變頻器控制電動機起動和停止

發(fā)布時間:2024-02-24
正確控制電動機起動和停止的參考電中,接觸器用于控制變頻器接通和斷開電源;繼電器用于接通正轉(或反轉)的控制電路??刂七^程應該滿足兩個要求:
1、能電對起動的制約:變頻器未接通電源之前,正轉(或反轉)控制電路不能工作,電動機不能起動。
2、運行對斷電的制約:在電動機停止運行之前,變頻器不能切斷電源。
該功能用于設置外部控制ext1/ext2信號的啟動和停止信號、選擇ext1/ext2信號、轉向控制、啟動停止控制方式、設置運行允許控制等參數(shù)。
表1 ext1/ext2的選擇
iv.啟動控制。
通常,變頻器允許運行和禁止運行是由外部信號控制的。例如,abb公司的acs550系列變頻器提供di1~di6的數(shù)字量輸入信號,也提供經(jīng)現(xiàn)場總線適配器來的通信信號控制模式。變頻器不僅可接收接通信號作為允許運行信號,也可接收斷開信號作為允許運行信號。
為防止誤操作,變頻器通常設置密碼參數(shù),只有正確輸入密碼的操作人員才有權修改參數(shù)。一些變頻器設置控制盤參數(shù)修改的允許參數(shù),只有設置允許控制盤修改時,才可在控制盤對參數(shù)進行修改。
故障復位功能用于當故障消除后使系統(tǒng)能夠恢復到可重新接收故障的狀態(tài),故障復位功能可以由控制盤或外部數(shù)字信號輸入實現(xiàn)。
參數(shù)的修改可以從控制盤或外部輸入信號實現(xiàn),因此,采用用戶參數(shù)切換參數(shù)定義修改參數(shù)的輸入信號源,并設置鎖定方式等。
自動啟動模式:矢量控制模式時,啟動功能提供優(yōu)化啟動,在零速啟動時,對電動機軸正在轉動的電動機采用跟蹤啟動;標量控制模式時,從零速直接啟動。
直流勵磁啟動模式:即使電動機沒有完全磁化,變頻器仍可在預磁時間過后啟動電動機。預磁時間設置在能使電動機完全磁化即可的數(shù)值,因過長的磁化時間導致電動機過熱。
跟蹤啟動模式:這種啟動模式只適用于標量控制模式(參數(shù)p9904需設置為3)。即變頻器啟動前,電動機已經(jīng)運轉,跟蹤啟動模式使變頻器自動跟蹤電動機當前轉速平穩(wěn)啟動。
轉矩提升啟動模式:這種啟動模式只適用于標量控制模式(參數(shù)p9904需設置為3)。它能夠在啟動階段通過直流電流在勵磁時間內(nèi)磁化電動機而自動提升轉矩,當輸出頻率大于20hz或設定值時,轉矩提升功能解除。因此,在需要大的啟動轉矩時,應設置該模式。
跟蹤十轉矩提升啟動模式:這種啟動模式只適用于標量控制模式(參數(shù)p9904需設置為3)。它先跟蹤啟動,電動機開始磁化,如果電動機仍為零速,則啟動轉矩提升功能。
直流磁化時間由參數(shù)p2103設置。電動機在所設置的預磁化時間內(nèi)直流磁化電動機,然后啟動電動機。過長預磁化時間導致電動機發(fā)熱,因此,設置該值應正好使電動機完全磁化。常見預磁化時間見表2。
表2 預磁化時間
v.停止控制。
參數(shù)p2102設置停車功能。其值為1表示自由停車,即直接切斷電動機電源,電動機自由停車。其值為2表示積分停車。即由p2203(減速時間1)或p2206(減速時間2)確定減速的斜率??蓞⒁娂铀俸蜏p速時間設置的有關內(nèi)容。
vi.正轉和反轉。
根據(jù)不同應用要求,電動機正轉、反轉和轉向控制信號由控制盤或外部信號輸入。
兩線控制啟停和轉向:用一個開關輸入信號控制電動機的啟停。一個開關輸入信號控制轉向。見標準宏的應用。
三線控制啟停和轉向:用兩個按鈕輸入信號(脈沖)控制電動機的啟停。一個開關輸入信號控制轉向。其中,兩個按鈕信號可以都是常開或一個常開(啟動)另一個常閉(停止)。見三線宏的應用。
反相實現(xiàn):上述控制方式中,信號取反后實現(xiàn)電動機的啟動、停止和轉向。
通信信號實現(xiàn):根據(jù)通信信號位確定啟動、停止和轉向。
vii.運行允許。
信號源只有允許運行才能有效。用參數(shù)p1601設置運行允許或禁止。表3顯示p1601參數(shù)的允許運行功能。
表3 運行允許功能的參數(shù)說明
viii.禁止啟動控制。
該參數(shù)用于對啟動控制設置允許或禁止功能。當p2108參數(shù)為0表示禁止啟動控制無效,其值為1表示禁止啟動控制有效,這時,不能對啟動控制功能進行操作。
在下列條件下,發(fā)出的啟動控制命令無效。
故障復位時。
·允許運行信號發(fā)出時,接到啟動命令時。
·控制模式切換時(遠程與就地之間切換,ext1和ext2之間切換時)。
ix.急停選擇。
當接收到緊急停車命令(p2109)或運行允許信號無效時,電動機按緊急停車(用參數(shù)2208設置)減速時間,從最高頻率以線性減速曲線下降到0hz。緊急停車選擇信號來自外部開關量輸入信號或總線通信信號。
x.輸出信號選擇。
該系列變頻器提供兩路模擬量輸出信號。模擬輸出可以是組01的任何參數(shù)??稍O置輸出信號的上、下限,并進行量程換算。
·模擬信號賦值。參數(shù)p15 01和p1507用于對模擬輸出信號賦值。其值為99表示變頻器為電動機溫度檢測的ptc傳感器供電,供電電流1.6ma。其值為100表示變頻器為電動機溫度檢測的pt100傳感器供電,供電電流9.1ma。其值為101~145表示運行數(shù)據(jù)中的某個參數(shù),見組01。例如,其值為102表示模擬輸出信號是組1的p0102參數(shù),即電動機轉速。
電動機溫度可用ptc或1個到3個pt100(串聯(lián)連接)檢測。用參數(shù)p3501定義溫度檢測傳感器類型和連接。p35 01的值為0表示不使用溫度檢測;1~3表示連接1個到3個pt100熱電阻檢測電動機溫度,熱電阻采用串聯(lián)連接。4表示采用ptc溫度檢測元件。
·模擬輸出信號濾波時間常數(shù)。用p1506和p1512參數(shù)設置模擬輸出信號的濾波時間常數(shù)。這是一階低通濾波器。其傳遞函數(shù)如下。
當濾波器輸入階躍變化時,濾波器輸出響應曲線變化到最終穩(wěn)態(tài)的63.2%時,所需時間稱為該濾波器的濾波時間常數(shù)。
·輸出信號量程換算。用參數(shù)p1502/p1503和p15 04/p1505實現(xiàn)模擬輸出信號ao1的量程換算。用參數(shù)p1508/p1509和p1510/p1511實現(xiàn)模擬輸出信號a02的量程換算,見圖1。
圖1 模擬輸出和ao信號的關系
·開關量輸出信號的延時。6組繼電器輸出的開關量信號可設置延時通和延時斷功能。用參數(shù)p1404/p140 6/p140 8/p1413/p1415/p1417設置延時通的時間,用參數(shù)p14054/p1407/p1409/p1414/p1416/p1418設置延時斷的時間。當采用pfc宏時,輸出延時功能無效。
xi.直流制動。
可采用直流制動(參數(shù)p2104設置)來縮短電動機的停止時間。自動停車方式執(zhí)行命令解除后開始直流制動。積分停車方式執(zhí)行結束后開始直流制動。直流制動時間由參數(shù)p2107設置。圖2顯示了直流制動的過程。參數(shù)p2105用于設置直流制動時的轉速。
圖2 直流制動過程
標量控制模式下,不能使用直流制動功能。直流制動是在制動過程中注入直流,強制停車。即當給定值下降到p2105參數(shù)設置的值以下時,變頻器停止生成正弦波電流,直接將直流注入電動機(電流值由p2106設置),使電動機直流制動停車。一旦設定值大于p2105設置的值,變頻器停止直流供電,?;謴偷接勺冾l器輸出供電給電動機的正常運行狀態(tài)。
為防止直流制動時電動機過熱,對需要長時間直流制動的應用,應選用強制風冷的電動機。此外,電動機帶恒負載時,直流制動不能保證電動機轉軸不轉動。
xii.磁通制動。
對小功率的電動機,可采用增加電動機的磁通量來加快電動機的減速過程,即增加電動機磁通量,在制動過程中將產(chǎn)生的電能轉化為熱能。圖3是磁通制動時電動機的轉速和轉矩曲線的比較。
圖3 磁通制動時的轉速和轉矩曲線
圖中,tbr是制動轉矩,tn是額定轉矩。
采用磁通制動可在發(fā)出停車指令后,不必等待磁通衰減就可用磁通制動實現(xiàn)停車,縮短停車時間。此外,采用磁通制動,電動機定子電流增加,而轉子電流不增加,而定子冷卻要比轉子冷卻有效,因此,可有效對電動機進行散熱。acs800系列變頻器中用p2602參數(shù)設置磁通制動功能。用p2601參數(shù)設置磁通優(yōu)化功能。磁通優(yōu)化功能能降低總能耗和電動機噪聲,提高電動機和變頻器的效率。在標量控制模式時,磁通制動功能失效。
xiii.轉差補償。
籠型電動機在帶負載運轉時,隨負載的增大,轉速下降,為此,可通過提高變頻器的輸出頻率,使電動機轉速得到補償。轉差補償也稱為滑差補償。輸出頻率補償值可用參數(shù)p2608設置。0表示不補償,1表示輸出頻率補償(增大)1%,類似地,50表示輸出頻率增大50%,100表示輸出頻率增大100%,即滿補償?shù)取?br> 圖4顯示轉差補償?shù)脑怼X撦d轉矩tl1時,轉速n1,工作點q1。如果沒有轉差補償,當負載轉矩增大到tl2時,轉速下降到n2,工作點q2。轉差補償是預先增加變頻器輸出頻率,使同步轉速從n0增加到n02,即轉矩特性曲線上移,這時,轉矩為tl2時的轉速為n1,保持不變,工作點q2,實現(xiàn)了轉差補償??梢?,隨負載轉矩的增加,同步轉速不斷增加,轉矩特性曲線不斷上升,實現(xiàn)了轉差補償。
圖4 轉差補償原理
xlv.ir補償。
采用標量控制時,變頻器根據(jù)設定的頻率進行控制,這時需進行ir補償。在低速時它通過提供額外電動機電壓,進行補償。用參數(shù)p2603設置補償電壓。采用直接轉矩控制時不能也不必進行ir補償。表4提供典型額外補償電壓數(shù)值。
表4 典型ir補償電壓數(shù)值
標量控制適用于下列情況。
·多電動機傳動。例如,負載不是由兩臺電動機均衡負擔;電動機功率不等;電動機辨識后需要更換電動機。
·電動機額定電流小于變頻器額定電流的六分之一。
·變頻器在使用時未與電動機連接(例如,對變頻器進行測試)。
·變頻器通過升壓變壓器驅動中壓電動機。
圖5顯示ir補償時電動機電壓的變化。ir補償頻率指在大于該頻率后,ir補償為零。用p2604參數(shù)設置ir補償頻率。即在該頻率時,ir補償電壓降為零。
圖5 ir補償時電動機的電壓
xv.故障復位選擇
故障發(fā)生后,經(jīng)故障處理使故障消除,這時,可選擇故障復位允許功能來復位變頻器,以便變頻器能夠接受下一次故障。故障復位選擇的信號可由外部開關量輸入信號或現(xiàn)場總線信號設置。
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