【正文】 士的重視。我國自主研發(fā)變頻器的生產(chǎn)地區(qū)主要集中于南方地區(qū)，且主要集中為低壓變頻器，但多數(shù)國外跨國企業(yè)在我國變頻技術占有 主導地位，不僅是低壓變頻方面，還包括了高壓變頻方面?？梢钥闯觯壳霸趪鴥?nèi)外變頻調(diào)速恒壓供水控制系統(tǒng)的研究設計中，對于能適應不同的用水場合，結(jié)合現(xiàn)代控制技術、網(wǎng)絡和通訊技術同時兼顧系統(tǒng)的電磁兼容性 (EMC)的變頻恒壓供水系統(tǒng)的水壓閉環(huán)控制研究得不夠。 中水提升泵變頻調(diào)速系統(tǒng)可由現(xiàn)場集控系統(tǒng)進行協(xié)調(diào)控制，根據(jù)運行工況按設定程序，實現(xiàn)對中水提升泵電動機轉(zhuǎn)速控制。具體如下：以母管壓力為自動控制依據(jù)，根據(jù)運行情況，設定母管壓力實現(xiàn)恒壓供水。 另外兩臺水泵作為工頻備用泵，當變頻水泵達到額定頻率且人不滿足系統(tǒng) 用水要求時，自動啟動 1 臺工頻備用泵。 為了保證水系的安全用水，系統(tǒng)應設計變頻器故障旁路功能。具體功能描述如下： 操作方式選擇功能 系統(tǒng)的操作方式由設置在變頻控制柜上的轉(zhuǎn)換開關選擇。 設備狀態(tài)指示功能 控制柜上設有每臺供水泵的啟動、停止按鈕及設備運行狀態(tài)指示燈顯示功能。 ） 4 工業(yè)補給水泵系統(tǒng)（一控二） 工業(yè)補給水泵變頻柜只控制兩臺 37KW 小泵， 75KW 大泵只能工頻手動控制，不參與變頻自動控制。當一路斷電時，另一路能立即投入。又因為電磁功率等于 轉(zhuǎn)矩乘以角速度，所以若負載不變則電磁功率等于常數(shù)。 改變電機極對數(shù)調(diào)速的調(diào)控方式控制簡單，投資省，節(jié)能效果顯著，效率高，但需要專門的變極電機，是有級調(diào)速，而且級差比較大，即變速時轉(zhuǎn)速變化較大，轉(zhuǎn)矩也變化大，因此只適用于特定轉(zhuǎn)速的生產(chǎn)機器。隨著電力電子技術的發(fā)展，已出現(xiàn)了各種性能良好、工作可靠的變頻調(diào)速電源裝置，它們促進了 變頻 技術的發(fā)展。其主要特點具有軟 起動和軟停車功能，啟動電流和啟動轉(zhuǎn)矩可調(diào)節(jié)，另外還有電動機過載保護等功能?？刂齐娐钒搭A定的啟動方式，通過檢測主電路的反饋電流，控制其輸出電壓，可以實現(xiàn)不同的啟動特性。一般軟啟動器可以通過改變參數(shù)設定得到不同的啟動特性，以滿足不同的負載特性要求。在電動機啟動過程中，電壓線性逐漸增加，在設定的時間內(nèi)達到額定電壓。 啟動階段力矩限幅 T1L，力矩斜坡上升時間 t1 和啟動電流限幅 I1L 。 在電動機啟動過程中，保持恒定的轉(zhuǎn)矩使電動機轉(zhuǎn)速以恒定加速度上升，實現(xiàn)平穩(wěn)啟動。當負載較輕或空載啟動時，所需啟動轉(zhuǎn)矩較低，可使斜坡緩和一些。 此種方式間接控制電動機電流來達到控制轉(zhuǎn)矩目的，與轉(zhuǎn)矩控制方式相比啟動效果略差，但控制相對簡單。在啟動開始階段，晶閘管在極短時間內(nèi)按設定升壓幅值啟動，可得到較大的啟動轉(zhuǎn)矩，此階段結(jié)束后 ，轉(zhuǎn)入轉(zhuǎn)矩控制及啟動電流限制啟動。但許多應用場合，不允許電動機瞬間停機。如圖 所示為轉(zhuǎn)矩控制軟停車特性曲線。如圖 ，一般可設定制動電流加入的幅值 I 1L 和時間 t1 ， 但制動開始到停車時間不能設定，時間長短與制動電流有關，應根據(jù)實 際應用情況，調(diào)節(jié)加入的制動電流幅值和時間來調(diào)節(jié)制動時間。變頻調(diào)節(jié)電動機轉(zhuǎn)速的恒壓供水方式與曾經(jīng)的水塔或高位水箱以及氣壓供水方式相比，不論是設備的投入量和運行的經(jīng)濟性，還是系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性、快速性等方面都擁有無可比擬的優(yōu)勢，而且具有顯著的節(jié)能效果。 (2)管網(wǎng)中因為有管道內(nèi)部的摩擦阻力、水錘效應等因素的影響，同時又由于水泵自身的一些固有特性，使水泵電機旋轉(zhuǎn)速度的變化與管道內(nèi)水壓的變化成正的比例關系，所以水泵變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)是一個線性系統(tǒng)。 (5)當意外的情況 (如突然停水、斷電、泵、變頻器或軟啟動器故障等 )出現(xiàn)時，系統(tǒng)能根據(jù)泵及變頻器或軟啟動器的狀態(tài)，電網(wǎng)狀況及管網(wǎng)壓力等工況自動進行切換，保證管道內(nèi)部壓力恒定。壓力設定由控制柜上的壓力設定電位器完成。三 臺水泵 或兩臺水泵 中只有一 臺水泵在變頻器控制下作變速運行，其余水泵做恒速運行。采用變頻器的分級控制，進行優(yōu)化控制泵組的調(diào)速運行，） 11 并自動調(diào)整泵組的運行臺數(shù)，完成供水壓力的閉環(huán)控制，在管網(wǎng)流量變化時達到穩(wěn)定供水壓力和節(jié)約電能的目的。 兩系統(tǒng)的 主電路接線圖 兩套系統(tǒng)的主電路圖大致相同，控制電路圖略有不同。 具體為：接觸器 KM1 閉合時， KM KM5 均為斷開，電動機 M1 變頻運行。當啟動 1 臺工頻備用泵仍不滿足系統(tǒng)用水要求是再啟動另外一臺工頻備用泵，以滿足系統(tǒng)用水要求。 KM KM 分別為電動機 M1 、 M2 變頻運行時接通電源的控制接觸器， KM KM4 、 KM6 、 KM7分別為電動機 M M2 工頻運行時接通電源的控制接觸器。當變頻泵調(diào)整為某一合適的頻率時，切除備用泵，改為變頻調(diào)節(jié)。圖中實線框所 示為軟啟動器，其中 C 和 400 為軟啟動器控制電源進線端子； L L L3 為軟啟動器供電電源的進線端子； T T T3 為連接電動機的出線端子。三線制控制，要求輸入信號為脈沖輸入型；二線制控制，要求輸入信號為電平輸入型；通信遠程控制時，將 PL 與 STOP 端子短接，啟停要使用通信口遠程控制。若 KAl設置為故障繼電器，則當軟啟動器控制電源上電時， KAl 閉合；當軟啟動器發(fā)生故障時， KAl斷開。 KAl 設置為隔離繼電器。但此） 14 時電動機需要加過載、缺相等保護，所以需要加熱繼電器。按鈕 SB3 為緊急停車用，當按下 SB3時，接觸器 KMl失電，軟啟動器內(nèi)部的 KAl 和 KA2 觸點復位，使 KM2 失電，電機自由停轉(zhuǎn)。在這里考慮到要想實現(xiàn)一臺軟啟動器對多臺電動機既能軟啟動又能軟停車，其設計的控制線路相對較復雜一 些，而且還要使用軟） 15 啟動器內(nèi)部的一些特殊功能，所以下面僅介紹使用一臺軟啟動器對 2 臺電動機進行軟啟動、自由停車控制的電路，如圖 所示。 圖 一臺軟啟動器對 2 臺電動機進行軟啟動、自由停車的主電路圖 工作原理如下：將 KAl設置為隔離繼電器。軟啟動器旁路后，使輸出繼電器 KAl 觸點斷開、 KA3 線圈斷電， KA3 觸點斷開使接觸器 KM2 線圈自鎖回路斷開，使得電動機從軟啟動器上切除，啟動結(jié)束后輸出繼電） 16 器 KA2 觸點也斷開，中間繼電器 KA4 線圈斷電，但此時接觸器 KM7 線圈支路自鎖，電動機直接由電網(wǎng)供電。為防止軟啟動器帶兩臺電動機同時 啟動， KM2 和 KM4 線圈回路增加有互鎖觸點。 考慮到機械強度的要求，選出的導線應有最小截面的限制，一般情況主干線鋁芯不小于 35 mm 2 ，銅芯不小于 25 mm2 ；支線鋁芯不小于 25 mm2 ，銅芯不小于 16 mm2 。 變頻器的安裝方式和空間 變頻器必須垂直安裝，保證空間需滿足散熱冷卻的要求，變頻器上，下部空間最小尺寸應不小于 300mm，其間不允許安裝其他器件，以免影響進風和排風。 配電柜內(nèi)設備的冷卻 可考慮采用在變頻器散熱器外加強迫水暖，水冷或強迫油循環(huán)等方法，以隔絕腐蝕性氣體 。 。對于需要更精密速度或快速響應的場合， 運算還應包含由變頻器主電路和傳動系統(tǒng)檢測出來的信號和保護電路信號，即防止因變頻器主電路的過電壓、過電流引起的損失外，還應保護異步電動機及傳動系統(tǒng)等 圖 變頻器的構成 變頻器的 主電路 給異步電動機提供調(diào)壓調(diào)頻電源的電力變換部分，稱為主電路。可用兩組晶體管交流器構成可逆變流器，由于其功率方向可逆，可以進行再生運轉(zhuǎn)。 ③ 逆變器 同整流器相反，逆變器的作用是將直流功率變換為所需要頻率的交流功率，根據(jù)PWM 控制信號使 6 個開關器 件導通、關斷，就可以得到三相頻率可變的交流輸出。如圖 所示，控 制電路由以下電路組成，頻率、電壓的“運算電路”，主電路的“電壓 /電流檢測電路”，電動機的“速度檢測電路”，將運算電路的控制信號進行放大的“驅(qū)動電路”，以及逆變器和電動機的“保護電路”。 ② 電壓 /電流檢測電 路 與主電路電位隔離，檢測電壓、電流等。 ⑤ 保護電路 檢測主電路的電壓、電流等，當發(fā)生過載或過壓等異常時，為了防止逆變器和異步電動機損壞，使逆變器停止工作或抑制電壓、電流值。 2）過載保護。 3）再生過電壓保護。對于數(shù)毫秒以內(nèi)的 瞬時停電，控制電路工作正常。但為了確保人身安全，需要轉(zhuǎn)設漏電斷路器。過載檢出裝置與逆變器保護共用，但考慮低速運轉(zhuǎn)的過熱時，在異步電動機內(nèi)埋入溫度傳感器，或 者利用轉(zhuǎn)在逆變器內(nèi)的電子熱保護來檢出過熱。 （ 3）其他保護 1）防止失速過電流。 2）防止失速再生過電壓。 （ 3） 適合風機、泵類負載使用。 （ 7） 具有強大的網(wǎng)絡通信功能，內(nèi)置 USB 通信接口，方便連接 FRConfigurator 變頻器設置軟件。 在采用變頻器的出廠設定功能和缺省設定值時， MICROMASTER 430變頻器特別適合用于水泵和風機的驅(qū)動。全面而完善的保護功能為變頻器和電動機提供了良好的保護。 控制功能：線性 V / F 控制 ，并帶有增強電機動態(tài)響應和控制特性的磁通電流控制 （ FCC）；多點 V/F 控制特性；快速電流限制（ FCL）功能，避免運行中不應有的跳閘；起始和結(jié)束段帶平滑圓??；積分和微分（ PID）控制功能的閉環(huán)控制 。整個系統(tǒng)包括一臺用變頻器控制速度的水泵和三臺輔助水泵。綜合各方面的考慮，設計者最終決定選擇西門子變頻器。 10% （內(nèi)置 A級濾波器） 訂貨號 6SE6430 2AD345EA0 高： 650mm，寬： 275mm，深： 245mm。更確切地說，要求端子板上的 DIP 開關也必須設定為正確的位置。 ） 25 ③ 減小積分時間，雖可以加快系統(tǒng)的響應速度，但會降低系統(tǒng)的穩(wěn)定性。這種控制方式用于從產(chǎn)生偏差到出現(xiàn)響應需要一定時 間的負載系統(tǒng) 。 軟啟動器的選擇 目前國內(nèi)外軟啟動器產(chǎn)品的技術發(fā)展很快，產(chǎn)品的型號很多，比較有代表性的有ABB 公司的 PSA、 PSD 和 PS— DH 型；法國 TE 公司的 Altistart4 Altistart48 型；德） 26 國西 O 門子公司的 3RW22 型；英國 CT 公司的 SX 型等。通過人機對話操作盤或通過 PC 機與通信接口連接，可顯示和修改系統(tǒng)配置、參數(shù)。該產(chǎn)品結(jié)合多項新技術，具有全溫范圍補償及相應的線性補償，保證產(chǎn)品的長期穩(wěn)定性。 %FS 長期漂移 %FS/年（非累計值） 重復性 滿量程的 % 過載壓力 2FS 破壞 壓力 3FS 工作溫度 40℃～ 80℃ 存儲溫度 40℃～ 80℃ 補償溫度 10℃～ 70℃ 零點溫漂 177。 一般變頻器允許的過載能力為 150%， 1min 為避免誤動作，低壓斷路器額定電流IQN應選： IQN?（ ~） IN在電動機工頻與變頻切換控制電路中，斷路器應按電動機在工頻下的起動電流來選擇， IQN? NM (INM為電動機額定電流 ) 電機功率 75KW，額定電流 140A，低壓斷路器額定電流 IQN應選： 350A 電機功率 37KW，額定電流 68A，低壓斷路器額定電流 IQN應選： 170A. ） 28 低壓斷路器（自動空氣開關）的分類 萬能式低壓斷路器 主要型號 DW10和 DW15兩個系列，用于配電網(wǎng)絡的保護。 [3] 本設計中選擇裝置式低壓斷路器 ， 其 產(chǎn)品型號為 DZ 20 □ □ □ /□ □ □ ， 其相應的注釋為 DZ：塑料外殼式斷路器 20：設計序號 具體為： 75KW選擇 DZ 20Y400極數(shù)為 3P高： 276mm，寬： 155mm，深： 150mm中的斷路器額定電流為 350A的。 具體為 75KW選擇 CJ20150， 37KW選擇 CJ20100。 ） 29 選擇中間繼電器 KA的型號為 JZ7— 44觸點額定電壓 500V 觸點額定電流 5A，觸電對數(shù) 4對常開， 4對常閉；吸引線圈電壓選用 380V 4. 熱繼電器 FR的作用：對三相交流電機長期過載保護， 缺相和斷相保護， 不能進行瞬時過載保護和短路保護。電動機斷相、過載有效得到保護 ，并輸出過載信號 。 其 功能結(jié)構 具有 ① 斷相保護； ② 整定電流連續(xù)可調(diào)裝置； ③ 溫度補償； ④ 動作指示；⑤ 測試機 構； ⑥ 停止按鈕； ⑦ 手動與自動復位按鈕； ⑧電氣上可分的一常開和一常閉觸頭 . 工作原理 ： 熱繼電器的雙金屬元件串聯(lián)在主電路中。 即 IKN? INM 具體為 75KW選擇 CJ20250 ， 37KW選擇 CJ20100 ⑶工頻接觸器的選擇：電動機在工頻的起動情況下，其觸頭電流可電動機的額定電流再加大一個檔次來選擇。 2. 接觸器 KM 的 選擇 ： ⑴輸入側(cè)接觸器的選擇：主觸頭的額定電流 IKN大于或等于變頻器的額定電流 IN即可。 快速式低壓斷路器 主要型號 DS系列，用于半導體整流元件和整流裝置的保護。 開關電源 DC 24 V壓力變送器 420m A水泵U V W 10 11 9 5MM430撥碼開關 ON圖 壓力變送器的接線圖 其它電氣元件 1. 低壓斷路器 QF的作用： ①接通和分斷負載電路 ②隔離作