01为什么要用变频器?
(1)电动机在工频50HZ无法满足现场工作的要求,需要调速;
通过控制输出频率来调节电动机速度的大小。(2)保护电机;
过电流保护。当电机的电流超过额定值的150%/3s,或额定电流的200%/10s,那么变频器会停机来保护电机。过电压保护。变频器输出有电压检测功能,变频器能自动调节输出电压。使电机不能过压。哪怕在输出电压调整失效,输出电压超过额定电压的110%的情况下,变频器也会停机保护电机。欠电压保护。当电机电压低于额定电压90%时候,也会停机。输入输出缺相保护。当输入输出电压缺相时候,变频器报警来保护电机。输出短路保护。这必然会引起过电流,在10μs内变频器会停机保护电机。过载保护。当电机长期过载,堵转,变频器会过载报警来保护电机,延长寿命。接地保护。变频器有专门接地保护电路。由接地保护互感器和继电器组成,当发生一相或者2相接地时,变频器会报警。当然也可以按照客户要求,也可以将变频器设计为接地后立即保护停机。超频保护。变频器有***大频率和***小频率限制功能,输出频率只能在这个规定范围内,那么超频将会实现保护功能。雷电冲击保护。有的变频器有雷电过电压保护功能。对感应雷电有一定的保护作用。失速保护。失速保护一般针对同步电机。对于异步电机,加速过程中的失速必然表现为过电流,变频器通过过电流和过负荷保护实现此项保护功能。减速过程中的失速可通过在调试过程中设定安全的减速时间来避免。(3)节能;
变频节能,为了保证各种设备的可靠性,在设计动力驱动时,都留有一定的裕量。电机不能在满负荷下运行,除达到动力驱动要求外,多余的力矩增加了有功功率的消耗,造成电能的浪费。变频器可降低电机的运行速度,使其在恒压的同时节约电能。动态调整节能,迅速适应负载变动,供给***大效率电压。变频器在软件上设有5000次/秒的测控输出功能,可始终保证电机高效率运行。通过变频器自身的V/F功能节能,在保证电机输出力矩的情况下,可自动调节V/F曲线,减少电机的输出力矩,降低输入电流,达到节能的目的。变频器自带软启动节能,在电机全压启动时,出于启动力矩需要,电机要从电网吸收额定7倍的电流,而大的启动电流不仅浪费电力,而且对电网的损害也很大,增加了线损和变损。采取软启动后,可以从0到额定电流调节启动电流,既减小了启动电流对电网的冲击,又减少了启动惯性对设备转速的大惯量冲击,延长了设备使用寿命。提高功率因数节能。电动机转子绕组和定子绕组通过电磁作用产生力矩,电机在运行时产生大量的无功功率,造成功率因素很低。采用变频节能调速器后,由于其性能变为:交流-直流-交流,在整流滤波后,负载特性发生了变化,变频器调速器对电网的阻抗特性呈现阻性,功率因素很高,减少了无功损耗。(4)实现软启动,减少对电网的冲击。
电动机逐渐加速,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。将其接入电源和电动机定子之间。
02变频器控制方式
(1)面板控制。不用接线,只接电机即可。这种方式我们只用在调试变频器的时候用。
(2)端子控制。
这个是用的***多的控制,也就是靠变频器端子来控制,包括模拟量控制(通过模拟量信号来控制变频器输出频率)。也是本项目用的控制方式。
(3)通讯控制。
这三种分别用在不同的场合。通讯控制,对技术人员要求比较高,用通讯模块,成本较大,写通讯程序,对人要求高。
03控制原理分析
本项目没有使用PLC。
PT100相当于一个热敏电阻,温度不同,电阻的不同,输出电流就不同,那么这个信号就不国际电工委员会规定的标准信号,而变频器模拟量输入需要的是标准的电压电流信号,这时候就需要用到温度变送器。通过模拟量输入,变频器来控制输出不同频率来控制电动机。
04接线图
四线制的传感器精度***高,三线制也可以,两线的***差。
PT100温度传感器0℃时电阻值为100Ω,电阻变化率为0.3851Ω/℃。由于其电阻值小,灵敏度高,所以引线的阻值不能忽略不计,采用三线式接法可消除引线线路电阻带来的测量误差,原理如下:
PT100引出的三根导线截面积和长度均相同(即r1=r2=r3),测量铂电阻的电路一般是不平衡电桥,铂电阻(Rpt100)作为电桥的一个桥臂电阻,将导线一根(r1)接到电桥的电源端,其余两根(r2、r3)分别接到铂电阻所在的桥臂及与其相邻的桥臂上,这样两桥臂都引入了相同阻值的引线电阻,电桥处于平衡状态,引线线电阻的变化对测量结果没有任何影响。
变送器的下面三个螺钉下面,可以看到电阻示意图,那就是接传感器的,两根红色线相当于一根线,就像上面图的r1,r2,下面画电阻的要接变送器另一根线。上面两个螺钉接电源的,当然,电流型要串接在电路中,开关电源+24V -> 变送器+ -> 变送器- -> 变频器AVI -> 变频器GND -> 开关电源0V,这样就形成了完整的回路。
因为设置简单,性价比高,所以我们使用符合中国人使用习惯的是台达变频器。
二线传感器正好接下面左侧俩螺钉,因为电阻图标在这边。三线传感器的话,另一根线要接***左侧,也就是左侧接了两根线。那么第三个螺钉写着OUT,就是电压输出,所以要接变频器AVI,那么变频器另一端GND要接电源0V,这样就相当于变送器并联在电路中。那么变送器正负接电源正负。
但是实际变频器用电流输入还是电压输入,并不是我们随心所欲的,这要看变频器手册,如FR-D700S这款变频器,就要用电流输入控制,虽然变送器既可以输出电流,也可输出电压,但是接收信号的变频器要看手册。
05某宝真实产品接线
06变频器设置
上述接线虽然可以实现完整的控制路线,传感器变送器变频器电动机。但是就一定能实现电动机不同温度控制实现不同的转速吗?
不是的。请分别看下列两种情况。
07台达VFD-B-P变频器参数设定
我们接线用的AVI端子,也就是0-10V,变频器到底是用电流输入还是用电压输入,这要看说明书。我们把接AVI端子涉及到的参数(参考台达变频器手册参数一览表)罗列如下;
08台达VFD-M变频器参数设定
***低频率设置为0,***高频率设置为50,那么根据P128和P129,可知,输入电压是0对应的频率是0,输入电压为10V对应的频率为50HZ。由变送器线性关系,0℃对应0V,100℃对应10V。
09注意
VFD-B-P是高功能/平板型交流电机驱动器。VFD-M是高功能/超低噪音/迷你型交流电机驱动器。都是台达变频器,系列不同,参数形式也不同。
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