第三章《实际工程应用案例》

1、（内部资料（内部资料 注意保存）注意保存） 中国工业自动化培训网中国工业自动化培训网 变频器原理应用维修变频器原理应用维修 变频器原理应用维修变频器原理应用维修 3.1 3.1 变频器变频器PIDPID应用应用 变频器变频器PIDPID应用主要应用在过程控制中，如恒压供应用主要应用在过程控制中，如恒压供 水控制、恒压供气控制、恒温控制等。变频器控水控制、恒压供气控制、恒温控制等。变频器控 制什么量，就由传感器将什么量转化为电信号，制什么量，就由传感器将什么量转化为电信号， 这个电信号和给定信号在变频器内进行比较，比这个电信号和给定信号在变频器内进行比较，比 较的差值控制变频器的输出频率，来控制

2、电动机较的差值控制变频器的输出频率，来控制电动机 的转速，使变频器的控制量保持恒定。的转速，使变频器的控制量保持恒定。 3.1.1 3.1.1 富士富士G11SG11S变频器参数设置变频器参数设置 富士富士G11SG11S变频器，拖动变频器，拖动7Kw7Kw电动机，为压力罐充气，电动机，为压力罐充气，PIDPID控制，压力表控制，压力表 量程量程1MPa,1MPa,输出电流输出电流4 420mA,20mA,要求罐中压力要求罐中压力0.6MPa,0.6MPa,请选择参数。请选择参数。 解：电路连接如图。解：电路连接如图。 压力变送器 需要解决的问题需要解决的问题： 1.反馈端子的确定；反馈端子的

3、确定； 2.2.目标信号给定端子的确定；目标信号给定端子的确定； 3.3.目标信号的给定值为多少；目标信号的给定值为多少； 4.PID4.PID控制端子的确定；控制端子的确定； 5.P5.P、I I、D D参数的选取。参数的选取。 上述上述5 5项都要通过变频器的功能码进行预置。项都要通过变频器的功能码进行预置。 下面根据流程图从编码表中查找具体参数；不明确的地方下面根据流程图从编码表中查找具体参数；不明确的地方 参考参数的解释说明。参考参数的解释说明。 富士富士G11SG11S变频器变频器PIDPID控制参数：控制参数： 1.目标量目标量 目标量在设置时大小等于反馈量。在 本控制中，反馈量为

4、：压力表的量程为1MPa，控 制压力为0.6MPa，为压力表总量程的60%，其输出 信号也为总输出信号的60%，(4+（20-4） x60%=13.6mA)。目标量输入的是电压值，010V， 其60%为6V,即12端子输入电压为6V；C1端子输入 电流为13.6mA。 2.功能参数功能参数 E01=20(X1端子有效，OFF,PID有效) E02=11（ X2端子有效，OFF,F01设定目标值， ON,PID无效，由键盘设定频率。变频器在起动时，可由 该端子控制，防止起动时跳闸） F01=1（电压设定目标值） H20=1（PID正动作） H21=1（C1端子为反馈端子，并正动作） H22，P增

5、益，0.0110.0倍； H23，I积分时间，0.013600s H24，D微分时间，0.0110.0s； 现场调试决定 H25，PID反馈滤波，0.060s。 3.3.关于多功能输入输出端子的使用关于多功能输入输出端子的使用 1 1）在上例中，用）在上例中，用E01E01E09E09参数（对应参数（对应X1X1X9X9端子）指定端子）指定 一个一个PIDPID功能切换端子，为什么用端子进行切换，而不用功能切换端子，为什么用端子进行切换，而不用 编程的方法进行切换呢？因为用端子切换是随机的，不受编程的方法进行切换呢？因为用端子切换是随机的，不受 时间的限制。时间的限制。 2) E012) E0

6、1E09E09参数只是选定端子，这个端子干什么还要用参数只是选定端子，这个端子干什么还要用 参数值确定。参数值确定。E01=20E01=20，“2020”就是参数值，这条指令的含就是参数值，这条指令的含 义是：义是：X1X1端子有效，功能是控制端子有效，功能是控制PIDPID功能切换。功能切换。 3 3）多功能输出端子的使用也是如此，首先选定端子，再）多功能输出端子的使用也是如此，首先选定端子，再 指定端子干什么。指定端子干什么。 4 4）这种控制和编码方式具有普遍性，多种变频器采用这）这种控制和编码方式具有普遍性，多种变频器采用这 种方法。如三肯、三菱、台达、英威腾等。种方法。如三肯、三菱、

7、台达、英威腾等。 3.1.2 3.1.2 康沃康沃CAF-P2CAF-P2变频器恒压变频器恒压 供水供水 1.1.参数设置参数设置 本例为康沃本例为康沃CAF-P2CAF-P2变频器，其参变频器，其参 数设置为：数设置为： 目标信号，由电位器目标信号，由电位器RPRP给定；给定； 反馈信号，由反馈信号，由SPSP传感器取出，从传感器取出，从 VIIVII输入；输入； 主要功能：主要功能： H-48=2H-48=2（内置（内置PIDPID控制）控制） H-49=2H-49=2（目标信号从（目标信号从VIIVII输入）输入） H-50=1H-50=1（PIDPID反馈信号从端子反馈信号从端子III

8、I输输 入）入） H-51=0H-51=0（反馈信号正逻辑）（反馈信号正逻辑） H-54=2H-54=2（PIDPID结构选择，为结构选择，为PIPI控制）控制） 2.2.控制电路控制电路 电路具有工频电路具有工频变频切换功能。工频变频切换功能。工频变频切换有几个关键问题。变频切换有几个关键问题。 1 1）电动机从变频器切出前变频器）电动机从变频器切出前变频器必须停止输出必须停止输出 KM2KM2断开前变频器必须停止输出，在停止输出后至少延迟断开前变频器必须停止输出，在停止输出后至少延迟0.1S0.1S， KM2KM2才动作，不允许变频器停止输出和才动作，不允许变频器停止输出和KM2KM2同时

9、动作。同时动作。 2 2）电动机切换到工频电源时要）电动机切换到工频电源时要有一定延时有一定延时，但其转速不要低于额定，但其转速不要低于额定 转速的转速的80%80%。 切换前变频器输出频率要达到切换前变频器输出频率要达到50Hz50Hz，切换后要延迟，切换后要延迟0.20.2 0.4S0.4S,KM3,KM3才闭合，此时电动机的转速要控制在额定转速的才闭合，此时电动机的转速要控制在额定转速的80%80%以内。以内。 3 3）变频器的输出相序和电动机的）变频器的输出相序和电动机的相序要相同相序要相同。 3 3）采取切入延迟的方法减小切入电流）采取切入延迟的方法减小切入电流 当电动机从变频器上切

10、出后，随着延迟时间的延长，转子当电动机从变频器上切出后，随着延迟时间的延长，转子 电流下降，定子上的感应电压也下降，使切入电流下降。电流下降，定子上的感应电压也下降，使切入电流下降。 这就是电动机从变频器上切出后，为什么要有一定的延迟这就是电动机从变频器上切出后，为什么要有一定的延迟 时间才投入到工频电源上的原因。时间才投入到工频电源上的原因。 此图不能用 改造后的控制电路 3.33.3变频器在旋转窑上的应用变频器在旋转窑上的应用 水泥回转窑是水泥熟料干法和湿法生产线的主要设备。回转窑广泛水泥回转窑是水泥熟料干法和湿法生产线的主要设备。回转窑广泛 用于冶金、化工、建筑耐火材料、环保等工业。回转

11、窑由筒体，支用于冶金、化工、建筑耐火材料、环保等工业。回转窑由筒体，支 承装置，带挡轮支承装置，传动装置，活动窑头承装置，带挡轮支承装置，传动装置，活动窑头, , 复合碎石机，窑复合碎石机，窑 尾密封装置，喷煤管装置等部件组成。回转窑的回转部分如右图所尾密封装置，喷煤管装置等部件组成。回转窑的回转部分如右图所 示。回转窑的窑体与水平呈一定的倾斜，整个窑体由托轮装置支承，示。回转窑的窑体与水平呈一定的倾斜，整个窑体由托轮装置支承， 并有控制窑体上下窜动的挡轮装置。回转窑的转动由电动机通过齿并有控制窑体上下窜动的挡轮装置。回转窑的转动由电动机通过齿 轮减速箱，减速箱的输出齿轮和回转窑的回转齿条啮合

12、，拖动回转轮减速箱，减速箱的输出齿轮和回转窑的回转齿条啮合，拖动回转 窑转动。窑转动。 3.3.1.3.3.1.回转窑负载的特点分析回转窑负载的特点分析 启动时回转窑内的物料处于正下方，在窑体起动并不断加速的过程中，启动时回转窑内的物料处于正下方，在窑体起动并不断加速的过程中， 整个窑体要克服摩擦力、窑体变形产生的阻力以及窑内的物料堆积角整个窑体要克服摩擦力、窑体变形产生的阻力以及窑内的物料堆积角 产生的阻力。当窑体克服所有阻力开始转动时，堆积物料的偏转角也产生的阻力。当窑体克服所有阻力开始转动时，堆积物料的偏转角也 随着变化，当物料偏转角达到随着变化，当物料偏转角达到9090度时（见图度时（

13、见图b b所示），此时物料所引所示），此时物料所引 起的附加转矩最大，变频器的输出电流也最大，达到正常工作电流的起的附加转矩最大，变频器的输出电流也最大，达到正常工作电流的 3-43-4倍。此时变频器的输出频率上升到倍。此时变频器的输出频率上升到10-13Hz10-13Hz。 起动过程，既是一个加速过程，也是克服设备巨起动过程，既是一个加速过程，也是克服设备巨 大惯性的过程。一旦变频器克服了这种大惯性负大惯性的过程。一旦变频器克服了这种大惯性负 载而起动起来，维持正常运转时，所需的驱动转载而起动起来，维持正常运转时，所需的驱动转 矩及功率就很小了。根据回转窑的这种负载特点，矩及功率就很小了。根

14、据回转窑的这种负载特点， 选择变频器及电动机的功率就比较复杂，功率选选择变频器及电动机的功率就比较复杂，功率选 择过大，起动没问题，但正常运转时出现大马拉择过大，起动没问题，但正常运转时出现大马拉 小车现象，能耗大，一次性投资加大；功率选择小车现象，能耗大，一次性投资加大；功率选择 小些适合于正常运行，效率高投资小，但不能正小些适合于正常运行，效率高投资小，但不能正 常起动。常起动。 3.3.2. 3.3.2. 变频器选择原则变频器选择原则 根据上述回转窑负载特性的分析，变频器在选型根据上述回转窑负载特性的分析，变频器在选型 和容量选择上有其特殊性。和容量选择上有其特殊性。 1 1）变频器在起

15、动时负载很大，是正常工作时的几）变频器在起动时负载很大，是正常工作时的几 倍，因此，变频器的容量选择要有充分的裕量，倍，因此，变频器的容量选择要有充分的裕量， 否则变频器将不能正常启动。否则变频器将不能正常启动。 2 2）变频器是在起动时的低速区（）变频器是在起动时的低速区（101013Hz13Hz）电流）电流 最大，因此变频器在选型时要选择起动过载能力最大，因此变频器在选型时要选择起动过载能力 大、具有低频转矩补偿的变频器。大、具有低频转矩补偿的变频器。 3 3）提高电动机的上限转速，加大减速装置的传动）提高电动机的上限转速，加大减速装置的传动 比，以提高起动时的低频转矩。比，以提高起动时的

16、低频转矩。 3.3.3 3.3.3 应用实例应用实例 1.1.变频器容量选择变频器容量选择 有一水泥厂的回转窑改造项目，原来选用有一水泥厂的回转窑改造项目，原来选用55KW55KW电动机调速驱动，因回电动机调速驱动，因回 转窑烧结温度较高，热膨胀系数较大，窑体变形严重，使起动及工作转窑烧结温度较高，热膨胀系数较大，窑体变形严重，使起动及工作 电流增大，电动机经常堵转不能正常运转。电流增大，电动机经常堵转不能正常运转。 改造时考虑到原电动机的功率不足，同时考虑到改造时考虑到原电动机的功率不足，同时考虑到55KW55KW、4 4极电动机转极电动机转 速为速为1500r/min1500r/min，而

17、回转窑正常运行时电动机的转速为，而回转窑正常运行时电动机的转速为800r/min800r/min左右，左右， 当非正常运行时转速更低。因为电动机是由自己的同轴风扇吹风散热，当非正常运行时转速更低。因为电动机是由自己的同轴风扇吹风散热， 当电动机的转速下降较大时，电动机的散热效果很差，造成电动机发当电动机的转速下降较大时，电动机的散热效果很差，造成电动机发 热严重。热严重。 根据以上情况，将此回转窑拖动改为根据以上情况，将此回转窑拖动改为90kW90kW、6 6极电动机，选择惠丰极电动机，选择惠丰HF-HF- G7-90T3G7-90T3型通用变频器，该变频器功率型通用变频器，该变频器功率90k

18、W90kW，额定电流，额定电流180A180A。变频器。变频器 频率控制为模拟电位器调速。频率控制为模拟电位器调速。 当电动机正常运转在当电动机正常运转在800r/min800r/min时，变频器的输出频率为时，变频器的输出频率为40Hz40Hz左右，因左右，因 而避免了由于而避免了由于4 4极电动机运转在极电动机运转在800r/min800r/min时电动机散热不良的问题。时电动机散热不良的问题。 2.2.调试出现的问题调试出现的问题 1 1）变频器选择）变频器选择HF-G7-90T3HF-G7-90T3，起动正常，但在运行中频繁，起动正常，但在运行中频繁 跳跳“OCOC”过流，使生产不能正

19、常进行。查其原因，发现由过流，使生产不能正常进行。查其原因，发现由 于负载惯量大，物料在窑中滚动时不断形成附加转矩，使于负载惯量大，物料在窑中滚动时不断形成附加转矩，使 变频器产生瞬间过电流。瞬时峰值电流达变频器产生瞬间过电流。瞬时峰值电流达340A340A。而。而HF-G7-HF-G7- 90T390T3变频器的过载极限电流为变频器的过载极限电流为270A270A，小于其负载峰值电流，小于其负载峰值电流， 故不能正常工作。根据这一现场情况，经反复论证计算，故不能正常工作。根据这一现场情况，经反复论证计算， 最后变频器选择为最后变频器选择为HF-G9-160T3HF-G9-160T3型，该变频

20、器额定功率型，该变频器额定功率 160kW160kW，额定电流，额定电流320A320A。 2 2）变频器选择为）变频器选择为HF-G9-160T3HF-G9-160T3，额定电流为，额定电流为320A320A，过载能，过载能 力为力为1.5-1.81.5-1.8倍，过载极限电流为倍，过载极限电流为480-570A480-570A。电动机仍为。电动机仍为 90kW90kW，变频器的输出电流是电动机额定电流的，变频器的输出电流是电动机额定电流的280%-300%280%-300%， 是瞬时峰值电流是瞬时峰值电流340A340A的的140%-160%140%-160%，因此，足可以克服负，因此，足

21、可以克服负 载瞬时波动产生的峰值电流，回转窑运行正常，不再跳载瞬时波动产生的峰值电流，回转窑运行正常，不再跳 “OCOC”过流。过流。 3 3）变频器在正常停机的情况下，启动困难，借助）变频器在正常停机的情况下，启动困难，借助 辅助设备才有可能起动。辅助设备才有可能起动。 分析其情况，判断为起分析其情况，判断为起 动转矩不足，修改变频器的转矩补偿曲线，即加动转矩不足，修改变频器的转矩补偿曲线，即加 大变频器的低频起动力矩，解决了正常停机的起大变频器的低频起动力矩，解决了正常停机的起 动问题。动问题。 在以上反复确定变频器的容量时，根据就是电动在以上反复确定变频器的容量时，根据就是电动 机的瞬态

22、电流，当变频器的瞬态电流超过了变频机的瞬态电流，当变频器的瞬态电流超过了变频 器的最大过载电流时，变频器就跳闸。改造前选器的最大过载电流时，变频器就跳闸。改造前选 用用55kW55kW的电动机都能工作，可驱动变频器后来增的电动机都能工作，可驱动变频器后来增 加到加到160kW160kW（电动机增加为（电动机增加为90kW90kW），就是因为电动），就是因为电动 机工作时有很大的瞬态电流，这就是冲击性负载机工作时有很大的瞬态电流，这就是冲击性负载 变频器选择功率时为什么会比实际功率大很多。变频器选择功率时为什么会比实际功率大很多。 总结总结：回转窑是一个很典型的冲击性负载，我们通过上述：回转窑是

23、一个很典型的冲击性负载，我们通过上述 案例分析，可得出以下几点结论：案例分析，可得出以下几点结论： 1 1）变频器的容量是以瞬时冲击电流为依据，变频器只有）变频器的容量是以瞬时冲击电流为依据，变频器只有 满足了负载的瞬时冲击电流要求，才能不跳闸。满足了负载的瞬时冲击电流要求，才能不跳闸。 2 2）电动机的容量根据负载的平均功率选取，只要负载的）电动机的容量根据负载的平均功率选取，只要负载的 瞬时电流达不到堵转电流，电动机的容量就不必增加。瞬时电流达不到堵转电流，电动机的容量就不必增加。 3 3）考虑低速电动机的发热问题，尽量使电动机工作在高）考虑低速电动机的发热问题，尽量使电动机工作在高 转速

24、区。转速区。 3.4 3.4 变频器在张力控制设备上的应用变频器在张力控制设备上的应用 生产线一般由多个驱动环节组成，每个驱动环节生产线一般由多个驱动环节组成，每个驱动环节 有一台或多台电动机。因为生产线工作时的连续有一台或多台电动机。因为生产线工作时的连续 性，要求众多的驱动环节在运行时的速度或同速、性，要求众多的驱动环节在运行时的速度或同速、 或按比例运行、或根据现场情况随机调整。在采或按比例运行、或根据现场情况随机调整。在采 用变频器控制时，为各个驱动环节的调速控制提用变频器控制时，为各个驱动环节的调速控制提 供了方便。变频器根据速度传感器的取样信号，供了方便。变频器根据速度传感器的取样

25、信号， 可方便的进行速度控制。可方便的进行速度控制。 3.4.1.3.4.1.检测传感装置检测传感装置 1. 1. 张力控制传感装置张力控制传感装置 卷取机械是带材和线材生产不可缺少的设备，如卷取机械是带材和线材生产不可缺少的设备，如 塑料带的卷取，造纸厂纸张的卷取，冶金厂的薄塑料带的卷取，造纸厂纸张的卷取，冶金厂的薄 板卷取、带铜卷取等。在卷取过程中，为了使产板卷取、带铜卷取等。在卷取过程中，为了使产 品合格，要给卷材上加一定的张力，张力的大小品合格，要给卷材上加一定的张力，张力的大小 关系到产品的质量。关系到产品的质量。 同时，卷取工序与前道工序同时，卷取工序与前道工序 之间有着密切的联系

26、，如与前道工序速度要同步、之间有着密切的联系，如与前道工序速度要同步、 稳定、调速精度要高等。稳定、调速精度要高等。 （1 1）用变频器转矩电流控制张力）用变频器转矩电流控制张力 图为以转矩电流作为控制信号的张图为以转矩电流作为控制信号的张 力控制系统示意图。如图所示，用力控制系统示意图。如图所示，用 滚筒滚筒2 2移动加工物，在滚筒移动加工物，在滚筒1 1上施加上施加 与旋转方向相反的转矩，使两组滚与旋转方向相反的转矩，使两组滚 筒间的加工物具有张力，该张力与筒间的加工物具有张力，该张力与 滚筒滚筒1 1电动机的制动转矩大小成比例。电动机的制动转矩大小成比例。 因此，变频器因此，变频器2 2

27、可以选用通用变频器可以选用通用变频器 调速；而变频器调速；而变频器1 1则必须选用具有转则必须选用具有转 矩控制功能的矢量控制变频器。图矩控制功能的矢量控制变频器。图 中所用传感器为电流传感器，它将中所用传感器为电流传感器，它将 电动机的定子电流（定子电流和电电动机的定子电流（定子电流和电 动机的转矩成正比）转化为动机的转矩成正比）转化为4 420mA20mA 的控制信号，加在变频器的反馈输的控制信号，加在变频器的反馈输 入端，控制变频器输出转矩的稳定，入端，控制变频器输出转矩的稳定， 达到控制带材张力稳定的目的。达到控制带材张力稳定的目的。 （2 2）采用调节辊控制张力）采用调节辊控制张力

28、图为调节辊装置的示意图。调节辊利用弹簧、气压、重锤图为调节辊装置的示意图。调节辊利用弹簧、气压、重锤 等在一定方向上施加一定大小的力，不管其位置是否变动等在一定方向上施加一定大小的力，不管其位置是否变动 始终使加工物保持一定的张力。使用调节辊时，张力与变始终使加工物保持一定的张力。使用调节辊时，张力与变 频器的控制没有直接关系，其大小为频器的控制没有直接关系，其大小为F F的一半。调节辊的的一半。调节辊的 张力控制功能只限于在其容许的行程以内。张力控制功能只限于在其容许的行程以内。 （3 3）张力检测器控制张力）张力检测器控制张力 对于高精度张力控制或用调节辊控制在控制失调时对产品对于高精度张

29、力控制或用调节辊控制在控制失调时对产品 质量影响很大的场合，可采用张力检测器的反馈控制。张质量影响很大的场合，可采用张力检测器的反馈控制。张 力检测器有差动变压器式和测力传感器式等类别。力检测器有差动变压器式和测力传感器式等类别。 3.4.2 3.4.2 张力控制在拉丝机上的应用张力控制在拉丝机上的应用 1. 1. 拉丝原理拉丝原理 拉丝机是金属线材制造的一种重要设备。设备的种类很多，拉丝机是金属线材制造的一种重要设备。设备的种类很多， 常见的有水箱式拉丝机、直进式拉丝机、滑轮式拉丝机、常见的有水箱式拉丝机、直进式拉丝机、滑轮式拉丝机、 倒立式拉丝机等。拉丝机主要应用在对铜、铝、铁、合金倒立式

30、拉丝机等。拉丝机主要应用在对铜、铝、铁、合金 等金属线缆材料的加工，将直径较大的金属材料拉制成直等金属线缆材料的加工，将直径较大的金属材料拉制成直 径较细的金属丝。径较细的金属丝。 2. 2. 三肯三肯SAMCO-vm05SAMCO-vm05变频器在拉丝机上的应用变频器在拉丝机上的应用 （1 1）卷绕原理）卷绕原理 （2 2）卷绕变频器的内部控制功能框图）卷绕变频器的内部控制功能框图 由拉丝机给出的频率控制信号由拉丝机给出的频率控制信号f fx1x1，加到卷绕变频器的频率控制端，加到卷绕变频器的频率控制端， 这个频率控制信号通过变频器内部的比例增益电路处理，与这个频率控制信号通过变频器内部的比

31、例增益电路处理，与“卷绕曲卷绕曲 线预测线预测”信号叠加，生成信号叠加，生成X+X+信号，与张力架位置补正信号叠加，生成信号，与张力架位置补正信号叠加，生成 f fx2x2输出频率控制信号，控制变频器逆变电路频率输出。输出频率控制信号，控制变频器逆变电路频率输出。 （3）控制电路 为了使两台变频器同速运行，将第一台变频器其为了使两台变频器同速运行，将第一台变频器其 中一个多功能输出指示端子设置为频率输出指示中一个多功能输出指示端子设置为频率输出指示 端子，作为第二台变频器的同速信号。端子，作为第二台变频器的同速信号。 为了方便穿线作业，设置了为了方便穿线作业，设置了JOGJOG点动端子；停车时

32、，点动端子；停车时， 为了防止卷绕变频器重量较大的满盘线轴因惯性为了防止卷绕变频器重量较大的满盘线轴因惯性 引起的断线，采取制动电阻引起的断线，采取制动电阻+ +直流制动的方法，使直流制动的方法，使 电动机马上停止。以摆动张力传感器的输出电压电动机马上停止。以摆动张力传感器的输出电压 信号作为反馈信号进行内部可变信号作为反馈信号进行内部可变PIDPID补正控制，以补正控制，以 三垦变频器独特卷绕曲线进行速度预测图形运转，三垦变频器独特卷绕曲线进行速度预测图形运转， 实现恒线速度收卷，满足工艺要求。实现恒线速度收卷，满足工艺要求。 3.5 变频器在降速设备上的应用 有时变频器拖动的负载转速很低，

33、 如果电动机不通过减速直接驱动负载，则 会使变频器和电动机的容量大大增加，不 能发挥变频器的优越性。下面分析几种负 载的特性。 3.5.1负载特性 1. 恒转矩负载 1） 特点：负载的转矩TL不随转速n的 变化而变化，是一恒定值。但负载 功率随转速成比例变化。 2） 典型系统：位能性负载，如电梯、 卷扬机、起重机、抽油机等。摩擦 类负载，如传送带、搅拌机、挤压 成型机、造纸机等。例如起重机吊 起重物时， 3）控制要求：具有低频转矩提升能力 和短时过流能力，变频器可选通用 变频器，将容量提高一档，以提高 低速转矩；或根据需要，选用矢量 变频器。 2. 恒功率负载恒功率负载 1 1） 特点：当负载

34、的转速发生变化时，特点：当负载的转速发生变化时， 其转矩也随着变化，而负载的功率始其转矩也随着变化，而负载的功率始 终为一恒定值。终为一恒定值。 2 2） 典型系统：车床典型系统：车床, , 若工件的直径若工件的直径 大，则主轴的转速低；若工件的直径大，则主轴的转速低；若工件的直径 小，则主轴的转速高，保持切削功率小，则主轴的转速高，保持切削功率 为一恒定值。卷绕机，开始卷绕时卷为一恒定值。卷绕机，开始卷绕时卷 绕直径小，转矩小，则卷绕速度高；绕直径小，转矩小，则卷绕速度高； 当卷绕直径逐渐增大时，转矩增大，当卷绕直径逐渐增大时，转矩增大， 则卷绕速度降低，保持卷绕功率为一恒则卷绕速度降低，保

35、持卷绕功率为一恒 定值。定值。 3 3）一般选用通用变频器。对于动态性能和精度要求较高的轧钢、造纸等）一般选用通用变频器。对于动态性能和精度要求较高的轧钢、造纸等 机械，要选用矢量控制变频器。机械，要选用矢量控制变频器。 3.3.平方转矩负载平方转矩负载 风机、水泵等流体机械，当叶轮转动时，其工作风机、水泵等流体机械，当叶轮转动时，其工作 介质对叶轮的阻力大致与叶轮的转速的平方成正介质对叶轮的阻力大致与叶轮的转速的平方成正 比。特性曲线如图。比。特性曲线如图。 3.5.2 3.5.2 机械传动系统机械传动系统 机械传动系统的组成由电动机、传动机构和负载组成。机械传动系统的组成由电动机、传动机构

36、和负载组成。 最简单的传动系统：电动机、连轴器和负载，电动机输出转最简单的传动系统：电动机、连轴器和负载，电动机输出转 矩矩T TM M ，它与负载的阻转矩，它与负载的阻转矩T TL L 大小相等，方向相反，大小相等，方向相反， 即即 T TM M =T =TL L 当电动机以转速当电动机以转速n n运行时，输出功率为运行时，输出功率为 电动机的机械特性电动机的机械特性 ，必须与负载的机械特，必须与负载的机械特 性相匹配，整个传动系统才能正常工作。性相匹配，整个传动系统才能正常工作。 9550 M nT P 3.5.33.5.3常见传动机构常见传动机构 1.1.传动比传动比 图示图示4 4种传

37、动机构中，电动机和负载种传动机构中，电动机和负载 通过减速装置传动，电动机轴和减速通过减速装置传动，电动机轴和减速 输出轴的转速比称为传动比输出轴的转速比称为传动比， T TM M n nM M 为电动机轴输出转矩和转速；为电动机轴输出转矩和转速； T TL L n nL L为负载轴输入转矩和转速为负载轴输入转矩和转速 mm mm m () L LL nn n n T nT n TT L L ， ， 因为： 功率守恒 有： 2.齿轮传动机构中各量之间的关系齿轮传动机构中各量之间的关系 传动比：输入轴转速传动比：输入轴转速n n1 1与输出轴转与输出轴转 速速n n2 2之比之比, ,用用表示，

38、即：表示，即： 由传动比的定义式可知，由传动比的定义式可知，1 1，为，为 升速传动；升速传动；1 1为降速传动；为降速传动； 1 1，为直接传动。，为直接传动。 1 2 1 2 2 1 T T Z Z n n 3.5.4 3.5.4 传动方案选择实例 例：已知变频调速系统，其负载的阻转矩为88Nm，调速 范围为0335r/min，由4极电动机驱动(1450RPM)，负 载最大功率消耗为Pmax=3.5kW。请选择驱动方案。 解： 电动机联轴器直接驱动负载 条件： TM TL 取TM=100 Nm 88Nm ，所需电动机功率为： P= （kW） 因此，选择的变频器的功率也应为15 kW。 15

39、 9550 1001450 9550 M nT 9550 M nT P （功率公式） 2. 采用一级齿轮降速传动采用一级齿轮降速传动 降速齿轮传动的传动比：降速齿轮传动的传动比： = = 4.3 4.3 取整数取整数4 4， 电动机的输出转矩电动机的输出转矩 T TM M = = （N Nm m） 所需电动机的功率为：所需电动机的功率为： 取取P P=3.7=3.7（kWkW） 变频器的功率也应为变频器的功率也应为3.73.7（kWkW）。）。 当负载的转速为当负载的转速为0 0335r/min335r/min，电动机为，电动机为0 01340r/min.1340r/min. 结论：变频器调速

40、遇到转速和输出功率的矛盾时，结论：变频器调速遇到转速和输出功率的矛盾时， 就要考虑具有一定传动比的降速或升速装置。就要考虑具有一定传动比的降速或升速装置。 335 1450 max N n n 22 4 88 L T )kW( 3 . 3 9550 221450 9550 M nT P 结论：结论： 1.1.电动机是一个恒转矩电器，转速低，输出功率低，电动机是一个恒转矩电器，转速低，输出功率低， 转速高，输出功率高（转速高，输出功率高（ ）。）。 2.2.当变频器采用变频调速时，为了充分利用变频器和电动机当变频器采用变频调速时，为了充分利用变频器和电动机 的输出功率，电动机尽量工作在高速区。为

41、了满足负载低的输出功率，电动机尽量工作在高速区。为了满足负载低 速时的转矩要求，可采用降速装置。降速比速时的转矩要求，可采用降速装置。降速比根据电动机根据电动机 的额定转速和负载的最高转速确定。的额定转速和负载的最高转速确定。 9550 M nT P 3.63.6变频器控制电路要点变频器控制电路要点 1.1.变频器的正反转控制电变频器的正反转控制电 路路 设计思想：设计思想： QFQF隔离开关，一般情况下隔离开关，一般情况下 必接；必接； KMKM接触器，控制电动机的接触器，控制电动机的 通断电和故障断电，一般通断电和故障断电，一般 情况下必接；情况下必接； 先通电，后运行，先停机，先通电，后

42、运行，先停机， 后断电是安全工作的保障后断电是安全工作的保障。 2.2.不良案例不良案例 该电路是某企业的实用电路。该电路是某企业的实用电路。 起动：按下起动：按下SB2SB2，KA1KA1闭合，闭合， FWDFWD闭合，闭合，KTKT延时，延时，KMKM吸合吸合 变频器通电运行；变频器通电运行； 按下按下SB1SB1，KA1KA1断开，断开， FWDFWD断开，断开，KTKT延时，延时，KMKM断电断电 释放，变频器断电。释放，变频器断电。 错在：错在： 通电即运转，不安全；通电即运转，不安全； 用运行开关控制变频器的通、用运行开关控制变频器的通、 断电，对变频器非常不利。断电，对变频器非常

43、不利。 1. 1. 频繁开频繁开/ /关时，会导致充电电阻损坏。关时，会导致充电电阻损坏。 2.2.电动机自由停止时，会产生过电压（因制动电动机自由停止时，会产生过电压（因制动 选件已停止工作），容易炸直流滤波电容或击选件已停止工作），容易炸直流滤波电容或击 穿逆变模块。穿逆变模块。 3.73.7变频器同速控制变频器同速控制 变频器的速度控制有操作面板（或操作面板上的变频器的速度控制有操作面板（或操作面板上的 电位器）、外接模拟控制端子和外接升降速数字电位器）、外接模拟控制端子和外接升降速数字 端子三种控制方法。操作面板不适应变频器的联端子三种控制方法。操作面板不适应变频器的联 动控制。动控制

44、。 1. 1. 开环同速控制开环同速控制 开环同速是开环同速是“准同步准同步”运行，在多台变频器同速运行，在多台变频器同速 运行时不需要反馈环节，在要求不高的系统中多运行时不需要反馈环节，在要求不高的系统中多 被采用。实现开环同步方法可以采用共电位控制、被采用。实现开环同步方法可以采用共电位控制、 升降速端子控制和电流信号控制等。升降速端子控制和电流信号控制等。 1 1）共电位控制）共电位控制 共电位控制框图如图所示，共电位控制框图如图所示，3 3台变频器的电压模拟调速端台变频器的电压模拟调速端 子上所加的是同一调速电压，子上所加的是同一调速电压，3 3台变频器的台变频器的“频率增益频率增益”

45、 和和“频率偏置频率偏置”功能参数要进行统一设置。通过同一电位功能参数要进行统一设置。通过同一电位 器控制器控制3 3台变频器同速运行。台变频器同速运行。 2 2）升降速端子控制）升降速端子控制 升降速端子控制框图如图所示，图中升速端子由同一继电升降速端子控制框图如图所示，图中升速端子由同一继电 器控制，降速端子也由同一继电器控制，由这两个继电器器控制，降速端子也由同一继电器控制，由这两个继电器 分别控制变频器的升速和降速。每个变频器的升降速端子分别控制变频器的升速和降速。每个变频器的升降速端子 上分别并联上一个点动开关上分别并联上一个点动开关SBSB，分别用它们进行每个变频，分别用它们进行每

46、个变频 器的速度微调。因为升降速端子是数字控制，工作稳定没器的速度微调。因为升降速端子是数字控制，工作稳定没 有干扰。有干扰。 3 3）电流信号控制）电流信号控制 电流信号控制是应用变频器的电流信号控制是应用变频器的IRFIRF电流调速端子（电流调速端子（4 4 20mA20mA），进行串联控制，以得到同速运行，如图所示。它），进行串联控制，以得到同速运行，如图所示。它 的优点是构成简单，可以有较长的连接距离，抗干扰能力的优点是构成简单，可以有较长的连接距离，抗干扰能力 比较强。缺点是需要一个电流源，且每台设备都需要有微比较强。缺点是需要一个电流源，且每台设备都需要有微 调控制，操作比较麻烦。

47、调控制，操作比较麻烦。 4 4）利用变频器的频率输出指示端子做同步信号）利用变频器的频率输出指示端子做同步信号 由第一台变频器的模拟输出指示端子作为第二台变频器的由第一台变频器的模拟输出指示端子作为第二台变频器的 同步信号，使两台变频器同步运行。同步信号，使两台变频器同步运行。 该同速控制不能准确同步。因该同速控制不能准确同步。因FMAFMA是二次信号，它输是二次信号，它输 出的精度、与输出频率的比率存在一定的误差，也容易引出的精度、与输出频率的比率存在一定的误差，也容易引 进干扰。进干扰。 2闭环同速控制闭环同速控制 闭环同速控制用于控制精度要求比较高的场合。在有上位机存在的系闭环同速控制用

48、于控制精度要求比较高的场合。在有上位机存在的系 统中，同速控制可以有不同的构成形式。一种为将各变频器的反馈信统中，同速控制可以有不同的构成形式。一种为将各变频器的反馈信 号输入到上位机，由上位机作总闭环控制计算，由上位机分别给出控号输入到上位机，由上位机作总闭环控制计算，由上位机分别给出控 制变频器运行的信号，如图所示。此闭环控制方式计算速度快，控制制变频器运行的信号，如图所示。此闭环控制方式计算速度快，控制 电路简单，但由于采用电压及电流反馈形式，传输距离有所限制，其电路简单，但由于采用电压及电流反馈形式，传输距离有所限制，其 分布范围不能很大。分布范围不能很大。 另一种控制方法是采用单机就地自闭环的方法，上位机输另一种控制方法是采用单机就地自闭环的方法，上位机输 出相同给定信号，如图所示。此闭环控制方式的优点是动出相同给定信号，如图所示。此闭环控制方式的优点是动 态响