變頻器控制在回轉窯傳動系統中的應用

分類：技術教程日期：2012-03-29 00:00:00 來源：西部工控網

　　引言

　　近年來，隨著電力電子技術、微電子技術及大規模集成電路的發展，生產工藝的改進及功率半導體器件價格的降低，變頻調速越來越被工業上所采用。如何選擇性能好的變頻器應用到工業控制中，是我們專業技術人員共同追求的目標。

　　1 變頻器的工作原理

　　變頻器裝置的工作原理是將工頻交流電源通過整流器變成直流，再經過逆變器將直流變成頻率可控的交流電。而對于電動機的調速我們知道，交流電動機的同步轉速表達式：

　　n=60 f(1-s)/p (1)

　　式中　n———異步電動機的轉速;

　　f———異步電動機的頻率;

　　s———電動機轉差率;

　　p———電動機極對數。

　　由式(1)可知，改變電動機轉速的方法有改變旋轉磁場頻率f，改變轉差率s，改變電動機極對數p三種。而變頻器就是利用轉速n與頻率f成正比，通過改變電源頻率f來實現電動機n速度調節的，當頻率f在0～50Hz的范圍內變化時，電動機轉速調節范圍非常寬，因此變頻器是一種理想的高效率、高性能的調速手段。

　　2、變頻器及容量的選擇

　　由于原料微機配料就是使用華為TD2000系列(也就是現在的艾默生)變頻器，經幾年的使用，運行狀況良好，為此這次也選擇了艾默生系列變頻器，而容量的選擇是一個重要且復雜的問題，要考慮變頻器容量與電動機容量的匹配，容量偏小會影響電動機有效力矩的輸出，影響系統的正常運行，甚至損壞裝置，而容量偏大則電流的諧波分量會增大，也增加了設備投資。根據11#窯特性是屬于恒定負載連續運行，是由低頻低壓起動，最終是完成變頻調速。而變頻器只用來完成變頻調速時，要求變頻器的額定電流稍大于電動機的額定電流即：IFN≥1.1IMN，其中，IFN—變頻器額定電流，IMN—電動機額定電流。現場所用的電動機是Y200M-4 22KW，為此所選用的變頻器為艾默生EV2000-4T0300G/0370P

　　3.在回轉窯傳動系統中的具體應用

　　EV2000-4T0300G/0370P系列變頻控制器在回轉窯傳動系統中的具體應用如圖(1)

　　L1 L2 L3接3相380V交流電源，R S T為變頻器的一次輸入，U V W為逆變后的輸出電源接線端子，傳動電動機三相繞組，SQ1為電源三相負荷開關，KM1為控制三相380V 電源的交流接觸器，SB1 SB2是現場按鈕，當按下SB2時KM1線圈吸和，變頻器得電，電位器R是設定變頻器的頻率即設定回轉窯傳動電動機的速度。其起動過程的特點有，頻率從最低頻率(通常是0Hz)按預置的加速時間逐漸上升，電動機的輸入電壓也從最低電壓開始逐漸上升，如圖(2)所示。

　　轉子繞組與旋轉磁場的相對速度很低，故起動瞬間的沖擊電流很小。同時，可通過逐漸增大頻率以減緩起動過程，如在整個起動過程中，使同步轉速n0與轉子轉速nM間的轉差Δn限制在一定范圍內，則起動電流也將限制在一定范圍內，如圖(3)所示。另一方面，也減小了起動過程中的動態轉矩，加速過程將能保持平穩，減小了對生產機械的沖擊。

　　4.變頻器所發揮的作用

　　4.1. 變頻調速是一種比較理想的軟起動裝置。

　　交流電動機的起動電流一般為5-7倍額定電流，如果直接起動會對電網引起沖擊，影響同一電網上其他電氣設備的正常運行。另外巨大的起動電流對電動機和機械設備也會造成嚴重的電磁應力和機械應力，縮短設備的使用壽命，因此利用變頻器已達到軟起動的目的。

　　4.2效益

　　原用電動機為JO272-6 30kw，現場正常運行時電流20A(現改為Y200M-4 22kw)

　　所消耗的電能