《变频器原理与应用》第10章
风机变频调速系统的电路原理图说明
1.主电路 三相工频电源通过断路器Q接入，接触器KM1用于将电 源接至变频器的输入端R、S、T，接触器KM2用于将变频 器的输出端U、V、W接至电动机，KM3用于将工频电源直 接接至电动机。注意接触器KM2和KM3绝对不允许同时接 通，否则会造成损坏变频器的后果，因此，KM2和KM3之 间必须有可靠的互锁。热继电器 KR 用于工频运行时的过 载保护。
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10.1.2 风机变频调速系统设计
1. 风机容量选择 风机容量的选择，主要依据被控对象对流量或压力的需求，可 查阅相关的设计手册。 2. 变频器的容量选择 选择变频器容量与所驱动的电动机容量相同即可。 3. 变频器的运行控制方式选择 依据风机在低速运行时，阻转矩很小，不存在低频时带不动负载 的问题，采用U／f控制方式即可。 4.变频器的参数预置 上限频率，下限频率，加、减速时间，加、减速方式，回避频 率，起动前的直流制动。
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风机变频调速系统的电路原理图说明
2. 控制电路 设置有“变频运行”和“工频运行”的切换，控制电路采用三位开 关SA进行选择。当SA合至“工频运行”方式时，按下起动按钮SB2， 中间继电器KA1动作并自锁，进而使接触器KM3动作，电动机进入工 频运行状态。接下停止接钮SB1，中间继电器KA1和接触器KM3均断 电，电动机停止运行。当SA合至“变频运行”方式时，按下起动按 钮SB2，中间继电器KA1动作并自锁，进而使接触器KM2动作，将电 动机接至变频器的输出端。 KM2 动作后使 KM1 也动作，将工频电源 接至变频器的输入端，并允许电动机起动。同时使连接到接触器 KM3线圈控制电路中的KM2的常闭触点断开，确保KM3不能接通。接 下按钮SB4，中间继电器KA2动作，电动机开始加速，进入“变频运 行”状态。KA2动作后，停止按钮SB1失去作用，以防止直接通过切 断变频器电源使电动机停机。 在变频运行中，如果变频器因故 障而跳闸，则变频器的“30B-30C”保护触点断开，接触器KM1和KM2 线圈均断电，其主触点切断了变频器与电源之间，以及变频器与电 源之间的连接。同时“30B-30A” 触点闭合，接通报警扬声器 HA 和报 警灯HL进行声光报警。同时，时间继电器KT得电，其触点延时一段 时间后闭合，使KM3动作，电动机进入工频运行状态。
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10.2 空气压缩机的变频调速及应用
10.2.1 空气压缩机变频调速机理 空气压缩机是一种把空气压入储气罐中，使之保持一定压力的机 械设备，属于恒转矩负载，其运行功率与转速成正比： T n PL L L (10-4) 9550 式中，PL为空气压缩机的功率，TL为空气压缩机的转矩，nL为空气压缩 机的转速。 传统的工作方式为进气阀开、关控制方式，即压力达到上限时关 阀，压缩机进入轻载运行；压力抵达下限时开阀，压缩机进入满载 运行。这种频繁地加减负荷过程，不仅使供气压力波动，而且使空 气压缩机的负荷状态频繁地变换。由于设计时压缩机不能排除在满 负荷状态下长时间运行的可能性，所以只能按最大需求来选择电动 机的容量，故选择的电动机容量一般较大。在实际运行中，轻载运 行的时间往往所占的比例是非常高的，这就造成巨大的能源浪费。
第10章 变频器应用ห้องสมุดไป่ตู้例
10.1 变频调速技术在风机上的应用
10.1.1 风机变频调速驱动机理 风机应用广泛，但常用的方法则是调节风门或挡板开度的大小来 调整受控对象，这样，就使得能量以风门、挡板的节流损失消耗掉 了。采用变频调速可以节能30%～60%。 负载转矩TL和转速n L之间的关系可用下式表示： 2 TL T0 KT nL (10-1) 则功率PL和转速n L之间的关系为： 3 (10-3) PL P0 K P nL 上三式中，PL、TL——分别为电动机轴上的功率和转矩。 KT、KP——分别为二次方律负载的转矩常数和功率常数。
《变频器原理与应用》第10章
5.风机变频调速系统的电路原理图
考虑到变频器一旦发生故障，也不能让风机停止工作，应具有将风 机由变频运行切换为工频运行的控制。
图10-3 所示为风机变频调速系统的电路原理图
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风机用变频器的功能代码
以变频器为森兰BT12S系列为例，变频器的功能预置为： F01=5 频率由X4、X5设定。 F02=1 使变频器处于外部FWD控制模式。 F28=0 使变频器的FMA输出功能为频率。 F40=4 设置电机极数为4极。 FMA为模拟信号输出端，可在FMA和GND两端之间跨接频率表。 F69=0 选择X4、X5端子功能。即用控制端子的通断实现变频器的升降 速。 X5与公共端CM接通时，频率上升；X5与公共端CM断开时，频率保持。 X4与公共端CM接通时，频率下降；X4与公共端CM断开时，频率保持。 这里我们使用S1和S2两个按钮分别与X4和X5相接，按下按钮S2使X5与公 共端CM 接通，控制频率上升；松开按钮S2 ，X5 与公共端 CM 断开，频 率保持。同样，按下按钮S1 使X4 与公共端CM 接通，控制频率下降； 松开按钮S1，X4与公共端CM断开，频率保持。
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10.1.3 节能计算
以一台工业锅炉使用的30 kW鼓风机为例。一天 24小时连续运行， 其中每天10小时运行在90%负荷（频率按46Hz计算,挡板调节时电机 功耗按98%计算），14 小时运行在50%负荷（频率按20Hz 计算，挡板 调节时电机功耗按70%计算）；全年运行时间在300天为计算依据。 则变频调速时每年的节电量为： W1=30×10×[1－（46/50）3]×300=19918kW· h W2=30×14×[1－（20/50）3]×300=117936kW· h Wb = W1＋W2=19918＋117936=137854 kW· h 挡板开度时的节电量为： W1=30×（1－98%）×10×300=1800kW· h W2=30×（1－70%）×14×300=37800kW· h Wd = W1＋W2=1800＋37800=39600 kW· h 相比较节电量为：W = Wb－Wd=137854－39600=98254 kW· h 每度电按0.6元计算，则采用变频调速每年可节约电费58952元。一般来 说，变频调速技术用于风机设备改造的投资，通常可以在一年左右 的生产中全部收回。