圖 6-25 變頻器的控制電路
如圖 6-25 所示，說(shuō)明如下：
1.PLC 通電
由開關(guān) SA1 控制。
2. 變頻器的通電
由按鈕 SB1、SB2 控制。按下 SB1，接觸器 KM 得電，變頻器通電；按下 SB2，接觸器 KM 失電，變頻器斷電。
3. 刨臺(tái)步進(jìn)與步退
由按鈕 SJF、SJR 控制。按下 SJF，PLC 的 Y2 有信號(hào)輸出，變頻器處于正轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)狀態(tài)；按下 SJR，PLC 的 Y3有信號(hào)輸出，變頻器處于反轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)狀態(tài)。
4. 刨臺(tái)前進(jìn)
由按鈕 SF 控制。按下 SF，一方面，PLC 的 Y0 有信號(hào)輸出，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，刨臺(tái)前進(jìn)；另一方面，PLC 的 Y17也有信號(hào)輸出，繼電器 KA1 得電，刨臺(tái)的前進(jìn)速度由電位器 RP1 決定。此外，SF 也常作為刨臺(tái)循環(huán)運(yùn)行的起始按鈕。
5. 刨臺(tái)后退
由按鈕 SR 控制。按下 SR，一方面，PLC 的 Y1 有信號(hào)輸出，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，刨臺(tái)后退；另一方面，PLC 的 Y20也有信號(hào)輸出，繼電器 KA2 得電，刨臺(tái)的后退速度由電位器 RP2 決定。此外，SR 也可作為刨臺(tái)循環(huán)運(yùn)行的起始按鈕。
6. 刨臺(tái)停止
由按鈕 ST 控制，在刨臺(tái)運(yùn)行過(guò)程中，或刨削結(jié)束后，用于停止刨臺(tái)的運(yùn)行。
6.4.4.4 變頻器的功能預(yù)置
見表 6-4
6.4.4.5 主電路其他電器的選擇
1. 空氣開關(guān)
如上述，刨臺(tái)在工作過(guò)程中，處于頻繁地往復(fù)運(yùn)行的狀態(tài)。為了提高工作效率、縮短輔助時(shí)間，刨臺(tái)的升、降速時(shí)間應(yīng)盡量地短。因此，直流回路中的制動(dòng)電阻與制動(dòng)單元是必不可少的。制動(dòng)電阻的電阻值：根據(jù)實(shí)際試驗(yàn)，制動(dòng)轉(zhuǎn)矩應(yīng)不小于電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩的1.5 倍。則：
所以，上述電熱管組的容量是足夠的。
(4) 制動(dòng)單元
如第五章中5.8.3 節(jié)所述，這里不再贅述。
6.4.4.6 抬刀控制
抬刀電磁鐵由直流電源供電，所用直流電源由220V交流電壓全波整流后得到。但簡(jiǎn)單地進(jìn)行全波整流后的平均電壓只有：
(a）全波整流電路 (b）升壓電路
圖6 － 26 抬刀用整流電路
圖6-27 中央空調(diào)系統(tǒng)的大致構(gòu)成
6.5 中央空調(diào)的變頻調(diào)速
6.5.1 中央空調(diào)系統(tǒng)的大致構(gòu)成
如圖6-27 所示，中央空調(diào)系統(tǒng)主要由以下幾個(gè)部分組成：
6.5.1.1 冷凍主機(jī)與冷卻水塔
1. 冷凍主機(jī)
也叫致冷裝置，是中央空調(diào)的“致冷源”，通往各個(gè)房間的循環(huán)水由冷凍主機(jī)進(jìn)行“內(nèi)部熱交換”，降溫為“冷凍水”。
近年來(lái)，冷凍主機(jī)也有采用變頻調(diào)速的，是由生產(chǎn)廠原配的，不必再改造。未采用變頻調(diào)速的冷凍主機(jī)，改造為變頻調(diào)速的例子還不多，故本文將不討論冷凍主機(jī)的變頻調(diào)速問(wèn)題。
2．冷卻水塔
冷凍主機(jī)在致冷過(guò)程中，必然會(huì)釋放熱量，使機(jī)組發(fā)熱。冷卻水塔用于為冷凍主機(jī)提供“冷卻水”。冷卻水在盤旋流過(guò)冷凍主機(jī)后，將帶走冷凍主機(jī)所產(chǎn)生的熱量，使冷凍主機(jī)降溫。
圖6-27 中央空調(diào)系統(tǒng)的大致構(gòu)成
6.5.1.2 “外部熱交換”系統(tǒng)
由以下幾個(gè)系統(tǒng)組成：
1．冷凍水循環(huán)系統(tǒng)
由冷凍泵及冷凍水管道組成。從冷凍主機(jī)流出的冷凍水由冷凍泵加壓送入冷凍水管道，通過(guò)各房間的盤管，帶走房間內(nèi)的熱量，使房間內(nèi)的溫度下降。同時(shí)，房間內(nèi)的熱量被冷凍水吸收，使冷凍水的溫度升高。溫度升高了的循環(huán)水經(jīng)冷凍主機(jī)后又成為冷凍水，如此循環(huán)不已。
從冷凍主機(jī)流出、進(jìn)入房間的冷凍水簡(jiǎn)稱為“出水”；
流經(jīng)所有的房間后回到冷凍主機(jī)的冷凍水簡(jiǎn)稱為“回水”。無(wú)疑，回水的溫度將高于出水的溫度，形成溫差。
2．冷卻水循環(huán)系統(tǒng)
冷卻泵、冷卻水管道及冷卻塔組成。冷凍主機(jī)在進(jìn)行熱交換、使水溫冷卻的同時(shí)，必將釋放大量的熱量。該熱量被冷卻水吸收，使冷卻水溫度升高。冷卻泵將升了溫的冷卻水壓入冷卻塔，使之在冷卻塔中與大氣進(jìn)行熱交換，然后再將降溫了的冷卻水，送回到冷凍機(jī)組。如此不斷循環(huán)，帶走了冷凍主機(jī)釋放的熱量。
流進(jìn)冷凍主機(jī)的冷卻水簡(jiǎn)稱為“進(jìn)水”； 從冷凍主機(jī)流回冷卻塔的冷卻水簡(jiǎn)稱為“回水”。同樣，回水的溫度將高于進(jìn)水的溫度，形成溫差。
3．冷卻風(fēng)機(jī)
有兩種情況：
（1）盤管風(fēng)機(jī)
安裝于所有需要降溫的房間內(nèi)，用于將由冷凍水盤管冷卻了的冷空氣吹入房間，加速房間內(nèi)的熱交換。
（2）冷卻塔風(fēng)機(jī)
用于降低冷卻塔中的水溫，加速將“回水”帶回的熱量散發(fā)到大氣中去。可以看出，中央空調(diào)系統(tǒng)的工作過(guò)程是一個(gè)不斷地進(jìn)行熱交換的能量轉(zhuǎn)換過(guò)程。在這里，冷凍水和冷卻水循環(huán)系統(tǒng)是能量的主要傳遞者。因此，對(duì)冷凍水和冷卻水循環(huán)系統(tǒng)的控制便是中央空調(diào)控制系統(tǒng)的重要組成部分。
6.5.2 循環(huán)水系統(tǒng)與供水系統(tǒng)的節(jié)能比較
6.5.2.1 循環(huán)水系統(tǒng)的特點(diǎn)
1. 管路特點(diǎn)
靜態(tài)揚(yáng)程等于0。所謂靜態(tài)揚(yáng)程，是供水系統(tǒng)為了提供一定流量必須上揚(yáng)的高度，它體現(xiàn)為從水池的水平面到管路最高處之間的上揚(yáng)高度，也稱為靜揚(yáng)程，符號(hào)是HA。
2. 靜揚(yáng)程與功耗
十分明顯的是，水泵克服靜揚(yáng)程所需的功率，屬于并不真正作功的基本功耗。舉例如下：
（ａ）高樓供水 （ｂ）車間供水
圖6-28 靜揚(yáng)程與功耗
（1）高樓供水
這是許多民用建筑的特點(diǎn)，如圖6-28（a）所示，靜揚(yáng)程HA1 較大，基本功耗也較大。
（2）車間供水
大多數(shù)工廠的車間都是低層建筑，如圖6-28（b）所示。靜揚(yáng)程HA2 較小，基本功耗也小。
3. 中央空調(diào)的靜揚(yáng)程
中央空調(diào)水系統(tǒng)的靜揚(yáng)程幾乎為0。如圖6-29 所示：冷卻水系統(tǒng)猶如一個(gè)U 形管，靜揚(yáng)程等于水管的高度與冷卻塔水面之間的距離，HA 很小，如圖（a）所示。冷凍水系統(tǒng)則幾乎是一個(gè)封閉的管路，如圖（b）所示，沒(méi)有靜揚(yáng)程：HA=0
所以，中央空調(diào)使用了變頻調(diào)速后，節(jié)能效果十分顯著。
6.5.3 冷卻水系統(tǒng)的變頻調(diào)速
6.5.3.1 控制的主要依據(jù)
1．基本情況
冷卻水的進(jìn)水溫度也就是冷卻水塔內(nèi)水的溫度，它取決于環(huán)境溫度和冷卻風(fēng)機(jī)的工作情況；回水溫度主要取決于冷凍主機(jī)的發(fā)熱情況。
2．溫度控制
在進(jìn)行控制時(shí)，有兩個(gè)基本情況：
（1）如果回水溫度太高，將影響冷凍主機(jī)的冷卻效果。
為了保護(hù)冷凍主機(jī)，當(dāng)回水的溫度超過(guò)一定值后，必須進(jìn)行保護(hù)性跳閘。一般情況下，回水溫度不得超過(guò)37℃。因此，根據(jù)回水溫度來(lái)決定冷卻水的流量是可取的。
為了保護(hù)冷凍主機(jī)，當(dāng)回水的溫度超過(guò)一定值后，必須進(jìn)行保護(hù)性跳閘。一般情況下，回水溫度不得超過(guò)37℃。因此，根據(jù)回水溫度來(lái)決定冷卻水的流量是可取的。
（2）即使進(jìn)水和回水的溫度很低，也不允許冷卻水?dāng)嗔鳌?br />
因此，在實(shí)行變頻調(diào)速時(shí)，應(yīng)預(yù)置一個(gè)下限工作頻率。綜合起來(lái)，便是：當(dāng)回水溫度較低時(shí)，冷卻泵以下限
(a) 冷卻水系統(tǒng) (b) 冷凍水系統(tǒng)
圖6-29 中央空調(diào)的靜揚(yáng)程
轉(zhuǎn)速運(yùn)行；當(dāng)回水溫度漸高時(shí)，冷卻泵的轉(zhuǎn)速也逐漸升高，而當(dāng)回水溫度升高到某一設(shè)定值（如35℃）時(shí)，應(yīng)該采取進(jìn)一步措施：或增加冷卻泵的運(yùn)行臺(tái)數(shù)，或增加水塔冷卻風(fēng)機(jī)的運(yùn)行臺(tái)數(shù)。
3．溫差控制
最能反映冷凍主機(jī)的發(fā)熱情況、體現(xiàn)冷卻效果的是回水溫度to 與進(jìn)水溫度ti 之間的“溫差”Δt，因?yàn)闇夭畹拇笮》从沉死鋮s水從冷凍主機(jī)帶走的熱量。所以，把溫差Δt作為控制的主要依據(jù)，通過(guò)變頻調(diào)速實(shí)現(xiàn)溫差控制是可取的。即：溫差大，說(shuō)明主機(jī)產(chǎn)生的熱量多，應(yīng)提高冷卻泵的轉(zhuǎn)速、加快冷卻水的循環(huán)；反之，溫差小，說(shuō)明主機(jī)產(chǎn)生的熱量少，可以適當(dāng)降低冷卻泵的轉(zhuǎn)速、減緩冷卻水的循環(huán)。實(shí)際運(yùn)行表明，把溫差值控制在3 ～ 5℃的范圍內(nèi)是比較適宜的。
4．溫差與進(jìn)水溫度的綜合控制
由于進(jìn)水溫度是隨環(huán)境溫度而改變的，因此，把溫差恒定為某值并非上策。因?yàn)椋?dāng)我們采用變頻調(diào)速系統(tǒng)時(shí)，所考慮的不僅僅是冷卻效果，還必須考慮節(jié)能效果。具體地說(shuō)，則：溫差值定低了，水泵的平均轉(zhuǎn)速上升，影響節(jié)能效果；溫差值定高了，在進(jìn)水溫度偏高時(shí)，又會(huì)影響冷卻效果。實(shí)踐表明，根據(jù)進(jìn)水溫度來(lái)隨時(shí)調(diào)整溫差的大小是可取的。即：進(jìn)水溫度低時(shí)，應(yīng)主要著眼于節(jié)能效果，控制溫差可適當(dāng)?shù)馗咭稽c(diǎn)；而在進(jìn)水溫度高時(shí)，則必須保證冷卻效果，控制溫差應(yīng)低一些。
6.5.4 冷凍水系統(tǒng)的變頻調(diào)速
6.5.4.1 控制的主要依據(jù)
在冷凍水系統(tǒng)的變頻調(diào)速方案中，提出的控制依據(jù)主要有兩種：
1．壓差控制
即以出水壓力和回水壓力之間的壓差作為控制依據(jù)，其基本考慮是使最高樓層的冷凍水能夠保持足夠的壓力。這種方案存在著一個(gè)問(wèn)題：即，沒(méi)有把環(huán)境溫度變化的因素考慮進(jìn)去，就是說(shuō)，冷凍水所帶走的熱量與房間溫度無(wú)關(guān)，這明顯地不大合理。
2．溫度或溫差控制
嚴(yán)格地說(shuō)，冷凍主機(jī)的回水溫度和出水溫度之差表明了冷凍水從房間帶走的熱量，應(yīng)該作為控制依據(jù)。但由于冷凍主機(jī)的出水溫度一般較為穩(wěn)定，故實(shí)際上，只需根據(jù)回水溫度進(jìn)行控制就可以了。為了確保最高樓層具有足夠的壓力，在回水管上接一個(gè)壓力表，如果回水壓力低于規(guī)定值，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速將不再下降。
第七章 變頻器應(yīng)用技術(shù)便查錄
7.1 變頻器的主要電路
內(nèi)容提要
本節(jié)包含三部分內(nèi)容：
第一部分，是變頻器的主電路，這是各種變頻器通用的基本電路；
第二部分，是變頻器為用戶提供的，可供用戶選擇的控制電路，不同變頻器對(duì)這部分的設(shè)置大同小異；
第三部分，是開關(guān)電源及各種檢測(cè)電路，這部分的電路十分繁多，這里僅舉一些簡(jiǎn)單的例子，供讀者們有一個(gè)大概的了解。
7.1.1 內(nèi)部主電路
變頻器的內(nèi)部主電路如圖7-1 所示。
7.1.1.1 交- 直變換電路
1. 功能
把電源進(jìn)線的交變電壓整流成直流電壓。
2. 組成
VD1~VD6：構(gòu)成三相全波整流橋；
DL：直流電抗器，用于改善功率因數(shù)；
RL：限流電阻，用于削弱剛接通電源時(shí)的沖擊電流；
SL：短路器件，用于當(dāng)電容器充電完畢后把限流電阻短路掉；
CF1、CF2：濾波電容器；
RC1、RC2：均壓電阻，用于使兩個(gè)串聯(lián)的電容器的電
圖7-1 內(nèi)部主電路
圖7-1 內(nèi)部主電路
壓分配均勻；
HL：有電指示燈，用于表示電路處于有電狀態(tài)；
RH：HL 的限流電阻。
7.1.1.2 直- 交變換電路
1．功能
把直流電壓逆變成三相交變電壓。
2．組成
VT1~VT6：逆變用開關(guān)器件（多數(shù)用IGBT）；
VD7~VD12：為反向電流提供通路。
7.1.1.3 能耗電路
RB：制動(dòng)電阻，用于消耗直流回路多余的電能；
BV：制動(dòng)單元，用于控制是否需要接通能耗電路。
7.1.2 外接主電路
變頻器在實(shí)際使用時(shí)，是需要外接一些配件的，如圖
7-2 所示。
圖7-2 變頻器的外接主電路
圖7-2 變頻器的外接主電路
7.1.2.1 外接輸入電路
1．空氣斷路器Q
（1）主要作用：
①接通電源
需要使用變頻器時(shí)，接通電源。
②隔離
當(dāng)變頻器需要檢查或修理時(shí)，斷開空氣斷路器，使變頻器與電源隔離。
③保護(hù)
空氣斷路器具有過(guò)電流和欠電壓等保護(hù)功能。能有效地對(duì)變頻器電路進(jìn)行短路保護(hù)及其他保護(hù)。
2．輸入接觸器KM
（1）功用
用于接通或切斷變頻器的電源。還可以和變頻器的報(bào)警輸出端子配合，當(dāng)變頻器因故障而跳閘時(shí)，使變頻器迅速脫離電源。
（2）選擇方法
3．快速熔斷器FU
（1）功用
主要用于短路保護(hù)。當(dāng)變頻器的主電路發(fā)生短路時(shí)，其保護(hù)作用快于空氣斷路器。有的變頻器在內(nèi)部直流回路內(nèi)已經(jīng)配置了快速熔斷器，則外電路中就不必再配置了。
（2）選擇方法
略小于空氣斷路器的額定電流。
4．交流電抗器AL
（1）功用
①改善功率因數(shù)。
②當(dāng)電源三相電壓不平衡時(shí)，抑制變頻器輸入電壓的不平衡度。
（2）選擇方法
①額定電流
用于抗干擾。
7.1.2.2 外接輸出電路
1．濾波器ZF2
用于抗干擾。
2．關(guān)于輸出接觸器
（1）不接輸出接觸器的場(chǎng)合
在一臺(tái)變頻器驅(qū)動(dòng)一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的情況下，不建議接入輸出接觸器。這是因?yàn)椋绻敵鰝?cè)接入了接觸器，有可能出現(xiàn)變頻器的輸出頻率從0Hz 開始上升時(shí)，電動(dòng)機(jī)卻因接觸器未閉合而并未起動(dòng)，等到輸出側(cè)接觸器閉合時(shí)，變頻器已經(jīng)有較高的輸出頻率了，從而構(gòu)成電動(dòng)機(jī)在一定頻率下的直接起動(dòng)，導(dǎo)致變頻器因過(guò)電流而跳閘。
（2）必須接入輸出接觸器的場(chǎng)合
在某些場(chǎng)合，變頻器的輸出側(cè)又不可避免地需要接入接觸器。
例如，變頻運(yùn)行需要和工頻運(yùn)行進(jìn)行切換的場(chǎng)合，當(dāng)電動(dòng)機(jī)工頻運(yùn)行時(shí)，必須使電動(dòng)機(jī)首先與變頻器脫離，這就需要用輸出接觸器了。
3．關(guān)于熱繼電器
（1）不接熱繼電器的場(chǎng)合
在一臺(tái)變頻器驅(qū)動(dòng)一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的情況下，因?yàn)樽冾l器內(nèi)部具有十分完善的熱保護(hù)功能，沒(méi)有必要接入熱繼電器。
（2）需要熱繼電器的場(chǎng)合
在上述需要接輸出接觸器的場(chǎng)合，熱繼電器也應(yīng)該接入。
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