变频器在工频以下和工频以上工作时的情况:
(1)变频器小于50Hz时,由于I*R很小,所以U/F=E/F不变时,磁通为常数,转矩和电流成正比,这也就是为什么通常用变频器的过流能力来描述其过载(转矩)能力,并成为恒转矩调速。
(2)变频器50Hz以上时,通常的电机是按50Hz电压设计制造的,其额定转矩也是在这个电压范围内给出的。因此在额定频率之下的调速称为恒转矩调速。 (T=Te, P&<=Pe)变频器输出频率大于50Hz频率时,电机产生的转矩要以和频率成反比的线性关系下降。当电机以大于50Hz频率速度运行时,电机负载的大小必须要给予考虑,以防止电机输出转矩的不足。举例,电机在100Hz时产生的转矩大约要降低到50Hz时产生转矩的1/2。因此在额定频率之上的调速称为恒功率调速。
下面用公式来定性的分析一下频率在50Hz时的情况。众所周知,对一个特定的电机来说, 其额定电压和额定电流是不变的。如变频器和电机额定值都是: 15kW/380V/30A, 电机可以工作在50Hz以上。
当转速为50Hz时,变频器的输出电压为380V,电流为30A。 这时如果增大输出频率到60Hz,变频器的最大输出电压电流还只能为380V/30A。 很显然输出功率不变。所以我们称之为恒功率调速。
这时的转矩情况怎样呢?由于功率是角速度与转矩的乘积。因为功率不变,角速度增加了,所以转矩会相应减小。[7]我们还可以再换一个角度来看:从电机的定子电压
因此转矩T会跟着磁通X减小而减小。
结论:当变频器输出频率从50Hz以上增加时,电机的输出转矩会减小。
2.1.2变频器结构电路图
主回路主要由整流电路、限流电路、滤波电路、制动电路、逆变电路和检测取样电路部分组成。变频器结构图如图2-1所示。
图2-1变频器结构图
2.1.3变频器的配线
1、主回路端子台的配线图如图2-2所示。
图2-2 变频器配线图
2、控制回路端子
(1)控制回路端子图
变频器实际应用中接线端子排列如图2-3所示。
图2-3 变频器端子图
(2)控制回路端子功能说明
变频器中所用的各个端子说明如表2-1所示。
JP1跳线说明:
电源:1-2短接,[8]V+输出5V/50mA。
电源:2-3短接,V+输出10V/10mA。
表2-1 变频器端子功能表
种类 |
端子符号 |
端子功能 |
|
V+ |
向外提供+5V/50mA电源 或+10V/10mA电源 |
由控制板上JP1选择 | |
向外提供-10V/10mA电源 |
|||
频率设定电压信号输入端1 |
0~10V | ||
频率设定电压信号输入端2 |
-10~10V | ||
频率设定电流信号输入正端(电流流入端) |
0~20mA | ||
频率设定电压信号的公共端(V+、V-电源地),频率设定电流信号输入负端(电流流出端) |
|||
控 制 端 子 |
X1 |
多功能输入端子1 |
多功能输入端子的具体功能由参数L-63 ~ L-69设定,端子与CM端闭合有效 |
多功能输入端子2 | |||
多功能输入端子3 | |||
多功能输入端子4 | |||
多功能输入端子5 | |||
多功能输入端子6 | |||
多功能输入端子7,也可作外部脉冲信号的输入端子 | |||
正转控制命令端 |
与CM端闭合有效,FWD-CM决定面板控制方式时的运转方向。 | ||
逆转控制命令端 | |||
故障复位输入端 | |||
控制端子的公共端 |
|||
向外提供的+24V/50mA的电源 (CM端子为该电源地) |
|||
模拟 输出 |
可编程电压信号输出端,外接电压表头(由参数b-10设定) |
最大允许电流1mA 输出电压0~10V | |
可编程频率信号输出端,外接频率计(由参数b-11设定) |
最高输出信号频率50KHz、幅值10V | ||
AM、FM端子的公共端 |
内部与GND端相连 | ||
可编程开路集电极输出,由参数b-15及b-16设定 |
最大负载电流50mA,最高承受电压24V | ||
故 障 输 出 |
变频器正常:TA-TB闭合 TA-TC断开 变频器故障:TA-TB断开 TA-TC闭合 |
触点容量:AC250V 1A 阻性负载 | |
RS485通讯端子 |
3、变频器的基本配线图如图2-4所示。
图2-4 变频器基本配线图
2.1.4 故障诊断与对策
当变频器有故障时,1泵故障输入置1,1泵停止,具体故障如表2-2。
2.2软起动
2.2.1软起动的基本原理
软起动器是一种用来控制鼠笼型异步电动机的新设备,集电机软起动、软停车、轻载节能和多种保护功能于一体的新型电机控制装置,国外称为 Soft Starter。软启器采用三相反并联晶闸管作为调压器,将其接入电源和电动机定子之间。这种电路如三相全控桥式整流电路。使用软启动器启动电动机时,晶闸管的输出电压逐渐增加,电动机逐渐加速,直到晶闸管全导通,电动机工作在额定电压的机械特性上,实现平滑启动,降低启动电流,避免启动过流跳闸。待电机达到额定转数时,启动过程结束,软启动器自动用旁路接触器取代已完成任务的晶闸管,为电动机正常运转提供额定电压,以降低晶闸管的热损耗,延长软启动器的使用寿命,提高其工作效率,又使电网避免了谐波污染。[9]软启动器同时还提供软停车功能,软停车与软启动过程相反,电压逐渐降低,转数逐渐下降到零,避免自由停车引起的转矩冲击。
2.2.2常见故障的排除
STR软启动器有10种保护功能。当软启动器故障保护功能动作时,软启动器立即停机。操作键盘显示故障保护代码,用户可根据代码所对应的故障原因进行分析处理。在故障排除后,可通过复位键RESET进行复位。使软启动器回到启动准备状态。详见表2-3。
表2-3 软启动器故障对策表
2.3 文本显示器
在PLC程序设计中,有一些参数需要根据实际情况变动,这时如果再重新改变程序的话,会增加出错率。这时通过串口线把PLC的RS232端口和文本显示器的RS232端口连接起来,显示器中设置的参数和PLC里设定的特定寄存器值相对应。通过屏幕键盘的操作可该变程序里寄存器的数值。[10]文本显示器面板如下图所示。
图2-5 文本显示器面板