PVC电石给料机变频调速控制器的设计【3张CAD图纸+毕业论文】

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关键词：: pvc 电石给料机变频调速控制器设计 cad图纸毕业论文

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PVC电石给料机变频调速控制器的设计
41页 19000字数+说明书+任务书+开题报告+文献综述+3张CAD图纸【详情如下】
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摘要
本变频调速组合控制箱用于控制GZG633型给料机的启动、变频调速、制动停机。由于采用了微电脑交流变频调速，使惯性振动给料机能实现软启动，避免了直接启动时冲击电流对电网的影响；同时可根据工艺要求进行变频调速而实现给料产量的调节；停机时，按下停机按钮，变频器停止输出。于此同时，接入反接制动，可使惯性振动给料机在短时间内迅速制动停机，防止机器产生很大的振幅，延长机器的使用寿命，减少停机时可能产生的碰撞、噪声等，并具有对振动机器进行过流、过载、断相等保护功能。
关键词：变频调速、电动机、变频器、继电器
Abstract
This frequency conversion velocity modulation combination control box uses in controlling the GZG633 feeding engine the start, the frequency conversion velocity modulation, the brake engine off. Because has used the microcomputer exchange frequency conversion velocity modulation, enables the inertial oscillation feeding engine to realize the soft start, has avoided when the line start surge current to electrical network influence;Simultaneously may carry on the frequency conversion velocity modulation according to the technological requirement to realize gives the material output the adjustment; When engine off, presses down the engine off button, the frequency changer stops the output. At the same time, turning on ties hands behind the back the brake, may cause the inertial oscillation feeding engine in a short time rapid brake engine off, prevented the machine has the very great oscillation amplitude, lengthens the machine the service life, reduces when the engine off possibly produces the collision, the noise and so on, and have to vibrate the machine to carry on the overflow, the overload, break the equal protection function.
Key word: Frequency conversion velocity modulation, electric motor, frequency changer, relay
目录
第一章概述 1
1.1 本课题所涉及的问题在国内(外)的研究现状综述 1
1.2 变频调速技术简介 3
1.3 变频调速技术的应用 4
第二章系统的元器件配置 6
2.1 变频器的合理选用 6
2.2 变频器箱体结构的选用 6
2.3 变频器功率的选用 7
2.4 根据变频调速控制系统的控制方式选用通用变频器 8
2.5 根据负载类型选用 8
2.6 SJ100变频器 11
2.7 时间继电器 14
2.8 热继电器JR36介绍 18
2.9 JZC1接触器式继电器 20
2.10 交流电动机的旋转原理 21
2.11 交流变频调速技术 24
第三章系统的工作原理 28
3.1 系统总体的工作原理 28
3.2 系统具体的工作原理 28
第四章电机控制配件 31
4.1 元件介绍 31
4.2 动态制动 32
第五章变频调速系统的前景展望 34
5.1 全数字化控制系统 35
5.2 PWM技术 35
5.3 高压大容量交流调速系统 36
致谢 37
参考文献 38
1.1.4其主要发展方向有如下几项：
（1）实现高水平的控制。基于电动机和机械模型的控制策略，有矢量控制、磁场控制、直接传矩控制和机械扭振补偿等；基于现代理论的控制策略，有滑模变结构技术、模型参考自适应技术、采用微分几何理论的非线性解耦、鲁棒观察器，在某种指标意义下的最优控制技术和逆奈奎斯特阵列设计方法等；基于智能控制思想的控制策略，有模糊控制、神经元网络、专家系统和各种各样的自优化、自诊断技术等。
（2）开发清洁电能的变流器。所谓清洁电能变流器是指变流器的功率因数为1，网侧和负载侧有尽可能低的谐波分量，以减少对电网的公害和电动机的转矩脉动。对中小容量变流器，提高开关频率的PWM控制是有效的。对大容量变流器，在常规的开关频率下，可改变电路结构和控制方式，实现清洁电能的变换。
（3）缩小装置的尺寸。紧凑型变流器要求功率和控制元件具有高的集成度，其中包括智能化的功率模块、紧凑型的光耦合器、高频率的开关电源，以及采用新型电工材料制造的小体积变压器、电抗器和电容器。功率器件冷却方式的改变（如水冷、蒸发冷却和热管）对缩小装置的尺寸也很有效。
（4）高速度的数字控制。以32位高速微处理器为基础的数字控制模板有足够的能力实现各种控制算法，Windows操作系统的引入使得可自由设计，图形编程的控制技术也有很大的发展。
1.2 变频调速技术简介
什么叫变频调速技术，它是一种以改变电机频率和改变电压来达到电机调速目的的技术。大家都知道，目前，无论哪种机械调速，都是通过电机来实现的。从大范围来分，电机有直流电机和交流电机。过去的调速，多数用直流电机，由于直流机调速容易实现。但直流机固有的缺点：滑环和碳刷要经常拆换，给人们带来太大的麻烦。因此有人就想，如果把可靠简单的笼式交流电机用来调速那该多好！因而就出现了定子调速、变极调速、滑差调速、转子串电阻调速、串极调速、液力偶和调速等交流调速方式。当然也出现了滑差电机、绕线式电机、同步机、这些都是交流电机。
到20世纪80年代，由于电力电子技术，微电子技术和信息技术的发展，才出现了对交流机来说最好的变频调速技术，它一出现就以其优异的性能逐步取代其它交流电机调速方式，乃至直流电机调速，而成为电气传动的中枢。因而说变频调速是时代的产物，只有在技术高度发展的今天，才能实现。它的逆变部分都基于电流很大、电压很高的SCR、GTR、IGBT、GTO、MCT 等电力电子器件来完成的。它的控制部分和负载状态的检测是由CPU（32位计算机）来完成，这是微电子器件发展的结果。内置4 — 20mA接口和RS485接口可以和仪表、DCS相接，通过总线Profibus、Interbus通讯。第二章系统的元器件配置
2.1变频器的合理选用
2.1.1变频调速原理
异步电动机的转速总是小于其同步转速，异步电动机的同步转速是由其磁极对数和电源频率所决定的。轴转速n=60f（1-S）/P。式中f—供电频率(Hm);P一定子绕组的磁极对数，如4极电机P=2,8极电机P=4;S一转子的转差率，公式为:式中no—同步转速，r/min—异步申动机转子的实际转速, r/min，同步转速no=60f/P，例如，f=5OHz,P=2,no=1500 r/min。如果该电动机的空载转率差S=0.002，该电动机的空载转速为:n=no(1-0.00267)=1500x(1-0.00267)=1496 r/min。调节参数f,s和p中的任意一个，即可达到改变异步电动机转速而对异步电动机进行调速控制的目的。变频器就是一个可以任意改变频率f和输出电压可调的交流电源。
2.2变频器箱体结构的选用
变频器的箱体结构应与环境条件相适应，即必须考虑温度、湿度、粉尘、酸碱度、腐蚀性气体等因素。常见有下列几种类型可供选用:
(1)敞开型IP00型，本身无机箱，适用装在电控箱内或电气室内的屏、盘、架上，尤其是多台变频器集中使用时，选用这种型式较好，但环境条件要求较高。
(2)封闭型IP20 型，适用一般用途，可有少量灰尘或少许温度、湿度的场合。
(3)密封型IP45型，适用工业现场条件较差的环境。
(4)密闭型 IP65型,适用环境条件差，有水、灰尘及一定腐蚀性气休的场合。
参考文献
[1] 宋书中主编. 交流调速系统[M]. 北京：机械工业出版社, 1999.5
[2] 王江,王家军,许镇琳. 基于逆变器死区特性的永磁同步电机系统自适应变结构控制[J]. 中国电机工程学报,21(8)
[3] 张燕宾主编. 变频调速应用技术[M]. 北京：机械工业出版社, 2002.5
[4] 彭志瑾主编. 电气传动与调速系统[M]. 北京：北京理工大学出版社 2003.6
[5] 刘祖润等编. 毕业设计指导[M]. 北京：机械工业出版社 2003.5
[6] 殷伟中主编. 大型电动机变频调速的原理及应用[M]. 牡丹江师范学院报 2004.2
[7] 周继华、李宏编著.现代电力电子上程[J].西安:西北上业大学出版社 1998
[8] 吴忠智、吴加林著.变频器应用手册[M].北京:机械上业出版社，2002
[9] 平鹏主编. 电磁振动给料机主要参数电测法[J]. 《起重机运输机械》，1974
[10] 日本株式会社. 安川电机VARISPEED - 616G5 使用说明书,1998.
[11] 王若尧. 如何合理使用变频器[J].内蒙古科技与经济,2004,4.
[12] Yaskawa. Dynamic Braking Calculation. 2001.
[13] 吴秋生. 交流传动的应用与展望[J]. 自动化博览, 2004,4.
[14] 赵相宾, 年培新.谈我国变调速技术的发展和应用[J].电气传动,2000,2.
[15] 陈国呈. PWM变频调速及软开关电力变换技术[M]. 北京:机械工业出版社,2001.
[16] 冯垛生,张森.变频器的应用与维护[M].广州:华南理工大学出版社,2003.8
[17] 原魁,刘伟强. 变频器基础及应用[M].北京:冶金工业出版社,2003.3.

内容简介：: 信息与电子工程系毕业设计(论文)毕业设计 (论文)开题报告信息与电子工程系工业电气自动化专业 03 级 2 班课题名称： PVC电石给料机变频调速控制器的设计毕业设计(论文)起止时间：2006年 2 月 15 日 6 月 8 日(共16周)学生姓名：学号：指导教师：报告日期： 2005年3月4日 1.本课题涉及变频调速系统的最新发展方向。（1）我国变频调速技术的发展概况电气传动控制系统通常由电动机、控制装置和信息装置3部分组成。电气传动关系到合理地使用电动机以节约电能和控制机械的运转状态（位置、速度、加速度等），实现电能-机械能的转换，达到优质、高产、低耗的目的。近年来交流调速中最活跃、发展最快的就是变频调速技术。变频调速是交流调速的基础和主干内容。上个世纪变压器的出现使改变电压变得很容易，从而造就了一个庞大的电力行业。长期以来，交流电的频率一直是固定的，变频调速技术的出现使频率变为可以充分利用的资源。我国是一个发展中国家，许多产品的科研开发能力仍落后于发达国家。至今自行开发生产的变频调速产品大体只相当于国际上80年代水平。随着改革开放，经济高速发展，形成了一个巨大的市场，它既对国内企业，也对外国公司敞开。很多最先进的产品从发达国家进口，在我国运行良好，满足了我国生产和生活需要。国内许多合资公司生产当今国际上先进的产品，国内的成套部分在自行设计制造的成套装置中采用外国进口公司和合资企业的先进设备，自己开发应用软件，能为国内外重大工程项目提供一流的电气传动控制系统。虽然取得很大成绩，但应看到由于国内自行开发、生产产品的能力弱，对国外公司的依赖性严重。从总体上看我国电气传动的技术水平较国际先进水平差距10-15年。（2）国外现状在大功率交-交变频（循环变流器）调速技术方面，法国阿尔斯通已能提供单机容量达3万kW的电气传动设备用于船舶推进系统。在大功率无换向器电机变频调速技术方面，意大利ABB公司提供了单机容量为6万kW的设备用于抽水蓄能电站。在中功率变频调速技术方面，德国西门子公司Simovert A电流型晶闸管变频调速设备单机容量为10-2600 kVA和Simovert P GTO PWM变频调速设备单机容量为100-900kVA，其控制系统已实现全数字化，用于电力机车、风机、水泵传动。在小功率交流变频调速技术反面，日本富士BJT变频器最大单机容量可达700kVA，IGBT变频器已形成系列产品，其控制系统也已实现全数字化。（3）未来的发展方向交流变频调速技术是强弱电混合、机电一体的综合性技术，既要处理巨大电能的转换（整流、逆变），又要处理信息的收集、变换和传输，因此它的共性技术必定分成功率和控制两大部分。前者要解决与高压大电流有关的技术问题和新型电力电子器件的应用技术问题，后者要解决（基于现代控制理论的控制策略和智能控制策略）的硬、软件开发问题（在目前状况下主要全数字控制技术）。其主要发展方向有如下几项。实现高水平的控制。基于电动机和机械模型的控制策略，有矢量控制、磁场控制、直接传矩控制和机械扭振补偿等；基于现代理论的控制策略，有滑模变结构技术、模型参考自适应技术、采用微分几何理论的非线性解耦、鲁棒观察器，在某种指标意义下的最优控制技术和逆奈奎斯特阵列设计方法等；基于智能控制思想的控制策略，有模糊控制、神经元网络、专家系统和各种各样的自优化、自诊断技术等。开发清洁电能的变流器。所谓清洁电能变流器是指变流器的功率因数为1，网侧和负载侧有尽可能低的谐波分量，以减少对电网的公害和电动机的转矩脉动。对中小容量变流器，提高开关频率的PWM控制是有效的。对大容量变流器，在常规的开关频率下，可改变电路结构和控制方式，实现清洁电能的变换。缩小装置的尺寸。紧凑型变流器要求功率和控制元件具有高的集成度，其中包括智能化的功率模块、紧凑型的光耦合器、高频率的开关电源，以及采用新型电工材料制造的小体积变压器、电抗器和电容器。功率器件冷却方式的改变（如水冷、蒸发冷却和热管）对缩小装置的尺寸也很有效。高速度的数字控制。以32位高速微处理器为基础的数字控制模板有足够的能力实现各种控制算法，Windows操作系统的引入使得可自由设计，图形编程的控制技术也有很大的发展。2.本课题所研究的内容及方法 (1)研究内容本变频调速组合控制箱用于控制GZG633型给料机的启动、变频调速、制动停机。由于采用了微电脑交流变频调速，使惯性振动给料机能实现软启动，避免了直接启动时冲击电流对电网的影响；同时可根据工艺要求进行变频调速而实现给料产量的调节；停机时，按下停机按钮，变频器停止输出。于此同时，接入反接制动，可使惯性振动给料机在短时间内迅速制动停机，防止机器产生很大的振幅，延长机器的使用寿命，减少停机时可能产生的碰撞、噪声等，并具有对振动机器进行过流、过载、断相等保护功能。 (2)研究方法准备按控制箱表盘“通电”按钮QA1，接触器KM1吸合，380V供电电源接至变频器的R.S.T端子，同时“电源指示”灯HL1亮。启动与变频调节：按表盘“启动”按钮QA2，“变频输出”接触器KM2吸合，将变频器的输出端U、V、W与振动电机连通。与此同时，中间继电器KA和KB吸合，KA-3触头闭合，接通变频器运行回路P24和FW，变频器开始工作，“工作指示”灯HL2亮。顺时针旋转“频率调节”旋钮RW，边调节边观察“频率显示”的频率变化值，直至工艺要求的频率值(最高设定50Hz)。停机及制动：按表盘“停止”按钮TA2，接触器KM2失电，使变频器的输出U、V、W与振动电机的连线脱开，中断变频器的输出。与此同时，“制动”接触器KM3和时间继电器KT吸合，由于KM3的吸合，引入反接制动功能，使惯性振动电机迅速制动，当KT的延时时间一到，其触头KT-1断开，切断控制电源，使KM3、KT、KB的线圈都失电而释放，制动即刻终止，振动电机停止转动。故障在正常工作时，若出现“故障指示”灯HL3亮，表明变频器有故障，需要停机查明故障原因，待故障排除后方可再开机。当变频器的故障一时难以排除时，为了不影响生产，此时按表盘“备用通电”按钮QA3后，继电器KC吸合，“电源指示”灯HL1亮，做好开机准备，再按表盘“启动”按钮QA2，KM和KA、KB吸合，将380V供电电源跳开变频器，直接向给料机振动电机供电；要停机时仍然按表盘“停止按钮TA2，完成停机的功能。当变频器的故障排除后，按表盘“备用断电”按钮TA3，再返回到正常的变频器变频的使用状况。当振动电机因过流、过载、断相等原因，保护热继电器FR将动作，切断控回路的电源，给料机将自动停机。两台惯性振动机在远行时要求彼此转向相反，即一台正转一台反转。如发现两太振动电机转向一致时，可将任一台振动电机的三根引线的任意两根线对调。3.本课题的研究意义当前全球经济发展过程中，有两条显著的相互交织的主线：能源和环境。能源的紧张不仅制约了相当多发展中国家的经济增长，也为许多发达国家带来了相当大的问题。能源工业作为国民经济的基础，对于社会、经济的发展和人民生活水平的提高都极为重要。在高速增长的经济环境下，中国能源工业面临经济增长与环境保护的双重压力。有资料表明，受资金、技术、能源价格的影响，中国能源利用效率比发达国家低很多。中国分别是瑞士、意大利、日本、法国、德国、英国、美国、加拿大的14.4倍、11.3倍、10.6倍、8.8倍、8.3倍、7.2倍、4.6倍、和4.2倍。1995年，中国火电厂煤耗为412克标准煤/kWh，是国际先进水平的1.27倍。由此可见，对能源的有效利用在我国已经非常迫切。作为能源消耗大户之一的电机在节能方面是大有潜力可挖的。我国电机的总装机容量已达4亿千瓦，年耗电量达6000亿千瓦时，约占工业耗电量的80%。我国各类在用电机中，80%以上为0.55-220kW以下的中小型异步电动机。我国在用电机拖动系统的总体装备水平仅相当于发达国家50年代水平。因此，在国家十五计划中，电机系统节能方面的投入将高达500亿元左右，所以变频调速系统在我国将有非常巨大的市场需求。变频调速技术(variable velocity valiable frequency technology)是一项综合现代电气技术和计算机控制的先进技术，变频调速的基本原理是根据交流电动机工作原理中的转速关系，即均匀改变电动机定子绕组的电源频率，就可以平滑地改变电动机的同步转速。电动机转速变慢，轴功率就相应减少，电动机输入功率也随之减少。变频调速技术具有调速性能好、节能效果显著、运行工艺安全可靠等优点。在大力提倡节约能源的今天，推广使用这种集现代先进电力电子技术和计算机技术于一体的高科技节能装置，对于提高劳动生产率、降低能耗具有重大的现实意义。可以说变频调速技术是一项利国利民、有广泛应用前景的高新技术。4参考文献：1 宋书中主编. 交流调速系统M. 北京：机械工业出版社, 1999.52 王江,王家军,许镇琳. 基于逆变器死区特性的永磁同步电机系统自适应变结构控制J. 中国电机工程学报,21(8)3 张燕宾主编. 变频调速应用技术M. 北京：机械工业出版社, 2002.54 殷伟中主编. 大型电动机变频调速的原理及应用M. 牡丹江师范学院报 2004.25 吴秋生. 交流传动的应用与展望J. 自动化博览, 2004,4.6 原魁,刘伟强. 变频器基础及应用M.北京:冶金工业出版社,2003.3.7 周继华、李宏编著.现代电力电子上程J.西安:西北上业大学出版社 19988 吴忠智、吴加林著.变频器应用手册M.北京:机械上业出版社，20029 平鹏主编. 电磁振动给料机主要参数电测法J. 起重机运输机械，197410 日本株式会社. 安川电机VARISPEED - 616G5 使用说明书,1998.11 王若尧. 如何合理使用变频器J.内蒙古科技与经济,2004,4.5设计(论文)完成进度计划第01周至第02周：查阅中文及英文资料（并翻译一篇外文资料），了解有关恒压供水技术，收集恒压供水方面资料；第03周至第03周：完成毕业设计（论文）开题报告，并开始进行毕业设计；第04周至第05周：完成方案论证与比较设计；第06周至第07周：完成控制工艺流程方案设计；第08周至第09周：完成电气控制的手动、自动、主控制电路、控制电路图设计；第10周至第12周：完成S7-200恒压供水PLC程序的编制；第13周至第15周：整理相关资料，完成毕业设计（论文）手稿及最终电脑打印的毕业论文；第16周至第16周：毕业设计（论文）小组答辩；第17周至第17周：答辩。6指导教师审阅意见指导教师(签字)：年月日7教研室主任意见教研室主任(签字)：系(签章) 年月日说明：1. 本报告必须由承担毕业设计(论文)课题任务的学生在接到“毕业设计(论文)任务书”、正式开始做毕业设计(论文)的第2周或第3周末之前独立撰写完成，并交指导教师审阅。2.每个毕业设计(论文)课题撰写本报告一份，作为指导教师、教研室主任审查学生能否承担该毕业设计(论文)课题任务的依据，并接受学校的抽查。浙江工业大学浙西分校信电系毕业设计（文献综述）2文献综述交流传动与控制技术是目前发展最为迅速的技术之一，这是和电力电子器件制造技术、变流技术控制技术以及微型计算机和大规模集成电路的飞速发展密切相关。通用变频器作为早个商品开始在国内上市，是近十年的事，销售额逐年增加，于今全年有超过数十亿元（RMB）的市场。其中，各种进口品牌居多，功率小至百瓦大至数千千瓦；功能简易或复杂；精度低或高；响应慢或快：有PG（测速机）或无PG;有噪音或无噪音等等。对于许多用户来说,这十年中经历了多次更新，现所使用的变频器大都属于目前最为先进的机型如果从应用的角度来说，我们的水准与发达国家没有什么两样作为国内制造商,通过这十年来对国外的先进技术进行销化，也正在积极地进行国产变频器的自主开发努力追赶世界发达国家的水平。回顾近十年来国外通用变频器技术的发展对于深入了解交流传动与控制技术的走向，以及如何站在高起点上结合我国国情开发我国自己的产品应该说具有十分积极的意义。变频技术是建立在电力电子技术基础之上的。在低压交流电动机的传动控制中，应用最多的功率器件有GTO、GTR、IGBT以及智能模块IPM(Intelligent Power Module），后面二种集GTR的低饱和电压特性和MOSFET的高频开关特性于一体是目前通用变频器中最广泛使用的主流功率器件。IGBT集射电压Vce可3V,频率可达到20KHZ,内含的集射极间超高速二极管Trr可达150ns,1992年前后开始在通用变频器中得到广泛应用。其发展的方向是损耗更低,开关速度更快、电压更高,容量更大(3.3KV、 1200A), 目前，采用沟道型栅极技术、非穿通技术等方法大幅度降低了集电极一发射极之间的饱和电压VCE（sat)的第四代IGBT也已问世。第四代IGBT的应用使变频器的性能有了很大的提高。其一是ICBT开关器件发热减少，将曾占主回路发热5070的器件发热降低了30。其二是高载波控制，使输出电流波形有明显改善；其三是开关频率提高，使之超过人耳的感受范围，即实现了电机运行的静青化；其四是驱动功率减少，体积趋于更小。而IPM的投入应用比IGBT约晚二年，由于IPM包含了1GBT芯片及外围的驱动和保护电路。甚至还有的把光耦也集成于一体，因此是种更为好用的集成型功率器件，目前，在模块额定由流10600A范围内，通用变频器均有采用IPM的趋问，其优点是：（1）开关速度快，驱动电流小，控制驱动更为简单。（2）内含电流传感器，可以高效迅速地检测出过电流和短路电流，能对功率芯片给予足够的保护，故障率大大降低。（3）由于在器件内部电源电路和驱动电路的配线设计上做到优化，所以浪涌电压，门极振荡，噪声引起的干扰等问题能有效得到控制。（4）保护功能较为丰富，如电流保护、电压保护、温度保护一应俱全，随着技术的进步，保护功能将进一步日臻完善。（5）IPM的售价已逐渐接近IGBT而计人采用IPM后的开关电源容量、驱动功率容量的减小和器件的节省以及综合性能提高等因素后在许多场合其性价比已高过IGBT，有很好的经济性。为此IPM除了在工业变频器中被大量采用之后，经济型的IPM在近年内也开始在一些民用品如家用空调变频器，冰箱变频器、洗衣机变频器中得到应用。IPM也在向更高的水平发展，日本三菱电机最近开发的专用智能模块ASIPM将不需要外接光耦，通过内部自举电路可单电源供电并采用了低电感的封装技术，在实现系统小型化，专用化，高性能，低成本方面又推进了一步。 2浙江工业大学浙西分校信电系毕业设计（论文）摘要本变频调速组合控制箱用于控制GZG633型给料机的启动、变频调速、制动停机。由于采用了微电脑交流变频调速，使惯性振动给料机能实现软启动，避免了直接启动时冲击电流对电网的影响；同时可根据工艺要求进行变频调速而实现给料产量的调节；停机时，按下停机按钮，变频器停止输出。于此同时，接入反接制动，可使惯性振动给料机在短时间内迅速制动停机，防止机器产生很大的振幅，延长机器的使用寿命，减少停机时可能产生的碰撞、噪声等，并具有对振动机器进行过流、过载、断相等保护功能。关键词：变频调速、电动机、变频器、继电器AbstractThis frequency conversion velocity modulation combination control box uses in controlling the GZG633 feeding engine the start, the frequency conversion velocity modulation, the brake engine off. Because has used the microcomputer exchange frequency conversion velocity modulation, enables the inertial oscillation feeding engine to realize the soft start, has avoided when the line start surge current to electrical network influence;Simultaneously may carry on the frequency conversion velocity modulation according to the technological requirement to realize gives the material output the adjustment; When engine off, presses down the engine off button, the frequency changer stops the output. At the same time, turning on ties hands behind the back the brake, may cause the inertial oscillation feeding engine in a short time rapid brake engine off, prevented the machine has the very great oscillation amplitude, lengthens the machine the service life, reduces when the engine off possibly produces the collision, the noise and so on, and have to vibrate the machine to carry on the overflow, the overload, break the equal protection function.Key word: Frequency conversion velocity modulation, electric motor, frequency changer, relay目录第一章概述11.1 本课题所涉及的问题在国内(外)的研究现状综述11.2 变频调速技术简介31.3 变频调速技术的应用4第二章系统的元器件配置62.1 变频器的合理选用62.2 变频器箱体结构的选用62.3 变频器功率的选用72.4 根据变频调速控制系统的控制方式选用通用变频器82.5 根据负载类型选用82.6 SJ100变频器112.7 时间继电器142.8 热继电器JR36介绍182.9 JZC1接触器式继电器202.10 交流电动机的旋转原理212.11 交流变频调速技术24第三章系统的工作原理283.1 系统总体的工作原理283.2 系统具体的工作原理28第四章电机控制配件314.1 元件介绍314.2 动态制动32第五章变频调速系统的前景展望345.1 全数字化控制系统355.2 PWM技术355.3 高压大容量交流调速系统36致谢37参考文献3838第一章概述1.1 本课题所涉及的问题在国内(外)的研究现状综述1.1.1 我国变频调速技术的发展概况电气传动控制系统通常由电动机、控制装置和信息装置3部分组成。电气传动关系到合理地使用电动机以节约电能和控制机械的运转状态（位置、速度、加速度等），实现电能-机械能的转换，达到优质、高产、低耗的目的。近年来交流调速中最活跃、发展最快的就是变频调速技术。变频调速是交流调速的基础和主干内容。上个世纪变压器的出现使改变电压变得很容易，从而造就了一个庞大的电力行业。变频调速技术的出现使频率变为可以充分利用的资源。我国是一个发展中国家，许多产品的科研开发能力仍落后于发达国家。至今自行开发生产的变频调速产品大体只相当于国际上80年代水平。随着改革开放，经济高速发展，形成了一个巨大的市场，它既对国内企业，也对外国公司敞开。很多最先进的产品从发达国家进口，在我国运行良好，满足了我国生产和生活需要。国内许多合资公司生产当今国际上先进的产品，国内的成套部分在自行设计制造的成套装置中采用外国进口公司和合资企业的先进设备，自己开发应用软件，能为国内外重大工程项目提供一流的电气传动控制系统。虽然取得很大成绩，但应看到由于国内自行开发、生产产品的能力弱，对国外公司的依赖性严重。从总体上看我国电气传动的技术水平较国际先进水平差距10-15年。1.1.2国外现状在大功率交-交变频（循环变流器）调速技术方面，法国阿尔斯通已能提供单机容量达3万kW的电气传动设备用于船舶推进系统。在大功率无换向器电机变频调速技术方面，意大利ABB公司提供了单机容量为6万kW的设备用于抽水蓄能电站。在中功率变频调速技术方面，德国西门子公司Simovert A电流型晶闸管变频调速设备单机容量为10-2600 kVA和Simovert PGTO PWM变频调速设备单机容量为100-900 kVA，其控制系统已实现全数字化，用于电力机车、风机、水泵传动。在小功率交流变频调速技术反面，日本富士BJT变频器最大单机容量可达700kVA，IGBT变频器已形成系列产品，其控制系统也已实现全数字化。1.1.3未来的发展方向交流变频调速技术是强弱电混合、机电一体的综合性技术，既要处理巨大电能的转换（整流、逆变），又要处理信息的收集、变换和传输，因此它的共性技术必定分成功率和控制两大部分。前者要解决与高压大电流有关的技术问题和新型电力电子器件的应用技术问题，后者要解决（基于现代控制理论的控制策略和智能控制策略）的硬、软件开发问题（在目前状况下主要全数字控制技术）。1.1.4其主要发展方向有如下几项：（1）实现高水平的控制。基于电动机和机械模型的控制策略，有矢量控制、磁场控制、直接传矩控制和机械扭振补偿等；基于现代理论的控制策略，有滑模变结构技术、模型参考自适应技术、采用微分几何理论的非线性解耦、鲁棒观察器，在某种指标意义下的最优控制技术和逆奈奎斯特阵列设计方法等；基于智能控制思想的控制策略，有模糊控制、神经元网络、专家系统和各种各样的自优化、自诊断技术等。（2）开发清洁电能的变流器。所谓清洁电能变流器是指变流器的功率因数为1，网侧和负载侧有尽可能低的谐波分量，以减少对电网的公害和电动机的转矩脉动。对中小容量变流器，提高开关频率的PWM控制是有效的。对大容量变流器，在常规的开关频率下，可改变电路结构和控制方式，实现清洁电能的变换。（3）缩小装置的尺寸。紧凑型变流器要求功率和控制元件具有高的集成度，其中包括智能化的功率模块、紧凑型的光耦合器、高频率的开关电源，以及采用新型电工材料制造的小体积变压器、电抗器和电容器。功率器件冷却方式的改变（如水冷、蒸发冷却和热管）对缩小装置的尺寸也很有效。（4）高速度的数字控制。以32位高速微处理器为基础的数字控制模板有足够的能力实现各种控制算法，Windows操作系统的引入使得可自由设计，图形编程的控制技术也有很大的发展。1.2 变频调速技术简介什么叫变频调速技术，它是一种以改变电机频率和改变电压来达到电机调速目的的技术。大家都知道，目前，无论哪种机械调速，都是通过电机来实现的。从大范围来分，电机有直流电机和交流电机。过去的调速，多数用直流电机，由于直流机调速容易实现。但直流机固有的缺点：滑环和碳刷要经常拆换，给人们带来太大的麻烦。因此有人就想，如果把可靠简单的笼式交流电机用来调速那该多好！因而就出现了定子调速、变极调速、滑差调速、转子串电阻调速、串极调速、液力偶和调速等交流调速方式。当然也出现了滑差电机、绕线式电机、同步机、这些都是交流电机。到20世纪80年代，由于电力电子技术，微电子技术和信息技术的发展，才出现了对交流机来说最好的变频调速技术，它一出现就以其优异的性能逐步取代其它交流电机调速方式，乃至直流电机调速，而成为电气传动的中枢。因而说变频调速是时代的产物，只有在技术高度发展的今天，才能实现。它的逆变部分都基于电流很大、电压很高的SCR、GTR、IGBT、GTO、MCT 等电力电子器件来完成的。它的控制部分和负载状态的检测是由CPU（32位计算机）来完成，这是微电子器件发展的结果。内置4 20mA接口和RS485接口可以和仪表、DCS相接，通过总线Profibus、Interbus通讯。交流传动与控制技术是目前发展最为迅速的技术之一，这是和电力电子器件制造技术、变流技术控制技术以及微型计算机和大规模集成电路的飞速发展密切相关。通用变频器作为早个商品开始在国内上市，是近十年的事，销售额逐年增加，于今全年有超过数十亿元（RMB）的市场。其中，各种进口品牌居多，功率小至百瓦大至数千千瓦；功能简易或复杂；精度低或高；响应慢或快；有PG（测速机）或无PG;有噪音或无噪音等等。变频调速技术(variable velocity valiable frequency technology)是一项综合现代电气技术和计算机控制的先进技术，变频调速的基本原理是根据交流电动机工作原理中的转速关系，即均匀改变电动机定子绕组的电源频率，就可以平滑地改变电动机的同步转速。电动机转速变慢，轴功率就相应减少，电动机输入功率也随之减少。变频调速技术具有调速性能好、节能效果显著、运行工艺安全可靠等优点。在大力提倡节约能源的今天，推广使用这种集现代先进电力电子技术和计算机技术于一体的高科技节能装置，对于提高劳动生产率、降低能耗具有重大的现实意义。可以说变频调速技术是一项利国利民、有广泛应用前景的高新技术。1.3变频调速技术的应用纵观我国变频调速技术的应用，总的说来走的是一个由试验到实用，由零星到大范围，由辅助系统到生产装置，由单纯考虑节能到全民改善工艺水平，由手动控制到自动控制，由于低压中小容量到高压大容量，一句话，由低级到高级的过程。多年来，国家经贸委一直会同国家有关部门致力于变频调速技术的开发及推广应用，在技术开发、技术改造方面给予了重点扶持，组织了变频调速技术的评测推荐工作，并把推广应用变频调速技术作为风机、水泵节能技改专项的重点投资方向，同时鼓励单位开展统贷统还方式，抓开发、抓示范工程、抓推广应用。国家成力了风机水泵节能中心，开展信息咨询和培训。1995-1997年3年间我国风机水泵变频调速技术改造投入资金3.5亿元，改造总容量达100万kW，可年节电7亿kwh，平均投资回收期约2年。1997年朱榕基总理在国家经贸委上报的“关于风机、水泵节能改造工作情况的报告”上明确指示“这件事抓得好”。1998年1月1日实施的中华人民共和国节约能源法第39条，已将变频调速列入通用节能技术加以推广。在国家经贸委“九五”资源节能综合利用工作纲要中，变频调速已被列入重点组织实施的10项资源节约综合利用技术改造示范工程之一。即将出台的限制性政策规定：对新建和扩建工程需要调速运行的风机和水泵，一律不准采用挡板和阀门调节流量；对采用挡板和阀门调节流量的要分期、分批、有步骤地进行调速改造据有关资料表明，我国变频调速技术已经取得了如下成绩。（1）变频调速技术的应用范围已发展到新阶段。石油、石化、机械、冶金等行业都经过了单系统试用、大量使用和整套装置系统使用3个发展阶段。如广东茂名石化公司和九江石油化工厂现已发展到饮用常减压和催裂化变频装置，取得了节能、增产的显著效果；长春第一汽车厂18个专业厂的输送机械、空压机等设备应用了162台变频器，保证了新车的制造迅速达到了生产指标；新疆克拉玛依油田在炼油、化工、供水、天然气处理等系统中广泛采用了变频器，低压变频调速的普及率已达70%；梅林水厂、太原钢厂、邯郸钢厂等单位在水泵、风机机组上采用中压变频技术，保证了生产，节约了能源等。（2）变频调速技术已成为节约能源及提高产品质量的有效措施。很多用户实践的结果证明，节电率一般在10%-30%，有的高达40%，更重要的是生产中一些技术难点也得到解决。例如包钢1150轧机采用变频装置后，年平均事故时间达到工作时间的0.1%以下，大幅度提高了产品质量和产量，且年节约电费约50万元；仪征化纤联合公司共用了300台变频器，频率精度达0.2%，做到了使用3年无一事故；乌鲁木齐市热力总公司在供热系统中采用变频调速后，当年节电达35%以上；石油系统从80年代末到1997年，油田和长输管道在用的变频装置已达12万kW，年节电量近2亿kwh。第二章系统的元器件配置2.1变频器的合理选用2.1.1变频调速原理异步电动机的转速总是小于其同步转速，异步电动机的同步转速是由其磁极对数和电源频率所决定的。轴转速n=60f（1-S）/P。式中f供电频率(Hm);P一定子绕组的磁极对数，如4极电机P=2,8极电机P=4;S一转子的转差率，公式为:式中no同步转速，r/min异步申动机转子的实际转速, r/min，同步转速no=60f/P，例如，f=5OHz,P=2,no=1500 r/min。如果该电动机的空载转率差S=0.002，该电动机的空载转速为:n=no(1-0.00267)=1500x(1-0.00267)=1496 r/min。调节参数f,s和p中的任意一个，即可达到改变异步电动机转速而对异步电动机进行调速控制的目的。变频器就是一个可以任意改变频率f和输出电压可调的交流电源。2.2变频器箱体结构的选用变频器的箱体结构应与环境条件相适应，即必须考虑温度、湿度、粉尘、酸碱度、腐蚀性气体等因素。常见有下列几种类型可供选用:(1)敞开型IP00型，本身无机箱，适用装在电控箱内或电气室内的屏、盘、架上，尤其是多台变频器集中使用时，选用这种型式较好，但环境条件要求较高。(2)封闭型IP20 型，适用一般用途，可有少量灰尘或少许温度、湿度的场合。(3)密封型IP45型，适用工业现场条件较差的环境。(4)密闭型 IP65型,适用环境条件差，有水、灰尘及一定腐蚀性气休的场合。2.3变频器功率的选用变频器负载率与效率的关系曲线见下图由下图可见：当=50%时，=94%；当=100%时，=96%.虽然增加1倍，仅增加20%，但对大功率(如几百kW至几千kW)电动机而言还是可观的。系统效率等于变频器效率与电动机效率的乘积，只有两者都处在较高的效率下工作时，则系统效率才较高。从效率角度出发，在选用变频器功率时，要注意以下几点：(1)变频器功率值与电动机功率值相同时最合适，以利于变频器在高效率状态下运转。(2)在变频器的功率分级与电动机功率分级不相同时，则变频器的功率要尽可能接近电动机的功率，并且应略大于电动机的功率。图2-1 变频器效率和效率的关系曲线(3)当电动机属频繁起动、制动工作或处于重载起动且较频繁工作时，可选取功率大一级的变频器，以利于变频器长期、安全地运行。(4)经测试，电动机实际功率确实有富余，可以考虑选用功率小于电动机功率的变频器，但要注意瞬时峰值电流是否会造成过电流保护动作。(5)当变频器与电动机功率不相同时，则必须相应调整节能程序的设置.以达到较好的节能效果。2.4根据变频调速控制系统的控制方式选用通用变频器由通用变频器和异步电动机构成的变频调速控制系统主要有开环控制和闭环控制两种方式：(1)开环控制方式。一般采用普通功能的U/f控制通用变频器或无速度传感器矢量控制通用变频器，开环控制方案结构简单、运行可靠，但调速精度和动态响应特性不高，尤其是在低速区域显得尤为突出，适用于一般精度要求的场合。(2)闭环控制方式。一般采用带PID控制器的U/f控制通用变频器或有速度传感器矢量控制通用变频器组成，适用于温度、压力、流量、速度、张力、位置、pH值等过程参数控制的场合。采用有速度传感器矢量控制通用变频器需要在异步电动机上安装一个速度传感器或编码器，其输出量输人到变频器中构成闭环系统。它是一种较理想的控制方式，调速范围可达1:1000甚至更高，可精确地进行转矩控制，系统的动态响应快、性能好，适用于特殊精度要求场合。2.5根据负载类型选用负载种类不同其转矩T与转速n的关系亦不同，选用通用变频器时应根据负载特性正确选择。生产机械的特性通常分为恒转矩负载、恒功率负载和风机、水泵类降转矩负载恒转矩负载特性的通用变频器可以用于风机、水泵类负载，反过来，降转矩负载特性的变频器不能用于恒转矩特性的负载。对于恒功率负载特性是依靠U/f控制方式来实现的，并没有恒功率负载的变频器，有此通用型变频器各种负载都适用。2.5.1降转矩负载在各种风机、水泵中，随着叶轮的转动，流体在一定的速度范围内所产生的阻力大致与速度的二次方成正比，转矩按转速的二次方变化，负载功率按转速的三次方成正比变化。当所需风量、流量减小时，利用通用变频器调速方式来调节，可以大幅度地减少电能消耗，这种负载特性称为降转矩特性。由于高速时所需功率与速度的三次方成正比，所以不应使风机、泵类等降转矩负载超过工频运行，而以略低于工频运行为好。在运行频率低干5OHz以下时，异步电动机很难达到额定输出转矩，而风机、泵类负载在低速运行时所要求的转矩也相应降低，正好适应于采用通用变频器驱动通用异步电动机在低速运行时输出转矩下降的特点，所以通用变频器用干风机、泵类负载的调速是非常适合的。实际应用中应注意以下几点:(1)通用变频器的上限频率不要在接近5OHz附近运行，否则会引起功率消耗急剧增加，失去应用变频器节能运行的意义。另外，风机、泵类负载和电动机的机械强度及通用变频器的容量都将不符合此条件下安全运行要求。(2)一般风机、泵类负载不宜在某一低频以下运行，以免发生逆流、喘振等现象。另外，如果确需在低频下长期运行，应在确保不发生喘振、逆流等现象的前提下，使电动机的温升不超过允许值，必要时应采用强迫冷却措施。(3)在满足异步电动机起动转矩的前提下，应尽量采用节能模式，以获得更大的节能效果对干转动惯量较大的风机、泵类负载，应适当加大加减速时间，以避免在加减速过程中过电流保护或过电压保护动作，影响正常运行。(4)对于空压机、深井水泵、泥沙泵、音乐喷泉等负载需加大变频器容量。2.5.2恒转矩负载恒转矩负载的输人转矩基本上与转速无关，任何转速下转矩总保持恒定或基本恒定。变频器拖动恒转矩负载时，低速下的转矩要足够大，要有足够的过载能力。如果需要在低速下稳定运行，应该考虑异步电动机的散热能力，避免温升过高。恒转矩负载采用通用变频器控制时，应注意以下几点:(1)由于恒转矩负载类设备都存在一定静摩擦力，有时负载的惯量很大，在起动时要求有足够的起动转矩，因此要求变频器有足够的低频转矩提升能力和短时过流能力。但当低速时负载较重的情况下，为提高转矩提升能力而把电压补偿过高，往往容易引起过电流保护动作。选型时应根据实际情况适当提高变频器的容量，或者采用具有矢量控制或直接转矩控制的通用变频器。(2)对于恒转矩负载需要长期在低速下运行时，电动机温升会增高，输出转矩会下降，必要时应换用变频器专用电动机或改用6、8极电动机。(3)对于升降类恒转矩负载，起动时冲击电流大，在其下降过程中需要一定的制动转矩，同时会有能量回馈，因此要求变频器有一定裕量。通用变频器本身提供的制动转矩往往不能满足要求，必须外加制动单元。对于负载时重时轻的机械，应按照重负载的情况来选择变频器容量。对于大惯性负载，起动时可能会发生振荡，电动机减速时有能量回馈，应选用容量稍大的变频器来加快起动，避免振荡，配合制动单元消除回馈电能。2.5.3恒功率负载恒功率负载的输人转矩大体与转速成反比，这类负载随着电动机转速下降输出转矩反而增加，即在调速范围内，转速低力矩大、转速高力矩小，电动机的输出功率不变，称为恒功率负载。如果电动机的恒转矩和恒功率调速的范围与负载一致时，即所谓“匹配”的情况下，电动机的容量和变频器的容量均最小。在恒功率负载设备上采用变频器时，为了不过分增大变频器的容量，又能满足恒功率的要求，一般采用以下方法:(1)当在整个调速范围内可分段进行调速时，可以采用变极电动机或机械变速与通用变频器相结合的方法。(2)如果在整个调速范围内要求不间断调速，则在异步电动机的额定转速选择上应慎重考虑在异步电动机的机械强度和输出转矩能满足转速的要求时，尽量采用6、8极电动机。通过对前面变频器的比较选本设计选用SJ100变频器。2.6 SJ100变频器2.6.1主要性能全系列内置高效PID功能转矩补偿功能AVR（自动稳定电压功能） 16段多段速度瞬时掉电重试功能（保持频率稳定）加、减速曲线选择5个智能端子（可分别设置20个功能）ISPM（智能系统功率模块）更静音、体积更小操作方式：面板、选钮调频、模拟量端子输入控制（420MA、010V）。功率范围：单相/三相 220V：0.2KW2.2KW；三相 400V：0.4KW7.5KW 通用标准：CE、UL、CUL、CTICK、ISO9001 应用范围：风机、水泵、空调设备、自动门、轻载传送机械、游戏机、喷淋装置、自动洗碗机等。2.6.2 L100系列变频器端子排列主电路端子排列：+1 + -（L1）（L2）（L3/N）（T1/ U）（T2/ V）（T3 /W）（G/PE）表2-1端子符号端子名称功能L1、L2、L3/N电源输入端子接变频器输入电源 T1/U、T2/V、T3/W变频器输出端子接电机+、+1外部直流DC电抗器端子接DC电抗器（选件）+、-外部制动单元端子接制动单元（选件）G（PE）接地端子控制电路端子排列：FM P24 5 4 3 2 1 H O OI CM2 12 11 AL2 AL1 AL0 输入和监测信号端子：表2-2端子符号端子名称初始值FM频率监测P24智能输入端子公共端5智能输入端子5 RS（复位）4智能输入端子4 CF2（多级速第二级）3智能输入端子3 CF1（多级速第一级）2智能输入端子2 FW（正转）1智能输入端子1 REV（反转）备注：端子闭合则工作；断开则停止工作。模拟输入端子：表2-3端子符号端子名称初始值 H频率模拟输入高端O频率模拟输入（电压指令）0-10V OI频率模拟输入（电流指令）备注：H 端：10VDC O 端：0-10V；0-5V可选（输入阻抗10K欧） OI 端：4-20MA DC（输入阻抗250欧）输出信号：表2-4端子符号端子名称初始值CM2智能输出端子公共端12智能输出端子12 RUN（运行信号）11智能输出端子11 FAI（频率到达信号）备注：11、12端子输入：最大27V DC、50MA 报警信号： AL2AL1AL0 备注：正常时AL0、AL1闭合；故障或断电时AL0、AL2闭合端子触点的额定值：250V AC 2.5A （电阻负荷） 0.2A （COS=0.4）30V DC 3.0A（电阻负荷）0.7A （COS=0.4）最小100V AC 10MA 5V DC 100MA2.6.3 L100系列接线调试过程断开电源，固定安装好变频器，松开变频器前盖紧固螺丝，接好（拧紧接牢）电源线L1、L2、L3及地线。合上电源，变频器显示0.00，从变频器前盖右下角，用手向左翻开附盖，调整参数A01=02、A02=02、F01=50HZ、回到D01监测频率。 RUN运行，STOP停止，看频率是否可以自由上升到50HZ 。停止运行，待频率降到0.00时，关断电源。接好（拧紧接牢）输出电机线U、V、W及地线。合上电源，变频器显示0.00，调整参数：F04、F02、F03=3060、A44=01、B12=额定电流的1.2倍、B13=00，回到D01监测频率。 RUN运行，STOP停止，看频率是否可以自由上升到50HZ，电机转向、启动转矩是否够大？（如出现E01、E02、E03、E05等请将F02、F03延长至3060、A43提升到50% 。如为闭环控制，请接好压力传感器(420MA量程)接线，两线制，请将传感器输出线高端接到变频器控制端子的H端，低端接到变频器控制端子的OI端，调整参数：A12=50HZ、A71=01、A76=00、（如使用远传压力表，请选择010V，请务必找准高端（3号端子）、量程端（2号端子）、低端（1号端子），高端接H端、量程端接O端、低端接L端选A76=01）。如压力太小，请将F01从5Hz45Hz之间调整。使用端子控制，作完以上工作后，调整A01、A02达到合适组合，使用电位器控制频率将电位器中间端接变频器端子O、另外两线分别接H、L端（电位器规格功率2W、阻值为2K），控制关两线分别接P24、1端（控制线用屏蔽线，距离一般不超过100m，否则有可能使用电位器调不到50Hz，原因是由于控制线电压压降。 B31调整可以使参数锁定，其他人不能调整；B87可以使STOP 键是否有用盖好前盖，拧好螺钉，安装完毕。注意：每次调整参数都要按一下STR键，以便进行存储，否则调整无效型号输入电压、功率、额定输出电流。 2.7时间继电器2.7.1适用范围JS系列高精度时间继电器采用石英晶体振荡和CMOS脉冲数字电路,其延时间精度远远高于电磁型时间继电器,为电力系统继电保护缩短主保护和后备保护时间级差提代保证,是我国目前最理想的更新换代产品。该继电器无论从外型结构、内部接线、工作方式、整定范围与电磁型继电器完全相同，且整定方便、直观、按动按键开关三位数乘以时间级差0.01S即为整定时间,变换整定值无需进行校验,保证其精度。 JS系列时间继电器型号有:JS-113、JS-113A、JS-103、JS-103A、JS-103S、JS-103SA、JS-114C、JS-104C、JS-104SC可以分别更换取代原电磁型DS-110、DS-20、DS-30三大系列时间继电器2.7.2原理说明JS系列继电器为静态型数字式时间继电器,采用进口CMOS集成电路构成，电器由晶体振荡器、分频器、脉冲计数器组成，通过一组或二组二位址进制开关速写延时时间值。继电器平时不带电，适量施加额定电压后，继电器内部瞬动继电器动作，同时使晶体起振，产生时种脉冲，经分频后由计数器计数，当时数脉冲数达到延时速写值时，触发器翻转，驱动出口继电器动作，对于双延时继电来说有二组独立延时速写值开关，并各自驱动两个出口继电器，所以两个出口继电器动合触点使用。但滑动触点闭合后，其闭合时间册直保护到继电器失电时返回停止。2.7.3主要技术参数（1）.延时范围和级差延时范围 0.029.99S 级差0.01S。（2）延时整定误差继电器在2050时,施加额定电压下,继电器延时速写误差(包含一致性),速写值小于1秒时，刻度误差超过15mS,整定值大于1秒时:刻度误差超过1%,在标准极限温度下,任一延时整定误差(包含一致性)的绝对值不大于1%整定值+5mS。（3）返回时间用切断电路的方法，使继电器断电,继电器触点返回至起始位置的时间,对于直流继电器不大于20mS。（4）电源电压允许变动范围 0.8-1.1倍额定电压。（5）触点容量继电器触点可长期接通10A,分断容量当在电压不超过250V电流不超过3A,时间常数为5mS的电感性负荷的直流电路中为80W。（6）环境温度 -10+50（7）介质温度继电器各导电端子连在一起对外露的非带电金属部分或外壳之间,能承受2000V(有效值)50Hz的交流电压,历时1分钟试验而无绝缘击穿或飞弧现象。（8）绝缘电阻继电器各导电端子连在一起对外露的非带电金属部分或外壳之间,用开路电压500V的兆欧表测量其绝缘电阻不小于300兆欧。（9）电寿命在延时触点断开电流下,电寿命不低于10万次。表2-5型号延时范围S电源种类触点类型被代替的型号JS-1130.029.99直流220V 110V单延时，即一付可调延时动合触点，一付瞬动转换触点。DS-21，DS-21CDS-22，DS-22CDS-23，DS-23CJS-114C0.029.99单延时，即一付可调延时动合触点，一付瞬动转换触点。DS-31，DS-31CDS-32，DS-32CDS-33，DS-33CJS-1030.029.99双延时，即二付可独立调延时的动合触点.DS-21，DS-21CDS-22，DS-22CDS-23，DS-23CDS-25,DS-26DS-27JS-103S0.029.99双延时,即二付可独立调延时的动合触点,一瞬动转换触点.DS-31，DS-31CDS-32，DS-32CDS-33，DS-33CDS-25,DS-26DS-27JS-1040.029.99双延时，即二付可独立调延时的动合触点.DS-31，DS-31CDS-32，DS-32CDS-33，DS-33CDS-35,DS-36DS-37JS-104S0.029.99双延时，即二付可独立调延时的动合触点。二付瞬动转换触点.DS-31，DS-31CDS-32，DS-32CDS-33，DS-33CDS-35,DS-36DS-37JS-113A0.029.99单延时，即一付可调延时动合触点，一付瞬动转换触点。DS-111，DS-111CDS-112，DS-112CDS-121，DS-113CDS-121,DS-122CDS-1232.8热继电器JR36介绍JR36系列热过载继电器(以下简称继电器) 用于主回路额定电压交流50HZ、660V及以下，电流至160A 的电力系统中三相交流电动机的过载保护和断相保护,具有温度补偿，自动和手动复位功能。本产品符合 GB 14048.4低压开关设备和控制设备及低压机电式接触器和电动机起动器的有关规定。 2.8.1 结构该系列热继电器为三相双金属片式，脱扣等级32（20）为10A，63、160 为10；具有差动式断相保护和温度补偿，动作灵活性检查机构、检测按钮，可手动断开常闭触头，电气上分开的一常开和一长闭辅助触头，安装方式：独立式安装。 2.8.2 正常工作条件周围空气温度不高于40，不低于5；最湿月平均空气相对温度不大于 90(该月平均温度不超过25)；污染等级：3 级；安装类别：类；海拔高度不超过 2000m。2.8.3安装面与垂直面的倾斜度5。型号命名及其含义技术参数：额定绝缘电压 Ui AC 690V 热继电器额定电流及整定电流见表 1 如下表热继电器额定电流及整定电流表2-6型号热元件号整定电流范围(A)型号热元件号整定电流范围(A)JR36-32(20)B10.250.35JR36-32C21422B20.320.5C32032B30.450.72JR36-63D11422B40.450.72D22032B511.6D32845B61.52.4D44063B72.23.5JR36-160E14063B83.25E25385B94.57.2E375120B106.811E4100160C11016额定工作制：8 小时工作制；不间断工作制；断续周期工作制。主要技术性能各相负载平衡时的动作特性应符合表 2 的规定。表 2 热继电器各相负载平衡时的动作特性表2-7序号整定电流倍数动作时间起始条件周围空气温度11.052h冷态开始+20LC21.22h热态（接序1试验后）开始31.510A2min63A47.2104min63A10A2Tp10s63A冷态开始10104min63A63A使用注意事项：（1）出厂的热继电器均已调整合格，用户请勿随意打开躯壳进行调整。（2）热继电器在运行中应定期检查，清除灰尘污物，以防相间短路；检查动作机构是否灵活；拧紧所有的紧固件。 2.9 JZC1接触器式继电器 2.9.1适用范围 JZC1接触器式继电器主要用于交流50Hz或60Hz，额定工作电压至660V的控制电路中，用来控制各种电压线圈，以使信号放大或将信号传递给有关控制元件，并可控制小容量的交流电动机。2.9.2主要技术参数表2-8参数技术要求额定绝缘电压V660频率Hz50（或60）AC-3下额定工作电流380V5660V3约定发热电流A10操作频率次 / h1000吸引线圈工作范围 V吸合85%Vs110%Vs释放20%Vs75%Vs吸引线圈工作电压 V24 36 48 110 127 220 380重量 kg单层0.37（0.64直流）双层0.44（0.69直流）2.9.3结构特征继电器为双断点触头的直动式运动结构，动作机构灵活，手动检查方便，结构紧凑。触头系统采用封闭结构，粉尘不易进入，能提高寿命。接线端均有防护罩覆盖，使用安全可靠。安装可用螺钉紧固。也可扣装在35毫米的安装轨上，装卸迅速方便。 2.10交流电动机的旋转原理目前较常用的交流电动机有两种：1、三相异步电动机。2、单相交流电动机。第一种多用在工业上，而第二种多用在民用电器上。2.10.1三相异步电动机的旋转原理三相异步电动机要旋转起来的先决条件是具有一个旋转磁场，三相异步电动机的定子绕组就是用来产生旋转磁场的。我们知道，但相电源相与相之间的电压在相位上是相差120度的，三相异步电动机定子中的三个绕组在空间方位上也互差120度，这样，当在定子绕组中通入三相电源时，定子绕组就会产生一个旋转磁场，其产生的过程如图1所示。图中分四个时刻来描述旋转磁场的产生过程。电流每变化一个周期，旋转磁场在空间旋转一周，即旋转磁场的旋转速度与电流的变化是同步的。旋转磁场的转速为：n=60f/P 式中f为电源频率、P是磁场的磁极对数、n的单位是：每分钟转数。根据此式我们知道，电动机的转速与磁极数和使用电源的频率有关，为此，控制交流电动机的转速有两种方法：1、改变磁极法；2、变频法。以往多用第一种方法，现在则利用变频技术实现对交流电动机的无级变速控制。观察图1还可发现，旋转磁场的旋转方向与绕组中电流的相序有关。相序A、B、C顺时针排列，磁场顺时针方向旋转，若把三根电源线中的任意两根对调，例如将B相电流通入C相绕组中，C相电流通入B相绕组中，则相序变为：C、B、A，则磁场必然逆时针方向旋转。利用这一特性我们可很方便地改变三相电动机的旋转方向。定子绕组产生旋转磁场后，转子导条（鼠笼条）将切割旋转磁场的磁力线而产生感应电流，转子导条中的电流又与旋转磁场相互作用产生电磁力，电磁力产生的电磁转矩驱动转子沿旋转磁场方向以n1的转速旋转起来。一般情况下，电动机的实际转速n1低于旋转磁场的转速n。因为假设n=n1，则转子导条与旋转磁场就没有相对运动，就不会切割磁力线，也就不会产生电磁转矩，所以转子的转速n1必然小于n。为此我们称三相电动机为异步电动机。图2-22.10.2单相交流电动机的旋转原理单相交流电动机只有一个绕组，转子是鼠笼式的。当单相正弦电流通过定子绕组时，电动机就会产生一个交变磁场，这个磁场的强弱和方向随时间作正弦规律变化，但在空间方位上是固定的，所以又称这个磁场是交变脉动磁场。这个交变脉动磁场可分解为两个以相同转速、旋转方向互为相反的旋转磁场，当转子静止时，这两个旋转磁场在转子中产生两个大小相等、方向相反的转矩，使得合成转矩为零，所以电动机无法旋转。当我们用外力使电动机向某一方向旋转时（如顺时针方向旋转），这时转子与顺时针旋转方向的旋转磁场间的切割磁力线运动变小；转子与逆时针旋转方向的旋转磁场间的切割磁力线运动变大。这样平衡就图2-3打破了，转子所产生的总的电磁转矩将不再是零，转子将顺着推动方向旋转起来，要使单相电动机能自动旋转起来，我们可在定子中加上一个起动绕组，起动绕组与主绕组在空间上相差90度，起动绕组要串接一个合适的电容，使得与主绕组的电流在相位上近似相差90度，即所谓的分相原理。这样两个在时间上相差90度的电流通入两个在空间上相差90度的绕组，将会在空间上产生（两相）旋转磁场，如图2所示。在这个旋转磁场作用下，转子就能自动起动，起动后，待转速升到一定时，借助于一个安装在转子上的离心开关或其他自动控制装置将起动绕组断开，正常工作时只有主绕组工作。因此，起动绕组可以做成短时工作方式。但有很多时候，起动绕组并不断开，我们称这种电动机为电容式单相电动机，要改变这种电动机的转向，可由改变电容器串接的位置来实现。在单相电动机中，产生旋转磁场的另一种方法称为罩极法，又称单相罩极式电动机。此种电动机定子做成凸极式的，有两极和四极两种。每个磁极在1/3-1/4全极面处开有小槽，如图3所示，把磁极分成两个部分，在小的部分上套装上一个短路铜环，好象把这部分磁极罩起来一样，所以叫罩极式电动机。单相绕组套装在整个磁极上，每个极的线圈是串联的，连接时必须使其产生的极性依次按N、S、N、S排列。当定子绕组通电后，在磁极中产生主磁通，根据楞次定律，其中穿过短路铜环的主磁通在铜环内产生一个在相位上滞后90度的感应电流，此电流产生的磁通在相位上也滞后于主磁通，它的作用与电容式电动机的起动绕组相当，从而产生旋转磁场使电动机转动起来。图2-42.11 交流变频调速技术对于可调速的电力拖动系统，工程上往往根据电动机电流形式分为直流调速系统和交流调速系统两类。它们最大的不同之出主要在于交流电力拖动免除了改变直流电机电流流向变化的机械向器整流子。 2.11.1 交流变频调速的优异特性 (1) 调速时平滑性好，效率高。低速时，特性静关率较高，相对稳定性好。(2) 调速范围较大，精度高。 (3) 起动电流低，对系统及电网无冲击，节电效果明显。 (4) 变频器体积小，便于安装、调试、维修简便。 (5) 易于实现过程自动化。 (6) 必须有专用的变频电源，目前造价较高。 (7) 在恒转矩调速时，低速段电动机的过载能力大为降低。 2.11.2与其它调速方法的比较交流电动机的调速方法有三种：变极调速、改变转差率调速和变频调速。其中，变频调速最具优势。这里仅就交流变频调速系统与直流调速系统做一比较。在直流调速系统中，由于直流电动机具有电刷和整流子，因而必须对其进行检查，电机安装环境受到限制。例如：不能在有易爆气体及尘埃多的场合使用。此外，也限制了电机向高转速、大容量发展。而交流电机就不存在这些问题，主要表现为以下几点：第一，直流电机的单机容量一般为12 - 14MW，还常制成双电枢形式，而交流电机单机容量却可以数倍于它。第二，直流电机由于受换向限制，其电枢电压最高只能做到一千多伏，而交流电机可做到6 - 10kV。第三，直流电机受换向器部分机械强度的约束，其额定转速随电机额定功率而减小，一般仅为每分钟数百转到一千多转，而交流电机的达到每分钟数千转。第四，直流电机的体积、重量、价格要比同等容量的交流电机大。最后，特别要指出的是交流调速系统在节约能源方面有着很大的优势。一方面，交流拖动的负荷在总用电量中占一半或一半以上的比重，这类负荷实现节能，可以获得十分可观的节电效益。另一方面，交流拖动本身存在可以挖掘的节电潜力。在交流调速系统中，选用电机时往往留有一定余量，电机又不总是在最大负荷情况下运行；如果利用变频调速技术，轻载时，通过对电机转速进行控制，就能达到节电的目的。工业上大量使用风机、水泵、压缩机等，其用电量约占工业用电量的50%；如果采用变频调速技术，既可大大提高其效率，又可减少10%的电能消耗。 2.11.3 调速方法的确定变频调速，一是根据要求用于调速，二是节能。它主要基于下面几个因素：(1) 变频调速系统自身损耗小，工作效率高。 (2) 电机总是保持在低转差率运行状态，减小转子损耗。 (3) 可实现软启、制动功能，减小启动电流冲击。在采用变频调速时，需从工艺要求、节约效益、投资回收期等各方面考虑。如果仅从工艺要求、节约效益考虑，下面几种情况选用变频调速较有利： F根据工艺要求，生产线或单台设备需要按程序或按要求调整电机速度的。如包装机传送系统，根据不同品种的产品，需要改变系统传送速度，使用变频调速可使调速控制系统结构简单，控制准确，并易于实现程序控制。 F用变频调速代替机械变速。如：机床，不仅可以省去复杂的齿轮变速箱，还能提高精度、满足程序控制要求。 F用变频调速代替用闸门或挡板调整流量适于风机、水泵、压缩机等。例如：锅炉上水泵、鼓风机、引风机实行了变频调速控制，不仅省去了伺服放大器、电动操作器、电动执行器和给水阀门（或挡风板），而且使得整个锅炉控制系统得到了快速的动态响应、高的控制精度和稳定性。 2.11.4 变频器容量的确定变频调速是通过变频器来实现的，对于变频器的容量确定至关重要。合理的容量选择本身就是一种节能降耗措施。根据现有资料和经验，比较简便的方法有三种： (1) 电机实际功率确定发首先测定电机的实际功率，以此来选用变频器的容量。 (2)公式法设安全系数取1.05，则变频器的容量Pb为 Pb=1.05Pm/hmcosy(kW) 。式中，Pm为电机负载；hm为电机功率。计算出Pb后，按变频器产品目录可选出具体规格。 In为第n台电动机的额定电流，n为电机的台数。在任何情况下，都不能在连续使用时超过额定电流I，当一台变频器用于多台电机时应满足。 (3) 电机额定电流法变频器变频器容量选定过程，实际上是一个变频器与电机的最佳匹配过程，最常见、也较安全的是使变频器的容量大于或等于电机的额定功率，但实际匹配中要考虑电机的实际功率与额定功率相差多少，通常都是设备所选能力偏大，而实际需要的能力小，因此按电机的实际功率选择变频器是合理的，避免选用的变频器过大，使投资增大。虽然变频调速有诸多优点，但也有其不利因素，主要问题是电流中含高次谐波较多，除对电网有污染外，也使电机自身增加损耗，引起电机发热。再有，变频器价格贵、投资回收器长、技术复杂、尤其在实现闭环自动控制时，还需进行技术处理。此外，不是任何情况下变频器都节电，如果电机负载变化不大，或深井泵配有水塔，节电、节水效果都不大，就不宜使用变频调速。 2.11.5 评价交流变频调速的方法是异步电机最有发展前途的调速方法。随着电力电子技术的不断发展，性能可靠、匹配完善、价格便宜的变频器会不断出现，这一技术会得到更为广泛、普遍的应用。目前，国外先进国家的变频技术正向小型化、高可靠性、抗公害、多功能、高性能等方向发展，我国也在加快发展步伐。第三章系统的工作原理 3.1系统总体的工作原理本变频调速组合控制箱用于控制GZG633型给料机的启动、变频调速、制动停机。由于采用了微电脑交流变频调速，使惯性振动给料机能实现软启动，避免了直接启动时冲击电流对电网的影响；同时可根据工艺要求进行变频调速而实现给料产量的调节；停机时，按下停机按钮，变频器停止输出。于此同时，接入反接制动，可使惯性振动给料机在短时间内迅速制动停机，防止机器产生很大的振幅，延长机器的使用寿命，减少停机时可能产生的碰撞、噪声等，并具有对振动机器进行过流、过载、断相等保护功能。3.2系统具体的工作原理3.2.1 准备按控制箱表盘“通电”按钮QA1，接触器KM1吸合，380V供电电源接至变频器的R.S.T端子，同时“电源指示”灯HL1亮。3.2.2 起动与变频调节按表盘“起动”按钮QA2，“变频输出”接触器KM2吸合，将变频器的输出端U.V.W与振动电机接通。与次同时，中间继电器KA和KB吸合，KA-3触头闭合，接通变频器运行回路P24和FW，变频器开始工作，“工作指示”灯HL2亮。顺时针旋转“频率调节”旋钮RW，边调节边观察“频率显示”的频率变化值，直至工艺要求的频率值（最高设定50Hz）。3.2.3停机及制动按表盘“停止”按钮TA2，接触器KM2失电，使变频器的输出U.V.W与振动电机的连线脱开，中断变频器的输出。于此同时，“制动”接触器KM3和时间继电器KT吸合，由于KM3的吸合，引入反接制动功能，使惯性振动电机迅速制动，当KT的延时时间一到，起锄头KT-1断开，切断控制电源啊，使KM3.KT.KB的线圈都失电而释放，制动即刻中止，振动电机停止转动。3.2.4 说明：（1）时间继电器KT（延时范围为0-5秒）的作用是控制反接制动时间的长短，需根据现场设备实际运行情况进行最佳状态的整定（一般0.5-2秒）。（2）“频率调节”旋钮RW不必每次都从起始位置开始调节，可以调节在中间某一需要的频率位置上，直接按“起动”按钮QA2，此时，将按照设定的加速时间进行起动并自动加速到RW所在位置的对应频率。3.2.5故障（1）在正常工作时，若出现“故障显示”灯HL3亮，表明变频器有故障，需停机查明故障原因，待故障排除后方可再开机。（2）当变频器的故障一时难以排除时，为了不影响生产，此时按表盘“备用通电”按钮QA3后继电器KC吸合，“电源指示”HL1灯亮，做好开机准备，在按表盘“起动”按钮QA2，KM和KA.KB吸合，将380V供点电电源跳开变频器，直接向给料机振动电机（注：此时没有变频功能）；要停机时仍然按表盘“停止”按钮TA2，完成制动和停机的功能。（3）当变频器的故障排除后，按表盘“备用通电”按钮TA3，再返回到正常的变频器变频的使用状况。（4）当振动电机因过流.过载.断相等原因，保护热继电器FR将动作，切断控制回路电源，给料机将自动停机。（5）两台惯性振动电机在运行时要求彼此转向相反，即一台正转，一台反转。如发现两台振动电机转向一致时（此时给料机呈现左右摆动，而不能产生前后运动的现象），可将任一台振动电机的三根引线的任意两根对调。3.2.6安装环境温度：-10到+40相对湿度：小于85%（25）没有剧烈的振动在无爆炸危险的介质中，且介质中无足以腐蚀绝缘的导电尘埃。注：原理图见附图一第四章电机控制配件4.1元件介绍4.1.1输入侧交流电抗器该配件可以有效地抑制以下情况的发生：对电源线产生的谐波干扰，主电源不平衡部分超过3% (且电源容量超过500kVA)。同时，它可以减小输出波动和改善电源功率因数。下面一些情况下，通用变频器电源侧通过较大峰僵电流，可能导致损坏变频器模块：（1）如果电源不平衡因子超过3%。（2）如果电源容量超过变频器容量的10倍以上(电源容量在500妙A以上)。（3）如果电源发生突变。这些情况的具体实例如；（1）多台变频器在输入侧通过较短的母线互联。（2）变频器与晶闸管整流器在输入侧通过较短的母线互联。（3）安装的相位超前电容的接通与断开。当这些情况存在时，相连的器件必须高度可靠，否则需要在电源和变频器间安装交流电抗器。同样，如果可能存在雷击的间接影响，则需要安装避雷装置。4.1.2输出侧交流电抗器该电抗器通过平滑变频器开关波形达到正常电源质量来减小由其产生的电机脉动。同时，它可以在变频器和电机问电缆超过l0m时，消减电压波反射现象。4.1.3 RF噪声滤波器(磁环)电气噪声可能会对邻近设备，如收音机产生干扰。磁环将减少变频器绕组辐射的噪声。绕组必须穿过开槽以降低电气噪声的RF部分。请将导线环绕三圈(四折)以获取最佳的RF滤波效果。4.1.4电磁干扰滤波器电磁干扰滤波器将减小变频器对电源绕组产生的传导噪声，请将电磁干扰滤波器接至变频器原边(输入侧)。需要使用FFLl00系列滤波与EMC指示(欧洲)和CTICK(澳大利亚)匹配。其它型号的滤波器不能用于此处。4.1.5 RF噪声滤波器(容性)该容性滤波器减小由变频器输入侧主电源绕组辐射的噪声。该滤波器无法与CE兼容，只能用于变频器输入侧。它具有两种型号揪适用于200V等级和400V等级变频器。4.1.6直流环扼流圈直流环扼流圈(电抗器)抑制由变频器产生的谐波。它削弱了变频器内部直流母线的高频成分。但是，应当注意它无法保护变频器辅入电路的二极管整流器。4.2动态制动制动电阻动态制动的目的是提高变频器使电机和负载停车(减速)的能力。在以下情况这是很必要的：与可能的电机转矩相比，负载转动惯量很大。需要转速频繁变化或者突变。系统损耗不足以使电机减速。当变频器降低输出频率使负载减速时，电机将暂时工作在发电机状态。此时，电机的旋转产生了比变频器直流母线更高的电压。这一状态将导致变频器产生过压故障并进入跳闸模式。在很多情况下，过压状态是减速超过许可时的警告信息。SJ100变频器有内部制动单元，它可以将电机减速产生的多余能量送至制动电阻。此时，制动电阻作为发电机的负载发热以制动电机，这同汽车刹车时产生热的原理是一样的。制动电阻模块为保证安全，包括熔断器以及热敏警报继电器，而制动电阻是其中最重要的部分。但是，请注意避免使电阻过热。保险和热敏继电器作为极限状态的安全保证，但是变频器只能在一个安全的范围内维持制动。变频器在整个时间段内使用工作循环，或制动时间百分比方式。参数B90的设定了动态制动使用的比例。第五章

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