【導(dǎo)讀】動(dòng)控制中最常見控制方式之一。由于可編程控制器能夠很好的自動(dòng)檢測旋轉(zhuǎn)可以改變其。本設(shè)計(jì)采用三菱FX1N-24MR-00PLC可編程進(jìn)行控。逐位檢測當(dāng)電機(jī)啟動(dòng)并正轉(zhuǎn)。運(yùn)行進(jìn)行反向的逐位旋轉(zhuǎn)檢測直至將所有目標(biāo)被檢測后停止。展自動(dòng)檢測控制技術(shù)對(duì)促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有重要的意義。

　　

【正文】 22kw 的普通電機(jī)和 50 基頻以下頻率的變頻電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩是一樣的， T=9550P/n ， T 為輸出轉(zhuǎn)矩， P 為功率， n 為輸出轉(zhuǎn)速，，若頻率是高于基頻 50Hz，則輸出功率一定，扭矩會(huì)變小 （十七） 恒功率和恒轉(zhuǎn) 矩 ? 在帶有速度環(huán)，電壓環(huán)和電流環(huán)的非獨(dú)立激磁的直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中的兩種運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。 當(dāng)磁場恒定，電樞電流恒定，靠改變電樞電壓進(jìn)行調(diào)速，為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，此時(shí) 的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)為恒轉(zhuǎn)矩運(yùn)轉(zhuǎn)。 在基速以上，進(jìn)入弱磁升速時(shí)，電樞電壓恒定，靠改變磁場激磁進(jìn)行調(diào)速，為恒功率調(diào)速。此時(shí)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，為恒功率運(yùn)轉(zhuǎn)。 26 理解及誤解： 說直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)在基速以下是恒轉(zhuǎn)矩運(yùn)轉(zhuǎn)，這是有先決條件的，那就是電樞電流恒定，要電樞電流恒定，必須是有電流環(huán)的自控系統(tǒng)，我們知道直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩與電樞電流激磁電流之積成正比，要是沒有電流環(huán)電樞電流怎能恒定，試想，一臺(tái)他勵(lì)電動(dòng)機(jī)，全磁，全壓起動(dòng)，電樞電流可達(dá)幾倍甚至于幾十倍，怎能是恒轉(zhuǎn)矩呢？ 同理， “基速以上是恒功率運(yùn)轉(zhuǎn) ”也是有先決條件的， 那就是電樞電流恒定 ，電樞電壓恒定，（因此就是功率恒定） 補(bǔ)充回答： 沒有用過 6RA70,不論什么型號(hào)的系統(tǒng) ,只要是帶有速度環(huán)，電壓環(huán)和電流環(huán)的非獨(dú)立激磁的直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)原理都是一樣。 什么是電機(jī)容量，變頻器容量?。吭趺从?jì)算的 ? 也就是電機(jī)的額定功率，變頻器的額定功率，都以 KW 為單位。它們的的銘牌上都有，你仔細(xì)看定能看到。 變頻器如何選型？ 變頻器如何選型？ 變頻器選型很重要，如果選型不合理，輕則造成資金和時(shí)間的損失，重則造成生產(chǎn)事故、人員損傷。 變頻器選擇應(yīng)從以下幾個(gè)方面考慮： （ 十八） 變頻器類型選擇 變頻器可分為通 用型和專用型，一般的機(jī)械負(fù)載和要求高過載情況，選擇通用型變頻器。專用型變頻器又可分為風(fēng)泵專用型、電梯專用型、張力控制專用型等。根據(jù)自身應(yīng)用環(huán)境加以選擇。 (十九） 變頻器容量選擇 變頻器的容量選擇是最重要的，應(yīng)從負(fù)載的實(shí)際負(fù)荷電流、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩、控制方式來合理選擇。如負(fù)載是風(fēng)機(jī)、水泵，則選擇風(fēng)泵專用型與電機(jī)同功率即可；對(duì)羅茨風(fēng)機(jī)和深井泵應(yīng)選擇風(fēng)泵專用型比電機(jī)功率大一檔的變頻器。啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩是容易忽視的選項(xiàng)，對(duì)大的慣量負(fù)載，變頻器可能要比電機(jī)功率加大數(shù)檔。如有疑問請發(fā)郵件 與我聯(lián)系。 （ 二十 ) 變頻器性價(jià)比選擇 變頻器的性價(jià)比是仁者見仁，智者見智。在這里不多說了，不要看廣告，要看療效。 （ 二十一） 變頻器售后服務(wù)選擇 變頻器的售后服務(wù)是選擇品牌的關(guān)鍵，進(jìn)口品牌質(zhì)量可靠，價(jià)格高，售后服務(wù)好，但是過了保修期，維修的價(jià)格非常高。國產(chǎn)品牌質(zhì)量良莠不齊，質(zhì)量好的已和進(jìn)口品牌不相上下，質(zhì)量差的就不好說了。售后服務(wù)好，即使過了保修期，維修價(jià)格也算公道。[/size][/size] （二十二） 電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度為什么能夠自由地改變 n = 60f/p， n: 同步速度， f: 電源頻率 ， p: 電機(jī)極數(shù)，改變 頻率和電壓是最優(yōu)的電機(jī)控制方法 。如果僅改變頻率，電機(jī)將被燒壞。特別是當(dāng)頻率降低時(shí)，該問題就非常突出。為了防止電機(jī)燒毀事故的發(fā)生，變頻器在改變頻率的同時(shí)必須要同時(shí)改變電壓，例如： 27 為了使電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度減半，變頻器的輸出頻率必須從 60Hz 改變到 30Hz，這時(shí)變頻器的輸出電壓就必須從 200V 改變到約 100V。 例如：為了使電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度減半，變頻器的輸出頻率必須從 60Hz 改變到 30Hz，這時(shí)變頻器的輸出電壓就必須從 200V改變到約 100V。 （二十三） 變頻器制動(dòng)的有關(guān)問題 （ 1） 制動(dòng)的概念 :指電能從電機(jī)側(cè) 流到變頻器側(cè)（或供電電源側(cè)） ,這時(shí)電機(jī)的轉(zhuǎn)速高于同步轉(zhuǎn)速 .負(fù)載的能量分為動(dòng)能和勢能 . 動(dòng)能 (由速度和重量確定其大小）隨著物體的運(yùn)動(dòng)而累積。當(dāng)動(dòng)能減為零時(shí)，該事物就處在停止?fàn)顟B(tài)。機(jī)械抱閘裝置的方法是用制動(dòng)裝置把物體動(dòng)能轉(zhuǎn)換為摩擦和能消耗掉。對(duì)于變頻器，如果輸出頻率降低，電機(jī)轉(zhuǎn)速將跟隨頻率同樣降低。這時(shí)會(huì)產(chǎn)生制動(dòng)過程 . 由制動(dòng)產(chǎn)生的功率將返回到變頻器側(cè)。這些功率可以用電阻發(fā)熱消耗。在用于提升類負(fù)載 ,在下降時(shí) , 能量 (勢能 )也要返回到變頻器(或電源 )側(cè) ,進(jìn)行制動(dòng) .這種操作方法被稱作 再生制動(dòng) ，而該方法可應(yīng)用于變 頻器制動(dòng)。在減速期間，產(chǎn)生的功率如果不通過熱消耗的方法消耗掉，而是把能量返回送到變頻器電源側(cè)的方法叫做 功率返回再生方法 。在實(shí)際中，這種應(yīng)用需要 能量回饋單元 選件。 （ 2）怎樣提高制動(dòng)能力？ 為了用散熱來消耗再生功率，需要在變頻器側(cè)安裝制動(dòng)電阻。為了改善制動(dòng)能力，不能期望靠增加變頻器的容量來解決問題。請選用 制動(dòng)電阻 、 制動(dòng)單元 或 功率再生變換器 等選件來改善變頻器的制動(dòng)容量 （二十四） 矢量控制是怎樣改善電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩能力的？ ＊ 1: 轉(zhuǎn)矩提升 此功能增加變頻器的輸出電壓（主要是低頻 時(shí)），以補(bǔ)償定子電阻上電壓降引起的輸出轉(zhuǎn)矩?fù)p失，從而改善電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩。 $ 改善電機(jī)低速輸出轉(zhuǎn)矩不足的技術(shù) 使用 矢量控制 ，可以使電機(jī)在低速 ,如（無速度傳感器時(shí)） 1Hz（對(duì) 4 極電機(jī)，其轉(zhuǎn)速大約為 30r/min）時(shí)的輸出轉(zhuǎn)矩可以達(dá)到電機(jī)在 50Hz 供電輸出的轉(zhuǎn)矩（最大約為額定轉(zhuǎn)矩的 150％）。 對(duì)于常規(guī)的 V/F 控制，電機(jī)的電壓降隨著電機(jī)速度的降低而相對(duì)增加，這就導(dǎo)致由于勵(lì)磁不足，而使電機(jī)不能獲得足夠的旋轉(zhuǎn)力。為了補(bǔ)償這個(gè)不足，變頻器中需要通過提高電壓，來補(bǔ)償電機(jī)速度降低而引起的電壓降。變頻器的這個(gè)功 能叫做 轉(zhuǎn)矩提升 （＊ 1）。 轉(zhuǎn)矩提升功能是提高變頻器的輸出電壓。然而即使提高很多輸出電壓，電機(jī)轉(zhuǎn)矩并不能和其電流相對(duì)應(yīng)的提高。 因?yàn)殡姍C(jī)電流包含電機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩分量和其它分量（如勵(lì)磁分量）。 矢量控制 把電機(jī)的電流值進(jìn)行分配，從而確定產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的電機(jī)電流分量和其它電流分量（如勵(lì)磁分量）的數(shù)值。 矢量控制 可以通過對(duì)電機(jī)端的電壓降的響應(yīng)，進(jìn)行優(yōu)化補(bǔ)償，增加電流的情況下，允許電機(jī)產(chǎn)出大的轉(zhuǎn)矩。此功能對(duì)改善電機(jī)低速時(shí)溫升也有效。 淺談變頻器的工作原理及應(yīng)用 28 自 80 年代變頻技術(shù)在國內(nèi)興起以來并得到迅速發(fā)展。 變頻器以其結(jié)構(gòu)簡單、可靠性強(qiáng)、調(diào)速范圍寬等特點(diǎn)被人們認(rèn)可并應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。 目前廣泛應(yīng)用的低壓變頻器大多數(shù)為交直交過程實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速，即將市電整流濾波再由控制單元經(jīng)逆變單元逆變?yōu)榻涣鬏敵觯ㄈ鐖D 1 所示）。 圖 1 根據(jù)控制原理變頻器大致可分為 5 個(gè)部分 一． 整流：將市電 AC220V/AC380V 經(jīng)整流橋堆整流濾波后得到直流母線電壓 DC310V/DC540V，濾波電容的容量根據(jù)變頻器功率的大小均有不同配置。 二． 充電：因考慮到電容在儲(chǔ)能的過程中會(huì)產(chǎn)生大電流沖擊，在整流橋與電容之間串聯(lián)一個(gè)功率電阻，以限制在充電的瞬間大電 流，待電容電壓滿足母線電壓時(shí)開關(guān)電源工作，旁路接觸器吸合（可控硅導(dǎo)通）將該電阻短接。電阻阻值和功率隨電容容量變化，電容容量越大則充電電阻功率 29 越大。 三． 逆變：逆變部分現(xiàn)在所用的器件均為 IGBT，這種 絕緣柵極型功率管，具有大 電流、高 耐壓 和 功耗小 等優(yōu) 點(diǎn) 。 三相輸出由三組共六只 IGBT 組成，隨著控制部分輸出的 PWM 方波有序?qū)?，控制門極限制電壓 177。 20V，采用光電耦合器隔離， 為了讓 IGBT 可靠關(guān)斷一般門極控制采用負(fù)電壓使其截止，正電壓導(dǎo)通。如圖 2 所示 常態(tài)光耦的初級(jí)為低電平時(shí)門極為10V 關(guān)斷狀態(tài)，當(dāng)控制信號(hào)為高電平時(shí)門極 為 +15V 導(dǎo)通。六組驅(qū)動(dòng)當(dāng)中如有任意一組損壞或驅(qū)動(dòng)不良都有可能引起變頻器異常（如缺相、輸出不平衡等故障）。 圖 2 四． 能耗：在變頻器使用過程中，經(jīng)常會(huì)碰到電機(jī)工作在發(fā)電狀態(tài)的情況，發(fā)電狀態(tài)下的電動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的能量均會(huì)反饋到變頻器，使變頻器母線電壓升高，如該過程持續(xù)則可能導(dǎo)致變頻器內(nèi)部元器件因過電壓而燒毀。那么在這種情況下變頻器就需要將多余的能量釋放，當(dāng)控制部分檢測到變頻器母線電壓高過閥值，則能耗部分開始工作，直到母線電壓低于閥值時(shí)關(guān)斷，從而很好的保護(hù)了變頻器。目前還有一種更好的方式可將多 30 余的能量反饋給電網(wǎng)，可 使資源進(jìn)一步得到利用。 五． 主控：主控部分主要是由 CPU、人機(jī)界面、 A/D 轉(zhuǎn)換及 I/O 組成。主控部分除了控制變頻器輸出外還監(jiān)視本機(jī)實(shí)時(shí)變化以做出相應(yīng)得保護(hù)措施，如過電流保護(hù)即負(fù)載電流達(dá)到電機(jī)額定電流 2 倍時(shí)變頻器則給出報(bào)警型號(hào)并停止輸出，以更好的保護(hù)電機(jī)。 ( 當(dāng)然還有其它的保護(hù)過溫度保護(hù)、過載保護(hù)、缺相保護(hù)等等 ) I/O 部分主要是提供與外部設(shè)備連接的開關(guān)量輸入輸出信號(hào)，以便于和外部設(shè)備連接，另外還支持外部通信及模擬量控制。人機(jī)部分主要是用來給用戶更具不同工藝和不同負(fù)載類型設(shè)置不同的控制方式，使變頻器滿 足控制條件。像其內(nèi)置 PID、簡易 PLC 等控制讓使用者能夠更好的發(fā)揮與利用。 案例：一個(gè)工廠空調(diào)冷凍水泵改造的案例， 冷凍水循環(huán) 由冷凍 水 泵及 管道組成，從冷 凍 機(jī)組流出的冷凍水由冷凍 水 泵加壓送入冷凍水管道，在個(gè)房間內(nèi)進(jìn)行熱交換，帶走房間內(nèi)熱量，從而使房間內(nèi)的溫度下降。 該機(jī)組共有 3 臺(tái) 11KW 離心泵，常態(tài)下 2 臺(tái)同時(shí)工作，另一臺(tái)作為備用。在泵的出水口裝有電動(dòng)調(diào)節(jié)閥， 由于冷凍水的流量經(jīng)常發(fā)生變化，引起 管道 水壓的變化較大 ，為了解決該問題， 機(jī)組 需要 不斷地調(diào)整 冷水泵的出水閥 開度 ，以保持 管道 水壓大致恒定，但大多數(shù) 場合，都是保持出 水閥門開度一定，任隨壓力變化。這樣 因壓力控制精度低 ， 造成能源的浪費(fèi)極大 。 根據(jù)流體力學(xué)原理，流量 Q 與轉(zhuǎn)速 n 的一次方成正比，管壓 H 與轉(zhuǎn)速 n的二次方成正比，軸功率與轉(zhuǎn)速 n 的三次方成正比。當(dāng)所需流量減少，離 31 心泵轉(zhuǎn)速降低時(shí)，其功率按轉(zhuǎn)速的三次方下降。如所需流量 為額定流量的80%時(shí) ，則轉(zhuǎn)速也下降為額定轉(zhuǎn)速的 80%，而軸功率降 %；當(dāng)所需流量為而額定流量的 50%時(shí)，而軸功率降 %。 若采用壓力控制，定能夠取得好的節(jié)能效果。 圖 4 改造后的系統(tǒng)如圖 4 所示，在水泵的出水口加裝壓力變送器?？紤]到現(xiàn)場控制室與水泵距 離較遠(yuǎn)，采用電流型輸出的壓力變送器，其信號(hào)受外界的干擾較小，工作穩(wěn)定。另外現(xiàn)場 3 臺(tái)水泵 2 臺(tái)工作 1 臺(tái)備用，安全起見，控制部分除了保持現(xiàn)場原有的系統(tǒng)不變外還具有變 工頻、泵 泵的切換。即常態(tài)下 1 號(hào)泵和 2 號(hào)泵變頻工作，當(dāng) 1 號(hào)變頻故障時(shí)自動(dòng)切換到工頻工作，當(dāng) 1 號(hào)泵故障時(shí)自動(dòng)切換到 3 號(hào)備用泵工作， 2 號(hào)泵亦同，變頻器采用 ABB 公司 ACS41011KW， PLC 采用西門子 S7200 主機(jī)，加昆侖通態(tài)觸摸屏?？刂撇糠秩鐖D 5 32 SPLCCOMI I I I I I I I I I I 0 0 0 0 0 LNCOM 現(xiàn)場安裝完成后進(jìn)入調(diào)試，控制電路電路的 功能調(diào)試就不說了（因?yàn)樵诠S裝配完成后已調(diào)試完成）。首先在將馬達(dá)旋轉(zhuǎn)方向調(diào)正，變頻器設(shè)定為 PID 控制宏， PID 目標(biāo)值設(shè)定為 ，然后將 1 號(hào)機(jī)手動(dòng)運(yùn)行，啟動(dòng)后發(fā)現(xiàn)響應(yīng)緩慢，壓力變化落差大，隨即調(diào)整積分和微分值，反映比剛才稍快，但仍有不足，再調(diào)整比例增益后效果明顯，馬達(dá)轉(zhuǎn)速隨流著量變化而不斷調(diào)整，壓力始終恒定。修正傳感器與實(shí)際壓力的誤差，細(xì)化變頻器的增益、積分和微分值，使管道壓力相對(duì)穩(wěn)定的情況下將變頻器輸出穩(wěn)定，這樣才能使機(jī)組和變頻相對(duì)穩(wěn)定地工作（ 2 號(hào)機(jī)亦同）。 冷凍水泵改造后經(jīng)過工頻與變頻對(duì)比其節(jié)能 率達(dá)到 35%，廠商非常滿意，隨即讓我們將冷卻水系統(tǒng)及冷卻塔風(fēng)機(jī)均實(shí)施變頻改造。 結(jié)束語：因變頻器是一個(gè)干擾源，還應(yīng)該考慮到其電磁兼容性的問題。 以上一個(gè)簡單的改造，在變頻器的使用中只能算得上是冰山一角，在國內(nèi)能源緊缺的情況下，尚有更