稀土永磁同步電動(dòng)機(jī)在化纖紡絲機(jī)變頻調(diào)速中的應(yīng)用

稀土永磁同步電動(dòng)機(jī)在化纖紡絲機(jī)變頻調(diào)速中的應(yīng)用
    

一、 化纖紡絲機(jī)對(duì)電氣傳動(dòng)的要求：

合成纖維工業(yè)諸如滌綸、錦綸、丙綸等都是采用熔體法紡絲。一臺(tái)紡絲機(jī)有許多紡絲位(12部位、24部位…… 更多部位)，同一個(gè)功能的不同紡位的電動(dòng)機(jī)幾十臺(tái)，同一紡位不同功能的電動(dòng)機(jī)幾臺(tái)，它們對(duì)電氣傳動(dòng)的要求非常嚴(yán)格，對(duì)于濕紡工藝的晴綸、維綸及人造纖維中的粘膠纖維，對(duì)電氣傳動(dòng)要求也類似?；w紡絲機(jī)是一個(gè)多電機(jī)、小功率的同步驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(含比例同步驅(qū)動(dòng)系統(tǒng))。它對(duì)電氣傳動(dòng)的要求可以概括為："四高"和" 一少"。

"四高"：即高同步性(一臺(tái)絲機(jī)不同紡位的電機(jī)轉(zhuǎn)速要求橫向轉(zhuǎn)速一致，縱向比例同步);高精確性(轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，精確度高達(dá)0.1%～0.01%);高轉(zhuǎn)速要求或甚高轉(zhuǎn)速(在沒有升速齒輪箱條件下，電機(jī)轉(zhuǎn)速高達(dá)8000～9000r/min，甚至12000r/min);高可靠性(至少保證一年安全連續(xù)運(yùn)行8000h)。一少：即少維修或免維修，毋需看顧。

二、 化纖紡絲機(jī)變頻調(diào)速控制方案的選擇

1、 變頻調(diào)速系統(tǒng)控制方案

為了滿足紡絲機(jī)"四高一少"的要求，選擇控制方案。

(1) 異步電動(dòng)機(jī)開環(huán)變頻調(diào)速VVVF IM開環(huán)

雖然電路簡單、可靠性大，但是轉(zhuǎn)速精度難以達(dá)到0.5～0.01%，所以一般不會(huì)選用。

(2) 異步電動(dòng)機(jī)閉環(huán)變頻調(diào)速VVVF IM閉環(huán)

該控制方案，每個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)雖可達(dá)0.5～0.01%指標(biāo)，但是幾十個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)調(diào)整到相同的轉(zhuǎn)速精度十分艱難麻煩。另外，每個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)都有速度傳感器，故障率會(huì)高些，可靠性這個(gè)指標(biāo)不能滿足，故此方案也不宜被采用。

(3) 永磁同步電動(dòng)機(jī)開環(huán)變頻調(diào)速VVVF SM開環(huán)

由于同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速精度僅決定供電頻率精度，與負(fù)荷變化無關(guān)。為此，通常采用高精度的變頻調(diào)速器和永磁同步電動(dòng)機(jī)構(gòu)成系統(tǒng)，無需采用閉環(huán)控制，就可保證電機(jī)轉(zhuǎn)速精度達(dá)到0.1%～0.01%。

對(duì)于滌綸高速紡POY和超高速紡工藝來講，轉(zhuǎn)速8000～12000r/min，這樣高的電機(jī)速度也是非變頻調(diào)速莫屬。為了保證纖維的纖度均勻，采用了高精度的變頻調(diào)速器和永磁式同步電動(dòng)機(jī)的結(jié)合，無需采用閉環(huán)控制，就可以保證電機(jī)轉(zhuǎn)速精度達(dá)到0.1%～0.01%水平。

2、 變頻調(diào)速系統(tǒng)主電路方案

化纖紡絲機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)的狀況，大致可分為以下三個(gè)階段：

(1)、大變頻調(diào)速器驅(qū)動(dòng)

由一臺(tái)大功率變頻器U來驅(qū)動(dòng)多臺(tái)永磁同步電動(dòng)機(jī)MS,如圖1所示。電動(dòng)機(jī) 可逐臺(tái)起動(dòng)或分組起動(dòng)。

優(yōu)點(diǎn)： 系統(tǒng)簡單、控制方便，不需加任 何措施，可保證多電機(jī)同步運(yùn)行。

缺點(diǎn)：變頻器容量必須選用很大; 單臺(tái)電動(dòng)機(jī)短路故障有可能引起 變頻器跳閘，造成停產(chǎn)。

(2)多臺(tái)小變頻器驅(qū)動(dòng)

每一臺(tái)電動(dòng)機(jī)均 由一臺(tái)小變頻器驅(qū)動(dòng)，一一對(duì)應(yīng)，如圖2所示。對(duì)比大變頻器驅(qū)動(dòng)，

優(yōu)點(diǎn)：a、一臺(tái)變頻器驅(qū)動(dòng)一臺(tái) 電動(dòng)機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)軟起動(dòng)，變頻器容量基本上與電 動(dòng)機(jī)相同;b、某臺(tái)電動(dòng)機(jī)發(fā)生故障時(shí)，對(duì)應(yīng)變頻 器停止工作，不會(huì)影響整臺(tái)紡絲機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

但也存在問題：a、總設(shè)定、總起動(dòng)調(diào)節(jié)需另加環(huán)節(jié);b、n臺(tái)變頻器輸出頻率會(huì)有離散性，存在一定的誤差，為達(dá)到轉(zhuǎn)速同步，需加串行通信接口。