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1概述变频器和变频调速技术是世界上近十年来迅速发展起来的一种高科技产品和新技术，可用于电机调速。与其它调速方法相比具有以下优点：高度集成和多功能。变频器是微机和电力半导体结合的产品，具有多种功能，而这些功能又是通过软件来实现的。目前先进的变频器可具有上百种调整和操作功能，可在自动化中发挥更多的作用。
　　高可靠性，免维护。高度集成的结果使可靠性大大提高了，一般变频器可2～3年无故障运行。异步电动机本身属于坚固耐用产品，故二者结合其可靠性和免维修性就更佳。高效、高功率因数。变频器本身效率很高，其总效率主要由电机决定。由于变频器内有电容滤波，故输入功率因数可很高，基本不受电机感性负载的影响。！操作简单、抗干扰能力强。变频器功能很多，用户只需按要求调整有关部分即可。除给定电压外其它控制信号均为数字量，故抗干扰能力强，不必考虑使用的环境因素。
　　2用变频器替换梳棉机调速系统的改造方案和方法2.1梳棉机工艺过程描述FA211梳棉机在国内较多纺织厂都是带病运行的，工作人员反映该机传动控制部分故障较多，维护麻烦影响生产。这主要是齿轮变速装置、道夫快速控制装置、道夫慢速控制装置、道夫快慢速切换控制装置以及相关的电磁制动刹车装置等复杂和落后的电气控制所致。改造前它的电控传动由以下6个部分组成：（1）锡林主电动机起制动控制单元，（2）风机电动机起制动控制单元，（3）清洁辊电动机起制动控制单元，（4）道夫快速、道夫慢速以及道夫快慢速切换控制单元，（5）电磁制动刹车单元，（6）继电器联锁控制单元。
　　整个电控装置共用了14个接触器、6个延时继电器、5个电磁阀和15个中间继电器。鉴于该电控传动系统非常复杂，在这里略去其继电接触器电气传动控制线路图。该梳棉机的工艺过程描述如下：锡林主电动机要求正、反转。主电动机启动的同时，风扇电机随之启动；主电动机启动后，清洁辊电机才能启动；主电动机和清洁辊电机都启动后，道夫电机（改造后添加的电机）才能启动。
　　道夫电机只能单方向运转，要求能慢速启动、快速运行、慢速限时运行（5s～60s连续可调）以及道夫电机停止等功能。
　　道夫电机慢速、快速运行时，后卷和返花故障时道夫电机均要自动停止；满桶时要延时自停（5s～60s连续可调）；出现小卷时要发光指示；道夫电机快速运行时，出现断条故障时要立即自停。道夫电机慢速没有启动时，道夫快速不能启动运行；但道夫电机慢速启动后，道夫电机慢速、快速可自由转换运行。停车时，应先停止道夫电机和清洁辊电机，然后关闭锡林电机。
　　除了上述的过程外，实际电路中还包括的互锁及电磁制动刹车单元的继电器控制。系统存在着调速复杂和操作精度不高的问题。采用变频器改造后，其继电回路简单，调速和控制精度得到了提高，灵活性都大为改善。下面介绍用变频器改造后的电气控制线路。
　　2.2用交流变频器改造梳棉机的方法与工作原理―1、―2、―3是采用变频器和异步电动机改造梳棉机的结构和控制原理图。改造后的主回路比原来增加了一台道夫电动机，但仅用了4个交流接触器，比原来13个减少了9个，大大简化了主电路，所有电磁阀、电磁制动装置及齿轮变速装置均不用，控制回路仅用了7个低压微型继电器，这样改造后的梳棉机电控传动系统得到了大大简化，控制线路简单明了。改造后的梳棉机工作过程如下：按SB1→锡林主电机启动，风扇电机也随之启动（风扇电机是间歇吸风）；按SB3→清洁辊电机启动；当和满足且锡林主电机到达一定速度使得速度继电器SJ的常开触点闭合后，道夫电机才可以启动；当清洁辊电机启动后，如―1变频器的启动信号F有效，按SB6按钮→继电器K6线圈获电→3DF有效→道夫电机按设定速度（慢速）运行，加减速时间可以按需设定。该机道夫慢速运行设定为6～10Hz，加减速时间均设定为2s；道夫慢速转快速由SB7控制，按SB7→继电器K7线圈获电→3DF无效、2DF有效→道夫电机按设定速度（快速）运行，加减速时间可以按需设定。
　　该机道夫快速运行设定为45Hz，加减速时间均设定为5s；道夫快速运行以后，由SB6实现快速转慢速运行，SB5用于道夫停车。另外，按钮SB2用于锡林电机停车，按钮SB4用于清洁辊电机停止；―2中，时间继电器KT1、KT2和KT3分别为清洁辊电机延时停止、满桶时延时停止和道夫慢速运行延时停止；―3中，FR1为锡林电机的热保护；SQ1、SQ3、SQ4和SQ5分别为满桶、断条、小卷和返花等运行状态的开头，出现各种故障后系统的处理过程，因篇幅关系，这里不详述。
　　系统原有的刹车制动装置已不需要。当变频器给定电压为零时，系统按变频器设定的加、减速时间制动停车。只要电动机和变频器容量选择合适，其制动要求均可满足。由于变频器的许多特点能满足梳棉机的要求，因而用变频器改造梳棉机是一种有实效的工作。
　　3变频器的选择和参数调整3.1变频器容量的选择由于梳棉机有加、减速要求，因此变频器应扩大容量，主要是考虑电流的过载能力。如标称具有150过载能力的变频器基本上和电机匹配即可，如标称只有120或130过载能力的则应使变频器的容量提高一档。最经济的办法是当负载容许时，使电动机的功率降低一挡，因为异步电动机具有较强的过载能力，其价格也便宜，而变频器一档差价较高，因此采用大变频器配小电机的办法，即经济又能充分发挥二者的过载能力。上述情况适用于工作电流低于额定值的场合，若电动机本身已超载则另当别论。一般可按满载时电动机电流为额定电流的80左右作为参考标准。
　　3.2加、减速制动时间的调整旋转物体的加速运动方程为Jd/dt=Te-Tz（3―1）式中J――转动惯量Te、Tz――分别为电动机电磁转矩和负载转矩当速度由1变到2时，所需时间为t=∫21JTe-Tzd（s）（3―2）假设升、降速时转矩不变，则t=K（2-1）（3―3）即加、减速时间和转速的变化量成线性变化。若负载转矩Tz一定，因K=JTe-Tz，故变频器提供的转矩Te或电流越大时，K值越小，时间t越短。这就是前面所述要适当扩大变频器容量的原因。实际应用中电动机及转动机构的转动惯量J和时间t的计算都是很麻烦的，这里采用实验的方法，加、减速时间的调整步骤是：调整一个适当的加速时间t，然后作最大加速试验，用电流表监视电动机线电流，如果实测值未超过额定电流值则使时间t缩短再试。一旦发现有过流现象，应先调整V/F曲线，假若电流有所下降，则说明加速时间t还可以再调整，否则无论怎样调
　　整V/F曲线而电流无明显减小，则说明已经接近允许的最短时间了，应停止调整并记下有关值。
　　减速时间的调整方法与加速时间相同，但还应考虑主回路的泵升电压。异步电动机减速或突然停车时，处于回馈制动状态，而变频器的直流侧采用三相不可控整流电路，电动机的动能不可能反馈到交流电网去，只能使直流侧电压升高，称这种因异步电动机制动而引起的直流侧电压突然升高的部分为泵升电压。
　　发生泵升电压是异步电动机由高速向低速制动过程中不可避免的现象，相对应的电能储存在电容中。因为过快的降速可能会出现过电压保护，因而要兼顾快速和过电压保护两方面的情况。由于直流电压在变频器内部不便测量，故仍用电流监视的方法。
　　其电流值在开始降速时先从工作电流值下降为零，再由零上升到一定值，该电流值就是能量回馈时的近似电流值。如果回馈电流值较大且时间也较短，则应适当延长降速时间以防止过电压出现。一般合格的变频器在过电压出现时会封锁脉冲输出，使回馈能量停止，就不会引起故障。
　　3.3制动单元的选择普通型变频器的制动单元是另配的，目的是为了增强制动能力。同时，也简化了系统、降低了成本。
　　在正常情况下，如果电动机的负载较轻，容量较小时，不需要配制动单元，让一部分能量储存在电容上也是允许的。如果电动机经常频繁起动、制动，且现有制动能力不能满足制动要求时，用户可以考虑购置制动单元。有制动单元的变频器降速时能量通过电阻释放，故不会产生高电压。唯一限制的就是电流，因此可以按最大允许电流进行制动时间的调整。
　　4改造安装注意事项电气线路安装完毕后，应先在断开变频器控制线的情况下进行操作试验，检查电气线路是否满足梳棉机工艺要求。以防止错误接线引入高压而损坏变频器。
　　梳棉机的电气控制除传动外还有其它部分，因此应谨慎操作。首先查清与传动有关的部分，未知部分如有联系应尽可能恢复，以减少不必要的麻烦。变频器控制电路连线、给定电源及信号线应采用屏蔽双绞线，以减少对变频器的电磁干扰和给定值的波动干扰。在变频器与电动机之间不要安装电磁接触器，否则在变频器运转中，若电磁接触器因故障动作，会产生大电流而损坏变频器。另外，在三相交流电源与变频器主电路输入电源之间接一空气开关。
　　生产中采用常通电方式，变频器的输入电源无需经常断开，频繁开启电源对变频器使用不利。
　　5梳棉机改造后的效果变频器用于梳棉机械的改造很有成就。某厂九十年代先后改造了数十台梳棉机，至今全部运行良好，从未因变频器出现故障而停机。操作者反映梳棉机操作比以前更方便，梳棉机出现的各种故障系统均能按要求停机或发光指示，不仅提高了劳动生产率，而且提高了产品质量；维修人员反映，改造后的梳棉机几乎免维修，减轻了劳动强度；该项工作得到了各有关方面的一致好评。