――――――――――――――――――――轻载稳态下降运行：工作点在第Ⅲ象限。

频率减小的过渡过程：工作点跳转到第Ⅳ象限，又转移到第Ⅲ象限。

（3）重载下降图5－12 重载下降时的工作点a）重载下降b）工作点―――――――――――――――――――――――――――――――――重载下降稳态运行：工作点在第Ⅳ象限。

2．变频器选型（1）型号∵具有四象限运行特点。

∴采用无反馈矢量控制方式，选用三菱FR－540A系列变频器。

（2）容量∵P MN＝11 kW；I MN＝24.6A∴选S N＝23.6 kV A（15 kW）；I N＝31A5．2．2变频调速特点1．电动机和变频器接法图5－13电动机和变频器接法――――――――――――――――――――――――――――――――――绕线转子异步电动机：转子绕组短接，电刷举起或取消。

2．功能预置功能码功能名称数据码数据码含义Pr.3 基底频率50Hz 即基本频率Pr.4 高速频率设定50Hz 由RH端子控制Pr.5 中速频率设定30Hz 由RM端子控制Pr.6 低速频率设定10Hz 由RL端子控制Pr.7 加速时间5sPr.8 减速时间5sPr.19 基底频率电压380V3．电动机参数的自测定功能码功能名称数据码数据码含义Pr.80 电动机容量11kW 预置了这两个功能，就选择了矢量控制方式Pr.81 电动机的磁极数 6Pr.71 适用电动机 3 非三菱标准电动机Pr.9 电子过载保护28A 作用相当于电流取用比Pr.83 电动机额定电压380VPr.84 电动机额定频率50HzPr.95 自动调整设定/状态 1 电动机不旋转自动测量图5－14自动测量a）编程模式b）运行模式c）外接端子控制――――――――――――――――――――――――――――――――――――（1）变频器通电（2）变换模式：变频器从编程模式切换成运行模式。

（3）“起动”电动机：在运行状态下，维持约25s，至显示屏显示“3”或“103”时，自动测量结束。

5．2．3 起升装置的防溜钩1．电磁制动器的接法2．提升机变频控制电路图5－15 电磁制动器的接法 a ）工频运行时 b ）变频运行时―――――――――――――――――――――――――――――――――注意：KM2断开时，MB 仍有续流电流。

图5－16 提升机变频控制电路 a ）控制电路 b ）操作板―――――――――――――――――――――――――――――――――――RUN 端子：RUN “ON ”→X12“ON ”→Y11“ON ”→KMB 得电。

MRS 端子：SQ “ON ”→ X11“ON ”→Y7“ON ”→MRS “ON ”3．变频运行时防溜钩的方法图5－17变频器控制的防溜钩―――――――――――――――――――――――――――――――――运行：从起动频率上升到开启频率（f SD）。

同时，测量电动机运行电流→确认电流足够（t SC）时→电磁铁通电，制动器开始松开→延时“松开时间（t SD）”→频率上升至运行频率（f X）。

停止：频率下降到制动器断电频率（f BS）→电磁铁断电→频率下降到开启频率（f SD）→制动器开始抱紧→延时“抱紧时间（t BB）”→频率下降至0。

功能码功能名称数据码数据码含义Pr.60 程序制动模式8 程序制动模式有效，制动器无动作完成信号Pr.13 启动频率 1 Hz 图中之f SPr.190 RUN端子功能20 电磁制动器通电指令Pr.278 制动开启频率 3 Hz 图中之f SDPr.279 制动开启电流110% 图中之I BS（110%电动机额定电流）Pr.280 开启电流检测时间0.3s 图中之t SC（发出制动器通电信号）Pr.281 制动器松开完成时间0.3s 图中之t SD（输出频率开始上升）Pr.282 制动操作频率 6 Hz 图中之f BS（电磁制动器断电）Pr.283 制动器抱紧完成时间0.3s 图中之t BB（输出频率下降至0 Hz）休息15分钟5．3卷绕机械的变频调速图5－19卷绕机械示意图――――――――――――――――――――――――――――――――――基本要求：张力不变，线速度恒定。

5．3．1卷绕机械的特点1．机械特性图5－20 恒功率负载及其特性a）卷径很小时b）卷径增大时c）卷径最大时―――――――――――――――――――――――――――――――――――――（1）F＝C，v＝C→P L＝F·v＝C，具有恒功率性质。

（2）T L＝F·r∝r n L＝v／2πr∝1／r，卷径越大，转矩越大，转速越慢。

5．3．2卷绕机械变频调速的要害1．主要矛盾2．解决方法图5－21额频以下带卷绕机――――――――――――――――――――――――――――――――――――T MN≥T Lmax n MN≥n Lmax►P MN0≥T Lmax·n Lmax／9550图5－22提高频率带卷绕机a）最高频率为100Hz b）最高频率为150Hz c）最高频率为180Hz ――――――――――――――――――――――――――――――――――――f max＝100Hz→P MN（1）≥P MN0／2；f max＝150Hz→P MN（2）≥P MN0／3；f max＝180Hz→P MN（3）≥P MN0／3.6。

5．3．3卷绕机械变频调速要点1．闭环控制（1）选型与控制电路选森兰SB70系列：6.4kV A，9.7A，配用4 kW电动机（2）基本功能预置图5－23卷绕的闭环控制――――――――――――――――――――――――――――――――――目标信号通道：AI1（跳线选择：电压信号）。

反馈信号通道：AI2（跳线选择：电流信号）。

紧急停机按钮：用于被卷物断裂或其他故障时。

图5－24森兰变频器基本功能a）电压与频率b）有效转矩线―――――――――――――――――――――――――――――――――――转矩提升量：∵起动时负载很轻∴转矩提升不宜过大。

转矩提升截止点：∵最大的负载转矩只发生在卷径最大时∴截止点可以尽量地接近实际运行的最低频率。

2．转矩控制选用安川CIMR－G7S系列变频器5．4车床的变频调速5．4．1车床的外形与特性1．主要特点图5－26车床的外形与特性a）车床外形b）车床的机械特性―――――――――――――――――――――――――――――――――低速段：为恒转矩特性。

高速段：受刀具强度和床身强度的限制，只能恒功率切削。

图5－25卷绕的转矩控制a）控制系统示意图b）转矩与转速――――――――――――――――――――――――――――――――――――转矩控制：给定信号控制的是电动机的电磁转矩，而不是转速。

转矩控制可以通过外接端子和转速控制切换。

自锁控制：∵只需正转，∴S5处不必接线，但须预置为“三线控制”。

2．实例某意大利产SAG 型精密车床，基本数据:如下：（1）主轴转速：75、120、200、300、500、800、1200、2000r/min ； （2）电动机额定数据：2.2kW ，5A ，1420 r/min 。

（3）车床的计算转速：n D ＝300 r/min即：n L ≤300 r/min 为恒转矩区；n L ≥500r/min 为恒功率区。

（4）各档转速下的负载转矩负载的实际功率按2kW 计算，则各档转速下的负载转矩如表所示。