变频调速系统技术原理及应用
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一、变频调速技术的作用和节能原理1、变频节能:为了保证生产的可靠性,各种生产机械在设计配用动力驱动时,都留有一定的富余量。
电机不能在满负荷下运行,除达到动力驱动要求外,多余的力矩增加了有功功率的消耗,造成电能的浪费,在压力偏高时,可降低电机的运行速度,使其在恒压的同时节约电能。
当电机转速从 N1 变到 N2时,其电机轴功率(P)的变化关系如下:P2/ P1 = (N2/N1)3 ,由此可见降低电机转速可得到立方级的节能效果。
2、动态调整节能:迅速适应负载变动,供给最大效率电压。
变频调速器在软件上设有 5000次/秒的测控输出功能,始终保持电机的输出高效率运行。
3、通过变频自身的V/F功能节电:在保证电机输出力矩的情况下,可自动调节V/F曲线。
减少电机的输出力矩,降低输入电流,达到节能状态。
4、变频自带软启动节能:在电机全压启动时,由于电机的启动力矩需要,要从电网吸收 7 倍的电机额定电流,而大的启动电流即浪费电力,对电网的电压波动损害也很大,增加了线损和变损。
采用软启动后,启动电流可从0 -- 电机额定电流,减少了启动电流对电网的冲击,节约了电费,也减少了启动惯性对设备的大惯量的转速冲击,延长了设备的使用寿命。
5、提高功率因数节能:电动机由定子绕组和转子绕组通过电磁作用而产生力矩。
绕组由于其感抗作用。
对电网而言,阻抗特性呈感性,电机在运行时吸收大量的无功功率,造成功率因数很低。
采用变频节能调速器后,由于其性能已变为:AC-- DC --AC,在整流滤波后,负载特性发生了变化。
变频调速器对电网的阻抗特性呈阻性,功率因数很高,减少了无功损耗根据负载转速的变化要求,通过改变电动机工作电源频率达到改变电机转速的目的,以获得合理的电机运行工况。
在不同的转速情况下,均保持较高的运行效率,不仅降低了电能消耗,同时能改善启动性能,保护电机及负载设备免受瞬时启动的冲击,延长其工作寿命,还提高电动机和负载设备的工作精确度,实践证明,变频技术用于风机、泵类设备驱动控制场合取得了显著的节电效果,普遍节电达到30-50%。
变频的原理与应用一、概述变频技术作为一种先进的电力调节技术,广泛应用于各个领域。
本文将详细介绍变频的原理及其在不同领域中的应用。
二、变频的原理变频器通过改变电源频率来控制电机的转速,从而实现对电机的调节。
具体而言,变频器将交流电源输入经过整流、滤波、逆变等处理后,得到所需的变频电源输出。
其主要原理可以概括如下:1.输入电源整流滤波:将交流电源通过整流电路转换为直流电源,并经过滤波电路削去输出纹波。
2.逆变输出:将直流电源通过逆变器电路转换为可调节的交流电源输出,在逆变过程中通过改变逆变电路的开关频率来实现输出频率的调节。
3.控制单元:变频器通过控制单元对逆变器进行调节,实现频率、电压等参数的控制。
常见的控制方式包括串行通信、模拟控制和数字控制等。
三、变频的应用1. 工业领域变频技术在工业领域中得到了广泛应用,主要体现在以下几个方面:•变频电机驱动:传统的电机驱动方式使用固定频率的电源供电,而变频电机驱动将电机与变频器相结合,可以实现对电机转速的精确控制,大大提高了生产效率。
•节能降耗:通过变频器控制电机转速,能够根据实际负载情况自动调整电机的输出功率,以达到节能降耗的目的。
•调速精度高:变频器可以实现电机转速的精确控制,适用于对转速要求较高的设备,如机床、风机、泵等。
2. 暖通空调领域暖通空调系统是变频技术应用的又一个重要领域,其主要应用在以下几个方面:•变频压缩机:传统的空调系统使用固定频率的压缩机,无法根据负载变化的实际需求进行调节。
而采用变频技术的空调系统可以根据室内温度、负载情况等实时调整压缩机的转速,从而实现能耗的降低。
•精确控制温度:变频技术可以实现空调系统的整体调节,根据室内外温度、湿度等参数来精确控制空调的运行,提供更加舒适的室内环境。
•节能环保:通过变频技术,空调系统可以实现高效运行,避免能量的浪费,达到节能环保的目的。
3. 水处理领域在水处理领域,变频技术也起到了重要作用,常见应用包括:•潜水泵变频调速:将潜水泵与变频器相结合,能够根据实际需求调整泵的运行频率和转速,从而实现水位的稳定控制。
煤矿主皮带运输系统中变频调速的应用发布时间:2023-04-26T03:21:44.347Z 来源:《科技潮》2023年5期作者:祝海龙[导读] 变频调控技术在煤矿主皮带运输系统的应用中需要与主皮带运输系统本身的机械工作步骤相结合。
第一步骤就是主皮带运输系统的初级阶段,即运输机起步阶段,运输机的开启时间对运输机系统的静态电阻驱动滚筒的实施效果产生二级影响,在机器启动过程中,静阻力会随着时间的推移逐渐降低并进一步转化为动阻力,运输机的传送带会随之发生振动现象,增加了机器横截面的张力,影响整体传送速度。
陕西陕煤黄陵矿业有限责任公司一号煤矿陕西西安 727300摘要:变频调速技术,具体来说便是优化交流电电动机,使得调速的目标得以实现。
变频调速有一定的环保性,不会消耗大量的能源资源,且调速较为简单,故障发生率低。
所以,该项技术在煤矿主皮带运输系统中有着广泛的应用。
本文先介绍了变频调速系统的构成及其工作原理,然后分析了运用变频调速技术的必要性以及变频调速技术应用优势,最后对变频调速技术在煤矿主皮带运输系统中的实际应用进行了探讨。
关键词:煤矿;主皮带运输系统;变频调速;应用1变频调速系统的构成及其工作原理变频调速系统的构成及工作原理如图1所示。
变频器的主体、辅助件、电抗器三个部分构成了变频调速系统,变频调速系统运用各个部分协助控制电机速度。
除此之外,变频调速系统还有自动调控功能特点,实现多个电机的驱动功率平衡,提高了变频调速系统稳定性。
变频调速系统的比例-积分-微分控制器能够保障电机工作,并且控硅整流的方式应用在变频器的主体,增进了变频调速系统节能性,另外,通过循环软启方式应用在变频调速系统中,大大降低电机功率和负载,实现电机平稳调节运行。
图1 变频调速系统构成和工作原理2运用变频调速技术的必要性利用电机进行拖动是传统皮带运输系统主要运行方式,如水泵等装备,运用电机进行拖动维护成本高,缩短主皮带运输系统使用寿命。
变频调速系统技术原理及应用随着科技的不断发展,变频调速系统技术在工业领域中的应用越来越广泛。
变频调速系统是一种能够实现机械设备调速的技术,通过改变电源给电机供电的频率,实现电机的转速调节。
本文将介绍变频调速系统的技术原理以及在工业中的应用。
首先,电力电子器件是变频调速系统的核心组成部分。
变频调速系统通常采用交流到直流再到交流的方式,将电源提供的交流电转换为直流电,并通过逆变器将直流电转换为交流电。
这样就可以通过改变逆变器输出的交流电的频率来实现电机的调速。
其次,电机也是变频调速系统的重要组成部分。
电机是将电能转换成机械能的装置,根据工作方式的不同,可以分为直流电机和交流电机。
在变频调速系统中,通常采用交流电机,其中三相异步电机是应用最为广泛的一种。
通过改变电源供电的频率,可以改变电机的转速。
最后,运动控制系统是变频调速系统的关键组成部分。
运动控制系统通过对电机的控制,实现对机械设备的调速。
运动控制系统通常包括传感器、控制器和执行机构三个部分。
传感器用于感知电机的实时状态,控制器根据传感器的反馈信号,计算控制策略,并通过执行机构控制电机的转速。
变频调速系统在工业中有着广泛的应用。
首先,在机械加工领域,变频调速系统可以精确控制机床的进给速度,提高工件加工的精度和效率。
其次,在风机和水泵等风力和水力传动系统中,变频调速系统可以根据实际需要调整电机的转速,提高系统的稳定性和节能效果。
此外,在电梯和输送带等输送设备中,变频调速系统可以平稳控制设备的起停和运行速度,提高设备的使用寿命和安全性。
总体而言,变频调速系统技术是一种有效的实现机械设备调速的技术。
通过改变电源给电机供电的频率,可以实现对电机的转速调节。
变频调速系统在工业中有着广泛的应用,可以提高设备的性能和效率,降低能源消耗,同时也提高了工作环境的安全性。
随着科技的不断进步,相信变频调速系统技术将进一步得到发展和应用。
变频调速技术在供水系统中的应用变频调速技术是一种在供水系统中广泛应用的技术手段,其通过调整电机的转速来控制水泵的流量和压力,从而实现对供水系统的精确控制。
本文将从供水系统的需求、变频调速技术的原理和优势以及应用案例等方面进行探讨。
一、供水系统的需求供水系统是城市和农村中不可或缺的基础设施,用于为居民、企事业单位提供稳定的供水服务。
然而,传统的供水系统一般采用恒速运行的方式,无法根据实际需求进行灵活调节,存在能耗高、运行效率低等问题。
因此,需要引入变频调速技术来提高供水系统的运行效率和节能性。
二、变频调速技术的原理和优势变频调速技术是一种通过改变电机的输入电压和频率,从而调整电机转速的技术手段。
在供水系统中,通过变频器控制电机的输入信号,可以实现对水泵的转速精确调节。
这种技术具有以下几个优势:1. 节能高效:传统的供水系统采用恒速运行,无法根据实际需求进行调节,导致能耗浪费。
而变频调速技术可以根据实际需求动态调整水泵的转速,避免了过剩能耗,提高了供水系统的能效。
2. 精确控制:供水系统往往需要根据不同的用水需求来调节流量和压力,传统的供水系统无法满足这种要求。
而采用变频调速技术可以根据实际需求精确控制水泵的转速,从而实现对供水系统的精确控制。
3. 减少设备损坏:传统的供水系统由于无法根据实际需求进行调节,容易导致水泵的频繁启停,从而增加了设备的损坏风险。
而采用变频调速技术可以实现平稳启停,减少了设备的损坏风险,延长了设备的使用寿命。
1. 城市供水系统:在城市供水系统中,采用变频调速技术可以根据不同的时间段和用水需求,灵活调节水泵的运行状态,从而提高供水系统的运行效率和节能性。
例如,在用水高峰期可以提高水泵的流量和压力,而在用水低谷期可以降低水泵的流量和压力,以达到节能的目的。
2. 农田灌溉系统:在农田灌溉系统中,采用变频调速技术可以根据作物的生长需求,调整水泵的流量和压力,从而实现精确的灌溉。
例如,在作物生长初期可以提高水泵的流量和压力,而在作物生长后期可以降低水泵的流量和压力,以满足不同生长阶段的需求。
变频调速技术在工业电气自动化控制中的应用分析摘要:变频调速技术主要通过改变发动机的工作频率来改变发动机转速,使各种工业电气设备始终保持稳定的工作状态。
在工业生产过程中,常用的速度控制技术主要包括改变电枢电路的电阻速度、改变电枢的电压速度以及使用晶闸管功率控制。
与变频调速技术相比,这些技术的节能效果较差。
自动化水平低,速度控制范围窄,增加了制造业的能源消耗。
因此,变频调速技术是一种安全、节能、高效的调速系统,逐渐取代传统的调速技术,广泛应用于工业电气自动化控制中。
关键词:电气工程;变频调速;应用;在工业电气自动化控制系统中应用变频调速技术可以实现有效的控制,以及对电气设备的全面改良提供良好的功效,相关的工业领域必须加强重视,确保其自身体系科学、合理,并及时进行分析,以确保电力资源的全面控制,提升电气自动化生产水准。
为企业创造出更佳的应用效果,增加经济效益,全面保障工业电气自动化的良好发展。
未来我国居民的整体环保意识以及国家的相关标准将全面提升,因此对于自动化控制技术也具有较强的应用性。
1变频调速技术在工业电气自动化控制中的应用的必要性1.1确保电气设备的安全运行电气设备运行安全作为确保工业生产工作稳定运行的重要保障,要求管理人员应该肩负起自身的管理重责,重点针对电气设备的安全运行问题进行统筹规划与安全管理。
然而,因电气设备运行期间面临的不确定因素较多,如果不加强管控,就很容易出现风险隐患问题。
目前,为进一步推动电气设备的安全运行,工业生产方面要求全面推广与应用电气自动化控制设备,自动监测设备运行期间的状态问题等。
其中,变频调速技术作为电气自动化控制技术体系的重要内容,可以针对设备运行情况进行适当调整与分析,时刻针对设备运行状态进行监测与管理,为电气设备安全运行提供保障。
1.2深化电气自动化控制效果变频调速技术作为电气自动化控制技术的重要分支,通过不断改进与创新,不仅可以全面提升电气自动化控制水平,同时,还可以推动电气自动化控制技术的进一步发展。
变频调速系统技术原理及应用
0 引言
随着工业自动化技术的飞速发展,人们对自动化监控系统的要求越来越高,如要求界面简单明了,易于操作,实时性好,开发周期短,便于修改、扩充、升级。
这些要求促使工控组态软件应运而生,组态是指通过专用的软件定义系统的过程,工控组态软件是利用系统软件提供的工具,通过简单形象的组态工作,构成系统所需的软件。
国外软件商推出了各种工业控制软件包,如美国Wonderware 公司的In-Touch,美国Intellution 公司的iFIX,德国西门子公司的WinCC;国产工控组态软件则以北京亚控科技发展有限公司出品的“Kingview (组态王)”组态软件为代表[1]。
PLC 作为现代工业控制的三大支柱(PLC、机器人和CAD/CAM)之一,编程、操作简易方便,程序修改灵活,功能强大。
被广泛应用于冶金、矿业、机械、轻工等领域,加速了机电一体化的进程。
科威公司生产的EASY系列嵌入式PLC 是将PLC 内核构建于控制器内,运用PLC 语言开发用户所需产品,能提高开发速度,降低开发费用,提高控制器的稳定性[2]。
嵌入式PLC 又称客制式PLC,即根据用户的控制需要定制硬件,以PLC 的应用方式解决对象控制问题的专用PLC。
EASY嵌入式PLC软件平台具有开发通用、专用PLC 的基本功能,支持CAN bus现场总线、支持通用HMI、组态软件包。
变频器技术是一门综合性的技术,它建立在控制技术、电力电子技术、微电子技术和计算机技术的基础上。
与传统的交流拖动系统相比,利用变频器对交流电动机进行调速控制,可以实现大范围内的高效连续精确调速控制。
其完善的保护功能既能保护变频器,又能保护电机及相关用电设备[3]。
富士系列变频器是高性能和多功能的理想结合,动态转矩矢量控制能在各种运行条件下实现对电动机的最佳控制。
强大的功能和鲜明的特点使其广泛应用于工业场合。
1 Kingview组态软件
Kingview(组态王)完全基于网络概念,支持客户机- 服务器模式和Internet/Intranet 浏览器技术,并且是一种可伸缩的柔性结构,根据网络规模大小,可以将不同站点设计成I/O 服务器、报警服务器、数据服务器、登录服务器、校时服务器、客户机等,在系统扩展和变化时,有着极大的灵活性。
组态王设计成全冗余结构,在五个层面上提供了冗余:I/O通道冗余、双设备冗余、双网冗余、双机冗余及双系统冗余。
组态王被设计成一个完全意义上的软件平台,允许用户进行功能扩展和发挥,它也是一个ActiveX容器,无须编程即可将第三方控件直接连入组态王中[4]。
组态王不仅是OPC 客户端,还是OPC服务器,可向任意支持OPC 客户的软件提供数据;组态王中的报警信息可直接输出到带ODBC 接口的数据库中,像Access、SQL Server 等;提供了一套动态链接库,允许用户用VB、VC 直接访问组态王的数据库,构筑功能更加强大的工控系统;组态王还可以和King PLC 1.0完全集成起来,组态王在前台进行人机界面
显示。
组态王是运行于Microsoft Windows2000/NT4.0/XP 中文平台的中文界面的人机界面
软件,采用了多线程、COM组件等新技术,实现了实时多任务。
工程浏览器是组态王软件包的核心部分,它具有管理开发系统的功能,将画面制作系统设计中的各种管理、配置、记录、资源进行集中管理。
组态王最核心的部分是数据库,在TouchView 运行时,工业现场的生产状况以动画的形式反映在屏幕上,操作者在计算机前
发布的指令可迅速送达生产现场,所有这一切都是以实时数据库为中介环节,数据库是联系上位机和下位机的桥梁。
2 变频调速系统设计应用
2.1 变频调速系统控制流程
变频调速系统主要由基于组态王软件设计的上位机控制系统、科威PLC和富士变频器
构成的下位机执行系统两部分组成。
组态王上位机控制系统将操作者改变的模拟量和数字量写入科威PLC 的数据寄存器,科威PLC不断地循环执行控制子程序,将产生的控制信号送至富士变频器的控制端,富士变频器作为最后的执行器输出信号,控制三相异步电动机,实现变频调速的目的。
系统首先选择电机的运行状态———正转/反转/停止。
然后选择变频运行方式,系统默认的是手动变频运行方式(该方式主要供检修及变频器故障期间用于手动控制电机运行),可以通过调节游标进行变频控制;如果需要进入自动变频运行方式(该方式主要通过自动跟随液位负载的扰动改变频率),可以通过单击手动/自动变频按钮进行切换。
系统运行过程
中可以随时观察系统运行状态以及频率变化曲线等。
2.2 Kingview上位机系统界面设计
首先建立一个“组态王”工程,启动“组态王”工程管理器(ProjManager),选择菜单“文件新建工程”或单击“新建”按钮,按照对话框提示完成工程的建立。
然后进行图形画面的制作,在每个画面上生成互相关联的静态或动态图形对象,这些画面都是由“组态王”提供的类型丰富的图形对象组成的。
启动组态王工程浏览器的工程目录显示区,在工程浏览器中左侧的树形结构中选择“画面”,在右侧视图中双击“新建”,工程浏览器将弹出“新画面”对话框,根据需要设置新画面对话框中的各项内容,完成画面的绘制,图1所示即为变频调速系统监
控主界面图。
可以遵循同样的步骤来建立报警界面及实时窗口等其他界面。
最后须将仿真界面中变量的定义与数据进行连接,单击“数据词典”定义画面中连接的变量,根据实际需要来定义变量名和变量类型(如图2所示),将画面中的操作按钮等与定义的变量联系起来,即
动画连接。
2.3 PLC下位机程序设计
在科威PLC自带编程软件环境下,利用梯形图语言[5]对系统进行程序设计,程序梯形图如图3 所示。
其中X0、X1、X2分别代表电机正转、反转、停止按钮;X3 、X4 是手动/ 自动运行方式切换按钮;Y0~Y5分别是对应操作的自锁。
PLC 的程序设计相对简单,只
是进行简单的衔接操作,系统关键还是取决于上位机Kingview软件的编程控制。
2.4 系统联机调试
连接上位机工控机、科威PLC、富士变频器、交流电机以及储油罐等硬件设备;设置变频器中的电动机参数和运行参数;在Kingview 中进行设备连接配置,将科威PLC与Kingview连接,以便两者之间进行数据交换;在Kingview 中编写应用程序命令语言,实现各个界面(包括主界面、手动变频界面、自动变频界面、状态变化界面等)的逻辑控制,具体控制可以根据现场需要进行在线修改。
将控制子程序下载到科威PLC中,并将其开关打到运行挡;给富士变频器通电,将Kingview从开发状态切换到运行状态,即可进行变频调速系统的调试。
单击界面中的相应操作按钮,就可以实现电动机的起停控制、正反转控制以及速度控制等一系列的常规控制。
当其连接储油罐设备,并引入液位反馈构成闭环控制时,在自动变频情况下,该系统即可跟踪液位变化,与液位给定值进行比较,进而发出相应指令来控制电动机的运行状态,满足控制要求。
系统运行过程中状态显示如图4所示。
3 结语
通过Kingview 组态软件的强大功能,将科威PLC、富士变频器等硬件设备结合在一起,构成了变频调速系统装置,大大简化了装置开发周期。
在实现对三相异步电动机基本控制的前提下,可以针对不同的设备要求形成变频调速系统;装置采用成型硬件,可靠性、灵活性大大提高,具有很强的实用性。