李全蓮

(國營大眾機(jī)械廠第一研究所，山西 太原 030024)

臺(tái)電ASD-A75型變頻器在皮革轉(zhuǎn)鼓機(jī)中的應(yīng)用

李全蓮

(國營大眾機(jī)械廠第一研究所，山西 太原 030024)

交流異步電機(jī)以其簡單易用、價(jià)格低廉、性能可靠在各行各業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用，但在能源緊張、節(jié)能環(huán)保的今天，其效率低下的問題也日益顯現(xiàn)出來。三相交流永磁同步電機(jī)以其體積小、效率高的特點(diǎn)，正在快速取代交流異步電機(jī)。本文通過使用臺(tái)達(dá)公司的ASD-A75型交流驅(qū)動(dòng)器及其配套的ECMA-F128-75P3型交流永磁同步電機(jī)對(duì)交流異步電機(jī)替換，在節(jié)約能源的同時(shí)取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

交流異步電機(jī)；三相交流永磁同步電機(jī)；節(jié)能

在能源緊張、節(jié)能環(huán)保日益顯著的今天，把“電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能”列為重中之重，政府也在著重推廣“電機(jī)調(diào)速節(jié)電和電力電子節(jié)電技術(shù)”，逐步實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)、風(fēng)機(jī)和泵類等設(shè)備和系統(tǒng)的節(jié)電經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

皮革轉(zhuǎn)鼓機(jī)主要用于皮革制作過程中的皮革軟化，其內(nèi)建的溫、濕度控制器根據(jù)不同類皮革的特點(diǎn)，設(shè)定相應(yīng)的溫、濕度，消除因季節(jié)溫差和環(huán)境溫差給皮革質(zhì)量造成的不良影響；消除纖維黏結(jié)，皮革縮曲和皮革硬度，提高皮革的豐滿度、柔性度，使皮革表面紋路清晰細(xì)膩。皮革轉(zhuǎn)鼓機(jī)內(nèi)部將油類，滑爽粉類等化工原料，經(jīng)過稀釋霧化后噴入鼓內(nèi)，使皮革在轉(zhuǎn)鼓機(jī)內(nèi)邊摔軟邊吸收霧化劑，以提高皮革柔軟度，使皮革色彩飽滿、外觀艷麗、手感滑爽。

皮革轉(zhuǎn)鼓機(jī)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由三相異步電動(dòng)機(jī)、皮帶和皮帶輪組成。其工作方式簡便、可靠，但由于其運(yùn)行效率較低，其轉(zhuǎn)速受電網(wǎng)電壓的波動(dòng)影響，且無法實(shí)現(xiàn)正/反轉(zhuǎn)，造成生產(chǎn)效率較低，使得生產(chǎn)成本增加。為此，對(duì)皮革轉(zhuǎn)鼓機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)鼓的自動(dòng)定時(shí)、延時(shí)啟動(dòng)/停止，正/反轉(zhuǎn)功能；在轉(zhuǎn)鼓機(jī)操作入皮，出皮時(shí)，鼓門便自動(dòng)停在所需的位置，以提高運(yùn)行效率、生產(chǎn)效率。

1 方案實(shí)現(xiàn)

1.1 三相交流永磁同步電機(jī)與異步電機(jī)的比較

三相交流永磁同步電機(jī)與異步電機(jī)相比，具有明顯的優(yōu)勢(shì)，它效率高，功率因素高，性能指標(biāo)好，體積小，重量輕，溫升低，技能效果顯著，較好地提高了電網(wǎng)的品質(zhì)因素，充分發(fā)揮了現(xiàn)有電網(wǎng)的容量，節(jié)省了電網(wǎng)的投資，它較好地解決了用電設(shè)備中“大馬拉小車”現(xiàn)象[1]。其性能優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾方面：

1.1.1 效率及功率因素

三相異步電機(jī)在工作時(shí)，轉(zhuǎn)子繞組要從電網(wǎng)吸收部分電能勵(lì)磁，消耗了電網(wǎng)電能，這部分電能最終以電流在轉(zhuǎn)子繞組中發(fā)熱消耗掉，該損耗約占電機(jī)總損耗的20%～30%，它使電機(jī)的效率降低。另外，異步電動(dòng)機(jī)在負(fù)載率<50%時(shí)，其運(yùn)行效率和運(yùn)行功率因數(shù)大幅度下降。

交流永磁同步電機(jī)在轉(zhuǎn)子為永磁體，由永磁體來建立轉(zhuǎn)子磁場，在正常工作時(shí)通過控制定子磁場的旋轉(zhuǎn)，使得轉(zhuǎn)子與定子磁場同步運(yùn)行，轉(zhuǎn)子中無感應(yīng)電流，不存在轉(zhuǎn)子電阻損耗，只此一項(xiàng)將電機(jī)效率提高4%～50%，交流永磁同步電機(jī)運(yùn)行效率多在80%以上。且交流永磁同步電機(jī)在負(fù)載率>20%時(shí)，其運(yùn)行效率和運(yùn)行功率因數(shù)對(duì)負(fù)載率的變化不敏感[2]。

1.1.2 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩

交流永磁同步點(diǎn)擊的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)由異步電機(jī)的1.8倍上升到2.5倍[3]，甚至更大，較好地解決了動(dòng)力設(shè)備中“大馬拉小車”的現(xiàn)象。

1.1.3 對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的影響

因異步電機(jī)的功率因數(shù)低，其工作時(shí)從電網(wǎng)中吸收大量的無功電流，既增加了電能的損失，又加重了電網(wǎng)負(fù)荷。

交流永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子為永磁體，無感應(yīng)電流勵(lì)磁，電機(jī)的功率因數(shù)高，提高了電網(wǎng)的品質(zhì)因數(shù)，使電網(wǎng)中不再需安裝補(bǔ)償器。

1.2 交流永磁同步電機(jī)的選型

皮革轉(zhuǎn)鼓機(jī)使用的三相異步電動(dòng)機(jī)為Y2-132M-4型7.5kW電機(jī)，其參數(shù)如下：

額定工作電壓：三相380VAC；

額定工作電流：17.8A；

額定轉(zhuǎn)速：1 440RPM;

工作頻率：50Hz；

運(yùn)行效率：0.85；

功率因數(shù)：0.84。

根據(jù)三相異步電動(dòng)機(jī)的工作參數(shù)，選用臺(tái)達(dá)集團(tuán)中達(dá)電通公司的ECMA-F128-75P3型中高慣量交流永磁同步電機(jī)，其額定轉(zhuǎn)速1500RPM，轉(zhuǎn)速與原異步電機(jī)相匹配。驅(qū)動(dòng)器選用該公司的ASD-A75型交流驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器的功率為7.5kW，其主要技術(shù)特點(diǎn)如下：

1) 全系列機(jī)種均為交流三相220V電壓輸入；

2) 內(nèi)置簡易運(yùn)動(dòng)模式，能實(shí)現(xiàn)原點(diǎn)復(fù)歸、分度、自動(dòng)循環(huán)定位等功能；

3) 高速脈沖輸入(4MPPS)，模擬量輸入；

4) 支持MODBUS通訊控制中的ASCII&RTU通訊協(xié)議；

5)ASDA-A驅(qū)動(dòng)器內(nèi)置電機(jī)匹配選擇功能，采用SVPWM方式，可實(shí)現(xiàn)電機(jī)的位置、速度、轉(zhuǎn)矩控制。

在此，根據(jù)皮革轉(zhuǎn)鼓機(jī)的工作特點(diǎn)選用0V～10V模擬量的速度輸入方式進(jìn)行轉(zhuǎn)速控制；利用驅(qū)動(dòng)器內(nèi)置的簡易運(yùn)動(dòng)模式，實(shí)現(xiàn)在轉(zhuǎn)鼓機(jī)操作入皮，出皮時(shí)，鼓門自動(dòng)停在所需的位置的功能；通過與時(shí)間繼電器相配合完成皮革轉(zhuǎn)鼓機(jī)的定時(shí)運(yùn)行功能。

1.3 交流永磁同步電機(jī)的接線配置

ASD-A75型交流驅(qū)動(dòng)器在速度模式下的接線關(guān)系[4]，如圖1所示。

在接線過程中，需要注意以下方面：

1)0V～10V模擬信號(hào)線接入要求，具體有以下幾點(diǎn)：

a) 使用二芯屏蔽線，線長最好不超1m；

b) 布線避開交流動(dòng)力線；

c) 屏蔽線根據(jù)實(shí)際情況屏蔽層接地；

d) 伺服控制器需做良好有效接地處理；

e) 可加裝磁環(huán)加強(qiáng)抗干擾能力。

2) 動(dòng)力線路接線有以下要求：

a) 動(dòng)力線的平方數(shù)必須附合相應(yīng)的允流標(biāo)準(zhǔn)；

b) 接地線應(yīng)為動(dòng)力線平方數(shù)的1.5倍，至少不得低于動(dòng)力線平方數(shù)；

c) 進(jìn)相接地與輸出接地不得混接或不接；

d) 進(jìn)出相動(dòng)力線最好安裝磁環(huán)，減少電磁雜波。

1.4 驅(qū)動(dòng)配置

在接線完成后，使用與驅(qū)動(dòng)器配套的ASDA-Soft伺服操作軟件對(duì)驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行配置。配置過程如下：

1) 選擇電機(jī)；

2) 讀取參數(shù)；

3) 模式設(shè)定；

4) 增益調(diào)整；

5) 運(yùn)行監(jiān)控；

6) 重復(fù)4)，5)步驟，至滿足使用要求。

由于ASDA-Soft伺服操作軟件智能化程度很高，在此僅需將電機(jī)參數(shù)正確設(shè)定后，使用自動(dòng)整定方式，即可完成增益調(diào)整。

3 總結(jié)

通過調(diào)試，實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)鼓機(jī)自動(dòng)定時(shí)、延時(shí)啟動(dòng)/停止，正/反轉(zhuǎn)功能，操作入皮，出皮時(shí)，鼓門便自動(dòng)停止在所需的位置，使生產(chǎn)效率得以提高。

通過實(shí)踐證明，雖然使用交流永磁伺服控制系統(tǒng)前期投入較異步電機(jī)高出不少，但是由于其生產(chǎn)效率的提高，以及電機(jī)效率的提高，可以幫助用戶達(dá)到節(jié)能增效的目的。交流永磁伺服控制系統(tǒng)的投入成本在數(shù)月內(nèi)得以收回。其節(jié)能及經(jīng)濟(jì)效益較為顯著。

圖1 ASD-A75型交流驅(qū)動(dòng)器速度模式標(biāo)準(zhǔn)接線圖

[1] 黃堅(jiān).自動(dòng)控制原理及其應(yīng)用[M].北京：高等教育出版社，2004.

[2] 吳麒.自動(dòng)控制原理[M].北京：清華大學(xué)出版社，1990.

[3] 陳伯時(shí).電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1992.

[4] 王偉，張晶濤，柴天佑.PID參數(shù)先進(jìn)整定方法綜述[J].自動(dòng)化學(xué)報(bào)，2000(3):63-71.

Application of DelTa ASD-A75 Inverter in a Leather Drum Machine

Li Quanlian

(TheFirstInstitute,StateownedDazhongMachineryPlant,TaiyuanShanxi030024,China)

AC induction motor with its easy to use, inexpensive, reliable performance has been widely used. But in today’s situation of energy crisis and environmental protection, its inefficient shortcomings are exposed. Three-phase AC permanent magnet synchronous motor with its features of small size and high efficiency rapidly replace the AC induction motors. In this paper, the AC induction motor is replaced by Delta's ASD-A75 AC drives and their supporting ECMA-F128-75P3 AC permanent magnet synchronous motor, which achieve the good economic benefits and at the same time saving the energy.

AC induction motor; three-phase AC permanent magnet synchronous motor; energy saving

2017-05-02

李全蓮(1976- )，女，山西孝義人，工程師，大學(xué)本科，研究方向：自動(dòng)控制。

1674- 4578(2017)04- 0017- 03

TM

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