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變頻器控制電動(dòng)機(jī)起動(dòng)和停止

作者:佚名    文章來(lái)源:本站原創(chuàng)    點(diǎn)擊數(shù):    更新時(shí)間:2019-01-30

    正確控制電動(dòng)機(jī)起動(dòng)和停止的參考電中,接觸器用于控制變頻器接通和斷開(kāi)電源;繼電器用于接通正轉(zhuǎn)(或反轉(zhuǎn))的控制電路?刂七^(guò)程應(yīng)該滿足兩個(gè)要求:
    1、能電對(duì)起動(dòng)的制約:變頻器未接通電源之前,正轉(zhuǎn)(或反轉(zhuǎn))控制電路不能工作,電動(dòng)機(jī)不能起動(dòng)。
    2、運(yùn)行對(duì)斷電的制約:在電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行之前,變頻器不能切斷電源。

   該功能用于設(shè)置外部控制EXT1/EXT2信號(hào)的啟動(dòng)和停止信號(hào)、選擇EXT1/EXT2信號(hào)、轉(zhuǎn)向控制、啟動(dòng)停止控制方式、設(shè)置運(yùn)行允許控制等參數(shù)。

    表1    EXT1/EXT2的選擇
EXT1/EXT2的選擇
    iv.啟動(dòng)控制。
    通常,變頻器允許運(yùn)行和禁止運(yùn)行是由外部信號(hào)控制的。例如,ABB公司的ACS550系列變頻器提供DI1~DI6的數(shù)字量輸入信號(hào),也提供經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)總線適配器來(lái)的通信信號(hào)控制模式。變頻器不僅可接收接通信號(hào)作為允許運(yùn)行信號(hào),也可接收斷開(kāi)信號(hào)作為允許運(yùn)行信號(hào)。
    為防止誤操作,變頻器通常設(shè)置密碼參數(shù),只有正確輸入密碼的操作人員才有權(quán)修改參數(shù)。一些變頻器設(shè)置控制盤(pán)參數(shù)修改的允許參數(shù),只有設(shè)置允許控制盤(pán)修改時(shí),才可在控制盤(pán)對(duì)參數(shù)進(jìn)行修改。
    故障復(fù)位功能用于當(dāng)故障消除后使系統(tǒng)能夠恢復(fù)到可重新接收故障的狀態(tài),故障復(fù)位功能可以由控制盤(pán)或外部數(shù)字信號(hào)輸入實(shí)現(xiàn)。
    參數(shù)的修改可以從控制盤(pán)或外部輸入信號(hào)實(shí)現(xiàn),因此,采用用戶(hù)參數(shù)切換參數(shù)定義修改參數(shù)的輸入信號(hào)源,并設(shè)置鎖定方式等。
    自動(dòng)啟動(dòng)模式:矢量控制模式時(shí),啟動(dòng)功能提供優(yōu)化啟動(dòng),在零速啟動(dòng)時(shí),對(duì)電動(dòng)機(jī)軸正在轉(zhuǎn)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)采用跟蹤啟動(dòng);標(biāo)量控制模式時(shí),從零速直接啟動(dòng)。
    直流勵(lì)磁啟動(dòng)模式:即使電動(dòng)機(jī)沒(méi)有完全磁化,變頻器仍可在預(yù)磁時(shí)間過(guò)后啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)。預(yù)磁時(shí)間設(shè)置在能使電動(dòng)機(jī)完全磁化即可的數(shù)值,因過(guò)長(zhǎng)的磁化時(shí)間導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)過(guò)熱。
    跟蹤啟動(dòng)模式:這種啟動(dòng)模式只適用于標(biāo)量控制模式(參數(shù)P9904需設(shè)置為3)。即變頻器啟動(dòng)前,電動(dòng)機(jī)已經(jīng)運(yùn)轉(zhuǎn),跟蹤啟動(dòng)模式使變頻器自動(dòng)跟蹤電動(dòng)機(jī)當(dāng)前轉(zhuǎn)速平穩(wěn)啟動(dòng)。
    轉(zhuǎn)矩提升啟動(dòng)模式:這種啟動(dòng)模式只適用于標(biāo)量控制模式(參數(shù)P9904需設(shè)置為3)。它能夠在啟動(dòng)階段通過(guò)直流電流在勵(lì)磁時(shí)間內(nèi)磁化電動(dòng)機(jī)而自動(dòng)提升轉(zhuǎn)矩,當(dāng)輸出頻率大于20Hz或設(shè)定值時(shí),轉(zhuǎn)矩提升功能解除。因此,在需要大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩時(shí),應(yīng)設(shè)置該模式。
    跟蹤十轉(zhuǎn)矩提升啟動(dòng)模式:這種啟動(dòng)模式只適用于標(biāo)量控制模式(參數(shù)P9904需設(shè)置為3)。它先跟蹤啟動(dòng),電動(dòng)機(jī)開(kāi)始磁化,如果電動(dòng)機(jī)仍為零速,則啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩提升功能。
    直流磁化時(shí)間由參數(shù)P2103設(shè)置。電動(dòng)機(jī)在所設(shè)置的預(yù)磁化時(shí)間內(nèi)直流磁化電動(dòng)機(jī),然后啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)。過(guò)長(zhǎng)預(yù)磁化時(shí)間導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)發(fā)熱,因此,設(shè)置該值應(yīng)正好使電動(dòng)機(jī)完全磁化。常見(jiàn)預(yù)磁化時(shí)間見(jiàn)表2。
    表2    預(yù)磁化時(shí)間
預(yù)磁化時(shí)間
    V.停止控制。
    參數(shù)P2102設(shè)置停車(chē)功能。其值為1表示自由停車(chē),即直接切斷電動(dòng)機(jī)電源,電動(dòng)機(jī)自由停車(chē)。其值為2表示積分停車(chē)。即由P2203(減速時(shí)間1)或P2206(減速時(shí)間2)確定減速的斜率?蓞⒁(jiàn)加速和減速時(shí)間設(shè)置的有關(guān)內(nèi)容。
    vi.正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)。
    根據(jù)不同應(yīng)用要求,電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和轉(zhuǎn)向控制信號(hào)由控制盤(pán)或外部信號(hào)輸入。
    兩線控制啟停和轉(zhuǎn)向:用一個(gè)開(kāi)關(guān)輸入信號(hào)控制電動(dòng)機(jī)的啟停。一個(gè)開(kāi)關(guān)輸入信號(hào)控制轉(zhuǎn)向。見(jiàn)標(biāo)準(zhǔn)宏的應(yīng)用。
    三線控制啟停和轉(zhuǎn)向:用兩個(gè)按鈕輸入信號(hào)(脈沖)控制電動(dòng)機(jī)的啟停。一個(gè)開(kāi)關(guān)輸入信號(hào)控制轉(zhuǎn)向。其中,兩個(gè)按鈕信號(hào)可以都是常開(kāi)或一個(gè)常開(kāi)(啟動(dòng))另一個(gè)常閉(停止)。見(jiàn)三線宏的應(yīng)用。
    反相實(shí)現(xiàn):上述控制方式中,信號(hào)取反后實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、停止和轉(zhuǎn)向。
    通信信號(hào)實(shí)現(xiàn):根據(jù)通信信號(hào)位確定啟動(dòng)、停止和轉(zhuǎn)向。
    vii.運(yùn)行允許。
    信號(hào)源只有允許運(yùn)行才能有效。用參數(shù)P1601設(shè)置運(yùn)行允許或禁止。表3顯示P1601參數(shù)的允許運(yùn)行功能。
    表3    運(yùn)行允許功能的參數(shù)說(shuō)明
運(yùn)行允許功能的參數(shù)說(shuō)明
    viii.禁止啟動(dòng)控制。
    該參數(shù)用于對(duì)啟動(dòng)控制設(shè)置允許或禁止功能。當(dāng)P2108參數(shù)為0表示禁止啟動(dòng)控制無(wú)效,其值為1表示禁止啟動(dòng)控制有效,這時(shí),不能對(duì)啟動(dòng)控制功能進(jìn)行操作。
    在下列條件下,發(fā)出的啟動(dòng)控制命令無(wú)效。
    故障復(fù)位時(shí)。
    ·允許運(yùn)行信號(hào)發(fā)出時(shí),接到啟動(dòng)命令時(shí)。
    ·控制模式切換時(shí)(遠(yuǎn)程與就地之間切換,EXT1和EXT2之間切換時(shí))。
    ix.急停選擇。
    當(dāng)接收到緊急停車(chē)命令(P2109)或運(yùn)行允許信號(hào)無(wú)效時(shí),電動(dòng)機(jī)按緊急停車(chē)(用參數(shù)2208設(shè)置)減速時(shí)間,從最高頻率以線性減速曲線下降到0Hz。緊急停車(chē)選擇信號(hào)來(lái)自外部開(kāi)關(guān)量輸入信號(hào)或總線通信信號(hào)。
    x.輸出信號(hào)選擇。
    該系列變頻器提供兩路模擬量輸出信號(hào)。模擬輸出可以是組01的任何參數(shù)?稍O(shè)置輸出信號(hào)的上、下限,并進(jìn)行量程換算。
    ·模擬信號(hào)賦值。參數(shù)P15 01和P1507用于對(duì)模擬輸出信號(hào)賦值。其值為99表示變頻器為電動(dòng)機(jī)溫度檢測(cè)的PTC傳感器供電,供電電流1.6mA。其值為100表示變頻器為電動(dòng)機(jī)溫度檢測(cè)的Pt100傳感器供電,供電電流9.1mA。其值為101~145表示運(yùn)行數(shù)據(jù)中的某個(gè)參數(shù),見(jiàn)組01。例如,其值為102表示模擬輸出信號(hào)是組1的P0102參數(shù),即電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。
    電動(dòng)機(jī)溫度可用PTC或1個(gè)到3個(gè)Pt100(串聯(lián)連接)檢測(cè)。用參數(shù)P3501定義溫度檢測(cè)傳感器類(lèi)型和連接。P35 01的值為0表示不使用溫度檢測(cè);1~3表示連接1個(gè)到3個(gè)Pt100熱電阻檢測(cè)電動(dòng)機(jī)溫度,熱電阻采用串聯(lián)連接。4表示采用PTC溫度檢測(cè)元件。
    ·模擬輸出信號(hào)濾波時(shí)間常數(shù)。用P1506和P1512參數(shù)設(shè)置模擬輸出信號(hào)的濾波時(shí)間常數(shù)。這是一階低通濾波器。其傳遞函數(shù)如下。
 
    當(dāng)濾波器輸入階躍變化時(shí),濾波器輸出響應(yīng)曲線變化到最終穩(wěn)態(tài)的63.2%時(shí),所需時(shí)間稱(chēng)為該濾波器的濾波時(shí)間常數(shù)。
    ·輸出信號(hào)量程換算。用參數(shù)P1502/P1503和P15 04/P1505實(shí)現(xiàn)模擬輸出信號(hào)AO1的量程換算。用參數(shù)P1508/P1509和P1510/P1511實(shí)現(xiàn)模擬輸出信號(hào)A02的量程換算,見(jiàn)圖1。
模擬輸出和AO信號(hào)的關(guān)系
    圖1    模擬輸出和AO信號(hào)的關(guān)系
    ·開(kāi)關(guān)量輸出信號(hào)的延時(shí)。6組繼電器輸出的開(kāi)關(guān)量信號(hào)可設(shè)置延時(shí)通和延時(shí)斷功能。用參數(shù)P1404/P140 6/P140 8/P1413/P1415/P1417設(shè)置延時(shí)通的時(shí)間,用參數(shù)P14054/P1407/P1409/P1414/P1416/P1418設(shè)置延時(shí)斷的時(shí)間。當(dāng)采用PFC宏時(shí),輸出延時(shí)功能無(wú)效。
    xi.直流制動(dòng)。
    可采用直流制動(dòng)(參數(shù)P2104設(shè)置)來(lái)縮短電動(dòng)機(jī)的停止時(shí)間。自動(dòng)停車(chē)方式執(zhí)行命令解除后開(kāi)始直流制動(dòng)。積分停車(chē)方式執(zhí)行結(jié)束后開(kāi)始直流制動(dòng)。直流制動(dòng)時(shí)間由參數(shù)P2107設(shè)置。圖2顯示了直流制動(dòng)的過(guò)程。參數(shù)P2105用于設(shè)置直流制動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)速。
直流制動(dòng)過(guò)程
    圖2    直流制動(dòng)過(guò)程
    標(biāo)量控制模式下,不能使用直流制動(dòng)功能。直流制動(dòng)是在制動(dòng)過(guò)程中注入直流,強(qiáng)制停車(chē)。即當(dāng)給定值下降到P2105參數(shù)設(shè)置的值以下時(shí),變頻器停止生成正弦波電流,直接將直流注入電動(dòng)機(jī)(電流值由P2106設(shè)置),使電動(dòng)機(jī)直流制動(dòng)停車(chē)。一旦設(shè)定值大于P2105設(shè)置的值,變頻器停止直流供電,。恢復(fù)到由變頻器輸出供電給電動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)行狀態(tài)。
    為防止直流制動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)過(guò)熱,對(duì)需要長(zhǎng)時(shí)間直流制動(dòng)的應(yīng)用,應(yīng)選用強(qiáng)制風(fēng)冷的電動(dòng)機(jī)。此外,電動(dòng)機(jī)帶恒負(fù)載時(shí),直流制動(dòng)不能保證電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸不轉(zhuǎn)動(dòng)。
    xii.磁通制動(dòng)。
    對(duì)小功率的電動(dòng)機(jī),可采用增加電動(dòng)機(jī)的磁通量來(lái)加快電動(dòng)機(jī)的減速過(guò)程,即增加電動(dòng)機(jī)磁通量,在制動(dòng)過(guò)程中將產(chǎn)生的電能轉(zhuǎn)化為熱能。圖3是磁通制動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩曲線的比較。
磁通制動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩曲線
    圖3    磁通制動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩曲線
    圖中,TBr是制動(dòng)轉(zhuǎn)矩,TN是額定轉(zhuǎn)矩。
    采用磁通制動(dòng)可在發(fā)出停車(chē)指令后,不必等待磁通衰減就可用磁通制動(dòng)實(shí)現(xiàn)停車(chē),縮短停車(chē)時(shí)間。此外,采用磁通制動(dòng),電動(dòng)機(jī)定子電流增加,而轉(zhuǎn)子電流不增加,而定子冷卻要比轉(zhuǎn)子冷卻有效,因此,可有效對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行散熱。ACS800系列變頻器中用P2602參數(shù)設(shè)置磁通制動(dòng)功能。用P2601參數(shù)設(shè)置磁通優(yōu)化功能。磁通優(yōu)化功能能降低總能耗和電動(dòng)機(jī)噪聲,提高電動(dòng)機(jī)和變頻器的效率。在標(biāo)量控制模式時(shí),磁通制動(dòng)功能失效。
    xiii.轉(zhuǎn)差補(bǔ)償。
    籠型電動(dòng)機(jī)在帶負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),隨負(fù)載的增大,轉(zhuǎn)速下降,為此,可通過(guò)提高變頻器的輸出頻率,使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速得到補(bǔ)償。轉(zhuǎn)差補(bǔ)償也稱(chēng)為滑差補(bǔ)償。輸出頻率補(bǔ)償值可用參數(shù)P2608設(shè)置。0表示不補(bǔ)償,1表示輸出頻率補(bǔ)償(增大)1%,類(lèi)似地,50表示輸出頻率增大50%,100表示輸出頻率增大100%,即滿補(bǔ)償?shù)取?/DIV>
    圖4顯示轉(zhuǎn)差補(bǔ)償?shù)脑怼X?fù)載轉(zhuǎn)矩TL1時(shí),轉(zhuǎn)速n1,工作點(diǎn)Q1。如果沒(méi)有轉(zhuǎn)差補(bǔ)償,當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩增大到TL2時(shí),轉(zhuǎn)速下降到n2,工作點(diǎn)Q2。轉(zhuǎn)差補(bǔ)償是預(yù)先增加變頻器輸出頻率,使同步轉(zhuǎn)速?gòu)膎0增加到n02,即轉(zhuǎn)矩特性曲線上移,這時(shí),轉(zhuǎn)矩為T(mén)L2時(shí)的轉(zhuǎn)速為n1,保持不變,工作點(diǎn)Q2,實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)差補(bǔ)償?梢(jiàn),隨負(fù)載轉(zhuǎn)矩的增加,同步轉(zhuǎn)速不斷增加,轉(zhuǎn)矩特性曲線不斷上升,實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)差補(bǔ)償。
轉(zhuǎn)差補(bǔ)償原理
    圖4    轉(zhuǎn)差補(bǔ)償原理
    XlV.IR補(bǔ)償。
    采用標(biāo)量控制時(shí),變頻器根據(jù)設(shè)定的頻率進(jìn)行控制,這時(shí)需進(jìn)行IR補(bǔ)償。在低速時(shí)它通過(guò)提供額外電動(dòng)機(jī)電壓,進(jìn)行補(bǔ)償。用參數(shù)P2603設(shè)置補(bǔ)償電壓。采用直接轉(zhuǎn)矩控制時(shí)不能也不必進(jìn)行IR補(bǔ)償。表4提供典型額外補(bǔ)償電壓數(shù)值。
    表4    典型IR補(bǔ)償電壓數(shù)值
典型IR補(bǔ)償電壓數(shù)值
    標(biāo)量控制適用于下列情況。
    ·多電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)。例如,負(fù)載不是由兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)均衡負(fù)擔(dān);電動(dòng)機(jī)功率不等;電動(dòng)機(jī)辨識(shí)后需要更換電動(dòng)機(jī)。
    ·電動(dòng)機(jī)額定電流小于變頻器額定電流的六分之一。
    ·變頻器在使用時(shí)未與電動(dòng)機(jī)連接(例如,對(duì)變頻器進(jìn)行測(cè)試)。
    ·變頻器通過(guò)升壓變壓器驅(qū)動(dòng)中壓電動(dòng)機(jī)。
    圖5顯示IR補(bǔ)償時(shí)電動(dòng)機(jī)電壓的變化。IR補(bǔ)償頻率指在大于該頻率后,IR補(bǔ)償為零。用P2604參數(shù)設(shè)置IR補(bǔ)償頻率。即在該頻率時(shí),IR補(bǔ)償電壓降為零。
IR補(bǔ)償時(shí)電動(dòng)機(jī)的電壓
    圖5    IR補(bǔ)償時(shí)電動(dòng)機(jī)的電壓
    XV.故障復(fù)位選擇
    故障發(fā)生后,經(jīng)故障處理使故障消除,這時(shí),可選擇故障復(fù)位允許功能來(lái)復(fù)位變頻器,以便變頻器能夠接受下一次故障。故障復(fù)位選擇的信號(hào)可由外部開(kāi)關(guān)量輸入信號(hào)或現(xiàn)場(chǎng)總線信號(hào)設(shè)置。
Tags:變頻器控制電動(dòng)機(jī),變頻器,電動(dòng)機(jī)起動(dòng)  
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