第七章變頻器在調速系統中的應用

1、變頻器應用(yngyng)技術共七十八頁第七章 變頻器的功能(gngnng)選擇及參數設置共七十八頁學習目標1.熟悉和了解變頻器在生產中的應用。2.能夠分析變頻器各種應用電路。3.應用所學知識能夠設計(shj)簡單的變頻器調速控制電路。共七十八頁7.1 變頻技術應用(yngyng)綜述 變頻技術的應用分為兩類，一類用于交流調速系統，一類用于為其它設備提供靜止電源。變頻器最典型的用途是電力拖動系統的節(jié)能和提高產品質量。隨著電力電子技術、計算機技術和自動控制理論的不斷發(fā)展，電氣傳動技術日新月異(r xn yu y)。交流電動機調速系統廣泛取代直流電動機調速系統已經成為現實。交流電動機調速技術是節(jié)能

2、、改善工藝流程以及提高產品質量、推動技術進步的必要手段之一。共七十八頁7.1 變頻技術應用(yngyng)綜述共七十八頁7.2 變頻器在風機(fn j)控制中的應用 風機是工礦企業(yè)中應用比較廣泛的機械，如鍋爐的燃燒系統，礦山通風系統以及造紙烘干系統等。傳統的風機控制是全速運行，風機提供固定的風壓、風量。但生產工藝往往需要對風壓和風量以及溫度等技術指標進行調節(jié)控制，若全速運行必然導致電能的大量浪費。因此(ync)，采用變頻器實施對風機的控制具有重要的節(jié)能意義。共七十八頁7.2 變頻器在風機控制(kngzh)中的應用7.2.1風機負載(fzi)的機械特性1二次方律負載2風量調節(jié)方法3風機容量選擇4

3、變頻器容量選擇共七十八頁7.2 變頻器在風機控制(kngzh)中的應用7.2.2變頻器的設置(shzh)1變頻器控制方式設置(1)操作模式設置(2)變頻器控制方式設置(3) U/f控制曲線的選擇共七十八頁7.2 變頻器在風機(fn j)控制中的應用2變頻器參數設置(l)上限頻率(pnl)(2)下限頻率(3)升、降速時間(4)升、降速方式(5)回避頻率(6)起動前的直流制動共七十八頁7.2 變頻器在風機控制(kngzh)中的應用7.2.3風機變頻調速系統電路(dinl)組成共七十八頁7.2 變頻器在風機控制(kngzh)中的應用7.2.4節(jié)能效益(xioy)分析如果，一臺工業(yè)鍋爐所使用的30 k

4、W引風機，一天24 h連續(xù)運行。采用變頻調速，在大風量時，頻率按46 Hz計算，每天有10 h；在小風量時，頻率按20 Hz計算，每天有14 h。用擋板調節(jié)風量，在大風量時，電動機功率消耗按額定功率的98%計算，每天同樣有1O h；在小風量時電動機功率消耗按額定功率的70%計算，每天也有14 h。全年運行時間以300天計算：請讀者自行計算變頻調速的節(jié)電效果。共七十八頁7.3變頻器在恒壓供求(gngqi)系統中的應用7.3.1供水系統的主要參數1.流量(liling)2.壓力3.全揚程4.損失揚程與實際揚程5.管阻共七十八頁7.3變頻器在恒壓供求系統(xtng)中的應用共七十八頁7.3變頻器在恒

5、壓供求系統(xtng)中的應用7.3.2供水系統的特性(txng)1.水泵的揚程特性2.管道的阻力特性共七十八頁7.3變頻器在恒壓供求系統(xtng)中的應用7.3.3 供水系統流量(liling)的調節(jié)方法1.管道閥門調節(jié)2.水泵轉速調節(jié) 將管道閥門調節(jié)與水泵轉速調節(jié)兩種方法相比較，可知，采用調節(jié)水泵轉速的方法調節(jié)水的流量，降低了電動機使用功率，從而達到了節(jié)能的目的。共七十八頁7.3變頻器在恒壓供求(gngqi)系統中的應用7.3.4恒壓供水的控制目標當供水能力Qg大于用水需求量Qn時，水壓(shu y)上升(p)； 當供水能力Qg小于用水需求量Qn時，水壓下降(p)； 當供水流量Qg等于用

6、水需求量Qn時，水壓恒定(p)。共七十八頁7.3變頻器在恒壓供求(gngqi)系統中的應用7.3.5恒壓供水變頻(bin pn)調速系統控制原理1恒壓供水變頻調遵系統構成共七十八頁7.3變頻器在恒壓供求系統(xtng)中的應用2壓力(yl)傳感器(1)壓力變迸器SP (2)遠傳壓力表P共七十八頁7.3變頻器在恒壓供求(gngqi)系統中的應用3系統(xtng)工作原理共七十八頁7.3變頻器在恒壓供求(gngqi)系統中的應用7.3.6變頻器選型及功能(gngnng)設置1變頻器選型2控制方式設置3頻率功能設置4暫停運行功能共七十八頁7.3變頻器在恒壓供求系統(xtng)中的應用7.3.7恒壓供

7、水變頻調速系統實例(shl)分析1多臺水泵的切換2主電路說明共七十八頁7.3變頻器在恒壓供求(gngqi)系統中的應用3系統調節(jié)(tioji)原理共七十八頁7.3變頻器在恒壓供求系統(xtng)中的應用4控制電路說明(shumng)(1) PLC輸入點(2) PLC輸出點(3)信號處理器共七十八頁7.3變頻器在恒壓供求系統(xtng)中的應用共七十八頁7.4 變頻器在中央空調控制系統(kn zh x tn)中的應用7.4.1 中央空調系統(xtng)構成1冷凍主機與冷卻水塔2外部熱交換系統共七十八頁7.4 變頻器在中央空調控制系統(kn zh x tn)中的應用7.4.2冷卻水系統變頻(bin

8、 pn)調速控制1系統的控制依據2冷卻水循環(huán)系統閉環(huán)控制共七十八頁7.4 變頻器在中央空調控制系統(kn zh x tn)中的應用共七十八頁7.4 變頻器在中央空調控制系統(kn zh x tn)中的應用7.4.3 冷凍(lngdng)水系統變頻調速控制 1.系統的控制依據 (1)壓差控制 (2)溫度控制 2.系統的控制方案 (1)壓差為主溫度為輔的控制 (2)溫度為主壓差為輔的控制共七十八頁7.4 變頻器在中央空調控制系統(kn zh x tn)中的應用共七十八頁7.4 變頻器在中央空調控制系統(kn zh x tn)中的應用7.4.4中央空調變頻(bin pn)調速的節(jié)能作用有關資料表明，

9、我國現有電動機裝機總容量約4億多千瓦，其用電量占當年全國發(fā)電量的60% - 70%。而風機、水泵設備裝機總功率達1.6億千瓦，年耗電量非常巨大，約占當年全國電力消耗總量的1/3。應用變頻器后，其節(jié)電率一般在20% - 60%，投資回收期12年，企業(yè)和社會經濟效益相當可觀。所以，大力推廣應用變頻調速技術，不僅是當前推進企業(yè)節(jié)能降耗、提高產品質量的重要手段，而且也是實現經濟增長方式轉變和我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的必然要求。共七十八頁7.5變頻器在起重設備(shbi)中的應用7.5.1變頻調速起重設備系統(xtng)的特點1.起重機械起升機構的基本組成共七十八頁7.5變頻器在起重設備(shbi)中的應用2

10、.起重機械起升機構(jgu)的轉矩分析（1）電動機的轉矩TM（2）重力轉矩TG（3）摩擦轉矩T0共七十八頁7.5變頻器在起重(q zhn)設備中的應用3.升降(shngjing)過程中電動機的工作狀態(tài)（1）重物上升（2）輕載或空鉤下降（3）重載下降共七十八頁7.5變頻器在起重設備(shbi)中的應用7.5.2 起升機構拖動系統(xtng)的技術要求 1調速范圍 2上升時的傳動間隙 3制動方法 4溜鉤問題 5點動功能 6電動機的選擇 7變頻器的選擇 8制動電阻估算共七十八頁7.5變頻器在起重設備(shbi)中的應用 9再生(zishng)電能的處理 (1)有源逆變器 (2)直流反饋共七十八頁7.

11、5變頻器在起重設備(shbi)中的應用10公共(gnggng)直流母線共七十八頁7.5變頻器在起重(q zhn)設備中的應用 7.5.3 變頻器在起置設備中的應用(yngyng)實例分析 1控制方案(1)控制方式(2)起動方式(3)制動方式(4)點動方式(5)調速要求共七十八頁7.5變頻器在起重設備(shbi)中的應用共七十八頁7.5變頻器在起重設備(shbi)中的應用2電路(dinl)分析按鈕SBI、SB2控制接觸器KMI，由KMl控制變頻器的電源。 PLC的輸出端子Y4、Y5分別接人變頻器輸入端子S1、S2，控制電動機的正、反轉及停車。 由接觸器KMB控制制動電磁鐵YB，KMB的動作是根據

12、起重機械在升、降或停止過程中的需要來控制的共七十八頁7.5變頻器在起重設備(shbi)中的應用SA是操作(cozu)手柄。在正、反兩個方向共設7擋轉速。正轉時采用接近開關SQR2作為限位控制；反轉時采用接近開關SQR1作為隈位控制。SQFI、SQF2是吊鉤最高限位控制開關。按鈕SB3、SB4是作為正、反方向的點動控制。采用旋轉編碼器PG測量電動機轉速，然后反饋給變頻器，作為有速度傳感器矢量控制方式的反饋信號。共七十八頁7.6 變頻器在電梯控制(kngzh)中的應用7.6.1 電梯(dint)傳動系統組成配重的重量 =（載重量2 + 轎箱自重）k共七十八頁7.6 變頻器在電梯(dint)控制中的

13、應用2.電梯工作過程3.對升降速的要求4.電動機工作狀態(tài)（1）轎廂滿載（2）轎廂輕載5.電梯變頻調速主電路(1)變頻器輸入側(2)變頻器輸出(shch)側(3)制動共七十八頁7.6 變頻器在電梯控制(kngzh)中的應用 6控制電路特點(tdin)共七十八頁7.6 變頻器在電梯(dint)控制中的應用7.6.2變頻(bin pn)調速電梯實例分析共七十八頁7.6 變頻器在電梯(dint)控制中的應用1.整流與回饋電路(dinl)2.逆變電路3.檢測電路4.控制電路共七十八頁7.6 變頻器在電梯控制(kngzh)中的應用7.6.3 自動扶梯技術改造(j sh i zo)簡介 1自動扶梯變頻節(jié)能運

14、行原理 2全自動扶梯節(jié)能改造方案 3對變頻器的要求 4變頻調速特點共七十八頁7.7變頻器在唪酒灌裝生產線上的應用(yngyng) 7.7.1系統(xtng)的組成 1工藝流程及控制方案共七十八頁 2電氣(dinq)控制系統組成7.7變頻器在唪酒灌裝生產線上的應用(yngyng)共七十八頁7.7.2電氣控制原理(yunl) 1.模擬量控制方式(fngsh) 2.多擋速度控制方式7.7變頻器在唪酒灌裝生產線上的應用共七十八頁7.7.3變頻器的選擇(xunz)及參數設置1變頻器容量選擇2變頻器參數設置(1)起動(q dn)頻率(2)加、減速時間(3)多擋速度設置(4)各段頻率設置7.7變頻器在唪酒灌

15、裝生產線上的應用共七十八頁7.8 變頻器在龍門刨床上的應用(yngyng)7.8.1 龍門刨床的機械運動(jxiyndng)共七十八頁7.8 變頻器在龍門刨床上的應用(yngyng)7.8.2 龍門刨床變頻(bin pn)調速系統的組成1刨床的機械特性2變頻調速系統的組成共七十八頁7.8 變頻器在龍門刨床上的應用(yngyng)3變頻(bin pn)調速的特點(1)減小靜差率(2)具有轉矩限制功能(3)容易控制爬行距離(4)節(jié)能效果顯著共七十八頁7.8 變頻器在龍門刨床上的應用(yngyng)4對刨床(bochung)的控制要求刨臺轉速變化的控制必須滿足于刨臺做往復運動的要求。刨床的切削速度以

16、及返回速度必須便于調節(jié)。需設置點動功能，以利于工件在刨臺上的位置調整。刨臺的往復運動與橫梁的位移及刀架的運行之間，必須要有可靠的互鎖。油泵電動機需要與刨臺電動機互鎖。因為，只有在油泵正常工作情況下才允許刨臺往復運動。如果在刨臺往復運動過程中，油泵電動機發(fā)生故障停機，則刨臺不允許在切削中間位置停止，而必須等刨臺返回到起始位置時才能停止運行。共七十八頁7.8 變頻器在龍門刨床上的應用(yngyng)7.8.3刨臺變頻調速系統工作(gngzu)原理1變頻器的通、斷電方式2刨臺速度調節(jié)方式3往復運動的起動4故障處理5停機共七十八頁7.8 變頻器在龍門刨床上的應用(yngyng)共七十八頁7.9高壓變頻

17、器在煉鐵廠除塵(chchn)系統中的應用1. 高壓(goy)節(jié)能設備選型煉鐵廠高爐除塵風機的電機型號 YKK560-6 800KW 10000V 54.7 A 993轉/分LPH-10-6-800高壓智能化節(jié)能設備，該設備采用西門子羅賓高的高壓變頻器，加上LPH-10-6-800控制主板及LP控制軟件，減少了電網的諧波污染，不存在因諧波引起的電機發(fā)熱、轉矩脈動、噪音、共模電壓等。共七十八頁7.9高壓變頻器在煉鐵廠除塵系統(xtng)中的應用2系統(xtng)結構圖共七十八頁7.9高壓變頻器在煉鐵廠除塵系統(xtng)中的應用3. 高壓變頻(bin pn)原理4.二次回路及控制共七十八頁7.9高

18、壓變頻器在煉鐵廠除塵系統(xtng)中的應用5. 節(jié)能原理分析1） 節(jié)能分析2）風機節(jié)能原理即風門調節(jié)與變頻(bin pn)調節(jié)的區(qū)別3）液力耦合器調速與變頻調速的區(qū)別共七十八頁7.9高壓變頻器在煉鐵廠除塵系統(xtng)中的應用6. 系統(xtng)調試中的問題及解決辦法1） 在高壓變頻器通電之前，對進線變壓器進行耐壓實驗，可分三次以上不同的時間進行，完成之后，才能對高壓變頻器通電進行調試。調試時的速度由變頻器直接輸出，從10%到100%的額定速度，分段進行速度給定，這期間注意高壓變頻器及電機等設備運行情況。共七十八頁7.9高壓(goy)變頻器在煉鐵廠除塵系統中的應用當運行正常后，即可開始連

19、接風機帶負荷運行，速度也是由10%到100%的額定速度給定分階段進行(jnxng)升、降速。在此階段必須調節(jié)好高壓變頻器的升、降速時間，不能過快，否則變頻器會報故障而停機，甚至會燒壞IGBT模塊。針對除塵風機情況，一般升速時間在70秒左右，降速時間在100秒左右，這樣即保證了生產工藝要求的快速升降速度，又保護了變頻器不會損壞。共七十八頁7.9高壓變頻器在煉鐵廠除塵系統(xtng)中的應用2）變頻器的速度(sd)輸出是由外部給定的模擬信號來控制的，因此，在調試中必須確保模擬信號的穩(wěn)定性。變頻器設備會產生較大的電磁干擾信號，對于模擬信號的傳輸影響很大。因此，設計、施工時做好接地工作、選用屏蔽電纜之

20、外，最好對信號電纜穿鐵管加以屏蔽。信號類型選擇電流信號而不要選用電壓信號。共七十八頁7.10 防爆(fn bo)變頻技術在鋼纜皮帶中的應用 起動平穩(wěn)，可滿載起動；調速方便，可實現運人、運料、驗繩等多種速度；負力提升時能自動進入電氣制動運行狀態(tài)，再生能量通過回饋(hu ku)電網實現電氣制動；處理事故或檢修時可逆運行；必須設置可靠的各種安全保護裝置；維護量小。共七十八頁7.10 防爆(fn bo)變頻技術在鋼纜皮帶中的應用共七十八頁7.10 防爆變頻技術在鋼纜皮帶(p di)中的應用7.10.1 本系統(xtng)的構成1. 拖動部分1）本系統采用磁通矢量控制變頻器2）變頻軟起動、軟停止特性共七

21、十八頁7.10 防爆變頻技術(jsh)在鋼纜皮帶中的應用3）重載起動4）自動回饋制動5）實現無級調速6）可任意調整的加、減速度：7）完善的保護和故障自診斷功能：8）針對煤礦采取(ciq)特殊措施：共七十八頁7.10 防爆變頻技術在鋼纜皮帶(p di)中的應用2.控制部分(b fen)1）隔爆兼本安型PLC控制箱：2）本質安全型操作集控臺功能介紹（1）速度設定：（2）可逆運行共七十八頁7.10 防爆變頻技術(jsh)在鋼纜皮帶中的應用7.10.2操作(cozu)方式及流程1.自動方式：2.手動方式：3.甩變頻器或電機運行：共七十八頁7.10 防爆(fn bo)變頻技術在鋼纜皮帶中的應用共七十八頁

22、7.11 變頻(bin pn)技術在家用電器上的應用7.11.1 家用(jiyng)變頻空調共七十八頁7.11 變頻技術在家用電器(ji yn din q)上的應用1.室內(sh ni)機部分2室外機部分3變頻空調控制原理共七十八頁7.11 變頻(bin pn)技術在家用電器上的應用7.11.2 變頻(bin pn)洗衣機1提高洗衣效果2節(jié)能3低噪聲共七十八頁7.11 變頻技術在家用電器(ji yn din q)上的應用7.11.3變頻(bin pn)冰箱變頻冰箱通過變頻技術調節(jié)壓縮機轉速。冰箱控制系統以檢測到的冰箱內溫度與設定溫度的差值，作為連續(xù)控制信號輸入到變頻器中，來自動改變輸出交流電的頻率，使冰箱在設定溫度下穩(wěn)定運轉過程中，壓縮機基本維持連續(xù)低速運轉。與傳統的依靠電源通斷調節(jié)的定速冰箱相比，可明顯延長壓縮機使用壽命，既能達到節(jié)能的目的，又能使冰箱在最理想狀態(tài)下運行。共七十八頁7.11 變頻技術在家用電器(ji yn din q)上的應用采用變頻調速技術可使整個系統在工頻電源起動后，進行工頻或變額運行。壓縮機有3個傳感器和過載繼電器保護，既可防止過流，又可防止溫度異?；蛴捎谶B續(xù)變頻運轉引起的制冷劑蒸發(fā)充分(chngfn)而產生