对于电机产品,严格按照设计参数和工艺参数生产时,同规格电机的转速差异很小,一般不超过两转。对于单机驱动的电机,对电机的转速要求不太严格,但对于多台电机驱动的设备或设备系统,电机转速的控制就显得非常重要。
在传统的传动系统中,往往是通过机械传动刚性耦合装置来实现,以保证多个执行机构之间一定的速度关系,包括保证它们的速度同步或一定的速比。但如果多个执行器之间的机械传动装置较大,执行器之间的距离较长,则应考虑非刚性连接传动控制的独立控制方法。
随着变频技术的成熟和应用范围的扩大,可以采用可编程控制器进行控制,以满足传动系统对速度控制灵活性、准确性和可靠性的不同要求。将PLC和变频器(Variable-frequency Drive,VFD)应用于实际生产中的速度控制,也能达到预期的同步或给定速比控制要求。
VFD的功能和作用
1、节能
VFD节能效果主要表现在风机和水泵的应用上。风机和泵类负荷采用变频调速后,节电率为20% ~ 60%,因为风机和泵类负荷的实际耗电量基本上与转速的三次方成正比。当用户要求的平均流量较小时,通过变频降低风机和水泵的转速,节能效果非常明显。而传统的风机和泵都是用挡板和阀门来调节流量,所以电机转速基本不变,功耗变化不大。据统计,风机和水泵电机用电量占全国用电量的31%,占工业用电量的50%。在这类负载上使用变频调速装置具有重要意义。目前成功的应用有恒压供水、各种风机、中央空调、液压泵变频调速等。
2、实现电机的软启动。
电动机直接启动不仅会对电网造成严重冲击,而且对电网容量要求过高。启动时产生的大电流和振动会对挡板和阀门造成很大的损坏,对设备和管道的使用寿命极为不利。但使用VFD后,VFD的软启动功能会使启动电流从零开始变化,最大值不会超过额定电流,从而减少对电网的冲击和对供电容量的需求,延长设备和阀门的使用寿命,节省设备维护费用。
3、参与自动化系统。
由于VFD内置32位或16位微处理器,具有多种算术逻辑运算和智能控制功能,输出频率精度为0.1%~0.01%,并配有完善的检测和保护环节,因此在自动化系统中应用广泛。例如:化纤行业的卷绕、拉伸、计量、导丝;玻璃工业中的平板玻璃退火炉、玻璃熔窑搅拌、拉边机、制瓶机;电弧炉自动加料配料系统和电梯智能控制等。VFD在数控机床控制、汽车生产线、造纸和电梯中提高工艺水平和产品质量的应用。
4、提高工艺水平和产品质量。
如今的变频器厂家都在大力开发可广泛应用于输送、起重、挤压、机床等各种机械设备控制领域中的技术。可以提高工艺水平和产品质量,降低设备的冲击和噪音,延长设备的使用寿命。采用变频调速控制后,机械系统简化,操作控制更加方便,有的甚至可以改变原有的工艺规范,从而提高了整个设备的功能。例如,在许多工业中使用的纺织和定型机中,机器内部的温度是通过改变热空气的供应量来调节的。循环风扇通常用于输送热空气。因为风扇的速度是恒定的,所以输送的热空气量只能通过风门来调节。如果风门调节失败或不当,定型机就会失控,从而影响成品质量。当循环风扇高速启动时,传动带和轴承之间的磨损非常严重,这使得传动带成为消耗品。采用变频调速后,通过VFD自动调节风机转速实现温度调节,解决了产品质量问题。此外,VFD可以方便地在低频低速下启动风机,减少传动带与轴承之间的磨损,延长设备使用寿命,节能40%。