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关于微电机的调速设计方案

2018-11-01 16:37:15     来源:电子工程世界        

【大比特导读】交流电动机调速技术不但被工矿企业接受,而且成为电气传动的中枢,使用它,一是节电,二是优质,三是增产,四是降耗。

交流电动机调速技术不但被工矿企业接受,而且成为电气传动的中枢,使用它,一是节电,二是优质,三是增产,四是降耗。使用该技术节电可在10%~70%之间。主要体现在几个方面:①软启动,一般交流电动机的启动电流为电机额定电流的6~7倍,变频调速启动电流不超过电动机的额定电流。②节省设计冗余,一般设计都按照使用时的极端条件,因而都留有设计冗余,有的余量很大,形成大马拉小车。变频调速可以把这部份冗余节省下来。③调速节电,按流体力学原理,轴功率正比于速度,转速下降,轴功率变小,这是变频调速的主要节电原理。④功率因数高,一般在0.95以上,节省无功,减轻了变压器的负担。

优质是变频调速的又一贡献。由于变频调速精度高,不少行业均采用变频调速提高产品质量,如粘胶化纤,提高一等品合格率。由于变频器的高可靠性及高性能,在许多行业,减少了停工时间及创造了连续无故障生产的可能,使产品产量增加,也降低了消耗和运行成本。同时还可还可以改善工艺水平,是企业技术改造和产品更新换代的必要技术。因而许多工矿企业,把变频调速做为企业节电与增产的必要手段,使变频器的用量逐渐增多,每年以大于40%的速度递增。然而,由于变频器生产厂家增多,竞争激烈,变频器价格不断降低。如1988年280kW每台约26~28万元,而现在280kW每台只有8~10万元。平均300元/kW 左右。钢材、铜材价格的上调,也影响着变频器的成本。使用变频器单计算节电,6~12个月可以收回成本。如变频器要同市电切换,装成控制柜,成本的回收期大约12~18个月。

由于变频器的优异功能,变频器的应用已由工厂扩展到社区、酒店、商厦和写字楼,如音乐喷泉、无塔供水、中央空调都用了不少变频器。变频器的用量还将不断的增加,有相当大的市场潜力。金属材料,尤其是新型工程塑料,与金属材料相比有较好的耐腐蚀性能,而单位体积的价格比高级金属低得多,制造也容易,...为此,可在变频器与电动机之间装设电抗器(约为阻抗的3%~4%),也可将U/f降低到负载相适应的程度,便可使噪声降低5~10。在机床主轴上采用变频器可实现无级变速,从而使磨具或刀具以最小的磨损产生最高的粗糙度和加工精度。机床工作台由变频器取代液压传动,可缩短传动响应时间,变频器的调速范围宽、控制精度高,而且具有很多自动功能,可有效提高机床的加工效率。自动车床主要用于高速加工滚珠丝杠等精密部件,由通常的凸轮控制改变为复合数控车床后,有效的提高了生产效率。成为具有稳定精密加工与良好性能的机械,人们将利用变频器与数控装置结合起来,缩短了自动车床的加工周期。利用变频器控制后,缩短了加工周期,提高了生产率、速度再现性好、产品质量稳定,可将带制动器的电动机更换为通用电动机而不需要维护。制动电阻的大小由减速频率决定,应该根据最繁重运行时的参数进行选择。由于温度高,应适当考虑安装位置,注意电动机的低频振动。如果在低速时要求充分大的转矩,则可使用通风型专用电动机;由于速度可调范围大,故需要考虑机械部件的匹配,以防止发生谐振。

变频调速运行是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着的节电效果,普遍节电达到30-50%。

国家对三相异步电动机运行区域作如下规定:负载率70-100%之间为经济运行区;负载率在40-70%之间为一般运行区;负载率在40%以下为非经济运行区;一般负载率保持在60-100%较为理想。在电机选型设计工作中,大部分电机功率选型均有适当的裕量,另外在生产过程中的设备许多时间都是负荷不满或运行有峰谷时间,如果采用交流电动机恒速传动的方案运行,靠风门调节风机或靠阀门调节的泵类设备,使用效率较低,造成大量的能源浪费。变频调速是通过改变输入到交流电机的电源频率,从而达到调节交流电动机转速的目的。变频调速技术发展前景十分广阔,与已经完成的市场相比,未来的市场潜力巨大,在未来十年内,变频调速技术产品每年有上百亿元的市场潜力。建议在电力、石化、钢铁、有色、水泥、自来水、机械、纺织等行业大规模推广应用国产变频技术产品。新建项目从开始设计就应该考虑应用变频技术;技术改造首先考虑风机、泵类设备使用变频技术,逐步淘汰挡板、阀门等机械调节方式;全面推广应用变频技术,全国用电量将下降15-20%而GDP保持不变,使我们最大限度地减少能源消耗和污染物排放,提高经济效益,为我国和世界节能减排做出贡献。

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