【文章內(nèi)容簡介】 不要 不帶 PG 帶 PG 或編碼器 速比 I 1:40 1:60 1:100 1:100 1:1000 1:100 起動轉(zhuǎn) 矩（在3Hz） 150% 150% 150% 150% 零轉(zhuǎn)速時為 150% 零轉(zhuǎn)速時為 150%~200% 靜態(tài)速度精度/% 177。（ ~） 177。（ ~） 177。 177。 177。 177。 適用場合 一般風(fēng)機、泵類等 較高精度調(diào)速，控制 一般工業(yè)上的調(diào)速或控制 所有調(diào)速或控制 伺服拖動、高精傳動、轉(zhuǎn)矩控制 負荷起動、起重負載轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)，恒轉(zhuǎn)矩波動大負載 故選擇 U/f=C 控制 變頻器 容量的選擇 變頻器的容量直接關(guān)系到變頻調(diào)速系統(tǒng)的運行可靠性，因此，合理的容量將保證最優(yōu)的投資。變頻器的容量選擇在實際操作中存在很多誤區(qū)，這里給出了三種基本的容量選擇方法，它們之間互為補充。 從電流的角度 ： 大多數(shù)變頻器容量可從三個角度表述：額定電流、可用電動機功率和額定容量。其中后兩項，變頻器生產(chǎn)廠家由本國或本公司生產(chǎn)的標準電動機給出，或隨變頻器輸出電壓而降低，都很難確切表達變頻器的能力。 選擇變頻器時，只有變頻器的額定電流是一個反映半導(dǎo)體變頻裝置負載能力的關(guān)鍵量。負載電流不超過變頻器額定電流是選擇變頻器容量的基本原則。需要著重指出的是，確定變頻器容量前應(yīng)仔細了解設(shè)備的工藝情況及電動機 參數(shù)，例如潛水電泵、繞線轉(zhuǎn)子電動機的額定電流要大于普通籠形異步電動機額定電流，冶金工業(yè)常用的輥道用電動機不僅額定電流大很多，同時它允許短時處于堵轉(zhuǎn)工作狀態(tài)，且輥道傳動大多是多電動機傳動。應(yīng)保證在無故障狀態(tài)下負載總電流均不允許超過變頻器的額定電流。 從效率的角度 ： 課程設(shè)計論文 12 系統(tǒng)效率等于變頻器效率與電動機效率的乘積，只有兩者都處在較高的效率下工作時，則系統(tǒng)效率才較高。從效率角度出發(fā)，在選用變頻器功率時，要注意以下幾點： （ 1）變頻器功率值與電動機功率值相當(dāng)時最合適，以利變頻器在高的效率值下運轉(zhuǎn)。 （ 2）在變頻器的 功率分級與電動機功率分級不相同時，則變頻器的功率要盡可能接近電動機的功率，但應(yīng)略大于電動機的功率。 （ 3）當(dāng)電動機屬頻繁起動、制動工作或處于重載起動且較頻繁工作時，可選取大一級的變頻器，以利用變頻器長期、安全地運行。 （ 4）經(jīng)測試，電動機實際功率確實有富余，可以考慮選用功率小于電動機功率的變頻器，但要注意瞬時峰值電流是否會造成過電流保護動作。 （ 5）當(dāng)變頻器與電動機功率不相同時，則必須相應(yīng)調(diào)整節(jié)能程序的設(shè)置，以利達到較高的節(jié)能效果。 從計算功率的角度 ： 對于連續(xù)運轉(zhuǎn)的變頻器必須同時滿足以下 3 個計算公式： (1)滿足負載輸出： P≥Pm／ η () (2)滿足電動機容量： P≥√3KUeIe cosφ 103 () (3)滿足電動機電流： I≥KIe () 式中 P 為變頻器容量（單位 kW）， PM負載要求的電動機軸輸出功率（單位 kW），Ue 為電動機額定電壓（單位 V）， Ie 為電動機額定電流（單位 A）， η為電動機效率（通常約為 0． 85）， cosφ 為電動機功率因數(shù)（通常約為 0． 75）， k 是電流波形補償系數(shù)（由于變頻器的輸出波形 并不是完全的正弦波，而含有高次諧波的成分，其電流應(yīng)有所增加，通常 K 約為 1． 05～ 1． 1）。 將本系統(tǒng)參數(shù)帶入求得所取變頻器容量最低為 88KW 故取 100KW，額定電流 ，故取 150A。 根據(jù)計算所得的所需參數(shù)可以選取西門子 MicroMaster430（風(fēng)機水泵專業(yè)）變頻器，具體的可以選擇 MM430110K 型號的變頻器，他配接電機的容量是 110kw，額定電流為 205A 滿足使用需求，可以選擇。 變頻器 主電路外圍設(shè)備選擇 斷路器 當(dāng)變頻器需要檢修時，或者因某種原因而長時間不用時， 將 QF 切斷，使變頻器與電源課程設(shè)計論文 13 隔離。當(dāng)變頻器輸入側(cè)發(fā)生短路等故障時，進行保護。 選擇原則 : (1)變頻器在剛接電源的瞬間，對電容器的充電電流可達額定電流的（ 23）倍； (2)變頻器的進線電流是脈沖電流，其峰值?？赡艹^額定電流； (3)變頻器允許的過載能力為 150%， 1min。 為了避免誤動作，斷路器的額定電流 QNI 應(yīng)選： NQN II )~(? () 其中 NI 為變頻器的額定電流。 故選擇 斷路器額定電流選擇 210A 根據(jù)上述數(shù)據(jù)可以選擇斷路器 DW15—400 斷路器額定電壓為 380V，額定電流為300 滿足要求可以選擇。 接觸器 (1)主要作用 ： 可通過按鈕開關(guān)方便地控制變頻器的通電與斷電；變頻器發(fā)生故障時，可自動切斷電源。 (2)選擇原則 ： 由于接觸器自身并無保護功能，不存在誤動作的問題，故選擇原則是主觸點的額定電流 NKN II ? ，應(yīng)該大于 ,可以選擇主觸點額定 電流為 130A 的接觸器。 根據(jù)上述數(shù)據(jù)施奈德的 LC1—D150，滿足參數(shù)要求，可以選擇 主電路的線徑 (1)電源和變頻器之間的導(dǎo)線 一般說來，和同容量普通電動機的電線選擇方法相同?？紤]到其輸入側(cè)的功率因數(shù)往往較低，應(yīng)本著宜大不宜小的原則來決定線徑。 (2)變頻器和電機之間的導(dǎo)線 因為頻率下降時，電壓也要下降，在電流相等的情況下，線路電壓降 U? 在輸出電壓中的比例將上升，而電動機得到電壓的比例則下降。這有可能導(dǎo)致電動機帶不動負載并發(fā)熱。所以，在決定變頻器和電動機之間 導(dǎo)線的線徑時，最關(guān)鍵的因素便是線路電壓降 U?的影響。一般要求： NUU )%3~2(?? () U? 的計算公式是： )(10003 0 VlRIU MN?? () 課程設(shè)計論文 14 式中： NU ——額定相電壓， V ； MNI ——電動機 額定電流， A ； 0R ——單位長度（每米）導(dǎo)線的電阻， mΩ/m ； l ——導(dǎo)線的長度， m 。由上兩式可直接求出 0R 的取值范圍。 根據(jù) Ro 值確定導(dǎo)線面積。 由公式（ ）得： (??U ～ ） V 由公式（ ）得： mΩ/m ?? 0R mΩ/m 根據(jù)表 判斷所需的導(dǎo)線截面積 ，為了滿足控制系統(tǒng)的要求，應(yīng)該選擇截面積為16 2mm 的導(dǎo)線。 表 常用電動機引出線的單位長度電阻值。 標稱截 面 /mm2 0R /(mΩ/m) 制動電阻 準確計算制動電阻值十分麻煩，在實際工作中基本不用。許多變頻器的使用說明書上給了一些計算方法， 也有的直接提供了供用戶選用的制動電阻的規(guī)格。但按說明書上選擇電阻時須注意下面問題，變頻器生產(chǎn)廠家為了減少制動電阻檔次，常常對若干種不同容量的電動機提供相同阻值和容量的制動電阻。選用時，應(yīng)注意根據(jù)生產(chǎn)機械的具體情況進行調(diào)整。對同一擋中電動機容量較小者，制動轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩的比值偏大。為了減小能量的消耗，應(yīng)根據(jù)制動過程的緩急程度以及飛輪力矩的大小，考慮能否選擇阻值較大的制動電阻。對同一擋中電動機容量較大者，制動轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩的比值偏小。在一些飛輪力矩較大，又要求快速制動的場合，或者如起重機械那樣，需要釋放位能的場合，上述制動電阻有可能滿足不了要求，靠考慮選擇阻值較小的一擋制動電阻。 可編程控制器 (PLC) PLC 的定義 及特點 在 PLC 的發(fā)展過程中，美 國電 氣制造商協(xié)會（ NEMA）經(jīng)過 4 年的調(diào)查，于 1980年把這種新型的控制器正式命名為可編程序控制器（ Programmable Controller），英文縮課程設(shè)計論文 15 寫為 PC，并作如下定義： “可編程序控制器是一種數(shù)字式電子裝置。它使用可編程序的存儲器來存儲指令，并實現(xiàn)邏輯運算、順序控制、計數(shù)、計時和算術(shù)運算功能，用來對各種機械或生產(chǎn)過程進行控制。 PLC 的特點 如下： 高可靠性 (1)所有的 I/O 接口電路均采用光電隔離，使工業(yè)現(xiàn)場的外電路與 PLC 內(nèi)部電路之間電氣上隔離。 (2)各輸入端均采用 RC 濾波器，其濾波時間常數(shù)一般為 10~20ms. (3)各模塊均采用屏蔽措施，以防止輻射干擾。 (4)采用性能優(yōu)良的開關(guān)電源。 (5)對采用的器件進行嚴格的篩選。 (6)良好的自診斷功能，一旦電源或其他軟，硬件發(fā)生異常情況， CPU 立即采用有效措施，以防止故障擴大。 (7)大型 PLC 還可以采用由雙 CPU 構(gòu)成冗余系統(tǒng)或有三 CPU 構(gòu)成表決系統(tǒng) ,使可靠性更進一步提高。 豐富的 I/O 接口模塊 PLC 針對不同的工業(yè)現(xiàn)場信號，如： 交流或直流； 開關(guān)量或模擬量； 電壓或電流；脈沖或電位； 強電或弱電等。有相應(yīng)的 I/O 模塊與工業(yè)現(xiàn)場的器件或設(shè)備，如： 按鈕 行程開關(guān) 接近開關(guān) 傳感器及變送器 電磁線圈 控制閥直接連接。另外為了提高操作性能，它還有多種人 機對話的接口模塊 。 為了組成工業(yè)局部網(wǎng)絡(luò)，它還有多種通訊聯(lián)網(wǎng)的接口模塊，等等。 采用模塊化結(jié)構(gòu) 為了適應(yīng)各種工業(yè)控制需要，除了單元式的小型 PLC 以外，絕大多數(shù) PLC 均采用模塊化結(jié)構(gòu)。 PLC 的各個部件，包括 CPU，電源， I/O 等均采用模塊化設(shè)計，由機架及電纜將各模塊連接起來，系統(tǒng)的規(guī)模和功能可根據(jù)用戶的需要自行組合。 編程簡單易學(xué) PLC 的編程大多采用類似于繼電器控制線路的梯形圖形式，對使用者來說，不需要具備計算機的專門知識，因此很容易被一般工程技術(shù)人員所理解和掌握。 安裝簡單，維修方便 PLC 不需要專門的機房，可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接運行。使用時只需將現(xiàn)場的各種設(shè)備與 PLC 相應(yīng)的 I/O 端相連接，即可投入運行。各種模塊上均有運行和故障指示裝課程設(shè)計論文 16 置，便于用戶了解運行情況和查找故障。由于采用模塊化結(jié)構(gòu)，因此一 旦某模塊發(fā)生故障，用戶可以通過更換模塊的方法，使系統(tǒng)迅速恢復(fù)運行。 PLC 的工作原理 PLC 采用循環(huán)掃描的工作方式，在 PLC 中用戶程序按先后順序存放， CPU 從第一條指令開始執(zhí)行程序，直到遇到結(jié)束符后又返回第一條，如此周而復(fù)始不斷循環(huán)。 PLC的掃描過程分為內(nèi)部處理、通信操作、程序輸入處理、程序執(zhí)行、程序輸出幾個階段。全過程掃描一次所需的時間稱為掃描周期。當(dāng) PLC 處于停狀態(tài)時，只進行內(nèi)部處理和通信操作服務(wù)等內(nèi)容。在 PLC 處于運行狀態(tài)時，從內(nèi)部處理、通信操作、程序輸入、程序執(zhí)行、程序輸出，一直循環(huán)掃 描工作。 PLC 及壓力傳感器的選擇 水泵 M M M3 可變頻運行，也可工頻運行，需要 6 個輸出點，根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計要求需要五個輸入點，則選擇西門子的 S7200 系列 PLC。 壓力傳感器采用 CYYZ1001 型絕對傳感器。 該傳感器采用硅壓阻效應(yīng)原理實現(xiàn)壓力測量的力 電轉(zhuǎn)換。傳感器由敏感芯體和信號調(diào)理電路組成，當(dāng)壓力作用于傳感器時，敏感芯體內(nèi)硅片上的惠斯登電橋的輸出電壓發(fā)生變化，信號調(diào)理電路將輸出的電壓信號作放大處理，同時進行溫度補償、非線性補償，使傳感器的電性能滿足技術(shù)指標的要求。傳感器的量程為 0～ ，工作溫度為 5℃ ～ 60℃ ，輸出電壓為 0～ 5V，作為本系統(tǒng)的反饋信號供給 PLC。 課程設(shè)計論文 17 4 PLC編程及變頻器參數(shù)設(shè)置 PLC 的 I/O 接線圖 圖 PLC 的 I/0 接線圖 輸出端接中間繼電器控制電機的工頻與變頻工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，輸入點 控制系統(tǒng)電機的停止 工作， 控制系統(tǒng)電機工作及變頻器工作的開始。 點用于在一號泵有故障時手動啟用三號泵代替一號泵的工作。 為當(dāng)變頻器輸出頻率達到上限值時手動閉合，使電動機切換為工頻工作。 PLC 程序 啟動變頻器工作 1L Q0. 3 N L1 S7200 PLC 1M M L+ K1 K2 K3 K4 K5 K6 220VAC SB1 SB2 SB3 SB4 SD 課程設(shè)計論文 18 PLC 接收壓力變送器反饋的值，與設(shè)定值進行以系列計算之后輸出一個值控制變頻器的輸出頻率，同時根據(jù)輸出 AC0 的值判斷電動機工作的臺數(shù)與狀態(tài)。其中壓力變送器反饋值為 0～ 5，內(nèi)部數(shù)據(jù)為 0～ 32767，對應(yīng)進行轉(zhuǎn)換之后通過下面的程序進行判斷，以控制電動機的運行。 課程設(shè)計論文 19 判斷反饋值為 H≥，則使一號水泵定速工作，同時使二號水泵變速工作。 判斷反饋值為 ≤H≤，則一號變頻器定速或變速，當(dāng)變頻器輸出頻率達到上限