【正文】 態(tài)轉(zhuǎn)矩，加速過(guò)程將能保持平穩(wěn)，減小了對(duì)生產(chǎn)機(jī)械的沖擊。電動(dòng)機(jī)的輸入電壓也從最低電壓開始逐漸上升，如圖 (b)的下部所示。 ? (b) 變頻起動(dòng) ? 采用變頻調(diào)速的 ? 電路如圖 (a)所示 , ? 起動(dòng)過(guò)程的特點(diǎn)有 : ? 起動(dòng)電流大。 ? ? (a)工頻起動(dòng) ? 這里所說(shuō)的工頻起動(dòng)， ? 是指電動(dòng)機(jī)直接接上工頻電 ? 源時(shí)的起動(dòng)，也叫直接起動(dòng) ? 或全壓起動(dòng)，如圖 (a)所示。則電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩 TM也將不變，如圖 (b)中之曲線①所示 : ? TM＝ C ? 而動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩 TJ則隨著卷徑 D的增大而變?yōu)樨?fù)值，如圖 (b)中之曲線③所示。 ? 圖 (b)是負(fù)載較重時(shí)的情形。在預(yù)置起動(dòng)轉(zhuǎn)矩時(shí)，只能按負(fù)載最重的情況進(jìn)行設(shè)定，故在起動(dòng)瞬間容易產(chǎn)生沖擊。 ? ? 如果變頻器的運(yùn)行指令在轉(zhuǎn)矩控制下結(jié)束，變頻器 將自動(dòng)轉(zhuǎn)為轉(zhuǎn)速控制模式，并按預(yù)置的減速時(shí)間減速并 停止。變頻器按轉(zhuǎn)矩指令決定其電磁轉(zhuǎn)矩的大小。 ? (2) 切換的時(shí)序圖 ? 切換的時(shí)序圖如圖所示 ? (a) t1時(shí)段 ? 變頻器發(fā)出運(yùn)行指令時(shí)，如未得到切換信號(hào)，則為轉(zhuǎn)速控制模式。當(dāng)給定信號(hào)為 5V時(shí)，電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩為 Tmax/2(如圖中之狀態(tài)② )。因此 , 是隨負(fù)載的輕重而隨時(shí)變化的 。 ? ? ? (b) 用于系統(tǒng)控制 (例如供水系統(tǒng)的恒壓控制等 )的 PID調(diào)節(jié)功能。 ? (d) 電動(dòng)機(jī)的臺(tái)數(shù) ? 矢量控制只適用于一臺(tái)變頻器控制一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的場(chǎng)合。則該變頻器只能在配接 45kW或 37kW的電動(dòng)機(jī)時(shí)，矢量控制功能是有效的。 ? 自動(dòng)檢測(cè)功能的英語(yǔ)名稱是 autotuning, 故有的變頻器直譯為“自動(dòng)調(diào)諧”功能 , 也有的稱之為“自學(xué)習(xí)”功能。 ? 自動(dòng)檢測(cè)功能 ? 從上面所舉例子可以看出，進(jìn)行矢量控制時(shí)，所需數(shù)據(jù)中的相當(dāng)部分，一般用戶是很難得到的。與無(wú)反饋矢量控制模式相比，具有機(jī)械特性更硬、頻率調(diào)節(jié)范圍更大、動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。 ? 無(wú)反饋矢量控制是根據(jù)測(cè)量到的電流、電壓和磁通等數(shù)據(jù)，簡(jiǎn)接地計(jì)算出當(dāng)前的轉(zhuǎn)速，并進(jìn)行必要的修正，從而在不同頻率下運(yùn)行時(shí)，得到較硬機(jī)械特性的控制模式。當(dāng)給定信號(hào)改變時(shí)，也和直流電動(dòng)機(jī)一樣，只改變其中一個(gè)信號(hào)，從而使異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速控制具有和直流電動(dòng)機(jī)類似的特點(diǎn)。究其原因，是因?yàn)樗哂袃蓚€(gè)十分重要的特點(diǎn) : ? (a) 磁場(chǎng)特點(diǎn) ? 它的主磁場(chǎng)和電 ? 樞磁場(chǎng)在空間是互相垂 ? 直的，如圖 (a)所示 。使用戶可以根據(jù)電動(dòng)機(jī)在低速運(yùn)行時(shí)負(fù)載的輕重來(lái)選擇 U/f比，如圖所示。 ? (c) 恒功率負(fù)載 ? 在不同的轉(zhuǎn)速下，負(fù)載功率保持恒定，其機(jī)械特性呈雙曲線狀，如圖中之曲線③所示。 ? U/f線的選擇功能 ? (1) 不同負(fù)載在低速時(shí)對(duì)轉(zhuǎn)矩的要求 ? 各類負(fù)載在低速時(shí)所呈現(xiàn)的阻轉(zhuǎn)矩是很不一樣的 , 例如 : ? (a) 二次方律負(fù)載 ? 阻轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的二次方成正比，如圖中的曲線①所示。 ? (3) 基本 U/f線 ? 在變頻器的輸出頻 ? 率從 0Hz上升到基本頻 ? 率 fBA的過(guò)程中 , 滿足 ? KU=Kf的 U/f線 , 稱為基 ? 本 U/f線 ,如圖 (a)所示。如圖中之曲線②所示(曲線①是 KU＝ Kf的 U/f線 )。 ? 當(dāng)頻率 fX下降時(shí)，輸入電壓 U1X隨之下降。 ? 變壓變頻存在的問(wèn)題及原因分析 ? (1) 存在的問(wèn)題 ? (a) 衡量調(diào)速性能的主要因素 ? 電動(dòng)機(jī)的基本功能是拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械旋轉(zhuǎn)，因此，在低頻時(shí)的帶負(fù)載能力便是衡量變頻調(diào)速性能好壞的一個(gè)十分重要的因素。下半部則是勵(lì)磁電流的波形。因此，如果磁通減小，電磁轉(zhuǎn)矩也必減小，導(dǎo)致帶載能力降低。 ? 如果生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)行在某一轉(zhuǎn)速下時(shí)，所引起的振動(dòng)頻率和機(jī)械的固有振蕩頻率相吻合的話，則機(jī)械的振動(dòng)將因發(fā)生諧振而變得十分強(qiáng)烈 (也稱為機(jī)械共振 )，并可能導(dǎo)致機(jī)械損壞的嚴(yán)重后果。在上例中，如傳動(dòng)比 λ＝ 2，則 : ? (2) 上限頻率與最高頻率的關(guān)系 ? 5 頻率的限制功能 ? 上、下限頻率 ? (1) 基礎(chǔ)概念 ? (a) 生產(chǎn)機(jī)械對(duì)轉(zhuǎn)速范圍的要求 ? 生產(chǎn)機(jī)械根據(jù)工藝過(guò)程的實(shí)際需要，常常要求對(duì)轉(zhuǎn)速范圍進(jìn)行限制。例如，是否停機(jī)，如繼續(xù)運(yùn)行，則在多大頻率下運(yùn)行等。因?yàn)橹饕糜谡{(diào)試，故所需頻率較低，一般也不需要調(diào)節(jié)。保持功能無(wú)效 ? 運(yùn)行頻率為 0Hz，如要回復(fù)到原來(lái)的工作頻率，須重新加速。 ? 在這種情況下 ? ，總是要求被加工物在各單 ? 元的線速度一致 : ? ? 顯然，如果后面的速度低于前面，將導(dǎo)致被加工物的堆積 。 ? 大多數(shù)變頻器的輔助給定信號(hào)都是疊加到主給定信號(hào) (相加或相減 )上去的。濾波時(shí)間太短 ? 當(dāng)變頻器顯示“給 ? 定頻率”時(shí)，有可能不夠穩(wěn)定 。圖中，綜坐標(biāo)是給定信號(hào)的百分?jǐn)?shù) X％。 例如，將有效“０”預(yù)置為 。 十分明顯，在生產(chǎn)過(guò)程中，這種情況的出現(xiàn)將是十分有害的，甚至有可能損壞生產(chǎn)機(jī)械。 (2) 死區(qū)的設(shè)置 用模擬量給定信號(hào)進(jìn)行正、反轉(zhuǎn)控制時(shí)，“ 0”速控制很難穩(wěn)定，在給定信號(hào)為“０”時(shí)，常常出現(xiàn)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)的“蠕動(dòng)”現(xiàn)象。 因?yàn)轭l率給定線是直線，所以，調(diào)整的著眼點(diǎn)便是 : (a) 頻率給定線的起點(diǎn) 即當(dāng)給定信號(hào)為最小值時(shí)對(duì)應(yīng)的頻率 。 (3) 最大頻率 fmax 在數(shù)字量給定 (包括鍵盤給定、外接升速 /降速給定、外接多檔轉(zhuǎn)速給定等 )時(shí)，是變頻器允許輸出的最高頻率 。 終點(diǎn)為 (X＝ Xmax， fX＝ fmax)，如圖 3(a)和 (b)所示。 但由于電流信號(hào)電路比較復(fù)雜，故在距離不遠(yuǎn)的情況下，仍以選用電壓給定方式居多。因?yàn)?: (a) 數(shù)字量給定時(shí)頻率精度較高 。因?yàn)樽冾l器的操作面板包括鍵盤和顯示屏，而顯示屏的顯示功能十分齊全。 (b) 外接數(shù)字量給定 通過(guò)外接開關(guān)量端子輸入開關(guān)信號(hào)進(jìn)行給定。 5V等。 模擬量給定信號(hào)的種類有 : 變頻器的面板通常可以取下，通過(guò)延長(zhǎng)線安置在用戶操作方便的地方，如圖所示。 (b) 電位器給定部分變頻器在面板上設(shè)置了電位器，如圖 1(a)所示。電氣傳動(dòng) ? １變極調(diào)速 ? ２變頻調(diào)速 ? ３轉(zhuǎn)子電路串接電阻調(diào)速 變頻器功能解析 1 頻率給定的方式與選擇 基礎(chǔ)概念 (1) 給定方式的基本含義 要調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率，必須首先向變頻器提供改變頻率的信號(hào)，這個(gè)信號(hào)，稱為頻率給定信號(hào)，也有稱為頻率指令信號(hào)或頻率參考信號(hào)的。鍵盤給定屬于數(shù)字量給定，精度較高。 多數(shù)變頻器在面板上并無(wú)電位器，故說(shuō)明書中所說(shuō)的“面板給定”，實(shí)際就是鍵盤給定。主要的外部給定方式有 : (a) 外接模擬量給定 通過(guò)外接給定端子從變頻器外部輸入模擬量信號(hào) (電壓或電流 )進(jìn)行給定，并通過(guò)調(diào)節(jié)給定信號(hào)的大小來(lái)調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率。 10V、 0~5V、 1~5V、 0~177。給定信號(hào)的范圍有 :0~20mA、 4~20mA等。 選擇給定方式的一般原則 (1) 面板給定和外接給定 優(yōu)先選擇面板給定。 (2) 數(shù)字量給定與模擬量給定 優(yōu)先選擇數(shù)字量給定。因?yàn)殡娏餍盘?hào)在傳輸過(guò)程中，不受線路電壓降、接觸電阻及其壓降、雜散的熱電效應(yīng)以及感應(yīng)噪聲等等的影響，抗干擾能力較強(qiáng)。其起點(diǎn)為 (X＝ 0， fX＝ 0)。UG＝ 10V與 fX＝ 50Hz相對(duì)應(yīng)。所以，需要對(duì)頻率給定線進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，使之符合生產(chǎn)實(shí)際的需要。 (b) 由單極性給定信號(hào)控制 給定信號(hào)只有“＋”值，由給定信號(hào)中間的任意值作為正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)的分界點(diǎn)，如圖 11(b)所示。即，萬(wàn)一給定信號(hào)因電路接觸不良或其他原因而“丟失”，則變頻器的給定輸入端得到的信號(hào)為“ 0”，其輸出頻率將跳變?yōu)榉崔D(zhuǎn)的最大頻率，電動(dòng)機(jī)將從正常工作狀態(tài)轉(zhuǎn)入高速反轉(zhuǎn)狀態(tài)。如果給定信號(hào) X＝ 0，變頻器將認(rèn)為是故障狀態(tài)而把輸出頻率降至 0Hz。 ? 模擬量給定的濾波時(shí)間 ? (1) 濾波時(shí)間的含義 ? 變頻器在接受模擬量給定信號(hào)時(shí)，首先要進(jìn)行濾波，其物理意義與圖 12中的濾波電容類似 (通常都采用數(shù)字濾波 )。 ? (2) 濾波時(shí)間的 ? 影響 ? 4 輔助給定與其他功能 ? 輔助給定功能 ? 1) 基本概念 ? 當(dāng)變頻器有兩個(gè)或多個(gè)模擬量給定信號(hào)同時(shí)從不同的端子輸入時(shí)，其中必有一個(gè)為主給定信號(hào)，其他為輔助給定信號(hào)。通常 , 把第１單元稱為 ? 主令單元 , ? 后面的各單元稱 ? 為從動(dòng)單元。在調(diào)速時(shí) , 各單元必須同時(shí)調(diào)節(jié) 。再開機(jī)時(shí) , 變頻器的運(yùn)行頻率有兩種狀態(tài)可供選擇 : ? ? (2) 點(diǎn)動(dòng)頻率功能 ? 點(diǎn)動(dòng)是各類機(jī)械在調(diào)試過(guò)程中經(jīng)常使用的操作方式。 ? (3) 頻率給定異常時(shí)的處理功能 ? 給定信號(hào)異常大致有以下兩種情形 : ? (a) 給定信號(hào)丟失 ? 當(dāng)外接模擬頻率給定信號(hào)因電路接觸不良或斷線而丟失時(shí)，變頻器處理方式的選擇功能。當(dāng)實(shí)際給定信號(hào)小于最小給定信號(hào)時(shí)，應(yīng)視為異常狀態(tài)。 ? (b) 變頻器的上、下限頻率 ? 根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械所要求的最高與最低轉(zhuǎn)速，以及電動(dòng)機(jī)與生產(chǎn)機(jī)械之間的傳動(dòng)比，可以推算出相對(duì)應(yīng)的頻率，分別稱為上限頻率 (用fH表示 )與下限頻率 (用 fL表示 )。每臺(tái)機(jī)器又都有一個(gè)固有振蕩頻率，它取決于機(jī)械的結(jié)構(gòu)。中心回避頻率 ? fJ 即回避頻率所在 ? 的位置 。 6變頻引出的特殊問(wèn)題 ? 保持磁通不變的必要性和途徑 ? (1) 保持磁通不變的必要性 ? (a) 磁通減小 ? 任何電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩都是電流和磁通相互作用的結(jié)果，電流是不允許超過(guò)額定值的，否則將引起電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱。圖的上半部是電動(dòng)機(jī)的磁化曲線 。于是用保持定子側(cè)輸入電壓和頻率之比等于常