2022年碱赤泥浆流量控制系统中的变频调速系统设计方案.docx

精品学习资源辽 宁工 业 大 学沟通调速课程设计 <论文）题目： 碱赤泥浆流量掌握过程中的变频调速系统设计院<系）： 电气工程学院专业班级： 自动化 081学号： 080302021同学姓名：于振东指导老师： <签字） 起止时间：欢迎下载精品学习资源学 号同学姓名专业班级欢迎下载精品学习资源课程设计<论文） 题目课题完成的功能：碱赤泥浆流量掌握过程中的变频调速系统设计欢迎下载精品学习资源在氧化铝生料浆配料过程中，需要将碱赤泥浆原料从化碱池中输送到碱赤泥浆槽中；输送设备采纳泵，泵的驱动设备为沟通电动机；通过掌握电动机的转速来掌握碱赤泥浆的流量，设计该掌握过程中的变频调速系统；课设计任务及要求：程1、设计掌握系统的结构原理图；2、挑选合适的外表、执行机构、掌握系统；设3、给出变频器参数设置的步骤；4、给出掌握器的算法；<计5、设计出掌握系统监控画面的草图；论技术参数：文1、化碱池与碱赤泥浆槽的高度差为10M ，化碱池与碱赤泥浆槽的地面距离为25M ，碱赤泥浆最大流）量为 200t/h ；流量掌握系统的稳态误差要求为5%以内；任2、碱赤泥浆流量的范畴为0-200 t/h ；务3、沟通电动机的额定功率 35Kw ，额定电压 380V ，额定电流 15A，额定转速 1450rpm；4、速度掌握系统的精度在±2%以内；1、熟识课程设计题目，查找及收集相关书籍、资料<2 天）； 2、设计系统的结构原理图<1 天）；3、外表、掌握系统等设备的选型<1 天）； 4、掌握方案设计及实现<4 天）； 5、撰写课设论文<1.5计天）；划 进度6、设计结果考核 <0.5 天）；指导老师评语及平常： 论文质量： 答辩： 成绩总成果：指导老师签字：年月日1-3 / 22欢迎下载精品学习资源课程设计 <论文）任务及评语院<系）：电气工程学院教研室：注：成果：平常 20% 论文质量 60% 答辩20% 以百分制运算摘要沟通变频器自 20 世纪 60 岁月左右问世，到 20 世纪 80 岁月在主要工业化国家已广泛使用，并逐步成为企业技术改造于产品更新换代的抱负调速装置；变频 调速能够运用在大部分的电机拖动场合，由于它能供应精确的速度掌握，因此可 以便利地掌握机械传动的位置变化和变速运行；变频调速可以大大地提高工艺的 高效性 <变速不依靠于机械部分）和产品的质量，同时可以比原先的定速运行电机更加节能在氧化铝生料浆配料过程中，需要将碱赤泥浆原料从化碱池中输送到碱赤泥浆槽中；输送设备采纳泵，泵的驱动设备为沟通电动机；通过掌握电动机的转速来掌握碱赤泥浆的流量，设计该掌握过程中的变频调速系统；本次采纳三菱变频器；关键词： 变频调速、定速运行、变频器；欢迎下载精品学习资源目录欢迎下载精品学习资源第 1 章 绪论第 2 章 课程设计的原理第 3 章 变频器的应用 4第 4 章变频器的连线 12第 5 章 掌握系统监控画面的草图 16第 6 章 课程设计总结 17第 7 章 参考文献 182.1 变频调速原理 23.1 变频器的挑选 43.2 变频器的参数设置 44.1 变频器与主电路接线 124.2 变频器于 PLC的连线 12欢迎下载精品学习资源第1章 绪论变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能掌握装置，能实现对沟通异步电动机的软启动、变频调速、提高运转精度、转变功率因数、过流过压过载爱护等功能；国内技术较领先的品牌有汇川、欧瑞、三晶、蓝海华腾；变频器的主电路大体可分为两类：电压型是将电压源的直流变换为沟通的变频器，直流回路的滤波是电容；电流型是将电流源的直流变换为沟通的变频器， 其直流回路滤波是电感；任何电动机的电磁转矩是电流和磁通相互作用的结果，电流是不答应超过额 定值的，否就将引起电动机的发热；因此，假如磁通减小，电磁转矩也必减小， 导致带载才能降低；由公式E=4.44*K*K*K* 可以看出，在变频调速时，电动机的磁路随着运行频率 fX 是在相当大的范畴内变化，它极简洁使电动机的磁路严峻饱和，导致励磁电流的波形严峻畸变，产生峰值很高的尖峰电流；因此，频率与电压要成比例的转变，即转变频率的同时掌握变频器输出电压，使风机的磁通保持肯定，防止弱磁和磁饱和现象的产生；这种掌握方式多用于风机、泵类节能型变频器；采纳变频器的运转，随着电机的加速相应提高频率和电压，起动电流被限制 在 150%额定电流以下 <依据机种不同，为125%200%）；用工频电源直接起动时，起动电流为额定的 67 倍，因此，将产生电气上的冲击；采纳变频器传动可以平滑的启动 <启动时间变长）；起动电流为额定电流的1.21.5倍，起动转矩为 70%120%额定转矩；对于带有转矩自动增强功能的变频器，起动转矩为100%以上，可以带全负载启动；通常情形下时是不行以的；在60%以上<也有 50Hz 以上的模式）电压不变， 大体为恒功率特性，在高速下要求相同转矩时，必需留意电机与变频器容量的选 择；欢迎下载精品学习资源第2章 课程设计的原理2.1 变频调速原理变频调速是转变电动机定子电源的频率，从而转变其同步转速的调速方 法；变频可以调速这个概念，可以说是沟通电动机“与生俱来”的；同步电动机不消说，即使是异步电动机，其转速也是取决于同步转速 即旋转磁场的转速 >的：<2.11）式中：电动机的转速， m/min电动机的同步转速， r/min电动机的转差率 s=n 1-n/>= n/ n 1而同步转速就主要取决于频率<2.12 ）式中：输入频率， Hz电动机的磁极对数由式<2.11 ）与式<2.12 ）可知变频调速技术的基本原理是依据电机转速与工作电源输入频率成正比的关系：<2.13 ）由上式可知，在电动机磁极对数不变的情形下，通过转变电动机工作电源频率达到转变电机转速的目的 ；在进行电机调速时，通常要考虑的一个重要因素是，期望保持电机中每极磁通量为额定值，并保持不变；假如磁通太弱，即电机显现欠励磁，将会影响电机的输出转矩，由<2.14）欢迎下载精品学习资源<式中：电磁转矩，：主磁通，：转子电流，: 转子回路功率因素，：比例系数 >，可知，电机磁通的减小，势必造成电机电磁转矩的减小；由于电动机设计时，电动机的磁通常处于接近饱和值，假如进一步增大磁通，将使电动机铁心显现饱和，从而导致电动机中流过很大的励磁电流，增加电动机的铜损耗和铁损耗，严峻时会因绕组过热而损坏电动机；因此，在转变电动机频率时，应对电动机的电压进行和谐掌握，以维护电动机磁通的恒定；欢迎下载精品学习资源第3章 变频器的应用3.1 变频器的挑选已知沟通电动机的额定功率 35Kw，额定电压 380V，额定电流 15A，额定转速1450rpm；由于在各种风机、水泵、油泵中，随叶轮的转动，空气或液体在肯定 的速度范畴内所产生的阻力大致与速度n的2次方成正比；随着转速的减小，转矩按转速的 2 次方减小；这种负载所需的功率与速度的3 次方成正比；当所需风量、流量减小时，利用变频器通过调速的方式来调剂风量、流量，可以大幅度地 节省电能；由于高速时所需功率随转速增长过快，与速度的三次方成正比，所以 通常不应使风机、泵类负载超工频运行；在挑选变频器时因留意以下几点留意事项：挑选变频器时应以实际电机电流值作为变频器挑选的依据，电机的额定功率只能作为参考；另外，应充分考虑变频器的输出含有丰富的高次谐波，会使电动机的功率因数和效率变坏；因此，用变频器给电动机供电与用工频电网供电相比较， 电动机的电流会增加 10而温升会增加 20左右；所以在挑选电动机和变频器时，应考虑到这种情形，适当留有余量，以防止温升过高，影响电动机的使用寿命；由于本次题目为碱赤泥浆流量掌握系统中的变频调速系统设计，所以是风机、泵类负载， 风机水泵专用型变频器，顾名思义，就是特地为各类风机、泵类负载量身定制的专用型变频器；它是由研发人员在充分明白风机、泵类等负载的特性：额定扭矩比较 小、电流小、需要PID 掌握等特性后，为其量身定制的一种新型的专用型变频器；风机水泵专用型变频器主要应用于：中心空调、城市废水处理系统、城市供水系统、工厂的鼓风及排风系统中的各类风机、泵类负载上；风机水泵专用型变频器最大的特点：就在满意客户基本需求的基础上，帮忙客户实现全自动掌握，并且能够最大限度的挖掘风机泵类的节能潜力，实现环保与节能的双赢！3.2 变频器的参数设置变频器的参数设定在调试过程中是非常重要的；由于参数设定不当，不能满意生产的需要，导致起动、制动的失败，或工作经常跳闸，严峻时会烧毁功率模块 IGBT 或整流桥等器件；变频器的品种不同，参数量亦不同；一般单一功能掌握的变频器约 5060 个参数值，多功能掌握的变频器有 200 个以上的参数；欢迎下载精品学习资源外部端子操作、模拟量操作、基底频率、最高频率、上限频率、下限频率、启动时间、制动时间 及方式 >、热电子爱护、过流爱护、载波频率、失速爱护和过压爱护等是必需要调正的；变频器的设定参数较多，每个参数均有肯定的挑选范畴，使用中经常遇到因个别参数设置不当，导致变频器不能正常工作的现象，因此，必需对相关的参数进行正确的设定；1、掌握方式：即速度掌握、转距掌握、 PID 掌握或其他方式；实行掌握方式后，一般要依据掌握精度进行静态或动态辨识；2、基底频率设定基底频率标准是 50Hz时 380V，即 V/F=380/50=7.6 ；但因重载负荷 如挤出机，洗衣机，甩干机，混炼机，搅拌机，脱水机等>往往起动不了，而调其他参数往往无济于事，那么调基底频率是个有效的方法；即将50Hz设定值下降，可减小到 30Hz或以下；这时， V/F>7.6 ，即在同频率下特殊低频段时输出电压增高 即转矩 U2>；故一般重载负荷都能较好的起动；3、最低运行频率 ：即电机运行的最小转速，电机在低转速下运行时，其散热性能很差，电机长时间运行在低转速下，会导致电机烧毁；而且低速时，其电缆中的电流也会增 大，也会导致电缆发热；4、最高运行频率：一般的变频器最大频率到 60Hz ，有的甚至到 400 Hz，高频率将使电机高速运转，这对一般电机来说，其轴承不能长时间的超额定转速运行，电机的转子 是否能承担这样的离心力；5、载波频率：载波频率设置的越高其高次谐波重量越大，这和电缆的长度，电机发热，电缆发热变频器发热等因素是亲密相关的；欢迎下载精品学习资源6、电机参数：变频器在参数中设定电机的功率、电流、电压、转速、最大频率，这些参数可以从电机铭牌中直接得到；7、跳频：在某个频率点上，有可能会发生共振现象，特殊在整个装置比较高时；在掌握压缩机时，要防止压缩机的喘振点；8、加减速时间：加速时间就是输出频率从 0上升到最大频率所需时间，减速时间是指从最大频率下降到 0所需时间；通常用频率设定信号上升、下降来确定加减速时间；在电动机加速时须限制频率设定的上升率以防止过电流，减速时就限制下降率以防止过电压；加速时间设定要求：将加速电流限制在变频器过电流容量以下，不使过流失速而引起变频器跳闸；减速时间设定要点是：防止平滑电路电压过大，不使再生过压失速而使变频器跳闸；加减速时间可依据负载运算出来，但在调试中常实行按负载和体会先设定较长加减速时间，通过起、停电动机观看有无过电流、过电压报警；然后将加减速设定时间逐步缩短，以运转中不发生报警为原就，重复操作几次，便可确定出正确加减速时间；9、转矩提升又叫转矩补偿，是为补偿因电动机定子绕组电阻所引起的低速时转矩降低， 而把低频率范畴 f/V 增大的方法；设定为自动时，可使加速时的电压自动提升以补偿起动转矩，使电动机加速顺当进行；如采纳手动补偿时，依据负载特性， 特殊是负载的起动特性，通过试验可选出较佳曲线；对于变转矩负载，如挑选不当会显现低速时的输出电压过高，而铺张电能的现象，甚至仍会显现电动机带负载起动时电流大，而转速上不去的现象；10、电子热过载爱护本功能为爱护电动机过热而设置，它是变频器内CPU 依据运转电流值和频率运算出电动机的温升，从而进行过热爱护；本功能只适用于“ 一拖一 ” 场合，而在 “ 一拖多 ” 时，就应在各台电动机上加装热继电器；欢迎下载精品学习资源电子热爱护设定值 %>=电动机额定电流 A>/变频器额定输出电流A > ×100% ；11、频率限制：即变频器输出频率的上、下限幅值；频率限制是为防止误操作或外接频率设定信号源出故障，而引起输出频率的过高或过低，以防损坏设备的一种爱护功 能；在应用中按实际情形设定即可；此功能仍可作限速使用，如有的皮带输送 机，由于输送物料不太多，为削减机械和皮带的磨损，可采纳变频器驱动，并将变频器上限频率设定为某一频率值，这样就可使皮带输送机运行在一个固定、较低的工作速度上；12、制动时过电压处理制动时过电压是由于制动时间短，制动电阻值过小所引起的，通过适当增长时间，增加电阻值就可防止；13、制动方法的挑选1> 能耗制动；使用一般制动，能量消耗在电阻上，以发热形式损耗；在较低频率时，制动力矩过小，要产生爬行现象；2> 直流制动；适用精确停车或停位，无爬行现象，可与能耗制动联合使用，一般 20Hz 时用直流制动， >20Hz时用能耗制动；3> 回馈制动；适用 100kW，调速比 D10，高低速交替或正反转交替，周期时间亦短，这种情形下，适用回馈制动，回馈能量可达 20的电动机功率；更详细详情分析以及参数选取；14、偏置频率15、现场调试常见的几个问题处理起动时间设定原就是宜短不宜长，详细值见下述；过电流整定值OC过小， 适当增大，可加至最大 150；体会值 1.5 2s/kW，小功率取大些；大于30kW，取>2s/kW；按下起动键 *RUN，电动机堵转；说明负载转矩过大，起动力矩太小 设法提高 >；这时要立刻按 STOP停车，否就时间一长，电动机要烧毁的；因电机不转是堵转状态，反电热E=0，这时，沟通阻抗值 Z=0，只有直流电阻很欢迎下载精品学习资源小，那么，电流很大是很危急的，就要跳闸OC动作；制动时间设定原就是宜长不宜短，易产生过压跳闸OE；详细值见表 1 的减速时间；对水泵风机以自由制动为宜，实行快速强力制动易产生严峻“水锤”效应；起动频率设定对加速起动有利，尤以轻载时更适用，对重载负荷起动频率值 大，造成起动电流加大，在低频段更易跳过电流OC，一般起动频率从 0 开头合适；起动转矩设定对加速起动有利，尤以轻载时更适用，对重载负荷起动转矩值 大，造成起动电流加大，在低频段更易跳过电流OC，一般起动转矩从 0 开头合适；16、空载 或轻载 >跳 OC按理在空载 或轻载>时，电流是不大的，不应跳 OC，但实际发生过这样的现象，缘由往往是补偿电压过高，起动转矩过大，使励磁饱和严峻，致使励磁电 流畸变严峻，造成尖峰电流过大而跳闸OC，适当减小或复原出厂值或置于0位；起动时在低频 20Hz 时跳 OC缘由是由于过补偿，起动转矩大，起动时间短，爱护值过小 包括过流值及失速过流值 >，减小基底频率就可；17、起动困难，起动不了一般的设备，转动惯量GD2过大，阻转矩过大，又重载起动，大型风机、水泵等常发生类似情形，解决方法：减小基底频率；适当提高起始频率；适 当提高起动转矩；减小载波频率值2.5 4kHz，增大有效转矩值；减小起动时间；提高爱护值；使负载由带载起动转化为空载或轻载，即对风机可关小 进口阀门；18、使用变频器后电动机温升提高，振动加大，噪声增高我公司载波频率设定值是 2.5kHz ，比通常的都低，目的是从使用安全着眼，但较普遍反映存在上述三点问题，通过增高载波频率值后，问题就解决了；送电后按起动键 RUN后没反应欢迎下载精品学习资源1> 面板频率没设置；2> 电动机不动，显现这种情形要立刻按“停止STOP”并检查以下各条：再次确认线路的正确性；再次确认所确定的代码 特殊对与起动有关的部分 >；运行方式设定对否；测量输入电压， R，S，T 三相电压；测量直流 PN电压值；测量开关电源各组电压值；检查驱动电路插件接触情形；检查面板电路插件接触情形；全面检查后方可再次通电；l -1010V；-10V 10V 的电压时，在 6000 辨论率时被转换为 F448 0BB8Hex-30003000>； 12000 辨论率时被转换为 E8901770Hex-6000 6000>；l 0 10V；010V 的电压时，在 12000 辨论率时被转换为 0 1770Hex0 6000>；12000 辨论率时被转换为 02EE0Hex012000>；l 0 20mA；020mA的电流时，在 6000 辨论率时被转换为 01770Hex0 6000>；12000 辨论率时被转换为 02EE0Hex012000>；l 4 20mA；420mA的电流时，在 6000 辨论率时被转换为 01770Hex0 6000>；12000 辨论率时被转换为 02EE0Hex012000>；以上仅做简洁的介绍，不同的 PLC有不同的辨论率，并且您所测量物理量实现的量程不一样；运算结果可能有肯定的差异；19、注：模拟输入的配线的要求欢迎下载精品学习资源l使用屏蔽双绞线，但不连接屏蔽层；l当一个输入不使用的时候，将V IN和 COM端子短接；模拟信号线与电源线隔离 AC 电源线，高压线等 >；l当电源线上有干扰时，在输入部分和电源单元之间安装一个虑波器；确认正确的接线后，第一给 CPU单元上电，然后再给负载上电；l断电时先切断负载的电源，然后再切断CPU的电源；本次对变频器的数的设定如下1. 转矩提升 <Pr.0 ）设定为 2%；2. 上限频率 <Pr.1 ）设定范畴是 0-120Hz，本次设为 60HZ；3. 下限频率 <Pr.2 ）设定范畴是 0-120Hz，本次设为 0HZ4. 基准频率 <Pr.3 ）选为电机的额定频率；5. 加速时间 <Pr.7 ）设为 15s，7.5K 以下时选 5s，11K以上时选 15S6. 减速时间 <Pr.8 ）设为 30s，7.5K 以下时选 10s， 11K以上时选 30S7. 电子过电流爱护 <Pr.9 ）设定为 65A；8. 适用负荷挑选 <Pr.14 ）设定值为 1，由于是低减转矩负荷用 <风机、水泵）；9. 最高上限频率 <Pr18）设定为 120Hz；10. 基准频率电压 <Pr.19 ）设定为 380V与电源电压相同；11. 失速防止 <Pr.22 ）设定为 130%<出场设定值为 120%）；12. 扩张功能显示挑选 <Pr.30 ）设定为 1 有显示；13.5V<10V）输入时的频率 <Pr.38 ）设定为 50Hz；14. 启动时接地检测挑选 <Pr.40 ）设定为 1，接地爱护检测；15. 输出频率检测 <Pr.42 ）设定为 100Hz；欢迎下载精品学习资源16. 旋钮功能挑选 <Pr.53 ）设定值为 1，设定用旋钮音量调剂模式；17 监视标准 <Pr.55 ）设定值为 150Hz.18. 再启动启动时间 Pr.58> 设定值为 10s；19. 适用电机 <Pr.71 ）设定为 0<适合标准电机的热特性）；20.5V/10V 挑选<Pr.73 ）设定值为 1.欢迎下载精品学习资源第4章 变频器的连线4.1 变频器与主电路接线变频器输入 <R、S、T）输出 <U、V、W）肯定不能接错如下图4-1 所示图 4-14.2 变频器于 PLC的连线PLC 与变频器的链接可以通过 3 种方式：<1）、PLC 的数字量输出与变频器的数字量输入连接，这样通过PLC 可以进行多段数以及起停的掌握；<2）、PLC 的模拟量输出与变频器的模拟量输入连接，这样可以进行无级调速；<3）、PLC 与变频器进行通讯掌握，但是要求数值信号的输入变频器中也存在一些数值型 <如频率、电压等）指令信号的输入，可分为模拟输入和模拟输出两种；模拟输入就通过接线端子由外部给定，通常通过0欢迎下载精品学习资源10V/5V 的电压信号或 0/4 20的电流信号输入；由于接口电路因输入信号而异，因此必需依据变频器的输入阻抗挑选PLC 的输出模块；当变频器和 PLC 的电压信号范畴不同时，如变频器的输入信号为0 10V ，而PLC 的输出电压信号范畴为 05V 时；或PLC的一侧的输出信号电压范畴为 0 10V 而变频器的输入电压信号范畴为 0 5V 时，由于变频器和晶体管的答应电压、电流等因素的限制，需要用并、串联的方式接入电阻，以次来限制电流或分去部分电压，以保证进行开闭时不超过PLC 和变频器相应的容量；此外，在连线时仍应留意将掌握电路和主电路分开，掌握电路最好采纳屏蔽线，保证主电路一 侧的噪音不传到掌握电路；电压输入用 DC5V<DC10V ）在频率设定输入端子 2-5 之间输入频率设定输入信号；端子 2-5 之间输入 5V<10V ）时输出频率为最大；电源是使用变频器的内置电源，仍是使用外部电源；使用内部电源时端子10-5 间输出 DC5V ；用 DC5V 运行时，把 Pr.73设定为“ 0”就为 DC5V 输入；内置电源使用端子 10；用 DC10V 运行时，把 Pr.73设定为“ 1”就为 DC010V 输入；如图4-2 所示；欢迎下载精品学习资源电流输入图 4-2欢迎下载精品学习资源风扇、泵等需要对压力、温度进行肯定的掌握运行时，把调剂计的输出信号DC20mA 输入到端子 4-5 之间可实现自动运行；用 DC420mA 信号运行时，必需把信号 AU-SD 间短接；在多段速信号被输入的状态下，电流输入无效；如图4-3 所示；欢迎下载精品学习资源图 4-3外部频率挑选<REXRHRMRL ）通过多段速挑选 端子 REXRH RM RL-SD 之间的短路组合，外部指令正转启动信号最大可 15 速<* ）外部 指令 反转启动时，最大可挑选 7 速；通过启动信号端 子 STFSTR>-SD 之间短路可实现下图所示的多段速运行；如图4- 4；图 4-4欢迎下载精品学习资源变频器的总连线图第5章 掌握系统监控画面的草图欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源第6章 课程设计总结通过此次课程设计，使我更加扎实的把握了有关变频器方面的学问 ， 在课程设计过程中，我们不断发觉错误，不断改正，不断领会，不断猎取；经过本次课程设计，也让我更加懂得了相互学习的珍贵之处，正如孔子所 言：三人行必有我师；身边的每个同学都有他自己的善于之处，自己有些不懂之处可以通们学习来提高自我，同样，自己也会帮忙同学讲解机子比较善于的学问吗，其实集资金也会在过程中对学问有更加深刻的懂得；本次课程设计之是我们学习路上的一次实践，我想，自己可以把它作为学习的体会，指导自己对专业学问的学习；通过本次的实践，也让我明白自己的一些不足，我应当在今后的学会道路上进行改正；欢迎下载精品学习资源第7章 参考文献1.王晓明 . 电动机的单片机掌握 . 北京：北京航空航天高校出版社，2002.2.张毅刚 彭喜元 .MCS 51 单片机应用设计 . 哈尔滨：哈尔滨工业高校出版社，2001. 4.李朝青 . 单片机原理及接口技术 . 北京 : 北京航空航天高校出版社，2003.5.张立科 . 单片机典型模块设计实例导航.北京人民邮电出版社，2004.6.韩志军 .单片机应用系统设计 - 入门向导与设计实例 .机械工业出版社 . 7.李华德 , 白晶, 李志明 .沟通调速掌握系统.北京 : 电子工业出版社 , 2003. 8.三菱变频调速器 FR-F500使用手册三菱电机株式会社欢迎下载