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当控制对象是改变电动机速度时,变频器的选择
来源:艾特贸易2017-06-04
简介要注意电动机速度的条件、加减速时间、转速控制系统等方面。 (1) 电动机速度的条件 为了维持某一速度,电动机所传动的负载必须接受电动机供给的转矩,其值与该速度下的机械所做
要注意电动机速度的条件、加减速时间、转速控制系统等方面。 (1)电动机速度的条件 为了维持某一速度,电动机所传动的负载必须接受电动机供给的转矩,其值与该速度下的机械所做的功和损耗相适应。这就叫作该速度下的负载转矩。根据此负载转矩和电动机产生的转矩,惯性系统的运动方程式可用式(3-9)表示: TA=(GD²/4g) (2π/60)(dn/dt)=(GD²/375)(dn/dt) (3-9)式中 TA -加速转矩,TA=TM - TL,N·m; TM -电动机产生的转矩,N·m; TL -负载转矩,N·m; GD² -电动机的飞轮转矩十换算到电动机轴上的负载飞轮转矩,N·m²; T-加速时间,s; g-重力加速度,m/S²。 由式(3-9)可导出下列性质。 ①TA =0时,速度n保持一定; ②TA>0时,速度n上升; ③TA<0时,速度n下降。 (2)加减速时间 对于转差频率控制和矢量控制变频器,由于具有快速电流限制功能,即使速度指令(频率指令)急速改变,其本身也能将电流限制在容许值以内,以能产生的最大转矩进行加减速。另一方面对于电压型通用变频器的U/f控制,多数是积极限制电流的功能不足,可产生的再生转矩也小,因此加速时必须限制频率指令的上升率以防止过电流,减速时则限制下降率以防止过电压。 加速时间、减速时间的给定。通常,加速率是以频率从零变到最高频率所需要的时间给定,减速率也是同样,以从最高频率到零的时间给定。加速时间给定的要点,是在加速时产生的电流限制在变频器过电流容许值以下,即不应使过电流保护回路动作。减速时间给定的要点,则是防止平滑回路的电压过大,即不应使再生过电压保护回路动作。 (3)转速控制系统 ①开环转速控制。笼型电动机在通常的运转区具有大致垂直的转矩特性,如果电动机的电压、频率一定,因负载变化引起的转速变动非常小。额定转差率决定于电动机的转矩特性,转差率为1%~5%。对于风机、泵等平方减转矩负载,并不太要求快速响应,常常采用开环控制。此时.对于变频器来说,频率给定为输入信号。变频器向电动机输出电压Un和频率fn。电动机的转矩特性根据电压Un、频率fn产生转矩Tn,与负载转矩相一致,在转速n下稳定运转。影响此时转速精度的因素有负载转矩变化、输出频率的精度、电源电压变动等。 由于负载转矩变化使电动机转速改变,如前所述,电动机的转差率也就发生变化。为了对此补偿,可以检出电动机电流,在频率、电压控制电路进行修正。 含有模拟控制电路时,温度变化、控制电流电压变动等引起漂移,通常多使输出频率精度降低约5%。对于负载转矩变化范围小的用途,这种漂移引起的转速变动有时不能忽略。另外,含有数字电路时,输出频率不是连续的,而是阶跃的变化。这种变化的一个台阶称为频率分辨率。例如,以二进制8位处理全频率区域,则最高频率取值256。通常,这种分辨熊力与精度是有区别的,如果需要精细的转速调整,则必须选用具有频率高分辨率的变频器。 电流电压一变动,变频器平滑电路的直流电压就变化,因而输出电压也出现变动。因此电动机转矩一转速曲线在转矩轴方向伸缩,与负载转矩的交点移动,转速发生变化。为了对此补偿,可将平滑电路的直流电压和变频器的输出电压反馈,在电压控制电路中进行修正。 另一方面,既然变频器是将交流电流变为直流,然后变为任意频率的交流的装置,电源侧频率的变动对输出频率将没有任何影响。 ②闭环转速控制。为了补偿电动机转速的变化,将检测物理量作为电气信号负反馈到变频器的控制电路,这种控制方式称为闭环控制。速度反馈控制方式是以转速为控制对象的闭环控制,被应用于造纸机、风机泵类机械、机床等要求速度精度高的场合,需要装设传感器,以便用检测出电动机速度。编码器、分解器等能检测出机械位置,可用于直线或旋转位置的高精度控制。 ③与转速控制有关的特殊控制。在含有多台变频器传动电动机的系统中,多数进行转速控制时必须使这些电动机相互间具有特定的关系。有使多台电动机以同一转速运转的同步控制,也有使多台电动机相互间保持一定转速比运转的比率控制等。 (4)调速系统采用变频调速时的注意事项 ④转速控制范围。根据系统要求,必须选择能覆盖所需转速控制范围的变频器。作为转速控制范围的表示法,有的用实际数值表示,如145~1450r/min或5~50Hz;有的用比率表示,如1:10;还有用百分比表示,如10%。 ②避免危险转速下的运转。在转速控制范围内,如果存在着能引起大的扭转谐振转速或危险转速等,就必须避免在这些转速下连续运转。此时,应使用具有频率跳变回路特性的变频器。跳变速度和其幅度可自由选用。另外,变速区间的运转速度可选择在高速侧,也可选择在低速侧。 ③电动机在低速区的冷却能力。对于自冷方式,转速下降则电动机的冷却能力降低。在二次方律转矩负载下,因转速下降引起的输出功率减小比冷却能力的降低要大,所以不成问题;但对于恒转矩负载,由于低速区冷却能力的降低需要限制速度的下限,或者电动机改用独立通风冷却方式。 ④在低速区轴承的润滑。滚动轴承和强制给油的滑动轴承是没有问题的,但自己给油的滑动轴承在低速区的润滑就成问题。最低转速在自己给定限度(通常为200r/min左右)以下时,需要改用强制给油方式。 ⑤转速传感器和调节器的使用。作为构成闭环系统的器件,有电动机转速检测器和调节器。为充分发挥闭环的性能,对于这些器件及其接线要考虑温度漂移和干扰的影响。 另外,为得到快速响应而过分地提高PID调节器的灵敏度,有时会引起振荡。所以必须采用与所用变频器的响应性和频率分辨率相应的增益。为了尽可能提高变频器本身的响应性,加减速时间的给定是重要的,但不要时间长得超过需要。