变频器应用在粘胶短纤维生产线中
摘要：介绍变频器在粘胶短纤维生产线中的应用。包括电气设计、容量的选择、控制回路设计；并对变频器应用中遇到的问题予 在粘胶短纤维生产线的各个环节中，有许多工艺参数需要调节，如浆粕与火碱的配比、粘胶的流量、大罐的液位，槽罐及管道的压力等。还有一些设备装置需要通过改变电机转速实现工艺控制，如老成时间、称量斗出料，短纤维的开松、牵伸比的矢量控制等。变频器与传统的调速方式相比有节能、装置集成度高、维护简便、无级调速、控制简单、运行稳定等诸多优点。随着变频器技术的发展，不同厂家的变频器或同一厂家不同时期的变频器，应用要求都不尽相同。粘胶短纤维生产线对变频器的动态性能、可靠性、可使用性、可维修性要求较高，下面就应用变频器应注意的几个问题加以介绍。 1．变频器选择 粘胶短纤维生产线的泵类负载，低速下负载转矩较小，通常可选择普通功能型。而对于压榨机、精练压辊、开松鼓等建议采用具有转矩控制功能的变频器。因为这种变频器低速转矩大，静态机械特性好，不怕冲击负载。 2．变频器容量 在变频器的选型设计中，变频器的容量至关重要，变频器的容量要和所驱动的负载匹配，即要满足：
应以变频器额定输出电流 为准，按变频器可配电机功率选择变频器容量。 在选择变频器容量时，还有变频器需要降容使用的几个因数要考虑： （1）变频器的运行环境温度 ABB公司规定当变频器运行环境温度在+40℃以上时，每 升高1℃，额定输出电流可减少3．5％，直～q+5o℃。 （2）安装现场海拔高度ABB公司规定当在海拔高度1000m以上时，每升高100m，zui大输出功率降低1％。 （3）变频器逆变器主开关器件开关频率 当变频器开关频率超过基本开关频率（2-3kHz）时，变频器的降容系数参见各变频器相关规定。 （4）瞬时过载能力 当瞬时负载大于变频器的瞬时过载能力时，按重载或高转矩应用选择变频器容量，即通常选用大一级容量变频器。 3．变频器供电回路及控制回路 电源断路器（QF）应选用配电保护型断路器，配过热电磁脱扣器；或者采用快速熔断器。交流接触器（KM）当变频器的保护功能动作时，使变频器自动与电源隔离，保护变频器。现场主开关（Q1）作为现场检修或生产过程突发意外故障时停泵急用，在配电柜集中摆放时，现场主开关很有必要。 目前绝大多数通用变频器的整流环节采用的都是二极管6脉波桥式整流电路，对电网而言是个谐波源。是否选用输入电抗器（z1），视电源变压器与变频器容量的匹配情况、电网允许的畸变程度、同一电源上并联的用电设备与变频器之间的相互影响而定，一般以选用为好。 当电机电缆超过长度要求时，一般要求设置输出电抗器（z2），不同厂家的变频器对电机电缆的长度要求不一样。在按一般要求选择电机电缆截面时，连续运行电动机的允许电压降为5％ 。变频器驱动的电动机，当变频器输出电流为额定值时，电缆上的zui大电压降应小于2％UN。否则，将降低电动机的输出转矩，电机电缆应该越短越好。 当电机功率较大时，在电机控制柜上要设置电流表。电流表应测量变频器的输出电流，应选用电磁系仪表，考虑到电动机在低频运行时电流互感器可能饱和，必须选择大一级容量的电流互感器。电机FFC保护是电机内置的热保护装置，此部分回路是否设置视电机情况而定。 不同变频器外部控制接线不尽相同。一般控制模式的控制原理图，由DCS／PLC设定变频器速度，由远方DCS／PLC控制变频器启停。 4．变频器应用中碰到的一些问题及建议 （1）变频器驱动电机的空载运行 将一些变频驱动电机与粘胶泵连轴器或压辊脱开空载试车时，发现变频器进线电流与输 电流相差很大。这种现象是正常的，电机空载时，变频器的输入输出电流主要是无功电流；变频器的输入电流实际上就是中间电容的充电电流。由于电机空载时，变频器所驱动的负载远小于变频器所允许的zui小负载。ABB司ACF变频器zui小负载为1/8额定负载，施耐德公司ATV变器zui小负载为20％额定负载，SIEMEMNS公司6SE70变频器zui小负载为额定负载的一半，已超出了变频器内建电机模型的范围，输出电流大、输出电压低是变频器内部控制所致。当电机带负载时，变频器的输出输入电流，输出电压即恢复正常。 （2）变频器与上层控制系统的接口 在目前的变频器应用中，变频器与上层DCS或PLC控制系统均是分别通过开关量、模拟量I／O进行接口的。这种接口方式简单，可以满足目前大多数应用。通过RS485、Profibus、Modibus等通信方式与变频器接口，能在线修改变频器内部的各项设定，能在线监视变频器及其拖动的各项参数，但这要在DCS或PLC程序中设置相关的接口模块软件，这是发展趋势。 上层控制系统可以利用通用变频器本身所具有的PID、PI控制功能来完成某些工艺过程的调节，不仅可以简化DCS、PLC程序，而且还可以充分利用变频器的各项功能。 （3）变频器驱动对电动机的影响 变频器输出的电压波形是不同脉宽的方波，不是正弦波，它含有高次谐波分量，因而电机的各项损耗均有所上升。同时，随着转速的降低，自风扇冷却电机的冷却能力将显著降低，从而导致电机温升的提高。在特殊场合，比如导丝辊电机，可以考虑使用独立的高速强冷风扇，但这相应增加了维修工作量。变频器提高开关频率虽然可以降低电机的噪声，使电机的输入电流波形接近正弦波，但由于提高开关频率所带来的脉冲宽度越来越窄，电压上升速度很高，这对电机定子绕组匝间绝缘电压影响很大，从而使得绕组的首尾匝经常成为电机绝缘失效的故障点。当在变频器与电机间使用长电缆时，将会在电缆上产生强烈的驻波，严重时会使电机的端电压增加1倍。因此，对用于变频驱动的普通电机的绝缘结构进行加强是必要的，在B级（zui高允许温度130～C）绝缘温升下运行的普通电机中采用F级（zui高允许温度155℃）绝缘已成为西方国家通行的规范。 
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