频率给定与电动机的加减速

第3章频率给定与电动机的加、减速3. 1变频器的控制通道3. 1. 1变频器的控制框图与控制通道V? 士工七-CV *整逆变711度若主杵 电路50 .西 | ooo o 口口口 Ol_l检测电路 富畲变频器的内部控制框图ILL护路TIJ图31箱 .忘上心常SA 量入 报 F 一板前 开箱 r 输入高端控制通道：(1)面板主要用于近距离、基本控制；(2)外接控制端子和一一主要用于远距离、多功能控制;(3)通讯接口一一主要用于多电动机、系统控制。型号功能码功能名称可选数据码森兰SB70F0-01主给定通道0: F0 00数字给定；1:通讯给定；2: UP/DOWN 调节值；3: AI1 ;4: AI2;5: PFI;F002运行命令通 道选择0:操作卸板；1:端子2:通讯控制富士 G11SF01频率设定0:键盘设定；1:端子（0+10V）设 止；2： 50 （ 420mA）设定；3:电压输入+电流输入；4:有极性电压输入（10V+10V）;5:有极性电压输入+电压辅助输入；6:电压输入反动作（+ 100V）;7:电流输入反动作（204mA）;F02运行操作0:键盘操作；1:由外部端子输入运行命令50. 00r Aq V H3j00. 00取 A V r/hipm/nin k ：1 riKtlKl FTO REV SEQ RSF ALARIEE 髓 TE-BETVI-R的U1-0L50. 00Hz3. 1. 3变频器控制通道的出厂设定3. 2模拟量频率给定4. 2. 1给定电路实例1 .接线图。吊+ VIIDGND II曲2 v-CVF-G313(107) 312“I Gil4 人 2 01ADC1I口 50 (1 西)1*JB3t356 (COM)g，VLT 5000a)b)c)图3 3频率给定电路实例a)康沃 CVF G3 b)富士 G11 c)丹佛士 VLT5000外接给定信号类别：(1)电压信号，如010V;(2)电流信号，如420 mA;型号功能码功能名称可选数据码(模拟量给定标准)兰 SB70F6-00AI1 输入类型0: 010V 或 020 mA1: ： 10 0V 或 200 mA2: 210V 或 420 mA3: 102V 或 204mA4: 1010V 或2020 mA5: 1010V 或 2020 mA士 G11SF01频率设定1 :端子（0+ 10V）设定；2:端子（420mA）设te;3:电压输入+电流输入；4:有极性电压输入（10V+ 10V）;5:有极性电压输入+电压辅助输入；6:电压输入反动作（+100V）;7:电流输入反动作（204mA）;3.零信号与无信号0, 000. 000. 000. 00a)b)图3 4零信号与无信号a)零信号 b)无信号零信号：线路工作正常，被测信号的确为 0。无信号：线路发生故障，被测信号未传递过来。4.模拟量给定的滤波浦波时间a)b)图35给定信号的滤波 a)受干扰的频率给定信号 b)滤波时间数字滤波的实质：以信号改变的持续时间作为确认的依据， 在所设定 的时间内不能持续者，均视为干扰信号而“不予理会”。5.辅助给定应用实例 (1)塑料挤出机图3 6塑料挤出机的拖动系统塑料挤出机共有4台电动机，都实现变频调速。其中，M!、M2、M3要求同步，且都能根据实际情况进行微调。(2)微调的实现图37微调的实现统调：由调节RP1实现。各台变频器的微调：分别由调节 RP21、RP22、RP23实现。a）给定电压b）电压给定c）电流给定最高频率：与最大给定信号对应的频率。3. 2. 3频率给定信号不标准的处理实例给定信号为28V,要求对应的输出频率为050Hz1 .频率给定线a）b）c）图3 9频率给定线a）操作示意图 b）标准频率给定线 c）任意频率给定线基本依据：作出用户要求的频率给定线。2. 任意频率给定线的预置 (1)直接坐标法A点坐标；(2,0)B点坐标;(8, 50)0. 00MM4如口 -F10V AIN1-F口 0VP0756 4 F10V0757，2刖 一 X1=2VP075E,0 - Yl=0HzF0759 e 8jX2=8VPO76O-* 50-* Y2=50Hzb)-16. s+C/bi) G图3-10任意频率给定线的预置之一a)频率给定线 b) MM440的功能预置要点：直接预置频率给定线的两个端点(2)偏置频率和频率增益偏量频率 九i=T6. 6 Ez频率增益G% = 133%F01 A-产一及=0 +10VFQ3 1印”产旧 - 5QH?FIT-*,* 1331335iF18 - -16.VS, GHzb)图3 11任意频率给定线的预置之二a)频率给定线b) G11S的功能预置偏置频率：给定信号为0时的频率。频率增益：给定信号为标准最大值时对应的频率与最高频率之比的百 分数。3. 2. 4模拟量给定的正反转控制UF00max Faxa)b)c)“10V DAU DAI2 DCNT)D-10V 0 PE一番./*TF AT有效零/图3 12模拟量给定的正、反转控制a）模拟量给定的正、反转控制b）零信号为过零点 c）非零信号为过零点死区：过零点两侧的小区间，为防止在零速时机器的微小转动而设。有效零：在非零信号为过零点时，为彳证当信号缺失时转速为 0而设4. 2. 5输由频率的程序给定低速脱水：187. 5r/min (25Hz), 3 min； 中速甩干：375r/min (50Hz), 2 min； 高速甩干：675r/min (90Hz), 2 min。3. 2. 6上限频率和下限频率1 .上限频率和下限频率的决定图3 - 14上限频率与下限频率 a）搅拌机实例 b）上、下限频率上限频率：（1）上限频率不得超过最高频率：fHWfmax;（2）当fHfmax时，实际输出的最高频率为上限频率 fH 下限频率：（1）起动时从0Hz开始，停机时降到0Hz。（2）运行过程中的最低频率为下限频率 fL。2 .与上限频率须有关的因素打神了耳IE1尸位场N I、“E3 “1眠a）b）c）图3 - 15上限频率预置须知a）上限频率与最高频率 b）有效功率与上限频率c）有效转矩与上限频率fH fBA时：上限频率fH越高，电动机的有效转矩越小。3. 2. 7特殊的频率给定功能1 .跳线选择3 23 3+10V 0VAIN1 +AIN1-3 10 AIN。+1 11 AIN2-SIEIENS440DIP1 2AIN A1N1 2DTP开关0-10VoAIlb)SB70AILmA VAI2niA V图3-16给定信号的跳线选择a）西门子变频器的跳线选择b）森兰变频器的跳线选择a)西门子变频器：跳线开关（DIP）拨向上方，为电流输入信号；拨向下 方，为电压输入信号。森兰变频器：“跳线帽”盖在右侧，为 电压输入信号；盖在左侧，为电流输入信 号。2 .比例、联锁给定r AUX 【输入】C（蠹嘘I）A B八颠率，Y=AX+Sb）图317比例、联锁给定频率增益、偏置频率和辅助给定与主给定信号之间的关系由表达式决aE 休 息 15 分 钟3. 3电动机的起动与加速3. 3. 1 异步电动机的起动1 .工频起动(1)起动电流a)起动方式图3 18工频起动电流及其影响b)初始切割速度c)起动电流 d)对电源电压影响以切通 组谏磁 装转定 子喜 转颔割工频起动特点之一：转子绕组以额定同步转速切割额定磁通。故:(1)起动电流大(2)引起网络电压瞬间下降。（2）起动过程图319工频起动的起动过程a）恒转矩负载起动 b）起动过程 c）二次方律负载起动 d）起动过程要点：起动过程中，动态转矩很大。拖动系统从 0上升到额定转速的时间很短（3）后果图3 20工频起动的后果a）皮带绷断 b）齿轮撞击 c）轴受剪力 d）供水系统有水锤效应皮带从松弛状态突然绷紧；齿轮发生撞击；拖动系统的轴受到强大剪切力;供水系统产生水锤效应。2 .软起动器起动图3 21软起动器起动的起动特点a)起动方式b)初始状态c)起动电流d)起动过程软起动器起动特点：转子绕组以同步转速切割较小磁通。故:(1)起动电流小。(2)起动过程中动态转矩小。(3)起动转矩小。3 .转子串联电阻起动图3 22转子串联电阻起动的特点a)起动方式 b)起动电流 c)动态转矩(1)外接电阻可将起动电流限制在允许范围内。(2)动态转矩减小。(3)起动转矩大。3. 3. 2变频起动1 .起动过程图3 23 变频起动特点a)起动方式b)初始状态c)起动过程变频起动特点：转子绕组以很低的同步转速切割额定磁通。故:(1)起动电流小。(2)起动过程中的动态转矩小，起动平稳。2.电流与加速时间的关系图3 24加速时间与电流a）加速时间定义b）加速时间长c）电流小d）加速时间短e）电流大加速时间：频率从0Hz上升到基本频率所需要的时间。加速时间长-同步转速上升慢一转子 跟得上同步转速的上升转差小起动电流小。加速时间短一同步转速上升快一转子 跟不上同步转速的上升 一转差大一起动电流大，可导致过电流跳闸。3.变频起动可能出现的问题与解决办法 （1）因静磨擦力而难以起动图3 25起动频率a）传输机的阻转矩b）停机时皮带松弛c）起动频率与持续时间传输机的阻转矩由磨擦力构成，停机时的静磨擦系数较大。解决办法：预置起动频率，使起动瞬间有冲击力。防止皮带绷紧过快的办法：预置起动频率的持续时间，使皮带慢慢绷紧。（2）风机因自然风而反转图326起动前的直流制动功能a）风机因自然风而反转 b）起动前的直流制动 c）零速起动风机周围有自然风，常使风叶反转。预置起动前直流制动功能，可保证零速起动。(3)加速方式a)风机的机械特性b)半S形起动 c) S形起动图327风机的起动与加速方式现象：某风机起动时，在接近 50Hz时容易因过电流而跳闸，加速时间 需要60s,起动太慢。解决办法：风机在40Hz以下时，阻转矩在70%以下，加速时间可以缩 短为10 s; 40Hz以上，加速过程逐渐减缓，预置“加速终了时的 S字时 间”为15 s,总加速时间缩短为25 s。称为半S加速方式。S形加速方式：主要用于惯性很大的负载，或电梯类负载。3. 4变频电动机的停机与减速3. 4. 1电动机的变频减速时的状态1 .变频降速时电动机的状态图3 28电动机的变频降速a）降速前 b）降速时 c）降速过程变频调速的降速特点：通过降低频率来减速。减速瞬间的电动机状态：处于再生制动（发电机）状态。2.减速时变频器的泵升电压图3 29降速过程中的状态a）逆变电路 b）电动机状态 c）电流与电压的瞬时值再生制动时发出的电将使直流电压上升，称为泵升电压。3. 4. 2减速时间与直流电压a）b）七）图3 30降速快慢与直流电压（a）减速时间定义（b）减速慢（c）直流电压（d）减速快（e）直流过电压减速时间：频率从基本频率下降到0Hz所需要的时间。减速时间长一同步转速下降慢一转子跟得上同步转速的下降一泵生 电压小。减速时间短一同步转速下降快一转子跟不上同步转速的下降一泵生 电压大。3. 5力口、减速时间的预置4. 5. 1根据之一拖动系统的惯性大小1 .拖动系统的惯性a）b）图331拖动系统的惯性a）惯性大的才fi动系统b）惯性小的拖动系统拖动系统的惯性大小，通常用飞轮力矩（GD2）表示。2 .时间常数的粗测a)b)图332时间常数的粗测a）拖动系统 b）粗测时间常数第一步：测定工频运行的停机时间。第二步：力口、减速时间按停机时间的三分之一预置：t A= t D=tSP/ 33. 5. 2根据之二一一负载对加、减速时间的要求图3 33负载对加、减速时间的要求a)连续运行的传输带b)龙门刨床的刨台第三步：根据负载要求修正加、减速时间3. 5. 3负载要求快速起、制动怎么办?1 .负载要求快速起动的对策(1)加大传动比卡盘a)b)图334增大传动比助起动 a)基本分析b)实例增大传动比的好处：(1)拖动系统的飞轮力矩减小为1/入(2)负载的折算转矩减小为1/X,动态转矩增大 故 十分有利于拖动系统的起动。（2）加大变频器容量2 .负载要求快速制动的对策图336减速时间太长的对策a）基本分析b）具体方法（1）加大传动比（2）减小制动电阻（3）加入直流制动减小制动电阻：增大再生制动的制动转矩。休 息 15 分 钟3. 6直流制动3. 6. 1需要防止蠕动的场合a)40 m/minn :;口加2停止 口最1减速Mb)图337需要防止蠕动的场合a)龙门刨床的刨台b)往复运动(1)惯性特大的场合。(2)要求迅速停住的场合3. 6. 2 直流制动的原理和功能a)b)图3- 38直流制动的原理与预置a)直流制动方法 b)直流制动原理 c)直流制动的相关功能直流制动起始频率：一般情况下，以fDB025Hz为宜。直流制动电压：一般情况下，以UdbW30V为宜。直流电压维持时间：一般情况下，以tDB = 0.51sHz为宜。博机信号、j号 % 一 口 KS 停电 M 号X一变频器跳闸信号一J*2LMMEDB系列220V强力制动器I图3 39外部直流制动要点：小电流充电，大电流放电。3. 7制动电阻和制动单元4. 7. 1制动电阻与制动单元的作用OFF OFF图3 41接入能耗电路制动电阻：用以将直流电路中多余的电能转换成热能消耗掉 制动单元：控制制动电阻放电回路的通、断。5. 7. 2 制动电阻阻值的决定1 .制动转矩与制动电流的关系4(A)= (kN)图3 42制动电阻阻值的决定当制动电流等于电动机额定电流的一半时，制动转矩约等于电动机的额定转 矩。或：当制动电流等于电动机额定容量的千瓦数时，制动转矩约等于电动机的额定 转矩。2 .决定阻值的简易公式(1) Tb = Tmn2U DHU DHRb = 或Rb = rI MNPMN(2) Tb = KbTmnD 2UdhUdhRb = 或Rb =：K B I MNKB PMN(3) 发热元件制作制动电阻制动电阻可用发热元件代替，但必须注意承受电压问题电炉丝电阻值的计算：假设：PB0N=2kW, Ubon = 220Vii 2 c”2则：Rbo= UBON= 220 = 24. 2QPbon2000注意：计算的电阻值是热态电阻，冷态时略小些3. 7. 3制动电阻容量的决定1 .制动电阻的工况图344能耗电路的工况a）不反复减速b）反复减速 c）连续发电制动电阻处于短时运行或断续运行的状态。2.容量的决定| 口 必-DBjP1 JB0Io(E-0. 15 0. 85/匚二。.1(X 6图3 45制动电阻容量的选择制咖晒审寂确理 接入电路时消耗的功率。制动电阻的容量：为运行功率x修正系数决定 修正系数的大小：由通电持续率决定。图3 46制动电阻的热保护a)制动电阻的内置热继电器b)热继电器触点的接法制动电阻具有内置热继电器。热继电器触点的接法：(1)串联在控制电路内。(2)作为变频器的外部故障信号。图 b)中，输入端子X1预置为 “外部故障输入”。图3 47制动单元的构成基准电压：等于Ud=Udh时的采样电压UsUa: VB 导通。UsCUa: VB 截止。2.制动单元损坏后的应急措施减速或重物 下降时甚通图3 48制动单元损坏后的应急措施方法：将交流接触器的三个主触点串联，代替制动单元 控制：拖动系统在减速或重物下降时使接触器线圈得电3. 7. 5制动电阻和制动单元的接线图内置制动电电二四上丁-C/TT内酰宁审动属先ra)-本-T 后固Jb)图3 49变频器与能耗电路的接线 PB0a)图3 51制动单元b)a）用接触器代替制动单元b）用IGBT管代替制动单元用接触器触点串联代替制动单元： 因刨台的加、减速十分频繁，接触 器寿命较短。用IGBT换下接触器触点：效果很好。