机械设备主要是用交流电动机拖动 ,因此变频调速器在机械设备中的应用有一定的广度和深度 。但是机械设备种类繁多,特性不一 。我们只有针对性地解决各类机械设备应用变频器的问题 ,才能充分发挥好变频器的优越性。
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一、在机械设备中应用变频调速器目的
(1)满足机械设备的调速功能、
它能满足机械设备中电动机无级调速的要求 ,并在调速过程中实现软起动 加、速、减速 、刹车及关机等需要,在起动和关机中无电冲击和机械冲击 。能对调速中的各种参数预置 从,而完成机械设备的各种功能要求。
(2)提高工程质量和产品质量
由于变频器调速范围大、调速精度高,在机械设备中应用它,可提高工程质量和产品质量 。如 :提高机床机械加工速度、提高传输设备的精度等。
(3)节省电力
在机械设备中配备电动机往往 大“马拉小车”或,者机械设备中电动机在重负荷和轻负荷之间往复工作。应用变频调速器 ,可根据负荷需求功率的大小,实时控制功率的输出,以达到最大的节省电力。尤其在风机、水泵等减力矩负载的应用中,可大量节电。
二、在机械设备中针对控制对象应用变频器
(1)速度
在机械设备中,“速度”本身就是控制对象。很多情况又将速度转化为流量、张力、压力、温度、重力及力矩等等为最终控制对象,因此控制速度是最基本的事情。首先要确定负载的特性 ,是 “恒力矩”还是“恒功率”、“减力矩”。有针对性地选配变频器 ,要确定调速范围的大小、调速的精度、加减速度时间及确定系统的惯量等等 。
(2)位置
防爆电机 (EXPLOSION—PROOFELECTRICMACHINE)在机械设备中有的把“位置”或“角度”等作为控制对象。如机床、机器人、轧棍、电梯、超重机械、调节风门及行车等。变频器用于控制负载位置的特点是从:简单到高级;以转速积分的形式变化;电动机的旋转角度也可以控制 ,控制中根据需要可逆运转 。变频器控制位置的方式有三类 :开环位置控制、闭环位置控制和手动决定位置。
(3)张力
对于造纸、纺织、钢铁及胶卷等卷绕物需要恒张力控制 。张力控制有三种方式 :一是采用转矩电流控制,此法简单方便,但精度差;二是采用张力传感器 ,输入张力与给定转速比较 ,使转速随张力变化 ,达到张力恒定;三是采用拉延的张力控制 。加工物中前后有两个滚筒 ,用两测速传感器去检测前后滚筒转速 ,由两变频器控制使其同步 ,达到恒张力的目的 。
(4)流量
对于液体和气体的流量是通过改变电动机转速来进行控制的。风机、泵的转速特性与转速的平方成正比,变频器可以以开环形式对其控制 ;也可利用流量传感器,输人流量比较给定设置 ,实现高精度流量控制 。
(5)温度
建筑物或加热炉的温度是由热风 、冷风或者燃料的输送所决定的。利用热电偶和热电阻作为测温传感器输,入温度比较给定设置 ,实现闭环温度控制 。但是一般应该应用PID调节器补偿系统惯量。
(6)压力
对于液体、气体往往需要压力控制,压力控制的特点是:要求精度不高;压力与电动机的转速为非线性关系;液体不可压缩,控制中响应速度快;而气体能压缩,压力变化缓慢;压力控制与流量控制密切相关 。用变频器带动泵 ,可实现开环或闭环压力控制 。
金昌达变频器供应变频器型号为:DR300A-T3-7R5G9R0P,DR300A-T3-011G015P,DR300A-T3-018G022P,DR300A-T3-018G022P,DR300A-T3-022G030P等系列。DR300A系列变频器的特点有:高性能、多功能。其控制方式(无速度传感器矢量控制、有速度传感器矢量控制、V/F控制3种);控制对象(速度控制与转矩控制2种);有丰富的频率源叠加和切换方式,适合用同步控制:先进的PID算法,响应快速且适应性强;十六段速度控制;摆频控制,具有丰富的扩展卡选配件(包括I/O扩展卡、Modbus卡、RTU总线卡、供水扩展卡等)。

广泛应用在拉丝、线缆、纺织、化纤、电梯、印刷包装机械、健身机械、机床等行业。DR300H张力控制专用变频器特点有:高性能矢量控制,是在DR300A的基础上增加卷绕功能模块开发的;具有张力闭环和张力开环两种控制模式,用户可以根据不同的控制需求、不同的外部环境和配置灵活选用;有一种卷绕模式下的横线速度控制模式,相比于传统的线速度闭环系统更为稳定,用在一些必须用收卷(放卷)控制线速度的场合;集成了丰富完善的卷绕控制模式,能够满足各种情况下的卷绕张力控制,使机械电器控制系统更为简化。
三、针对不同类型的机械设备选配变频调速器
(1)传输设备
传输设备及其他恒力矩设备可选用通用变频调速器 ,选用矢量型或v/F型 ,应选择50Hz以下频率使用,以lO 50Hz为好 。高精度的机械设备,可采用测速传感器带反馈实现闭环高精度控制 。
(2)机床设备
机床设备原机械调速系统为恒功率特性 ,即转速越低 ,力矩越大 。由于变频器只能 “恒力矩”,不能增加力矩 ,采用变频器后 ,应保留一定机械减速系统适,当增加电动机功率或电动机极数 ,应选用带 “刹车系统”的矢量型变频调速器,必要时可选用变频器专用电动机 。
(3)风机、水泵
风机、水泵等减力矩负载可采用经济型变频器调速。采用通用变频器调速时 ,应将低频力矩提升降低。在应用中若能够准确测量电动机实际运行的功率可,适当降低变频器的配备容量 。
(4)卷绕设备
一般通用变频器或者较为高档的变频器都有自动减速系统 。在卷绕设备的应用中 ,若要求不高 ,可采用自动减速功能 ;若卷绕设备对恒张力要求高 ,可采用张力传感器或双机转速同步控制 ,进行恒张力控制 。
总之,我们在应用变频器时,应首先掌握其5OHz以下为“恒力矩”特性,50Hz以上为“恒功率”特性,根据应用的目的,针对被控对象,才能在机械设备中应用好变频器,发挥其优越性 。