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1、变频器的主要保护功能及特殊功能消息来源： 自动化博览 发布时间：2004-2-2 15:09:00 涉及厂商：无相关厂商 文章涉及领域：其他 张燕宾一 变频器的主要保护功能4 跳闸信号输出(1) 变频器的跳闸信号输出配置变频器的输出控制端中，都配置有报警信号输出端，如图 1 中之 Ta、Tb 和 Tc。报警信号输出端通常都是继电器输出，可以直接接在 220V 的交流电路内。(2) 与报警信号输出端配合的外控电路一般情况下，其动断（常闭）触点用于切断变频器电源接触器的线圈电路，使变频器迅速断电；其动合（常开）触点则用于接通声光报警电路，如图 1 所示。 图 1 报警输出及电路二 变频器的特殊功能
2、有些变频器有一些比较独特的功能，本文将对某些功能的含义及作用进行阐述。1 给定方式中的特殊功能1.1 模拟量给定的正、反转控制不少变频器具有用模拟量给定信号直接进行正、反转控制的功能，主要有两种方式：(1) 由给定信号的正、负值来控制正、反转。例如，给定信号可以预置为（-10+10）V ，其中（-100）V 为反转信号，（0+10） V 为正转信号。(2) 由给定信号的中间值作为正转和反转的分界点。例如，给定信号为（0+10 ）V 时，可以预置成（05）V 为反转信号，（510）V 为正转信号。针对这种正、反转控制方式，有的变频器设置了如下的功能：(1) 死区功能用模拟量给定信号进行正、反转控
3、制时，“0”速控制很难稳定，常常出现正转或反转的 “蠕动”现象。为了防止这种“ 蠕动”现象，需要在“0”速附近设定一个死区。具体方法是：在正转和反转方向分别预置一个最低频“ ”率和“- ”，死区范围即为“ - ”。例如，在 Vacon CX 系列变频器（芬兰）中，采用上述的第(1) 种方式，其死区呈回线状，如图 2(a)所示；而在时代TVF2000 系列变频器（中国）和 ABB-ACS600 变频器（瑞典）中，则采用上述的第 (2)种方式，其死区如图 2(b)所示。 图 2 模拟给定的正、反转控制 (a)正负信号控制 (b)正信号控制(2) 有效 “0”信号功能在上述第(2)种控制方式中，存在
4、着一个特殊的问题。即，万一给定信号因电路接触不良或其他原因而“丢失”，则变频器的给定输入端得到的信号为“0”。按照图 2(b)所示曲线，其输出频率应为-50Hz，电动机将处于高速反转状态。在实际工作中，这种情况常常是十分有害的，甚至有可能损坏生产机械。对此，变频器设置了一个有效“0”功能。例如，将有效 “0”预置为 0.5V 或更高。则当给定信号小于预置的有效“0” 时，变频器的输出频率将降为 0Hz。1.2 比例联锁给定 图 3 比例联锁给定 (a) 接线图 (b) 逻辑关系在实际生产中，变频器的基本转速由主给定信号给定。但在生产过程中，常常还需要根据其他信号对电动机的转速进行修正（微调）。
5、例如，某机械的冷却风机，其基本转速由操作工根据具体情况进行调节。同时，当环境温度发生变化时，要求转速能自动地进行微调。一般的变频器都能实现这种控制，而明电 VT230S 系列变频器（日本）则专门设置了一个辅助信号输入端，并给出了十分明确的计算方法，如图 3 所示。图 3(a)为外接给定端子的安排，FSV 是主信号给定端，AUX 是辅助信号给定端。其逻辑关系如图 3(b)所示，图中各量之间的关系是：Y=AX+B+C (1)式中，Y 为综合给定信号；X 为主给定信号；A 为频率增益；B 为偏置频率；C 为辅助给定信号。2 升、降速的特殊功能2.1 齿隙补偿功能当传动机构中有齿轮箱的情况下，电动机从
6、静止状态刚开始升速，以及从运行状态刚开始降速时，齿轮间将发生撞击，影响齿轮的寿命。为此，有的变频器专门设置了齿隙补偿功能，以三菱 FR-A500 系列变频器（日本）为例，其功能设置如图 4 所示： 图 4 齿隙补偿功能当电动机从停止状态开始升速时，预置一个较低的上升频率 和维持时间 ，使电动机在极低的频率 下运行一个短时间 ，然后再按预置的升速时间升速，从而避免了齿轮间的撞击。反之，当电动机从运行状态开始降速时，预置一个较小的下降频率 和维持时间 ，以达到避免齿轮间撞击的目的。2.2 断电后的减速功能(1) 功能的含义 图 5 断电后的减速功能大多数变频器在断电后，变频器将因发生“欠压” 故障
7、而把逆变电路封锁，停止输出。这时，电动机将处于自由制动状态。但有的生产机械不希望出现自由制动的状态，例如，水泵在变频器停止输出时，将会迅速停住，产生“水锤现象” ，对水泵、阀门和管路等具有破坏作用。为此，有的变频器在停电或低电压的情况下，也可以在一段时间内按预置的降速时间进行降速，如图 5 所示。(2) 功能的设置以三菱 FR-A500 系列变频器（日本）为例，其预置功能的步骤如下： 选择断电后的“降速停机 ”方式； 预置刚开始断电时的初始频率降 ； 预置断电后的降速时间 和 ； 预置改变降速时间的切换频率 。2.3 起重机械的起、停功能起升机构中，由于重物具有重力的原因，如没有专门的制动装置
8、，重物在空中是停不住的。为此，电动机轴上必须加装制动器，常用的有电磁铁制动器和液压电磁制动器等。多数制动器都采用常闭式的，即：线圈断电时制动器依靠弹簧的力量将轴抱住；线圈通电时松开。在重物开始升降或停住时，要求制动器和电动机的动作之间，必须紧密配合。由于制动器从抱紧到松开，以及从松开到抱紧的动作过程需要时间（约 0.6s，因电动机的容量大小而异），而电动机转矩的产生或消失，是在通电或断电瞬间就立刻反映的。因此，两者在动作的配合上极易出现问题。如电动机已经通电，而制动器尚未松开，将导致电动机的严重过载；反之，如电动机已经断电，而制动器尚未抱紧，则重物必将下滑，即出现溜钩现象。不同品牌的变频器，防
9、止镏钩的措施也各不相同。这里介绍日本三菱 FR-A241 系列变频器对于镏钩的防止方法，较有参考价值。(1) 重物升降的控制过程 起动频率 通过预置决定； 设定一个“升降起始频率 ” ，当变频器的工作频率上升到 时，将暂停上升。为了确保当制动电磁铁松开后，变频器已能控制住重物的升降而不会溜钩，所以，在工作频率到达 的同时，变频器将开始检测电流，并设定检测电流所需时间 ； 发出“松开指令 ”，当变频器确认输出电流超过制动开启电流 时，将 发出一个“松开指令” ，使制动电磁铁开始通电； 设定一个 的维持时间 ， 的长短应略大于制动电磁铁从通电到完全松开所需要的时间； 变频器将工作频率上升至所需运行
10、频率 。(2) 重物停住的控制过程 设定一个“停止起始频率 ” ，使变频器准备进行制动操作。当变频器的工作频率下降到 时，变频器将输出一个“频率到达信号 ”，发出制动电磁铁断电指令； 设定一个 的维持时间 ， 的长短应略大于制动电磁铁从开始释放到完全抱住所需要的时间； 变频器将工作频率下降至 0Hz。上述过程如图 6 所示。 图 6 重物的起停过程3 特殊控制功能3.1 多档转速控制中的模拟量给定(1) 转速特点大多数变频器中，多档转速控制中的各档转速，都只能预置为固定的转速。但有的变频器可以将前几档转速（最多 3 档）预置为由模拟量给定的可调转速。 图 7 多档转速中的模拟量给定(2) 具体
11、例子以安川 G7 系列变频器（日本）为例，如图 7 所示。当输入控制端 S5、S6 、S7 预置为多档转速时，通过功能预置，可使第 13 档转速由电位器 RP1、RP2 、RP3 来进行调节，如表 1 所示。表 1 八转速档次与输入端状态的关系3.2 下垂功能(1) 下垂特性及其作用有的生产机械，需要有 2 台或 2 台以上的电动机同时拖动。例如，桥式起重机的“大车” ，通常在两侧各设一台容量相同的电动机，由该两台电动机同时拖动，如图 8(a)所示。在这种情况下，非但要求两台电动机的转速同步，而且要求它们的负荷分配尽量均衡。解决上述问题的常用方法，是使电动机具有“下垂特性” 。图 8(b)是电
12、动机处于自然特性时的情况；图 8(c)是电动机具有下垂特性的情况。 图 8 下垂特性及其作用 (a)大车的拖动系统 (b)自然特性 (c)下垂特性假设电动机 M1 的转速偏高，为 n1；而电动机 M2 的转速偏低，为 n2。比较图 8(b)和图 8(c)可以看出： 具有下垂特性时，两台电动机所承担负荷（T1 和 T2）之间的差异较小。 比较容易自动协调两台电动机的转速和负荷分配，M1 的电磁转矩 T1 较小，下垂特性可使其转速较快下降；M2 的电磁转矩 T2 较大，下垂特性可使其转速较快上升。可见，下垂特性能够较容易地使两台电动机的转速趋于同步，而负荷分配也趋于均衡。(2) 下垂增益功能由于不
13、同机械对于下垂特性的“下垂度” 的要求也往往各不相同。为了满足不同用户的不同要求，变频器可以通过预置“下垂增益”，得到所要求的下垂特性曲线。如图 9(b)所示。 图 9 下垂增益功能 (a) 下垂机械特性 (b)不同下垂增益的机械特性 (c) 具有转矩死区的特性 (d)具有转速死区的特性(3) 下垂死区为了防止两台电动机在自动调整过程中出现转速上下波动的振荡现象，有的变频器（如日本东芝 VF-A7 系列）还具有设置“死区”的功能。就是说，允许两台电动机在一个小范围内有所差异。根据负载性质的不同，变频器可以预置两种死区： 转矩死区，即允许两台电动机在相同的转速下，负荷的分配不完全均衡，而存在较小的转矩差异（T），如图 9(c)所示。 转速死区，即允许两台电动机在转矩相同的情况下，它们的转速不完全一致，存在转速差异（n），如图 9(d)所示。
