摘要 主要介紹如何運(yùn)用變頻器對(duì)交流電動(dòng)機(jī)進(jìn)行快速、平穩(wěn)制動(dòng)的方法，以及變頻器的一種新規(guī)運(yùn)用。這些方法都是建立在充分的實(shí)踐基礎(chǔ)上的，運(yùn)用這些方法改造過的設(shè)備至今已經(jīng)平穩(wěn)運(yùn)行三四年了。
關(guān)鍵字 制動(dòng)；參數(shù)調(diào)整；交流電磁鐵；V/f曲線
1 運(yùn)用"臺(tái)達(dá)"VFD022M43A型變頻器，實(shí)現(xiàn)對(duì)小功率電機(jī)的制動(dòng)在卷煙行業(yè)中，6000型包裝機(jī)的條透明機(jī)的主電機(jī)，是一個(gè)0.75 kW的特種進(jìn)口電機(jī)，它是一個(gè)帶電磁抱閘制動(dòng)的交流三相電機(jī)。當(dāng)機(jī)器包裝運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，三相制動(dòng)線圈通入380V 交流電，線圈吸合力克服彈簧壓力，制動(dòng)盤脫離摩擦片，電動(dòng)機(jī)自由運(yùn)轉(zhuǎn)；當(dāng)機(jī)器出現(xiàn)故障或者正常停機(jī)時(shí)，制動(dòng)線圈失電，制動(dòng)盤在彈簧力的作用下，與摩擦片相摩擦使電動(dòng)機(jī)迅速制動(dòng)。由于此電機(jī)價(jià)格昂貴，三相制動(dòng)線圈經(jīng)常燒毀，且需經(jīng)常調(diào)整摩擦片的間隙。所以，決定對(duì)此電機(jī)進(jìn)行技術(shù)改造，思路如下：拆除原電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)線圈、摩擦片、制動(dòng)盤，只保留電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力部分，運(yùn)用交流變頻器對(duì)此電機(jī)進(jìn)行制動(dòng)。經(jīng)過比較，選用價(jià)格便宜、功能齊全的" 臺(tái)達(dá)"VFD022M43A 型變頻器，輸出功率
2.2 kW，市場(chǎng)價(jià)格一千多元。線路連接很容易，關(guān)鍵是變頻器的參數(shù)調(diào)整。
包裝工藝要求，當(dāng)機(jī)器包裝完一條煙而后一條煙沒有跟上時(shí),電機(jī)制動(dòng)務(wù)必迅速穩(wěn)定，否則，將出現(xiàn)擠壞煙條的現(xiàn)象。另外，此機(jī)器的機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)有三個(gè)大的凸輪，不屬于恒轉(zhuǎn)矩傳動(dòng)。最初，只對(duì)變頻器的下列參數(shù)進(jìn)行了調(diào)整：P03———最大頻率（50Hz），P05———最大輸出電壓（380V），P10———加速時(shí)間（2s），P11———減速時(shí)間（0.1s或0.2s）。通電試機(jī)，經(jīng)過很多次的實(shí)際觀察發(fā)現(xiàn)，并不能保證每一次停機(jī)都迅速可靠，當(dāng)機(jī)械沿著大凸輪由頂端向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，此時(shí)若按下停車按鈕，機(jī)器會(huì)出現(xiàn)制動(dòng)后，再慢慢滑行的現(xiàn)象，這不能滿足工藝要求。通過對(duì)變頻器大量參數(shù)的仔細(xì)研究發(fā)現(xiàn)，P30———停止時(shí)直流制動(dòng)時(shí)間（調(diào)整時(shí)間0.0~25.0 s），這是一個(gè)極有用的參數(shù)，它可以調(diào)整"剎車時(shí)送入電機(jī)直流制動(dòng)電流的時(shí)間"，如果制動(dòng)時(shí)不牢靠，可將此時(shí)間調(diào)整得長(zhǎng)一些（有的變頻器沒有這個(gè)參數(shù)）。此參數(shù)需配合P02———"電機(jī)停止方式設(shè)定"的調(diào)整。經(jīng)實(shí)驗(yàn)，將P30的值設(shè)定為0.2s，P02設(shè)定為00，制動(dòng)效果特別理想,能夠滿足電機(jī)頻繁啟停的制動(dòng)要求。另外，變頻器的B1、B2端子，是供外接剎車電阻用的，而對(duì)于此0.75kW 的電機(jī)，毋須外接剎車電阻也可保證安全制動(dòng)。
2 用GPD2402（或3402）型變頻器實(shí)現(xiàn)對(duì)大慣性機(jī)械負(fù)載的制動(dòng)
GPD2402型變頻器，是ABB 公司的產(chǎn)品，功能強(qiáng)大，采用宏0~ 宏7 的控制模式，可根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)合進(jìn)行宏的選擇。其中，宏0是普通模式，宏7是專門用于需起重機(jī)方式制動(dòng)的模式，參數(shù)0.11———0.30在不同的宏下有不同的含義。6000型包裝機(jī)的主電機(jī)也是一個(gè)集制動(dòng)功能于一體的特種電機(jī)，有制動(dòng)線圈、摩擦片、制動(dòng)盤，功率4 kW，轉(zhuǎn)速1440 r/min，它拖動(dòng)的負(fù)
載慣性很大，該電機(jī)制動(dòng)部分的故障率也很高，由一個(gè)老的" 三肯SVF-223" 型變頻器調(diào)速，但變頻器不參與制動(dòng)。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)，采用GPD2402型變頻器實(shí)現(xiàn)了對(duì)該電機(jī)的調(diào)速與制動(dòng)，拆除原電機(jī)與制動(dòng)有關(guān)的部件，只保留動(dòng)力部分。需要注意的是，對(duì)于大功率電機(jī)制動(dòng)，變頻器必須外接制動(dòng)電阻，用于吸收電機(jī)快速制動(dòng)所產(chǎn)生的再生能量，否則，將導(dǎo)致制動(dòng)時(shí)間延長(zhǎng)或者制動(dòng)功能失敗。對(duì)變頻器的參數(shù)作仔細(xì)調(diào)整后，可使電機(jī)在0.3 s內(nèi)迅速制動(dòng)，優(yōu)于原機(jī)設(shè)計(jì)指標(biāo)。
在宏0模式下，下列三個(gè)參數(shù)對(duì)電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)效果至關(guān)重要：
(1)0.04———Deceleration rate (減速時(shí)間)：0.4s
(2)0.15———Ramp mode selector (減速方式選擇)：提供了三種可供選擇的方式；
0———Standard ramp with ramp hold (帶保護(hù)功能的常規(guī)減速：如果在電機(jī)減速過程中，再生能量使DC總線電壓超過750V，變頻器保護(hù)，制動(dòng)中斷，直至DC總線電壓正常);
1———Fast ramp (快速減速：變頻器以最快的速度使電機(jī)減速，直至電機(jī)降至0速);
2———Standard ramp with proportional control (變頻器內(nèi)的電流控制器使電機(jī)以平穩(wěn)的方式減速，以求DC 總線不過壓)。
如要快速制動(dòng)電機(jī)，顯然，0.15應(yīng)選擇Fast ramp方式。
(3)0.16———Stop mode selector（制動(dòng)方式選擇）：有四種可供選擇的方式;
1———Coast (允許電機(jī)慣性滑行直至停轉(zhuǎn));
2———Ramp to stop (直線減速至停轉(zhuǎn));
3———Ramp followed by 1second DC injection (先直線減速，然后持續(xù)注入1s的直流電制動(dòng)) ;
4———AC injection braking followed by 1 second DC injection braking (變頻器先使電機(jī)以低速運(yùn)轉(zhuǎn)，然后再持續(xù)注入1s的直流電進(jìn)行制動(dòng))。
如要快速制動(dòng)電機(jī)，0.16 應(yīng)選擇為Ramp to stop方式。制動(dòng)電阻應(yīng)根據(jù)電機(jī)的功率大小以及所拖動(dòng)的負(fù)載慣性大小確定，在對(duì)4 kW的包裝機(jī)電機(jī)進(jìn)行制動(dòng)時(shí)，應(yīng)選擇一個(gè)24·/1500 W 的電阻直接接入變頻器的"+"和"ù"端子上；對(duì)卷煙機(jī)的15 kW的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行制動(dòng)時(shí)，選擇了GPD3402 型變頻器（18.5 kW）外配兩個(gè)24·/1500W的制動(dòng)電阻。
3 變頻器的新使用一例
一般說來，變頻器是用來對(duì)三相交流電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速驅(qū)動(dòng)的，而一次偶然的奇思妙想，將變頻器用在震動(dòng)圓盤上來驅(qū)動(dòng)交流電磁鐵產(chǎn)生強(qiáng)烈震動(dòng)，也獲得了成功。
車間有5臺(tái)殘煙機(jī)，用來對(duì)殘次卷煙進(jìn)行處理。在這個(gè)機(jī)器上，有一個(gè)大的震動(dòng)圓盤，震動(dòng)盤置于三個(gè)互成120°的電磁鐵上，電磁鐵通電震動(dòng)，帶動(dòng)震動(dòng)盤作圓周方向震動(dòng)使煙支沿螺旋面上升進(jìn)入下道工序。每個(gè)電磁鐵都裝有一組彈簧片和銜鐵，將三個(gè)電磁鐵同時(shí)通入50Hz，0~220V的交流電，而產(chǎn)生所需強(qiáng)度的震動(dòng)。電磁鐵是MZJI-20 型，吸力200N，電壓220V，頻率50Hz，行程2.5mm。原機(jī)上三個(gè)電磁鐵并聯(lián)，由一個(gè)交流調(diào)壓器調(diào)節(jié)電磁鐵線圈電壓，來調(diào)節(jié)銜鐵的振幅。一次，這個(gè)調(diào)壓器壞了，而機(jī)器的生產(chǎn)廠家索價(jià)5000元，而有的變頻器售價(jià)才1500元左右。這個(gè)震動(dòng)器的結(jié)構(gòu)如圖1所示。
由于交流電磁鐵吸力的最大值Fm=Φ2m /2 μ0 S ，其中Φm———磁通的最大值，μ0———真空磁導(dǎo)率，S———鐵芯截面積?？梢姡姶盆F做成后，電磁鐵的最大吸力與磁通最大值的平方成正比。
而電磁線圈電阻較小，電阻壓降忽略不計(jì)時(shí)，有關(guān)系式U=E=4.44fNΦm,(U———線圈的端電壓，f———通入電源的頻率,N———線圈的匝數(shù))，于是，椎=U/4.44fN。
可見，只要控制好U/f 這個(gè)比值，使f 增幅不大時(shí)，U 增大很多，就可使U/f 穩(wěn)定增大，椎穩(wěn)定增大，電磁吸力隨之增大，這樣就達(dá)到了原來交流調(diào)壓器所實(shí)現(xiàn)的功能，利用"臺(tái)達(dá)"VFD022M43A 型變頻器驅(qū)動(dòng)電磁鐵，經(jīng)多次實(shí)驗(yàn)，可設(shè)置如圖2的工作曲線。
變頻器的參數(shù)做如下設(shè)置：
P08———最低頻率=18Hz；
P09———最低輸出電壓=100V；
P06———中間頻率=32Hz；
P07———中間電壓=220V；
P04———最大頻率=50Hz；
P05———最高輸出電壓=220V。
三個(gè)電磁鐵的線圈仍然采用并聯(lián)的方式，接在變頻器U、V、W輸出任意兩端即可。" 臺(tái)達(dá)"變頻器沒有相輸出平衡的保護(hù)功能，接其中兩相也可正常工作。按此方案改動(dòng)以后，機(jī)器工作一切正常，當(dāng)工作在23Hz左右時(shí)，震動(dòng)盤震動(dòng)強(qiáng)度最大，在26Hz 左右處于最佳工作狀態(tài)，且電磁線圈的溫升很小。機(jī)器長(zhǎng)期的運(yùn)行狀況證明，此改進(jìn)完全滿足原機(jī)工藝需求。
：鞏經(jīng)理
：13915946763
：南京塞姆泵業(yè)有限公司
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