《電子技術(shù)應(yīng)用》
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變頻器應(yīng)用時(shí)的12個(gè)技巧問(wèn)題
摘要: 變頻器內(nèi)置的PLC,、PID功能適合用于信號(hào)變動(dòng)量較小,、較穩(wěn)定的系統(tǒng),。但由于內(nèi)置的PLC,、PID功能在工作時(shí)只調(diào)時(shí)間常數(shù),所以難以得到較為滿意的過(guò)度過(guò)程要求,,而且調(diào)試比較費(fèi)時(shí),。
Abstract:
Key words :

  1)信號(hào)線及控制線應(yīng)選用屏蔽線,這樣對(duì)防止干擾有利,。當(dāng)線路較長(zhǎng)時(shí),,例如距離躍100 m,導(dǎo)線截面應(yīng)放大些,。信號(hào)線及控制線不要與動(dòng)力線放置在同一電纜溝或橋架中,,以免相互干擾,最好穿管放置,,這樣更合適,。

  2)傳輸信號(hào)以選用電流信號(hào)為主,因電流信號(hào)不容易衰減,,亦不容易受干擾,。實(shí)際應(yīng)用中傳感器輸出的信號(hào)是電壓信號(hào),可以通過(guò)變換器將電壓信號(hào)變換成電流信號(hào),。

  3)變頻器閉環(huán)控制一般都是正作用的,,即輸入信號(hào)大,輸出量亦大(例如中央空調(diào)制冷工作時(shí)及一般壓力,、流量,、溫度等控制時(shí))。但亦有反作用的,,即輸入信號(hào)大,,輸出量反小(例如中央空調(diào)在制熱工作時(shí)以及供熱站的取暖熱水泵),。閉環(huán)控制如圖1所示,。

  4)在閉環(huán)控制時(shí)能選用壓力信號(hào)的,就不要選用流量信號(hào)。這是因?yàn)閴毫π盘?hào)傳感器價(jià)格低,,安裝容易,,工作量小,調(diào)試方便,。但工藝過(guò)程有流量配比要求的,,且要求精確時(shí),那就必須選用流量控制器,,并根據(jù)實(shí)際的壓力,、流量,、溫度,、介質(zhì)、速度等來(lái)選用合適的流量計(jì)(例如電磁式,、靶式,、渦街式、孔板式等),。

  5)變頻器內(nèi)置的PLC,、PID功能適合用于信號(hào)變動(dòng)量較小、較穩(wěn)定的系統(tǒng),。但由于內(nèi)置的PLC,、PID功能在工作時(shí)只調(diào)時(shí)間常數(shù),所以難以得到較為滿意的過(guò)度過(guò)程要求,,而且調(diào)試比較費(fèi)時(shí),。

  另外這種調(diào)節(jié)不是智能的,故一般不經(jīng)常采用,,而是選用外置的智能化的PID 調(diào)節(jié)器,。例如日本富士PXD 系列、廈門(mén)安東等,,十分方便,。使用時(shí)只要設(shè)置SV(上限值),工作時(shí)有PV(運(yùn)行值)指示,,又是智能化,,保證具有最佳的過(guò)渡過(guò)程條件,使用較為理想,。關(guān)于PLC,,可按控制量的性質(zhì)、點(diǎn)數(shù),、數(shù)字量,、模擬量、信號(hào)處理等要求,選用外置PLC 的各種品牌,,例如西門(mén)子的S7-400,、S7-300、S7-200等,。

  6)信號(hào)變換器在變頻器外圍電路中亦被經(jīng)常用到,,一般由霍爾元件加電子線路組成。按信號(hào)變換和處理方式可分為電壓變電流,、電流變電壓,、直流變交流、交流變直流,、電壓變頻率,、電流變頻率、一進(jìn)多出,、多進(jìn)一出,、信號(hào)疊加、信號(hào)分路等各種變換器,。例如深圳的圣斯?fàn)朇E-T 系列電量隔離傳感器/變送器,,應(yīng)用十分方便。國(guó)內(nèi)類似產(chǎn)品不少,,用戶可按需要自行選擇應(yīng)用,。

  7)變頻器在應(yīng)用時(shí)往往要配外圍電路,其方式常有:

 ?。?)由自制繼電器等控制元件組成的邏輯功能電路,;

  (2)買(mǎi)現(xiàn)成的單元外置電路(例如日本三菱公司的),;

 ?。?)選用簡(jiǎn)易可編程控制器LOGO(國(guó)外、國(guó)內(nèi)都有此產(chǎn)品),;

 ?。?)使用變頻器不同功能時(shí),可選用功能卡(例如日本三墾變頻器),;

 ?。?)選用中小型可編程序控制器。

  8)多臺(tái)水泵并聯(lián)恒壓供水(例如城市自來(lái)水廠的清水泵,、中大型水泵站,、供熱水中心站等)的變頻技術(shù)改造方案常見(jiàn)的有以下兩種。

  按使用經(jīng)驗(yàn),,方案(1)節(jié)省初投資,,但節(jié)能效果差。起動(dòng)時(shí)先起動(dòng)變頻器至50 Hz 后,再起動(dòng)工頻,,后轉(zhuǎn)入節(jié)能控制,。供水系統(tǒng)中只有采用變頻器拖動(dòng)的水泵,壓力略小些,,系統(tǒng)存在湍流現(xiàn)象,,有損耗。

  方案(2)投資較大,,但比方案(1)多節(jié)能20%,,猿臺(tái)泵壓力一致,無(wú)湍流損耗,,效果更佳,。

  9)多臺(tái)水泵并聯(lián)恒壓供水時(shí)采用信號(hào)串聯(lián)方式只用一個(gè)傳感器,其優(yōu)點(diǎn)如下,。

 ?。?)節(jié)省成本,。只要一套傳感器及PID,,如圖4所示。

 ?。?)因只有一個(gè)控制信號(hào),,所以輸出頻率一致,即同頻率,,這樣壓力亦一致,,不存在湍流損耗。

 ?。?)恒壓供水時(shí),,當(dāng)流量變化,泵的開(kāi)動(dòng)臺(tái)數(shù)通過(guò)PLC 控制隨之變化,。最少時(shí)1 臺(tái),,中等量時(shí)2臺(tái),較大量時(shí)3 臺(tái),。當(dāng)變頻器不工作停機(jī)時(shí),,電路(電流)信號(hào)是通路的(有信號(hào)流入,無(wú)輸出電壓,、頻率),。

  (4)更有利的是,,因?yàn)橄到y(tǒng)只有一個(gè)控制信號(hào),,即使3 臺(tái)泵投入不同,但工作頻率卻相同(即同步),壓力亦一致,,這樣湍流損耗為零,,亦即損耗最小,所以節(jié)電效果最佳,。

  10)減小基底(基本頻率)是提高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩最有效的方式,。原理分析如下。


 ?。?)為什么減小基底頻率提高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩是最有效的呢,?具體如表1 所列。

  由表1知,,由于起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大幅度提高,,所以一些難以起動(dòng)的設(shè)備,例如擠出機(jī),、清洗機(jī),、甩干機(jī)、混料機(jī),、涂料機(jī),、混合機(jī)、大型風(fēng)機(jī),、水泵,、羅茨鼓風(fēng)機(jī)等均能順利起動(dòng)了。這比通常提高起動(dòng)頻率進(jìn)行起動(dòng)效果明顯,。使用此法再配合由重載變輕載措施,,提高電流保護(hù)到最大值,幾乎一切設(shè)備都能起動(dòng)了,。因此說(shuō)采用減小基底頻率來(lái)提高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩是最有效的,,亦是最方便的辦法。

 ?。?)在應(yīng)用此條件時(shí)基底頻率減小不一定非要一下降至30 Hz,。可采用每5 Hz逐步進(jìn)行下降,,下降到達(dá)的頻率只要能起動(dòng)系統(tǒng)就行,。

  (4)基底頻率下限不要低于30 Hz,。從轉(zhuǎn)矩看,,下限越低轉(zhuǎn)矩越大。但亦要考慮,,電壓上升過(guò)快,,動(dòng)態(tài)du/dt過(guò)大時(shí)對(duì)IGBT有損傷,。實(shí)際使用結(jié)果是,在50 Hz下降到30 Hz 的范圍時(shí)可安全放心地使用此提升轉(zhuǎn)矩的措施,。

 ?。?)有人擔(dān)心,例如下降基底頻率為30 Hz 時(shí)電壓已達(dá)380 V,。那么當(dāng)正常工作有可能需要達(dá)到50 Hz 時(shí),,是否輸出電壓躍380 V,這樣電動(dòng)機(jī)受不了,,回答是這樣的現(xiàn)象是不會(huì)發(fā)生的,。

  (6)有人擔(dān)心如下降基底為30 Hz 時(shí),,電壓已達(dá)380 V,。那么正常工作有可能需要達(dá)50 Hz 時(shí)輸出頻率是否可達(dá)額定頻率50 Hz,回答是輸出頻率當(dāng)然可以達(dá)到50 Hz,。

 ?。?)以上(5)(6)兩條由軟件編寫(xiě)過(guò)程決定。使用過(guò)程已證實(shí)了,,這兩點(diǎn)盡可放心,。

  11)動(dòng)壓、靜壓,、全壓三者間關(guān)系如下,。

  (1)靜壓是水泵出水口壓力直至最高點(diǎn)時(shí)所需壓力(揚(yáng)程),,一般每10 m高水柱是1 kg水壓。

  動(dòng)壓是水流動(dòng)過(guò)程中,,液體與管壁,、閥門(mén)(調(diào)節(jié)閥、制回閥,、減壓閥等),、同一斷面不同層存在的流速差所引起的阻力所造成的壓力降,這部分計(jì)算很困難,,按實(shí)際經(jīng)驗(yàn),,動(dòng)壓臆20%(最大時(shí))靜壓值。

  全壓=(靜壓+動(dòng)壓)=1.2 靜壓,。

  水泵一定要設(shè)定下限頻率約在30 Hz,,否則易把封閉管內(nèi)水抽空。因大量空氣溶入水中,,待起動(dòng)水泵時(shí),,易產(chǎn)生氣室,,形成高壓危險(xiǎn)。

  12)經(jīng)驗(yàn)值與經(jīng)濟(jì)值介紹如下,。

  應(yīng)用變頻器對(duì)各種設(shè)備來(lái)說(shuō)實(shí)現(xiàn)節(jié)電是可行的,,這已有很多現(xiàn)實(shí)成功案例證實(shí)。

 ?。?)經(jīng)驗(yàn)值是較保守的,,而且有較大富裕度,不是最經(jīng)濟(jì)的,,有潛力可挖,。使用經(jīng)驗(yàn)值時(shí)按現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際布置,使用工況參數(shù),,要有一定的變動(dòng),,以不影響正常使用為下限條件。這是有可能實(shí)現(xiàn)節(jié)能的前提,。

 ?。?)經(jīng)濟(jì)值是以滿足系統(tǒng)下限條件為原則,把經(jīng)驗(yàn)值適度下降,,挖掘潛力來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)能功效,。若使用工況參數(shù)不變,節(jié)能從何說(shuō)起,?況且變頻器本身不是能源的發(fā)生器械(發(fā)電機(jī),、蓄電池、太陽(yáng)能),,其自身效率很高,,在97%到98%,但總還存在損耗,,為2%到3%,。

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