学习情境6：变频器的应用案例分析及系统设计方法

通用变频器原理及应用四川机电职业技术学院.电子电气工程系学习情境6：变频器的应用案例分析及系统设计方法12020/4/19通用变频器原理及应用四川机电职业技术学院.电子电气工程系通用变频器原理及应用四川机电职业技术学院.电子电气工程系学习情境6：变频器的应用案例分析及系统设计方法22020/4/19学习情境6：变频器的应用案例分析及系统设计方法通用变频器原理及应用四川机电职业技术学院.电子电气工程系学习情境6：变频器的应用案例分析及系统设计方法学习情境6：变频器的应用案例分析及系统设计方法知识目标：1、了解通用变频器的应用范围；2、明确实际控制系统使用通用变频器的实际意义；3、明白通用变频器控制系统的设计步骤。能力目标：1、能对通用变频器控制系统进行分析；2、能对简单的变频器控制系统进行初步的设计。通用变频器原理及应用四川机电职业技术学院.电子电气工程系学习情境6：变频器的应用案例分析及系统设计方法42020/4/196．1通用变频器在泵类负载与风机中的应用泵类负载和风机是目前工业现场中应用最多的设备，虽然泵和风机的特性多种多样，但是主要以离心泵和离心风机应用为主这两种设备的工作特性基本相同．所以下面的特性分析主要以泵特性为主。利用通用变频器对泵进行控制,主要通过对其流量的控制而有效地节能，这是通用变频器最广泛的一种应用。通用变频器原理及应用四川机电职业技术学院.电子电气工程系学习情境6：变频器的应用案例分析及系统设计方法6.1.1泵的特性分析与节能原理泵是一种平方转矩负载，其转速n与流量Q、扬程H及泵的轴功率N的关系如下式所示：2121nnQQ22121nnHH32121nnNN(6-1)上式表明，泵的流量与其转速成正比，泵的扬程与其转速的平方成正比，泵的轴功率与其转速的立方成正比。通用变频器原理及应用四川机电职业技术学院.电子电气工程系学习情境6：变频器的应用案例分析及系统设计方法62020/4/19当电动机驱动泵时，电动机的轴功率P(kW)可按下式计算[见式(6-2)]：图6-1泵的扬程—流量曲线210FCQHP(6-2)通用变频器原理及应用四川机电职业技术学院.电子电气工程系学习情境6：变频器的应用案例分析及系统设计方法72020/4/196.1.2变频器恒压供水系统恒压供水是指用户端不管用水量大小，总保持管网中水压基本恒定，这样，既可满足各部位的用户对水的需求，又不使电动机空转，造成电能的浪费。为变现上述目标，需要变频器根据给定压力信号和反馈压力信号，调节水泵转速，从而达到控制管网中水压恒定的目的。变频器恒压供水系统如图6-2所示。通用变频器原理及应用四川机电职业技术学院.电子电气工程系学习情境6：变频器的应用案例分析及系统设计方法82020/4/19图6-2变频器恒压供水系统通用变频器原理及应用四川机电职业技术学院.电子电气工程系学习情境6：变频器的应用案例分析及系统设计方法92020/4/191.系统主电路主电路图如图6-3所示。图中，M1为主泵电动机；M2为备用泵电动机；QF为低压断路器；KM0、KM1、KM2、KM3、KM4为接触器；FR1、FR2为热继电器。图6-3一用一备变频器恒压供水系统通用变频器原理及应用四川机电职业技术学院.电子电气工程系学习情境6：变频器的应用案例分析及系统设计方法2.控制系统结构该系统主要由富士FRN3.7G9S-4变频器和微电脑控制器组成，控制系统接线图如图6-4所示。图6-4恒压供水系统接线图通用变频器原理及应用四川机电职业技术学院.电子电气工程系学习情境6：变频器的应用案例分析及系统设计方法图6-5拖动机构原理图通用变频器原理及应用四川机电职业技术学院.电子电气工程系学习情境6：变频器的应用案例分析及系统设计方法122020/4/196.2通用变频器在电梯中的应用近年来，电梯调速系统很多采用变频调速控制，而电梯属位能负载。并且要求频繁起停。随着载客量多少的变化、上下行的变换，要求电动机在四象限内运行。更重要的是要满足乘客的舒适感和保证平层精度(即准确停车)。这些要求是变频器在电梯上应用的特殊之处。因此，变频器必须闭环运行(带PG反馈)，还必须加制动电阻。高速电梯(1.6m/s以上的速度)一般都采用专用变频器。而低速电梯采用低价格的通用变频器也可以满足要求。通用变频器原理及应用四川机电职业技术学院.电子电气工程系学习情境6：变频器的应用案例分析及系统设计方法132020/4/196.2.1安川616G5通用变频的电梯调速系统1.通用变频器6l6G5技术特性616G5通用变频器有四种技术特性：(1)可直接控制交流异步电动机的电流，使电动机保持较高的输出转矩。(2)VS—616G5适用于各种应用场台，在低速下实现平稳起动并且极其精确的运行。(3)它的自动调整功能可使各种电动机达到高性能的控制。(4)VS-616G5将U/f控制、矢量控制、闭环U/f，控制、用环矢量控制的四种控制方式融为一体，其中闭环矢量控制是最适合电梯控制要求的。通用变频器原理及应用四川机电职业技术学院.电子电气工程系学习情境6：变频器的应用案例分析及系统设计方法142020/4/192．变频器的配置及容量选择(1)基本配置如下：1)6l6G5变频器。2)PG卡。3)60O脉冲旋转编码器(一般选OMRON公司的产品)。4)制动电阻。5)电梯运行曲线输入板(可选配)。(2)容量选择方法如下：可选1:1配置，即电动机容量和变频容量相等。最好是采用大一数量级选配，即11kW电动机选15kW的变频器，15kW电动机选18kW的变频器。通用变频器原理及应用四川机电职业技术学院.电子电气工程系学习情境6：变频器的应用案例分析及系统设计方法152020/4/193．电梯变频器调速系统的构成图6-7系统结构图通用变频器原理及应用四川机电职业技术学院.电子电气工程系学习情境6：变频器的应用案例分析及系统设计方法6.2.2电梯变频调速系统现场调试中的几个问题电梯变频调速系统在测试运行前，必须将参数输入进去，然后进行自学习。完成了这些步骤之后，就可以试运行了。此时，应先运行慢车，当慢车运行无误后．再调试快车。首次调试快车时,应将电梯慢车行至楼层的中间层，以防快车运行有误，造成冲顶或蹲底。通用变频器原理及应用四川机电职业技术学院.电子电气工程系学习情境6：变频器的应用案例分析及系统设计方法1．参数调整根据电动机运行情况可对以下参数进行调整。使电梯运行更加平稳准确。(1)Pl参数C5-01在5～40间调整C5-02在O.5～5间调整(2)S字时间C2-01～C2-04在O.8s左右调整(3)加减速时间C1-01、C1-02在3s左右调整(4)快车频率D1-02在50Hz以下调整(5)爬行频率D1-03在4～6Hz间调整(6)旋转方向改变根据电动机旋转方向，更改F1-05为1或0。通用变频器原理及应用四川机电职业技术学院.电子电气工程系学习情境6：变频器的应用案例分析及系统设计方法2.电动机制动控制的处理(1)当起动信号从PLC输出给变频器时，变频器开始运行，控制端子9～10信号立即输出给PLC，但PLC要在9～10信号有效0.8s左右后再松开制动闸。而在减速平层后，要在速度完全为零时即9～10信号无效后，再把制动器闸瓦夹紧。(2)BB基极封锁应和制动信号同时从PLC输出，即电梯停在某层时，一直处在BB封锁状态，以防误动作。(3)设定电动机额定转差频率，并加上约1.OHz，如果设定值过低，电动机转矩变低，很容易滑行，一定要设定得比E1～09(最小输出频率)值大，过高的设定值容易引起起动时的冲击。此外，频率检测滞后现象可进行调整，如在停止时产生转差,可减少0.5Hz左右。通用变频器原理及应用四川机电职业技术学院.电子电气工程系学习情境6：变频器的应用案例分析及系统设计方法6.3变频器在辊道传动中的应用6.3.1辊道传输辊道传送的动力源是辊道电动机。辊道电动机带动道辊滚动的方式丰要有如下几种：(1)电动机直接驱动单辊。(2)电动机经减速器后驱动单辊，(3)电动机直接经链条驱动多辊。(4)电动机经减速器后由链条驱动多辊。通用变频器原理及应用四川机电职业技术学院.电子电气工程系学习情境6：变频器的应用案例分析及系统设计方法用电动机作为动力源的道辊称为主动辊。无动力源的道辊称为被动辊。被动辊处于两个主动辊之间，起滚动传递作用。并不是所有的辊道都有被动辊。视驱动的物件的长度、重量及辊道电动机驱动能力而定。通常将若干个主动辊(必须)和若干个被动辊(选用)组合在一条线上，以达到某一工艺要求，称之为一个辊道组。一个完整的生产线其辊道传动系统就是由若干个辊道组组成的。辊道传送的控制主要是控制辊道电动机的起停、转向和转速。通用变频器原理及应用四川机电职业技术学院.电子电气工程系学习情境6：变频器的应用案例分析及系统设计方法6.3.2交流辊道变频传动辊道电动机主要分两大类：一类是交流电动机，另类是直流电动机。有一种历史的也即是传统的说法认为，一般要求频繁正反转控制或是运行速度精度较高、速度变化范围较大的场合，用直流电动机传动，相反，简单的辊道传送系统中则用交流电动机传动。但这种情况正在发生深刻的变化，这主要是由于交流调速技术的发展，交流传动逐步取代了直流传动的缘故。传统的交流辊道电动机控制方法简单易行，但最大弊病有两条；一是全电压起停．二是变速困难，更不可能随意调速。采用变频调速方法．正好克服了接触器控制的两大缺点。通用变频器原理及应用四川机电职业技术学院.电子电气工程系学习情境6：变频器的应用案例分析及系统设计方法6.3.3辊道变频器的选用1．变频器容量的选择在交流辊道电动机变频器容量的选择上，首先，要特别注意的是同等功率的辊道电动机比普通笼型异步电动机的额定电流大很多。其次，辊道电动机部分被堵转或接近被堵转的情况在所难免。和普通笼型异步电动机不同，辊道电动机短时间堵转并不会造成损坏．辊道电动机的堵转电流仅为额定电流的3倍左右，这样适应了辊道传送的这一要求，但堵转增加了变频器的电流负担，没有足够的容量富裕，变频器将难以工作。第三，大型生产线上，处在配电室中的变频器一般离负载电动机的距离可能超过50m以上，电动机所处环境一般比较恶劣，这也是要增加变频器容量的原因之一。通用变频器原理及应用四川机电职业技术学院.电子电气工程系学习情境6：变频器的应用案例分析及系统设计方法变频器的额定电流值≥K[NIMN+n(IMDN-IMN)]式中：N—组内辊道电动机台数；IMN—机额定电流(通常一个辊道组选用一台变频器，一个辊道组内的辊道电动机型号通常是相同的，极少例外)；IMDN—辊道电动机堵转电流；n—可能堵转的辊道电动机台数(它可以取总电动机台数的某一比例，亦可取传送物件可覆盖的主动辊道数)；K—系数，一般取1.1或大于1.1，不言而喻，它与所选取的变频器的质量有关。通用变频器原理及应用四川机电职业技术学院.电子电气工程系学习情境6：变频器的应用案例分析及系统设计方法2．制动单元与制动电阻的选择可以大体确定，要求频繁正反转控制的辊道，其变频器一般应加制动单元和制动电阻，在有些场合，一般还需加直流制动，以适应控制的快速变换。位置控制的场台，一般也增加制动功能，以克服惯性的不确定性对控制精度的影响。对用减速器经链条传送的辊道、精度要求不高的一般传送,尤其是单方向的一般传送，可不用制动单元。通用变频器原理及应用四川机电职业技术学院.电子电气工程系学习情境6：变频器的应用案例分析及系统设计方法6.3.4应用实例:无缝钢管热处理线变频调速传动控制系统1.系统组成1—过料台架2—淬火炉3—淬火炉后1#冷床4—淬火炉后2#冷床5—回火炉6—回火炉后冷床7—矫直机8—矫直机1#冷床9—矫直机2#冷床101-117-18组辊道A、B、C—可选上料点D—出口通用变频器原理及应用四川机电职业技术学院.电子电气工程系学习情境6：变频器的应用案例分析及系统设计方法2.传动系统控制方法(1)链条变频器控制方法原理图如6-