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变频器控制在回转窑传动系统中的应用
 
慧聪网   2006年3月6日10时22分   信息来源:网易电气    

   摘要:介绍变频器的工作原理,选择及在回转窑传动系统中的具体应用以及发挥的作用。
   关键词:变频器 频率 效益

   引言:近年来,随着电力电子技术、微电子技术及大规模集成电路的发展,生产工艺的改进及功率半导体器件价格的降低,变频调速越来越被工业上所采用。如何选择性能好的变频器应用到工业控制中,是我们专业技术人员共同追求的目标。

1 变频器的工作原理

  变频器装置的工作原理是将工频交流电源通过整流器变成直流,再经过逆变器将直流变成频率可控的交流电。而对于电动机的调速我们知道,交流电动机的同步转速表达式:
n=60 f(1-s)/p   (1)
式中 n———异步电动机的转速;
      f———异步电动机的频率;
      s———电动机转差率;
    p———电动机极对数。
  由式(1)可知,改变电动机转速的方法有改变旋转磁场频率f,改变转差率s,改变电动机极对数p三种。而变频器就是利用转速n与频率f成正比,通过改变电源频率f来实现电动机n速度调节的,当频率f在0~50Hz的范围内变化时,电动机转速调节范围非常宽,因此变频器是一种理想的高效率、高性能的调速手段。

2、变频器及容量的选择

  由于原料微机配料就是使用华为TD2000系列(也就是现在的艾默生)变频器,经几年的使用,运行状况良好,为此这次也选择了艾默生系列变频器,而容量的选择是一个重要且复杂的问题,要考虑变频器容量与电动机容量的匹配,容量偏小会影响电动机有效力矩的输出,影响系统的正常运行,甚至损坏装置,而容量偏大则电流的谐波分量会增大,也增加了设备投资。根据11#窑特性是属于恒定负载连续运行,是由低频低压起动,最终是完成变频调速。而变频器只用来完成变频调速时,要求变频器的额定电流稍大于电动机的额定电流即:IFN≥1.1IMN,其中,IFN—变频器额定电流,IMN—电动机额定电流。现场所用的电动机是Y200M-4 22KW,为此所选用的变频器为艾默生EV2000-4T0300G/0370P

3.在回转窑传动系统中的具体应用。

    EV2000-4T0300G/0370P系列变频控制器在回转窑传动系统中的具体应用如图(1)

                                  图(1)

  L1 L2 L3接3相380V交流电源,R S T为变频器的一次输入,U V W为逆变后的输出电源接线端子,传动电动机三相绕组,SQ1为电源三相负荷开关,KM1为控制三相380V 电源的交流接触器,SB1 SB2是现场按钮,当按下SB2时KM1线圈吸和,变频器得电,电位器R是设定变频器的频率即设定回转窑传动电动机的速度。其起动过程的特点有,频率从最低频率(通常是0Hz)按预置的加速时间逐渐上升,电动机的输入电压也从最低电压开始逐渐上升,如图(2)所示。

  转子绕组与旋转磁场的相对速度很低,故起动瞬间的冲击电流很小。同时,可通过逐渐增大频率以减缓起动过程,如在整个起动过程中,使同步转速n0与转子转速nM间的转差Δn限制在一定范围内,则起动电流也将限制在一定范围内,如图(3)所示。另一方面,也减小了起动过程中的动态转矩,加速过程将能保持平稳,减小了对生产机械的冲击。

4.变频器所发挥的作用

4.1. 变频调速是一种比较理想的软起动装置。

  交流电动机的起动电流一般为5-7倍额定电流,如果直接起动会对电网引起冲击,影响同一电网上其他电气设备的正常运行。另外巨大的起动电流对电动机和机械设备也会造成严重的电磁应力和机械应力,缩短设备的使用寿命,因此利用变频器已达到软起动的目的。

4.2效益

  原用电动机为JO272-6 30kw,现场正常运行时电流20A(现改为Y200M-4  22kw)

  所消耗的电能

  现将电动机改为Y200M-4  22kw,用EV2000-4T0300G/0370P型变频器控制,频率平均在25Hz,根据变频器平方转矩负载关系式:P / P0=(n / n0)3计算,式中为P0额定转速n0时的功率;P为转速n时的功率。
    所消耗的电能P变= P0 X(n / n0)3= P0 X(f/f0)=22X(25/50) 3=2.75kw

  节能  P节=P原-P变=11.32-2.75=8.57kw

  每年的节电量为W=8.57X24X30X11=67874.4 kw·h

  每度电按0.5元计算,则采用变频调速每年可节约电费3.39372万元。

  由原定数旋转改为可调,在加上窑尾下料系统的改造,每年可多生产产品300多吨,年创效益非常可观。

  结束语:变频调速在回转窑传动系统中的应用,改变了以往以固定转数旋转的状况,从而使司窑工操作更加灵活,使产品的质量产量都有的很大的提高,创造可观的经济效益。对节能、环保等社会效益同样有着重要的意义。

 
 
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