新科瑞产品应用案例（PDF82页）.pdf

1 新科瑞产品应用案例新科瑞产品应用案例 目录目录 1、 C500 变频器在数据车床上的应用1 2、 C500 系列变频器在磨床上的应用5 3、 SD500 伺服驱动器应用在电液伺服注塑机9 4、 罗茨风机改造方案14 5、 C500变频器在中央空调上的应用17 6、 C500 在工业洗衣机的应用24 7、 C500 变频器在制糖分离机上的应用27 8、 C500 在雕刻机的应用31 9、 C500 变频器球磨机应用方案36 10、 C500 变频器在倍捻机上的应用41 11、 C500 变频器冲床应用方案45 12、 C500 变频器在注塑机的节能改造方案47 13、 C500 变频器在空压机的节能改造方案51 14、 矿山皮带运输机解决方案55 15、 C500 变频器在恒压供水上的应用57 16、 针织大圆机的应用61 17、 C500 变频器在矿井提升机上的应用64 18、 C500 变频器在开炼机的应用70 19、 C500 变频器在密炼机上的应用75 20、 C500 变频器在音乐喷泉中的应用78 2 C500 变频器在数据车床上的应用 一、引言 数控车床又称为 CNC 车床，即计算机数字控制车床，是目前国内使用量最大， 覆盖面最广的一种数控机床， 它在数控机床中占有非常重要的位置， 几十年来一、 直受到世界各国的普遍重视并得到了迅速的发展。 二、数控车床的组成与用途 数控车床主要由主机、数控装置、驱动装置、辅助装置、其他附属设备几个部 分组成， 主要用于加工各种轴类或回转体零件， 能自动完成内外圆柱面、 圆弧面、 端面、螺纹等工序的切削加工，适用与加工形状复杂，精度要求高的轴类或盘类 零件。 三、C500 矢量变频器的在数控车床上的应用优势 C500 系列变频器采用先进的电流矢量控制技术，电机在低速时转矩大，具有 零伺服功能，运行频率在 0Hz 时具有一定（可调）的转矩输出，且速度精度高， 价格合理，功能齐全，能够自动侦测电机动态运转的参数并做出相应调整，以保 证电机运转在最高效率状态，因此，C500 矢量变频器是机床行业最佳的选择。 优势： 1、停机速度快、稳： C500 采用过励磁减速停机技术，可以让电机在更短的时 间里减速停机。 2、速度的精度与稳定性：转速设定的线性度好，稳速精度高，在负载变化时， 转速的波动在 2/1000 以内。 3、优良的低频性能：优化的无 PG 矢量控制算法，0.1Hz 可输出 200%的输出 力矩。 3 4、电网电压宽范围适用：先进的开关电源设计，可以适用于各种电网环境。 5、精湛的生产工艺：采取独特的涂层加厚工艺，对金属粉尘、腐蚀气体、潮湿 等恶劣的物理环境适应性强。 四、现场工况及接线 4 五、结语 目前我国正处于工业化中期，即从解决短缺为主的开放逐步向建设经济强国 转变，煤炭、汽车、钢铁、房地产、建材、机械、电子、化工等一批以重工业为 基础的高增长行业发展势头强劲，构成了对机床市场尤其是数控机床的巨大需 求。中国已经超过德国，成为世界第一大机床市场。数控机床已成为机床消费的 主流。 数控机床主轴一般交流伺服系统、 进口品牌矢量控制变频器以及变频专用电 机组成，购置费用很高，C500 系列变频器以其独特的性能和优越的性价比，在 数控机床领域为客户创造更多的效益。 5 C500 系列变频器在磨床上的应用 一、前言： 传统的磨床主轴通过工频直接启动运行，主轴砂轮电动机均按传统启动电 路运行。当出现电网电压有一定波动时，导致砂轮主轴转速有一定波动，影响工 件的磨加工精度。因此从提高加工质量加工效率等方面考虑，将变频调速技术应 用于磨床，可以收到满意的效果，但通用变频器由于抗环境能力差等劣势越来越 不符合磨床等现场要求，所以具有低频大力矩，防护等级高的高性能矢量变频器 就成了磨床现场的应用需求。 6 二、工艺要求： 磨床是利用磨具对工件表面进行磨削加工的机床，大多数的磨床是使用高 速旋转的砂轮对工件进行磨削加工，高速旋转的主轴使用变频器控制有如下要 求： 1.低频加工，力矩大，磨床进行粗加工时，需要主轴运行在低速频率内，通用的 变频器低频运行时，力矩不大，导致无法加工，所以需要变频器具备低频大力矩 特性 2.主轴运行无极调速。主轴根据工件的要求调整不同的运行速度，所以要求变频 器具有无极调速能力 3.运行转速精度高。主轴高速旋转精度直接影响磨削加工工件的精度，所以要求 所驱动变频器须具备高转速精度 4.防护等级高，磨床加工的环境处于高油污、高粉尘、高潮湿的环境，需变频器 具备高防护等级，否则造成短路损坏甚至炸机等故障产生。 5.电机抖动小，噪音小。 三、系统方案： 1.方案选型 根据磨床的工艺要求，我们选择 C500 系列高性能矢量变频器，变频器的功率与 所驱动的电机功率匹配。 2. 变频器介绍 新科瑞 C500 系列高矢量变频器，具备性能优越、结构紧凑、保护功能齐全、同 时具有丰富灵活的外围接口和功能的特点， 能够适应潮湿、 粉尘等各种恶劣环境， 可针对所有的行业应用和根据现场情况灵活的进行二次开发。其具有如下特点： 7 1）低频转矩大。矢量零速可达到 150%的启动力矩，高频运行模式时，最 高 600.0Hz 的基频输出 2）内置多段速和简易 PLC 功能 （3）频率/转速设定通道的优先级可灵活配置 4）丰富的警示与保护功能 5）高防护等级 IP54，可适应潮湿、粉尘等各种恶劣环境的使用 3.参数调试 主要设置如下参数： 功能码 设定值 说明 F0.01 1 端子启停 F0.02 1 模拟量端子AI1给定频率 F0.07 根据现场要求 最大输出频率 F0.08 根据现场要求 运行频率上限 F0.11 根据现场要求 加速时间 F0.12 根据现场要求 减速时间 F2.00-F2.05 根据现场要求 电机参数 8 四、系统优势： 使用 C500 系列高性能矢量变频器具有如下优势: 1.低频力矩大，开环矢量模式下 0.5HZ 150%启动力矩，保证系统在低频情况下 的正常加工 2.稳速精度高，在开环矢量模式下，转速精度为 0.2%，保证加工的精度 3.调速范围宽，1:200 的调速范围足够保证进行无极调速 4.高频输出，C500 最高 600HZ 频率输出，保证高速加工的要求 5.IP54 的防护等级，能够保证机器在恶劣环境下的正常运行 五、结束语 新科瑞 C500 系列高性能环矢量变频器，基于全新硬件设计平台，可适应 潮湿、粉尘等各类恶劣环境，有效抵御粉尘、油污、高湿度、酸性腐蚀物质及其 他高污染物对变频器的损害，确保变频器在极其恶劣的环境中安全使用，可以很 好解决磨床使用当中的要求，提高了效率，大大降低了由于恶劣环境导致的故障 率，得到磨床客户的高度认可。 9 SD500 伺服驱动器应用在电液伺服注塑机 一、注塑机原理与工艺介绍 注塑机是一种专用的塑料成型机械。 它利用塑料的热塑性， 经适当加热熔化后， 加高压快速流入模,经一定时间保压、冷却，成为各种型材和塑料制品。 注塑机的一个工作循环包括如下运作： (1）锁合模：模板快速接近定模板，且确认无异物存在时，系统转为高压，将模 板锁合； (2）注射台前移：喷嘴与模具紧贴； (3）注射：注射螺杆以一定的压力和速度将料筒前端的熔料注入模腔； (4）保压、冷却：通过此动作，使模腔内的塑料制品冷却成形； (5）预塑：传统上应用液压马达驱动螺杆并后退，料斗中加入的塑料粒子被前推 进行预塑。螺杆后退到预定位置，停止转动，准备下一次注射； (6）注射台后退，开模； (7）顶出制品。 液压系统通过油泵和不同阀门的配合产生压力和流量， 提供油缸和液压马达所要 求的推动力和移动速度。 二、注塑机常见方案对比 1、传统注塑机系统方案： 传统定量泵注塑机是采用定量泵供油的，注塑过程的各个动作对速度、压力的 要求不一样， 它是通过注塑机的比例阀采用溢流调节的方式将多余的油旁路流回 油箱，在整个过程中，马达的转速是不变的，故供油量也是固定的，而由于执行 动作是间隙性的，也并不可能是满负载的，因此定量供油浪费了很大的能量。 变量泵注塑机在马达转速不变的情况下，根据压力、流量的变化改变液压泵排 量， 同时电机负载也会随着排量而改变。如果忽略机械能到液压能转换过程中的 能量损失，则可近似认为油泵的输出功率与电机的输出转矩与电机转速成正比。 所以变量泵比定量泵方案要节省能量。 2、变频改造方案： 此方案将控制比例流量阀的电流/压力信号同时输入给变频器的模拟量输入端， 通过控制油泵电机的转速，油泵的实际流量正比于电机的转速，油泵的功率因此 也正比于电机的转速，起到了节能的目的。根据塑料制品和工艺要求的不同，其 10 节能效果从 35%至 70%的范围内不等。 3、伺服改造方案： 伺服改造方案原理与方案 2 相同，不同之处在于油泵的驱动不一样。方案 2 由 普通异步电机与变频器驱动， 而伺服方案中油泵的驱动由永磁同步伺服电机和伺 服驱动器组成。 系统方案如图 1 所示： 图 1 注塑机伺服油泵方案 伺服驱动方案与普通变频异步电机驱动方案相比，具有节能率高、效率高、 成品率高等优点。伺服驱动电机液压能耗要比传统注塑机节能 4090%，比变 频器改造注塑机节能 2050%。 11 图 2 三种油泵方案节能对比图 三、新科瑞伺服注塑机方案介绍 新科瑞注塑机同步伺服油泵系统方案，以 SD500 系列电液伺服驱动器为伺 服电机控制平台，搭配电液注塑伺服专用适配卡和旋变适配卡，与同步电机组成 伺服闭环控制系统。 12 交流接触器 交流电抗器 三相电 源输入 MCCB 继电器输出2 继电器输出1 SD500 - 外接制动电阻 W V U X7 X5 X6 X4 X3 X2 X1 T S R +PB 压力指令 0-10V输入 GND AI2 AI3- +13V Y2 AO2 BRC TB X8 AO1 TC TA BRA 接点容量: 250 AC 1A 30V DC 1A PLC P24 COM 1 2 3 I(电流) V(电压) AI1 1 2 3 I(电流) V(电压) AI2 1 2 3 I(电流) V(电压) AO1 1 2 3 I( 电流) V(电压) AO2 E EE 控制回路 主回路 M 屏蔽电缆 AI1 AI3+ GND 流量指令 0-10V输入 CGNDCANH CANL +485- P24 Y1 GND L1+ L1- SIN+ SIN- COS+ COS- EXC+ EXC- 压力 传感 器 E 双绞屏蔽电缆 电机 编码 器 电机 热敏 电阻 KTY+ KTY- SIN+ SIN- COS+ COS- EXC+ EXC- 油泵使能 PID控制切换 故障复位 多阀联动分流控制1 多阀联动分流控制2 输入公共端 开路集电极输出1 开路集电极输出2 1 2 3 I(电流) V(电压) AI3 DB15母头,电机编码器接口，可选 +10V -10V 图 4 伺服系统电气配线图 新科瑞伺服注塑机方案特点： 1、基于大裕量硬件平台设计，可 120%重载长期运行，过载能力强； 2、油压和流量信号可以选择 CAN 通信给定和模拟量给定两种方式； 3、SD500 全系列全系列可内置制动单元，用户可按需配置制动电阻实现快速制 动效果； 4、电液注塑伺服扩展卡搭配标准机型使用，方便安装、更换和版本升级； 5、优异的伺服电机控制算法，可以驱动行业通用的同步电机； 13 6、优异的伺服电机控制算法，发挥伺服电机快速响应特性； 7、八段专用 PID 模块，高精度高响应油压控制，压力波动低于0.5bar； 四、小结 本文介绍了一种基于新科瑞 SD500 系列电液伺服驱动系统，该方案具有高效 的节电功能，其节电率能达 4090%，且系统响应快，运行稳定可靠，保护功 能强大，操作简单方便。既能够满足注塑成型工艺要求，提高产品质量和产量， 又减少了设备维护费用，为用户创造了良好的经济效益。目前已成功应用于多个 注塑机伺服应用系统。 14 罗茨风机改造方案 一、罗茨风机工作原理 三叶罗茨鼓风机是一种双叶轮同步压缩机械， 每个三叶型转子用两个轴承支 承,利用一对同步齿轮,使两个转子的相对位置始终保持不变。属容积式鼓风机， 具有强制输气特征。作为回转式机械，具有比较稳定的工作特性，转子与转子、 转子与泵体、转子与侧盖之间都有微小间隙，因而工作腔内没有摩擦,无接触磨 损部分；经济耐用，无需润滑，使用寿命长，动力平衡性好。运转一周有六次吸 排气过程，容积效率高。结构简单，使用维护方便，不需要内部润滑，输送的介 质不含油等特点。泵转子的支承采用了可靠的消隙结构,转动部件作细致的动平 衡,并采用高精度的斜齿轮,因此,运行平稳,噪声低,使用更加可靠,可在高压差下长 期运行。动密封部位采用了进口的专利技术,并采用进口油封,控制轴封处的跳动 量小于 0.01mm。 二、现场情况 根据现场的观察和操作工的描述： 现场电机的型号为： Y315MI-6、 额定电流为168.8A、 额定转速为980r/min、 额定电压为 380V、运行电流 100A 左右；风门的开度为 50%-90%之间（根据 现场操作工的介绍）；那么我们以阀门最大的工作状态进行分析： 该厂风机为 90KW（风门开度实际为 90%）计算风机功率为：90KW 实际 使用的功率是电动机额定功率的 85%。按照每年工作 300 天，一天工作 24 小 时，每度电 0.5 元计算每年的电费理论值为（1KW1 小时=1 度电）： 90KW300 天24 小时0.5 元85%27.6 万元 三、投资回收期 应用变频器将风门完全开启，将风机转速将为原有转速的 85%，即（按最 高频率），频率为 42.5HZ，那么实际运行效率为： 运行率%=1-（1-15%）3100% =61.5% 理论计算电费应为： 90KW300 天24 小时0.5 元61.5%=19.9 万元/年 节省电费为： 27.6-19.9=7.7 万元/年 15 （那么一年就可以收回投资成本） 四、改造方法及线路图 我们改造遵循小改动，高效率的原则；所以以前的线路我们不动，只是在以 前的线路和电动机之间，加上我们的变频装置，在变频工作模式下，由变频器输 出的电压来驱动风机；在工频模式下由以前的市电来驱动风机； 从以前的电源端引三相 380v 的电压到我们的变频器 QF 端，作为我们变频 器的工作电压，再由我们变频器的输出端（U、V、W）输出我们所需要的三相 可变电源来控制我们风机电动机的转速；从而达到我们所需求的风量，使电机在 最佳的模式下运行。 图 1 考虑操作工在楼上操作，我们可以把调速按钮放在楼上，操作工就可以在楼 上直接操作。楼上做一只转速表，操作工可以看见电动机的当前转速，这样方便 操作工的操作。 为了保障我们的正常工作，我们加装了工变频转换系统；当变频器有 C500 380V 双 投 式 闸 刀开关 QF QF2 目前的供电系统 16 故障时，我们可以切换到工频运行； 五、改造后的优点 （1）可以使电动机平滑启动，有效的减小了启动电流，把启动电流控制在额 定电流的 2 倍以内； （2）减小了对电机轴承、风机轴承和机械的硬性冲击，降低了系统的维护成 本和维护工劳动强度； （3）使电机在最佳的状态下运行，减少企业的运行成本； （4）变频器对电机有过流、过载、过压、过热、欠压和接地保护。 17 C500 变频器在中央空调上的应用 一、引言 中央空调是现代大型建筑物不可缺少的配套设施之一， 据统计电能的消耗约 占建筑物总消耗的 50%。中央空调系统在设计上都是按最大负载并增加 10%至 20%的余量设计，由于季节、昼夜及用户负荷的变化，实际负载比设计负载小的 多，满负载运行时间不到 1%，虽然中央空调冷冻主机的负荷能随季节气温变化 自动调节负载，但是系统匹配的冷冻泵、冷却泵及冷却塔风机却不能自动调节负 载，长期在 100%负载下运行，造成了能量的极大浪费，具有很大的节能空间。 二、中央空调系统 如图 1 所示为典型的中央空调系统图， 主要由冷冻水循环系统、 冷却水循环 系统及冷冻主机三部分组成： 图 1 中央空调系统原理图 1、冷冻水循环系统 该部分主要由冷冻水泵、 终端风机盘柜机及冷冻水管道等组成。 从主机蒸发 18 器流出的低温冷冻水由冷冻泵加压送入冷冻水管道，进入室内进行热交换，带走 房间内的热量， 最后回到主机蒸发器。 室内风机盘柜用于将空气吹过冷冻水管道， 降低空气温度，加速室内热交换。 2、冷却水循环系统 该部分由冷却泵、冷却水管道及冷却水塔等组成。冷冻水循环系统进行室内 热交换的同时，必将带走室内大量的热能。该热能通过主机内的冷媒传递给冷却 水，使冷却水温度升高。冷却泵将升温后的冷却水压入冷却水塔，使之与大气进 行热交换。 3、制冷主机 中央空调主机部分由制冷压缩机、蒸发器、冷凝器、节流阀及冷媒等组成， 其工作循环过程为，首先低温低压气态冷媒被压缩机加压成高温高压液体，进入 冷凝器中经冷却循环水冷却并通过室外冷却塔把热量释放到大气中。 随后经过节 流阀节流降压变成低压气液混合物进入蒸发器，冷媒在蒸发器中不断气化，同时 吸收冷冻循环水中的热量形成冷水。最后，蒸发器中气化后的冷媒又变成了低压 气体，重新进入了压缩机，如此循环往复。 三、中央空调节能理论 由流体力学理论可知，离心式流体传输设备（如离心式水泵、风机等）的输 出流量 Q 与其转速 n 成正比； 输出压力 P （扬程） 与其转速 n 的平方成正比； 输出功率 N 与其转速 n 的三次方成正比，用数学公式可表示为： Q=K1n P=K2n 19 N=PQ =K3n （K1 K2 K3 为比例常数） 由上述原理可知， 采用变频无极调速技术控制水泵的转速方式调节流量， 当 流量下降时， 电能消耗将以三次方的比例下降。 如将电机的供电频率由 50Hz 降 为 40Hz，则理论上，电能消耗将减少 48.8%。 四、中央空调改造方案 1、循环水系统的控制方案 冷冻水循环系统采用稳定温差 （实时根据用冷量， 调整变频器的输出频率来 稳定温差）、压差（保证最高供冷处压力满足要求）等参数控制；冷却水循环系 统采用稳定温差、及冷却塔环境温湿度等参数控制，冷却系统温差及环境温湿度 控制，主机性能明显优于冷却水出水温度控制。将冷冻和冷却水的进、出水温差 控制在 4.55，控制系统根据负荷变化的反馈信号经 PID 调节与变频器组成 闭环控制系统， PLC 根据监控值控制变频器工作频率和水泵运行台数， 从而调节 循环水流量，控制中央空调系统热交换的速度。 2、冷却塔散热系统控制方案 冷却塔散热系统温度传感器检测冷却塔出水温度值，将冷却塔出水温度控 制在 2729，PLC 根据出水温度控制冷却塔风机的运行台数及变频器的工作 频率，使冷却水出水温度达到设定值。 3、电气控制方案 某大厦中央空调机组数据如下表： 机组 常用（型 号） 备用（型 号） 变频器选型 20 中 央 空 调 冷冻泵 2 台 110KW 1 台 55KW 1 台 C500-110G-4T，1 台 C500-055G-4T 冷却泵 2 台 90KW 1 台 55KW 1 台 C500-090G-4T，1 台 C500-055G-4T 冷却塔风 机 2 台 22KW 1 台 11KW 1 台 C500-022G-4T，1 台 C500-011G-4T 改造之前工频运行，冷冻和冷却进出水平均温差在 3.5左右，温差越小改 造节能空间越大。 图 2 冷冻泵变频电气原理图 冷冻泵变频电气原理如图 2 所示，控制原理为：（PLC）先控制 0#变频器软启 动电机 M1，当 M1 到达额定转速时，仍未达到设定温差值时，(PLC)控制 M1 C500- 110G-4T C500- 055G-4T 21 切换工频电网运行，然后再控制 0#变频器启动 M2，当 M2 到达额定转速时， 仍未达到设定温差值时， (PLC)控制1#变频器启动M3， 此时0#变频器给定50HZ 额定频率，主要控制 1#变频器调节电机转速，控制冷冻水的循环速度；当 M3 工作在下限转速时，如果检测值大于设定值，(PLC)控制电机 M3 停机，同时控 制 0#变频器调节，当 M2 工作在下限转速时，如果检测值大于设定值，停止 M1 电机，0#变频器通过调节 M2 水泵从而达到设定要求。 冷却水循环系统和冷却塔系统变频控制原理和冷冻水循环系统变频控制原理相 同， 在方案中保留原工频系统的基础上加装变频控制系统，与原工频系统之间仅 设置连锁以确保系统工作安全。 调试参数设置 1）F0.01 =1，选择端子运行命令控制电机正转、停止； 2）F0.02 =2，模拟量 420mA 输入给定频率，调节电机转速； 3）F0.09 =30，变频器下限频率设为 30HZ，为确保水泵风机有效流量及电机 合适的温升 4）F0.13 =2，禁止水泵、风机反转运行； 5）F1.00=2，变频器启动方式设置为转速跟踪再启动，避免冷却塔风机由于外 界风力作用 使风机自转而造成再生电能损坏变频器。 调试主要事项 1、整改设备安装完毕后，先将编好的程序写入 PLC，设定变频器参数，检查电 22 器部分并逐级通电调试； 2、投入试运行时，人为地减少负荷，观察流量是否因频率的降低而减小，并找 到制冷机报警时的最低变频器频率，以及流量降低后管道末端的循环情况，使变 频器工作在一个最低的稳定工作点； 3、用温度计及时检测各点温度，以便检验温度传感器的精确度及校验各工况状 态。 五、中央空调系统变频改造的优点 1、采用变频器闭环控制，可按需要进行软件组态并设定温度进行 PID 调节，使 电机输出功率随热负载的变化而变化， 在满足使用要求的前提下达到最大限度的 节能； 2、变频器具有软启软停，减少了振动、噪音和磨损，延长了设备维修周期和使 用寿命，并减少了对电网冲击，提高了系统的可靠性； 3、变频器对电机具有过压、欠压、过流、接地等多项保护措施，使系统的运转 率和安全可靠性大大提高； 4、变频器中直流电容器的隔离作用使输入的功率因数接近于 1，电动机的励磁 无功电流由电容器提供，可节约电网容量； 5、变频调速闭环控制系统与原工频控制系统互为互锁，不影响原系统的运行， 且在变频调速闭环控制系统检修或故障时，原工频控制系统照样可以正常运行。 六、小结 新科瑞电气 C500 系列变频器应用于中央空调系统，采用变频闭环控制电机， 按需要设定温度，使设备储备容量和随时间季节的热负载通过转速调节，在满足 23 使用要求下达到最大限度的节能。目前已成功应用于多个中央空调节能改造现 场，据统计分析节电率平均达到了 30%以上。 现场图片： 24 C500 在工业洗衣机的应用 一、引言 工业洗衣机是用于酒店、宾馆、洗衣店或工厂进行大批量衣物清洗用的电器 设备。其洗涤工艺一般由进水、洗涤正转、暂停、洗涤反转、排水和脱水等环节 组成。 近些年来， 工业洗涤设备尤其以水洗设备为主， 变频器的应用越来越普及， 变频器也因此为工业洗涤设备带来了全新的技术革命， 从最早的不可调速的半自 动洗衣机到用两个双速电机来实现四个速率的全自动洗衣机， 最后发展到只需一 个电机就可实现多段速率的现代洗衣机。 二、工艺介绍 全自动工业洗衣机的工作原理是：在时序控制器的统一调度管理下，通过变 频器控制异步电动机不间断地执行正反旋转以实现水和衣物的不同步运动， 从而 使水和衣物等相互摩擦、揉搓，达到洗净的目的。 其主要有以下洗涤程序： 开始 洗涤 均布 中脱 高脱 结束 25 首先，加水，正反转洗涤 25 分钟，洗涤完毕后，排水，进入脱水阶段，脱 水阶段包括均布、中脱和高脱三个过程，均布即是在有水和无水的情况下，以比 洗涤过程高的转速正向旋转 1.5 分钟，使衣物均匀地附着在洗衣机的滚筒内侧， 以使后续的脱水过程平稳；排水后，提高转速进入中速脱水过程（2 分钟），随 后再进入高速脱水过程（5 分钟），使衣物的含水率降至所要求的水平。速度的 设定方式有两种： 1）以多段速的方式，在变频器上直接设定各阶段运行速度； 2）通过洗衣机专用控制电脑，以通讯方式设定各阶段的运行速度各阶段的运行 速度为： 洗涤：30rpm 左右 均布：60rpm 左右 中脱：400rpm 左右 高脱：700800rpm。 整个过程中，对变频器的要求： 1、洗涤时，频繁正反转，瞬时电流大，对变频器过载能力要求高。 2、洗涤时带载启动，转速低，要求启动力矩大。 3、全程运行转速稳定。 4、高脱时，电机在高速运行，电机不能失速。 5、从 130Hz 到 0Hz 减速，制动在 2min 内停机。 6、能长期在高温，潮湿的环境下工作。 变频改造方案 26 下面介绍一种速度给定方式为多段速控制方式的工业洗衣机方案， 电源主要 为三相 380AC，电气及其控制系统接线如下图： R ST X1 X2 U V WX3 正转 反转 L1 L3 L2 COM 制动电阻 + PB TC 多段速端子1 故障输出 断路器 TA X4 多段速端子 2 全自动工业洗衣机变频器主要功能参数设置如下表： 功能码 设定值 说明 功能码 设定 值 说明 F0.00 2 V/F 控制方式 F4.05 50 V/F 频率点 3 F0.01 1 端子控制 F4.06 100 V/F 电压点 3 F0.02 5 多段速设定 F4.09 0 自动转矩提升 F0.07 130 最大输出频率 F5.01 1 正转运行 F0.08 130 上限频率 F5.02 2 反转运行 F0.11 10 加速时间 10S F5.03 13 多段速端子 1 F0.12 10 减速时间 10S F5.04 14 多段速端子 2 F4.00 2 用户自定 V/F 曲线 FA.00 5 多段速 0 F4.01 6 V/F 频率点 1 FA.01 11 多段速 1 F4.02 25 V/F 电压点 1 FA.02 60 多段速 2 F4.03 25 V/F 频率点 2 FA.03 100 多段速 3 F4.04 83 V/F 电压点 2 F2.01F2.05 为电机参数，根据现场电机铭牌设定 四、结语 新科瑞 C500 变频器已经成功应用在工业洗衣机领域，经过一段时间的客户 使用验证，其优越的性能（低频转矩大，调速范围宽，稳态精度高，操作灵活方 便，功能保护全）以及高可靠性得到了客户的好评，完全满足工业洗衣机行业的 需求。 27 C500 变频器在制糖分离机上的应用 一、一、引言引言 目前国内糖厂使用的离心机，大部分是变极调速间隙式离心机，这种离心机 提速慢，制动采用抱闸制动对电机的冲击大，电机很容易损坏，辅助时间长、噪 音大，限制了生产能力的提高。由于糖厂处于经济欠发达地区，采用自发电，电 网电压波动大， 裕量小， 且原料季节性强， 要求设备在较短时间内保持高生产率， 高可靠性，免维护，而离心机惯量大，频繁制动，速度精度要求高，因此要求系 统有足够的制动能力，对电气系统要求较高。 随着变频技术的发展，变频器在制糖分离心机上的应用越来越多。采用变频 器驱动普通三相鼠笼电机可满足制糖分离工艺的要求。 考虑到分离机的机械特性 属于恒转矩大惯性负载，应采用恒转矩特性的变频器并配置刹车制动单元，选用 合适的制动单元，配以一定的制动电阻满足分离机刹车制动的要求。本文介绍了 新科瑞 C500 系列变频器应用在糖厂分离机上，这种变频器具有独特的矢量控 制、低速高转矩输出、转差补偿、AVR 自动稳压运行等功能。与原来的操作方 式一致，采用多段速度控制。 制糖分离机的工艺 广东某糖厂的制糖分离工艺采用离心脱水方式。分离机主要由锥体转筒、驱 动电机组成，电机轴与转筒直接相连。从高浓度的糖水中结晶出来的固体糖，在 锥体转筒中进行脱水处理。处理的过程是：电机从零开始升速，这时物料也开始 注入转筒，升至 200r/min 大约需要 1 分钟，注入的物料已达到 1.5 吨，这时停 止注料，并且升速至 700r/min 运行 1 分钟后，再升速到 1000r/min，运行 4 分钟后，水已全部抛干，逐步降速至停止，降速过程大约 2 分钟。整个工艺过程 28 需时 8 分钟。 制动单元及电阻 1、能耗制动：由于负载较重（物料 1.5 吨） ，加速到 1000r/min 后，要在 2 分钟的时间内停下来，必须加装容量与变频器容量相当的制动单元，制动单元实 际上就是一个电压滞环开关。在电机降速时，负载的动能很大，加在电机转子上 的电压，给电机提供磁场，电动机变成了三相交流发电机，发电机发的电经逆变 桥上的二极管整流变为直流对电容充电。如果电流可以观测，则电流的流向和降 速前相反，表明能量由负载返回变频器，当电容的充电电压达到 710V 时，制动 单元开关打开，电流流向制动电阻力，电能以电阻发热的形式耗掉。由于能量被 消耗，电容电压下降，下降到 680V 时制动单元关断。只要制动过程没有结束， 制动单元就会反复地打开和关断，使负载以平稳的速度，很快地降到零。 2、制动电阻的计算：在有制动电阻制动的情况下，电动机内部的有功耗损 部分，折合成制动转矩，大约为电动机额定转矩的 20%。因此可用下式计算制 动电阻的阻值： 式中：UC 为制动单元动作电压值，现为 710V；TB 为制动转矩；TM 为电动机额定转矩；N 为开始减速时电机的速度，本例为 1000r/min。 由制动单元和制动电阻构成的放电回路中，其最大电流受制动单元 ICBG 最大允许电流 IC 的限制，制动电阻的最小允许值为： RminVC/IC 因此通常 RminRB（5）RB0 3、制动电阻的确定：视电机是否重复减速，制定电阻额定功率选择是不同 29 的，本例中电阻的额定功率为 24kW，自然冷却，如果强迫风冷电阻的额定功率 可减小。 一般制动电阻应采用双线并绕的无感电阻， 当然也可用普通的箱式电阻， 但需在电阻两端并接一只续流二极管， 可使用快恢复二极管， 耐压 1000V 以上。 变频改造方案 1、主要配置：C500 高性能矢量变频器，制动单元，制动电阻。 2、基本电气图如下： R ST X1U V W X3 启动 M L1 L2 L3 COM 制动 单元 C500 P+ P- 故障复位 TC 故障输出 断路器 TA 制动 电阻 三相 电机 三相 电源 3、变频器参数设置如下： 功能码 设定值 说明 F0.01 1 运行命令为端子控制 F0.02 4 频率源为内部 PLC 给定 F0.07 68 最大输出频率 F0.08 68 运行频率上限 F0.11 100 加速时间为 100S，根据现场设定 30 F0.12 100 减速时间为 100S，根据现场设定 F2.01F2 .05 根据电机 铭牌 电机参数，根据电机铭牌 FA.00 20 多段速 0 FA.01 70 多段速 1 FA.02 100 多段速 2 FA.16 1 第 0 段运行时间 FA.17 1 第 1 段运行时间 FA.18 4 第 2 段运行时间 FA.37 1 运行时间单位为分钟 五、结语 该方案实现了系统软启动，有效保证系统控制工艺的同时提高了工效，节 能效果显著，并且有效延长了系统各设备的使用寿命，降低了设备维护量，为客 户取得了良好的经济效益。实践证明，该方案在制糖行业有着非常广阔的应用前 景，目前已成功的应用于多个分离机变频改造的系统中。 现场图片： 31 C500 在雕刻机的应用 一、引言 目前，数控雕刻机逐渐成为各行业生产的必备专业工具。随着 CNC 数控技 术配合高性能的变频控制器和伺服驱动设备在各生产行业的发展应用， 数控雕刻 机日益成为当今雕刻行业的主流配置。 主轴系统是数控雕刻机的重要组成部件，其性能对数控雕刻机整机的性能有 着至关重要的影响。变频器作为主轴系统中的心脏，更是不可或缺的关键部件。 本文主要介绍的是变频器在数控雕刻机主轴拖动系统上的应用。 二、雕刻机的组成及工作原理 当今主流数控雕刻机是由计算机、雕刻机控制器、雕刻机主体三部分组成， 其工作原理是通过计算机内配置的专用雕刻软件进行图样设计和排版， 经由计算 机把设计与排版的信息传送至雕刻机控制器中， 再由控制器把这些信息转化成能 驱动步进电机或伺服电机的脉冲信号，控制雕刻机主体上 X、Y、Z 三轴的雕刻 走刀定位。同时，控制器启动变频器，带动主轴电机的雕刻头高速旋转，对固定 于主机工作台上的加工材料进行切削、钻铣，即可雕刻出在计算机中设计的各种 平面或立体的浮雕图形及文字，实现雕刻自动化作业，按照不同的加工材质和工 艺要求，可以搭配不同的专用配置刀具。 32 三、数控雕刻机的主轴控制系统 主轴系统是数控雕刻机的重要组成部件， 其性能对数控雕刻机整机的性能有 着至关重要的影响。数控雕刻机要求主轴系统采用无级变速，目前多采用变频器 驱动异步交流电机来实现。主轴电机多采用两极高速无刷水冷电机，噪音小、切 割力度大。运行转速一般在 024000r/min，对应的变频器运行频率为 0 400Hz。为了提高加工效率，大型的雕刻机会装有多个主轴机头，一台变频器同 时驱动多个主轴电机工作。 新科瑞 C500 系列雕刻机专用变频器以其独特超强的性能和优越的性价比， 满足了主轴要求调速范围广、转速稳定度高、过载能力强、低速力矩大、加减速 时间短等方面的性能特点。 四、主轴系统的电气接线图及变频器参数设置 雕刻机供电系统有单相 220V 和三相 380V。 大多数机型采用单相 220V 供 电。 主轴频率来源大多为模拟量给定的方式，变频器的频率源采用的是数控系统 输出的 010V 模拟信号，对应运行频率为 0400Hz。此方式可以对主轴实现 无级调速，根据不同的雕刻对象或者雕刻工艺，实时改变主轴切削转速。广泛应 用于要求雕刻工艺较高、较精细的中高端雕刻机。 变频器的安装接线简图如下： 33 L1L2 X1 X3 U V W 启 动 L N GND COM 频 率 给 定 制 动 电 阻 + PB 故 障 复 位 TC 故 障 输 出 AI1 断 路 器 TA AI1/GND 接受控制器输出的 010V 模拟量信号，此电压值与变频器里参 数设置的调速频率范围对应成正比。X1/COM 为变频器正转信号，当控制器发 出正转信号，则控制器上的输出继电器动作，继电器的常开触点吸合，提供信号 给变频器。L1、L2 为变频器的电源输入，若变频器选择三相输入，则连接在 R、 S、T 端子上即可。TA/TC 为变频器继电器输出，通常选择变频器故障报警输出， 接入雕刻机控制器或者外部故障指示回路。 变频器的参数设置如下： 功能码 设定值 说明 F0.00 2 控制方式采用 V/F 控制 F0.01 1 运行命令选用外部端子控制 F0.02 1 频率源选择模拟量 AI1 输入（0-10V） F0.07 400 最大输出频率设置 400Hz F0.08 400 上限频率设置 400Hz F0.11 5 加速时间，根据现场要求 34 F0.12 5 减速时间，根据现场要求 F2.01-F2.0 5 根据现场设 定 电机参数，根据现场电机铭牌设定 在客户要求减速时间较短的场合，可根据需要选配接制动电阻，接入主回路 端子的 P+/PB 之间。制动电阻功率可参考说明书附录部分的机器功率等级选择 相匹配的型号。 五、雕刻机的分类及应用行业 数控雕刻机按应用可分为：木工雕刻机、石材雕刻机、广告雕刻机、圆柱雕 刻机、工艺雕刻机等。 1、 木工雕刻机主要用于木器加工，使其更具美观价值。 2、 石材雕刻机可在石材、陶瓷、瓷砖上雕刻字画。 3、 广告雕刻机广泛用于雕刻各类标牌、有机玻璃、石门牌、三维告示牌、装饰 礼品等。 4、圆柱雕刻机也称立体雕刻机，能在圆柱型物品的表面雕刻。 5、工艺品雕刻机俗称玉石雕刻机。它的精度高，雕刻速度相对要慢，台面尺寸 也较小，适合做精细的工艺品雕刻。 六、 小结 国内数控雕刻机厂家主要分布在山东济南、安徽合肥、江浙沪一带。新科瑞 变频器有着出色的性价比、稳定的转矩特性、完善的售后保证等特点，是雕刻机 行业的理想选择。提供着最稳定的主轴动力保证，为雕刻机市场的蓬勃发展贡献 出强健的力量。 雕刻机图片 35 36 C500 变频器球磨机应用方案变频器球磨机应用方案 一、引言一、引言 在我国的陶瓷行业，球磨机被大量使用，是物料粉碎的不可缺少的重要生 产设备。球磨机一般功率都较大，系统采用简单的工频控制，所需研磨周期长， 研磨效率低，易造成物料的过度研磨，单位产品的功耗大，因而成为陶瓷行业最 大的耗电设备之一。同时系统的启动电流大，对设备和电网冲击较大，造成机械 设备的维护量也大。随着变频调速技术的快速发展，变频调速在陶瓷、水泥、冶 金行业已日渐得到了广泛应用。实践证明，球磨机采用变频控制节能效果显著， 可为企业创造非常良好的经济效益。本文以新科瑞 C500 系列变频器为例，介绍 了球磨机的一种变频控制应用方案。 图 1 球磨机现场 二、工艺介绍二、工艺介绍 37 1、球磨机主要由传动装置、筒体装置、给料装置、卸料装置及电气控制装置等 组成。 设备运行时由电气控制装置驱动电动机，然后再通过减速机及周边大此轮 的减速传动，拖动筒体装置回转。筒体装置内部装有的物料和研磨体在回转时产 生的离心力和摩擦力的作用下， 被提升至一定高度后沿近似抛物线的轨迹落下来 冲击和研磨筒体底部的另一部分物料， 并产生一定的轴向运行促使物料研磨和混 合均匀。研磨完成的物料最后通过卸料装置排除筒体，以进行下一段工序处理。 结构工艺如下图 2 所示。 1-电机 2-离合器 3-减速器 4-摩擦离合器 5-大齿轮 6-筒身 7- 加料口 8-端盖 9-旋塞 阀 10-卸料管 11-主轴头 12- 轴承座 13-机座 14-衬板 15- 研磨 图 2 球磨机结构 技术指标： 球磨机在运行过程中负荷波动大，要求变频器过流、过载、限流功能强； 球磨机启动时负荷非常重，要求点动即可将球磨机运行到任何位置； 球磨效果最佳的情况下，较大程度的节电。 2、在球磨机中，研磨体的运动状态与筒体的转速和研磨体与筒体内壁的摩擦因 素等有关系。研磨体在筒体中的运动状态基本上可以分为： a.泻落式运动状态：当球磨机转速较低时，全部研磨体可以看成是一个松散 38 的“团块”， “团块”的界面随着筒体的转动而沿着转动方向不断向上偏斜，形 成斜坡。当斜坡的倾斜角到达研磨体的自然休止角时，研磨体在重力等作用下将 沿斜坡滚下，形成泻落式运动，如下图所示。在泻落式运动中，物料主要在研磨 体相对运动产生的碰击和研磨作用下而被粉碎。 图 3 球磨机的 3 种工作状态 b.抛落式运动状态： 当球磨机转速较高时， 研磨体随筒体上升致一定高度后， 象抛射体一样抛落下来，在抛落式运动状态下，物料主要是在研磨体抛落时的碰 击作用以及部分的研磨作用下被粉碎。 c.离心式运动状态： 当筒体转速过高时， 由于离心力的作用， 研磨体“贴附” 在筒体内壁上与筒体一道做旋转运动而不再抛落，在离心式运动中，研磨体不再 对物料产生碰击和研磨作用，物料则不会被粉碎。 三、控制方案 根据球磨机原工况存在的问题并针对其生产工序及工艺特点， 设计了采用新 科瑞 C500 系列变频器系统控制方案，具体如下： 主电机使用矢量型变频器驱动，内置优化的控制程序，可根据球磨机的实时运行 负荷自动调整电机在运行过程中的各项参数，使电机的轴功率达到最佳化。系统 39 转速可根据球磨工艺条件的变化，设置为自动调节模式，保证球磨机工作效率的 同时可有效的节约电能。 控制电气图如下图 4 所示： 图 4 控制电气图 变频器参数设置： 功能码 设定值 参数名称 F0.01 1 运行命令通道 F0.02 1 频率给定通道 F0.11 根据现场设置 加速时间 F0.12 根据现场设置 减速时间 F1.06 1 停机方式 40 F2.01 电机铭牌参数 电机额定功率 F2.03 电机铭牌参数 电机额定转速 F2.05 电机铭牌参数 电机额定电流 四、方案特点及优势 1、球磨机使用变频调速后，实现了系统的软启动。启动电流大大减小，比之 前的工频控制小 35