對于電機產(chǎn)品,嚴格按照設計參數(shù)和工藝參數(shù)生產(chǎn)時,同規(guī)格電機的轉速差異很小,一般不超過兩轉。對于單機驅動的電機,對電機的轉速要求不太嚴格,但對于多臺電機驅動的設備或設備系統(tǒng),電機轉速的控制就顯得非常重要。
在傳統(tǒng)的傳動系統(tǒng)中,往往是通過機械傳動剛性耦合裝置來實現(xiàn),以保證多個執(zhí)行機構之間一定的速度關系,包括保證它們的速度同步或一定的速比。但如果多個執(zhí)行器之間的機械傳動裝置較大,執(zhí)行器之間的距離較長,則應考慮非剛性連接傳動控制的獨立控制方法。
隨著變頻技術的成熟和應用范圍的擴大,可以采用可編程控制器進行控制,以滿足傳動系統(tǒng)對速度控制靈活性、準確性和可靠性的不同要求。將PLC和變頻器(Variable-frequency Drive,VFD)應用于實際生產(chǎn)中的速度控制,也能達到預期的同步或給定速比控制要求。
VFD的功能和作用
1、節(jié)能
VFD節(jié)能效果主要表現(xiàn)在風機和水泵的應用上。風機和泵類負荷采用變頻調(diào)速后,節(jié)電率為20% ~ 60%,因為風機和泵類負荷的實際耗電量基本上與轉速的三次方成正比。當用戶要求的平均流量較小時,通過變頻降低風機和水泵的轉速,節(jié)能效果非常明顯。而傳統(tǒng)的風機和泵都是用擋板和閥門來調(diào)節(jié)流量,所以電機轉速基本不變,功耗變化不大。據(jù)統(tǒng)計,風機和水泵電機用電量占全國用電量的31%,占工業(yè)用電量的50%。在這類負載上使用變頻調(diào)速裝置具有重要意義。目前成功的應用有恒壓供水、各種風機、中央空調(diào)、液壓泵變頻調(diào)速等。
2、實現(xiàn)電機的軟啟動。
電動機直接啟動不僅會對電網(wǎng)造成嚴重沖擊,而且對電網(wǎng)容量要求過高。啟動時產(chǎn)生的大電流和振動會對擋板和閥門造成很大的損壞,對設備和管道的使用壽命極為不利。但使用VFD后,VFD的軟啟動功能會使啟動電流從零開始變化,最大值不會超過額定電流,從而減少對電網(wǎng)的沖擊和對供電容量的需求,延長設備和閥門的使用壽命,節(jié)省設備維護費用。
3、參與自動化系統(tǒng)。
由于VFD內(nèi)置32位或16位微處理器,具有多種算術邏輯運算和智能控制功能,輸出頻率精度為0.1%~0.01%,并配有完善的檢測和保護環(huán)節(jié),因此在自動化系統(tǒng)中應用廣泛。例如:化纖行業(yè)的卷繞、拉伸、計量、導絲;玻璃工業(yè)中的平板玻璃退火爐、玻璃熔窯攪拌、拉邊機、制瓶機;電弧爐自動加料配料系統(tǒng)和電梯智能控制等。VFD在數(shù)控機床控制、汽車生產(chǎn)線、造紙和電梯中提高工藝水平和產(chǎn)品質量的應用。
4、提高工藝水平和產(chǎn)品質量。
如今的變頻器廠家都在大力開發(fā)可廣泛應用于輸送、起重、擠壓、機床等各種機械設備控制領域中的技術。可以提高工藝水平和產(chǎn)品質量,降低設備的沖擊和噪音,延長設備的使用壽命。采用變頻調(diào)速控制后,機械系統(tǒng)簡化,操作控制更加方便,有的甚至可以改變原有的工藝規(guī)范,從而提高了整個設備的功能。例如,在許多工業(yè)中使用的紡織和定型機中,機器內(nèi)部的溫度是通過改變熱空氣的供應量來調(diào)節(jié)的。循環(huán)風扇通常用于輸送熱空氣。因為風扇的速度是恒定的,所以輸送的熱空氣量只能通過風門來調(diào)節(jié)。如果風門調(diào)節(jié)失敗或不當,定型機就會失控,從而影響成品質量。當循環(huán)風扇高速啟動時,傳動帶和軸承之間的磨損非常嚴重,這使得傳動帶成為消耗品。采用變頻調(diào)速后,通過VFD自動調(diào)節(jié)風機轉速實現(xiàn)溫度調(diào)節(jié),解決了產(chǎn)品質量問題。此外,VFD可以方便地在低頻低速下啟動風機,減少傳動帶與軸承之間的磨損,延長設備使用壽命,節(jié)能40%。