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变频器应用:这十问你搞清楚了吗?

信息来源:eoioo.com  时间:2019-02-16  浏览次数:135

1.变频器应用这十问你搞清楚了吗?

2.什么是加速时间?如何设定?

3.什么是减速时间?如何设定?

4.什么是S形加速方式?如何设定?

5.什么情况需要设置起动频率?

6.什么是直流制动?意义如何?怎样设置相关参数?

7.一台风机采用变频调速运行,要求在现场和控制室都能调速,怎样实现?

8.怎样用变频器实现电动机的点动控制?

9.什么情况需要使用变频器的下垂功能?

10.下垂功能的控制原理是什么?如何设置变频器的下垂功能参数?

一、为什么变频起动能减小起动电流?

工频起动时,电动机一接上工频电源,旋转磁场即以额定同步转速旋转,而电动机转子尚处于静止状态,转子绕组与旋转磁场的相对速度很高,所以感应电动势和感应电流都很大,定子电流可达额定电流的5~7倍。变频起动时,起动瞬间变频器的输出频率很低,之后从较低频率开始,按预置的加速时间逐渐上升,这样旋转磁场的转速以及转子绕组与旋转磁场的相对速度也都很低,所以起动电流很小,一般可控制在额定电流上下。

二、什么是加速时间?如何设定?

加速时间是变频器的工作频率从0Hz上升到基本频率(50Hz)所需的时间。这一规定同时适用于加速终止频率为任意值的情况。例如,多段速运行中,某一转速挡次的运转频率设定为30Hz,加速时间设定为30s,则这一转速挡次的实际加速时间(加速到30Hz的时间)是(30Hz/50Hz)×30s=18s,而不能理解为加速到30Hz需要30s。

设定加速时间时应考虑如下问题:加速过程需要时间,过长的加速时间会降低工作效率,尤其是频繁起停的设备,但加速时间过短会使起动电流变大,因此,应在起动电流和生产效率之间寻求一个平衡点,在起动电流允许的前提下,尽量缩短加速时间。另外,负载设备的惯性较大时加速时间应适当加长,负载设备的惯性较小时加速时间可适当缩短。

三、什么是减速时间?如何设定?

减速时间是变频器的工作频率从基本频率(50Hz)降低到0Hz所需的时间。这一规定同时适用于减速从任意频率值开始的情况。例如,多段速运行中,某一时段的运转频率为40Hz,减速时间设定为45s,则这一转速挡次运转结束时的实际减速时间(减速到0Hz的时间)是(40Hz/50Hz)×45s=36s,而不是45s。

设定减速时间的原则类同于设定加速时间,同时还要考虑如下问题:如果减速时间设置过短,会使变频器直流环节电压升高,形成泵升电压,这时需要采取相应技术措施吸收这种再生电能,使设备复杂化,且投资会有增加。原因是:减速时间设置过短,将使旋转磁场转速下降过快,而电动机转子因负载惯性的作用,不能快速下降,导致电动机转子转速高于旋转磁场转速,电动机处于发电状态,所以变频器直流环节电压升高。因此,减速时间的设定应在生产效率、泵升电压和设备投资之间寻求平衡点。

四、什么是S形加速方式?如何设定?

所谓S形加速,是相对于图1a所示的线性加速而言的,S形加速是在加速过程的起始阶段和终了阶段,使变频器的输出频率上升速率变得缓慢一些,如图1b中曲线ts段所示。

变频器应用:这十问你搞清楚了吗?

图1 变频器的S形加速曲线

S形加速方式适用于对加速度反应比较敏感的地方,如玻璃瓶传送带,载客电梯等;以及惯性较大的拖动系统。

设置S形加速方式的方法:从变频器说明书中找到相关参数,进行设置选择即可。见表1。

表1 变频器S形加减速方式参数举例

变频器型号 参数码 参数名称 设定范围 安川CIMR-G7A C2-01 加速开始时的S形时间 0.00~2.50s C2-02 加速结束时的S形时间 0.00~2.50s C2-03 减速开始时的S形时间 0.00~2.50s C2-04 减速结束时的S形时间 0.00~2.50s 富士G11S H07 加速/减速方式 “0”表示线性方式“1”表示弱S形方式“2”表示强S形方式“3”表示曲线加减速 德力西CDI9000 01-37 加减速S曲线 “0”表示线性方式“1”表示S曲线(开始时)“2”表示S曲线(结束时)“3”表示S曲线(全部)

五、什么情况需要设置起动频率?

电动机起动时,一般从0Hz开始加速,而有些情况却需要直接从某一频率开始加速,这时变频器起动瞬间输出的频率就是起动频率。需要设置起动频率的情况如下:

1)在多台水泵同时供水的系统里,由于管路内已经存在一定的水压,后起动的水泵如果从0Hz 起动,将难以旋转起来,所以电动机需要直接从一定频率起动。

2)有些负载的静态摩擦力较大,难以从0Hz开始起动,设置起动频率可在起动瞬间产生一定起动冲力,使系统顺利旋转起来。

3)锥形电动机起动时,定子、转子之间有一定摩擦,设置了起动频率,可以在起动时很快建立起足够的磁通,使转子和定子间保持一定的空气隙。

六、什么是直流制动?意义如何?怎样设置相关参数?

向电动机定子绕组通入直流电流,使电动机处于稳定停机状态,称作直流制动。分起动前的直流制动和停机时的直流制动两种应用。例如,鼓风机之类的负载,即使停机不通电,在风的作用下,也会自行反向转动,假如这时起动,由于电动机已有一定的反向转速,将会导致变频器过电流或过电压跳闸。如果起动前施以直流制动,就能保证电动机在完全停车的状态下从零速开始起动。而惯性较大的负载机械,停机后常常停不住,有蠕动、爬行现象,有可能对传动设备或生产工艺造成不良后果。停机时,变频器的输出频率低至设定的直流制动起始频率时,向电动机定子绕组通入直流电流,电动机能够迅速停机,这就是电动机停机时的直流制动。

下面以博世力士乐CVF-G3变频器为例,介绍直流制动参数的设置方法。该款变频器的直流制动参数共有3个:L-12,停机直流制动起始频率;设定范围0.00~15.00Hz,当变频器的输出频率低于参数L-12设定值时,变频器将启动直流制动功能。L-13,停机直流制动动作时间指直流制动的持续时间;当该参数设置为零时,停机时的直流制动功能关闭。L-14,停机直流制动电压。

七、一台风机采用变频调速运行,要求在现场和控制室都能调速,怎样实现?

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图2 变频器的两地操作

如图2所示,首先将多功能输入端子X1和X2分别预置为升速端子和降速端子,然后按图将控制线接好。由图中可见,按钮SB1和SB3分别是现场和控制室的升速按钮,SB2和SB4分别是现场和控制室的降速按钮;端子FWD与CM1连接决定了运转方向为正转;F1和F2是两只频率表。将按钮SB1、SB2以及频率表F1安装在现场操纵盒内,按钮SB3、SB4以及频率表F2安装在控制室操纵盒内。这样,无论是在现场,还是控制室,都能方便地对风机进行调速操作。

八、怎样用变频器实现电动机的点动控制?

所谓点动,就是按下点动按钮或按键,电动机就按参数预置的点动方向、点动频率以及点动加速时间开始运行,松开点动按钮或按键就按参数预置的点动减速时间停止的一种运行方式。适用于短时运行需求,或者正式投运前对转向的确认、对起动电流和起动转矩的估测等。

若是偶然进行点动操作,可在预置了相关参数后操作变频器控制面板上的点动键(JOG键)实现,这种办法不用增加任何元器件和接线,相对比较简单。

对于生产工艺需要频繁点动操作,又希望将操作按钮安排在顺手方便的地方,可以使用外接输入端子控制。在多功能输入端子中,任选两个端子(如X1、X2)作为正、反转点动信号输入端,以博世力士乐CVF-G3系列变频器为例,按照表2预置相关参数后,分别按压正转点动按钮和反转点动按钮,就可实现点动操作。具体接线如图3所示。

表2 博世力士乐CVF-G3系列变频器点动运行参数设置

参数码 参数名称 设定值 说明 L-15 点动频率 按需设置 L-16 点动加速时间 按需设置 L-17 点动减速时间 按需设置 L-63 输入端子X1功能选择 5 正转点动控制 L-64 输入端子X2功能选择 6 反转点动控制

变频器应用:这十问你搞清楚了吗?

图3 变频器的点动控制

九、什么情况需要使用变频器的下垂功能?

有的生产机械需要两台或两台以上的电动机同时拖动,例如桥式起重机的大车,它由设在两侧的两台容量相同的电动机同时拖动,这两台电动机由同一台变频器供电,使它们同时升速和降速。这种情况不但要求两台电动机的转速同步,而且要求它们的负荷分配尽量均衡。变频器的下垂功能可以较好地满足这种应用需求。

十、下垂功能的控制原理是什么?如何设置变频器的下垂功能参数?

变频器应用:这十问你搞清楚了吗?

图4 变频器的转速、转矩关系曲线

图4a所示为电动机处于自然特性时的转速、转矩关系曲线,图4b所示为电动机具有下垂特性时的转速、转矩关系曲线。

1)下垂功能可以自动调整负载分配。图4-7中n1是电动机M1的转速,其值较大;n2是电动机M2的转速,其值小于n1。比较图4-7a和图4-7b可见,当两台电动机的转速差几乎相同时,有下垂特性的图4-7b所示的转矩差别明显减小,即两台电动机的负载差异减小了。

2)下垂功能可以自动调整转速。当两台电动机转速不一致时,转速较高的,负载必然偏重,下垂特性将使其转速迅速下降;相反,转速较低的,负载必然偏轻,下垂特性将使其转速迅速上升,结果是两台电动机的转速趋于一致。

设置变频器的下垂功能时,应根据不同的应用需求,预置不同的“下垂增益”,而有的变频器,例如艾默生TD3000系列变频器,可通过功能码F2.44直接预置一个频率值(0.00~9.99Hz),总而言之,都是通过参数预置,改变转速、转矩关系曲线的陡度,来满足下垂功能的应用需求。

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选自《电气控制从理论到实践——变频器应用一点通》

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