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變頻電源的應(yīng)用

發(fā)布時間:2010-03-26

中心議題:
  • 變頻電源的選擇
  • 變頻電源的防護結(jié)構(gòu)
  • 相關(guān)機械設(shè)備的負載轉(zhuǎn)矩特性

變頻電源的正確選用對于機械設(shè)備電控系統(tǒng)的正常運行是至關(guān)重要的。選擇變頻電源,首先要按照機械設(shè)備的類型、負載轉(zhuǎn)矩特性、調(diào)速范圍、靜態(tài)速度精度、起動轉(zhuǎn)矩和使用環(huán)境的要求,然后決定選用何種控制方式和防護結(jié)構(gòu)的變頻電源最合適。所謂合用是在滿足機械設(shè)備的實際工藝生產(chǎn)要求和使用場合的前提下,實現(xiàn)變頻電源應(yīng)用的最佳性價比。

第一點.根據(jù)負載特性選取適當控制方式的變頻電源

現(xiàn)在市場上出售的變頻電源種類繁多,功能也日益強大,變頻電源的性能也越來越成為調(diào)速性能優(yōu)劣的決定因素,除了變頻電源本身制造工藝的“先天”條件外,對變頻電源采用什么樣的控制方式也是非常重要的。下表綜述了近年來各種變頻電源控制方式的性能特點。

綜上所述,異步電動機變頻控制選用不同的控制方法,就可以得到不同性能特點的調(diào)速特性。

第二點.根據(jù)安裝環(huán)境選取變頻電源的防護結(jié)構(gòu)

變頻電源的防護結(jié)構(gòu)要與其安裝環(huán)境相適應(yīng),這就要考慮環(huán)境溫度、濕度、粉塵、酸堿度、腐蝕性氣體等因素,這與變頻電源能否長期、安全、可靠運行關(guān)系重大。大多數(shù)變頻電源廠商可提供以下幾種常用的防護結(jié)構(gòu)供用戶選用:

(1)開放型IP00,它從正面保護人體不能觸摸到變頻電源內(nèi)部的帶電部分,適用于安裝在電控柜內(nèi)或電氣室內(nèi)的屏、盤、架上,尤其是多臺變頻電源集中使用較好,但它對安裝環(huán)境要求較高。

(2)封閉型IP20、IP21,這種防護結(jié)構(gòu)的變頻電源四周都有外罩,可在建筑物內(nèi)的墻上壁掛式安裝,它適用于大多數(shù)的室內(nèi)安裝環(huán)境。

(3)密封型IP40、IP42,它適用于工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境條件較差的場合。

(4)密閉型IP54、IP55,它具有防塵、防水的防護結(jié)構(gòu),適用于工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境條件差,有水淋、粉塵及一定腐蝕性氣體的場合。

第三點.機械設(shè)備的負載轉(zhuǎn)矩特性

人們在實踐中常將生產(chǎn)機械根據(jù)負載轉(zhuǎn)矩特性的不同,分為三大類型:恒轉(zhuǎn)矩負載、恒功率負載和流體類負載。

1恒轉(zhuǎn)矩負載

在這類負載中,負載轉(zhuǎn)矩TL與轉(zhuǎn)速n無關(guān),任何轉(zhuǎn)速下TL總保持恒定或基本恒定,負載功率則隨著負載速度的增高而線形增加。傳送帶、攪拌機、擠壓機和機械設(shè)備的進給機構(gòu)等摩擦類負載以及起重機、提升機、電梯等重力負載,都屬于恒轉(zhuǎn)矩負載。

變頻電源拖動恒轉(zhuǎn)矩性質(zhì)的負載時,低速時的輸出轉(zhuǎn)矩要足夠大,并且要有足夠的過載能力。如果需要在低速下長時穩(wěn)速運行,應(yīng)該考慮標準籠型異步電動機的散熱能力,避免電動機溫升過高。

2恒功率負載

這類負載的特點是需求轉(zhuǎn)矩TL與轉(zhuǎn)速n大體成反比,但其乘積即功率卻近似保持不變。金屬切削機床的主軸和軋機、造紙機、薄膜生產(chǎn)線中的卷取機、開卷機等,都屬于恒功率負載。

負載的恒功率性質(zhì)應(yīng)該是就一定的速度變化范圍而言的。當速度很低時,受機械強度的限制,TL不可能無限增大,在低速下轉(zhuǎn)變?yōu)楹戕D(zhuǎn)矩性質(zhì)。負載的恒功率區(qū)和恒轉(zhuǎn)矩區(qū)對傳動方案的選擇有很大的影響。電動機在恒磁通調(diào)速時,最大允許輸出轉(zhuǎn)矩不變,屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速;而在弱磁調(diào)速時,最大允許輸出轉(zhuǎn)矩與速度成反比,屬于恒功率調(diào)速。如果電動機的恒轉(zhuǎn)矩和恒功率調(diào)速的范圍與負載的恒轉(zhuǎn)矩和恒功率范圍相一致時,即所謂“匹配”的情況下,電動機的容量和變頻電源的容量均最小。

3流體類負載

這類負載的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的二次方成正比,功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比。各種風(fēng)機、水泵和油泵,都屬于典型的流體類負載。
流體類負載通過變頻電源調(diào)速來調(diào)節(jié)風(fēng)量、流量,可以大幅度節(jié)約電能。由于流體類負載在高速時的需求功率增長過快,與負載轉(zhuǎn)速的三次方成正比,所以不應(yīng)使這類負載超工頻運行。
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