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对变频调速技术问题的探讨作者:张国希　李伟卓单位:黑龙江哈尔滨水泥厂 [2007-6-5]关键字:变频器-技术-探讨摘要: 变频调速技术在水泥行业中的应用越来越普及，因此在电机学原理的基础上，并结合多年来的实践应用，对变频调速技术加以认真的分析和总结是有意义的。?? 1　变频调速后异步电动机机械特性? 变频调速原理基于n=(60f1/p)(1-s)，即改变定子供电频率f1，可改变电机的同步转速n。为保持在调速时电机的最大转矩Mm不变，要求定子供电电压作相应调节，以维持磁通恒定。根据定子电压U1和定子供电频率f1的不同比例关系，有不同的变频调速方式。图1为变频调速时异步电机机械特性，其中Δn表示负载变化时的转速偏差。? 　　 1)保持U1/f1=常数的比例控制方式。该方式下，只要U1和f1成比例地改变，就可维持恒磁通，从而实现变频调速。但低频时，由于定子阻抗相对定子漏抗不能忽略，最大转矩Mm随频率降低而减少，起动转矩也将减小，图1中的曲线4和5为低频时理想曲线，1和2为实际曲线。?? 　　 2)保持最大转矩Mm为常数的恒磁通控制方式。该方式下，为使Mm不变，须随f1的降低适当提高U1。? 　　 3)保持恒功率的控制方式。在f1f1e(定子工频)时，若仍维持U1/f1=常数，势必使U1超过定子额定电压U1e，这是不允许的。因此在f1f1e时，定子电压不再升高，而保持U1=U1e，此时可近似视为恒功率调速。如图1曲线6为f1f1e时理想曲线，3为实际曲线。? 　　? 　　图1　异步电动机变频调速时机械特性? 2　对几个指标的探讨? 　　? 2.1　关于转矩的问题? 　　 1)当在额定频率f1e以下时，如图1中的机械特性曲线7、8、9中的互相“平行”部分调速范围很宽，可以适应不同大小的负载。? 　　 2)当所调频率过小，如图1中f1≤f1e时的机械特性曲线1和2。此时电动机的负载能力实际变小了，只能满足小负载转矩如M3等。而不能满足稍大一些的负载转矩如M1、M2等，这类需要设备低速乃至超低速运行的情况，在水泥行业中经常遇到，如包装机包装完毕需清仓卸灰时，需低速运行；又如回转窑在使用变频器调速时若省略慢转电机，则在翻窑等特殊情况下，需超低速运行，若此时由于负载过大电机满足不了要求，则应需对变频器转矩提升功能进行设定，以满足生产对负载的需求。? 　　 3)当所调频率f1高于f1e时，电机实际的机械特性变差，负载能力降低了，如图1中曲线6中实曲线部分3。此时，变频器由恒转矩工作状态变为恒功率工作状态，如图2所示。? 　　? 　　图2　恒转矩和恒功率调速时机械特性? 　　这时随着频率(转速)的升高，转矩M逐渐下降。但在实际应用中将转速调到额定频率以上的情况很少遇到，有时也不允许。? 2.2　关于速度问题? 　 　即使变频器输出的是同一频率，由于负载转矩的变化(不同)使得电机设备的实际转速存在偏差，如图1中M2与M1和M3之间存在着转速偏差Δn，而且负载变化越大，Δn越大，水泥行业中也存在这种情况，如我厂旋转式包装机在用变频调速时，是按速度定产量，如变频器输出23Hz时对应电机转速约500r/min，相应产量是80t/h，但如果旋转料仓的料量不同即负载不同，则实际转速是会有偏差的，以此定产的80t/h也只能是估算。若要求严格，可将电机由开环控制改为滑差补偿控制或进行速度反馈等闭环控制。使得即使负载变化，电动机仍然保持速度指令下对应的转速。以上控制则需要进行控制功能设定或加选件(印刷电路板)。当需要设定频率与输出转速绝对一一对应时则应将电机改为同步电机，电机实际速度即为n=60f/p，不必设置速度反馈控制，只要精确地控制电源的频率就能精确地控制转速。? 2.3　关于节能问题? 　 　由电机功率P=转矩M×转速n，在负载转矩变化不大时，即M趋于恒定时P正比于n，如水泥厂中风机类负载，在低速起动时可节能，又如水泥窑及选粉机等的主电机在工频50Hz以下调速时均可节能，但前提是须满足生产对负载转矩的需要。? 3　变频器诸多通用功能应用说明? 　　? 3.1　对几个重要参数设置的说明? 　　 我厂大量使用的日本东洋电机的VF61变频器和ABB公司的SAMIGS变频器都具有多种参数设定功能。经过多年的摸索总结，对几个重要参数的设置说明如下。? 3.1.1　关于额定参数的设置? 　　 在使用变频器之前，必须将实际电机的铭牌数据如额定电流、额定电压、额定频率等输入到变频器内，即需重新设定。因为变频器有多种保护功能，以使电机能正常工作在允许的范围之内，起到应有的保护作用。? 3.1.2　关于频率设定方式的问题? 　　 可由控制盘、端子台、微机联网三种方式设定频率，通常我