台电ASD-A75型变频器在皮革转鼓机中的应用

李全莲

(国营大众机械厂第一研究所，山西 太原 030024)

台电ASD-A75型变频器在皮革转鼓机中的应用

李全莲

(国营大众机械厂第一研究所，山西 太原 030024)

交流异步电机以其简单易用、价格低廉、性能可靠在各行各业中得到了广泛应用，但在能源紧张、节能环保的今天，其效率低下的问题也日益显现出来。三相交流永磁同步电机以其体积小、效率高的特点，正在快速取代交流异步电机。本文通过使用台达公司的ASD-A75型交流驱动器及其配套的ECMA-F128-75P3型交流永磁同步电机对交流异步电机替换，在节约能源的同时取得了良好的经济效益。

交流异步电机；三相交流永磁同步电机；节能

在能源紧张、节能环保日益显著的今天，把“电机系统节能”列为重中之重，政府也在着重推广“电机调速节电和电力电子节电技术”，逐步实现电动机、风机和泵类等设备和系统的节电经济运行。

皮革转鼓机主要用于皮革制作过程中的皮革软化，其内建的温、湿度控制器根据不同类皮革的特点，设定相应的温、湿度，消除因季节温差和环境温差给皮革质量造成的不良影响；消除纤维黏结，皮革缩曲和皮革硬度，提高皮革的丰满度、柔性度，使皮革表面纹路清晰细腻。皮革转鼓机内部将油类，滑爽粉类等化工原料，经过稀释雾化后喷入鼓内，使皮革在转鼓机内边摔软边吸收雾化剂，以提高皮革柔软度，使皮革色彩饱满、外观艳丽、手感滑爽。

皮革转鼓机的传动机构由三相异步电动机、皮带和皮带轮组成。其工作方式简便、可靠，但由于其运行效率较低，其转速受电网电压的波动影响，且无法实现正/反转，造成生产效率较低，使得生产成本增加。为此，对皮革转鼓机传动系统进行升级改造，实现转鼓的自动定时、延时启动/停止，正/反转功能；在转鼓机操作入皮，出皮时，鼓门便自动停在所需的位置，以提高运行效率、生产效率。

1 方案实现

1.1 三相交流永磁同步电机与异步电机的比较

三相交流永磁同步电机与异步电机相比，具有明显的优势，它效率高，功率因素高，性能指标好，体积小，重量轻，温升低，技能效果显著，较好地提高了电网的品质因素，充分发挥了现有电网的容量，节省了电网的投资，它较好地解决了用电设备中“大马拉小车”现象[1]。其性能优势主要体现在以下几方面：

1.1.1 效率及功率因素

三相异步电机在工作时，转子绕组要从电网吸收部分电能励磁，消耗了电网电能，这部分电能最终以电流在转子绕组中发热消耗掉，该损耗约占电机总损耗的20%～30%，它使电机的效率降低。另外，异步电动机在负载率<50%时，其运行效率和运行功率因数大幅度下降。

交流永磁同步电机在转子为永磁体，由永磁体来建立转子磁场，在正常工作时通过控制定子磁场的旋转，使得转子与定子磁场同步运行，转子中无感应电流，不存在转子电阻损耗，只此一项将电机效率提高4%～50%，交流永磁同步电机运行效率多在80%以上。且交流永磁同步电机在负载率>20%时，其运行效率和运行功率因数对负载率的变化不敏感[2]。

1.1.2 起动转矩

交流永磁同步点击的起动转矩倍数由异步电机的1.8倍上升到2.5倍[3]，甚至更大，较好地解决了动力设备中“大马拉小车”的现象。

1.1.3 对电网运行的影响

因异步电机的功率因数低，其工作时从电网中吸收大量的无功电流，既增加了电能的损失，又加重了电网负荷。

交流永磁同步电机转子为永磁体，无感应电流励磁，电机的功率因数高，提高了电网的品质因数，使电网中不再需安装补偿器。

1.2 交流永磁同步电机的选型

皮革转鼓机使用的三相异步电动机为Y2-132M-4型7.5kW电机，其参数如下：

额定工作电压：三相380VAC；

额定工作电流：17.8A；

额定转速：1 440RPM;

工作频率：50Hz；

运行效率：0.85；

功率因数：0.84。

根据三相异步电动机的工作参数，选用台达集团中达电通公司的ECMA-F128-75P3型中高惯量交流永磁同步电机，其额定转速1500RPM，转速与原异步电机相匹配。驱动器选用该公司的ASD-A75型交流驱动器，驱动器的功率为7.5kW，其主要技术特点如下：

1) 全系列机种均为交流三相220V电压输入；

2) 内置简易运动模式，能实现原点复归、分度、自动循环定位等功能；

3) 高速脉冲输入(4MPPS)，模拟量输入；

4) 支持MODBUS通讯控制中的ASCII&RTU通讯协议；

5)ASDA-A驱动器内置电机匹配选择功能，采用SVPWM方式，可实现电机的位置、速度、转矩控制。

在此，根据皮革转鼓机的工作特点选用0V～10V模拟量的速度输入方式进行转速控制；利用驱动器内置的简易运动模式，实现在转鼓机操作入皮，出皮时，鼓门自动停在所需的位置的功能；通过与时间继电器相配合完成皮革转鼓机的定时运行功能。

1.3 交流永磁同步电机的接线配置

ASD-A75型交流驱动器在速度模式下的接线关系[4]，如图1所示。

在接线过程中，需要注意以下方面：

1)0V～10V模拟信号线接入要求，具体有以下几点：

a) 使用二芯屏蔽线，线长最好不超1m；

b) 布线避开交流动力线；

c) 屏蔽线根据实际情况屏蔽层接地；

d) 伺服控制器需做良好有效接地处理；

e) 可加装磁环加强抗干扰能力。

2) 动力线路接线有以下要求：

a) 动力线的平方数必须附合相应的允流标准；

b) 接地线应为动力线平方数的1.5倍，至少不得低于动力线平方数；

c) 进相接地与输出接地不得混接或不接；

d) 进出相动力线最好安装磁环，减少电磁杂波。

1.4 驱动配置

在接线完成后，使用与驱动器配套的ASDA-Soft伺服操作软件对驱动器进行配置。配置过程如下：

1) 选择电机；

2) 读取参数；

3) 模式设定；

4) 增益调整；

5) 运行监控；

6) 重复4)，5)步骤，至满足使用要求。

由于ASDA-Soft伺服操作软件智能化程度很高，在此仅需将电机参数正确设定后，使用自动整定方式，即可完成增益调整。

3 总结

通过调试，实现了转鼓机自动定时、延时启动/停止，正/反转功能，操作入皮，出皮时，鼓门便自动停止在所需的位置，使生产效率得以提高。

通过实践证明，虽然使用交流永磁伺服控制系统前期投入较异步电机高出不少，但是由于其生产效率的提高，以及电机效率的提高，可以帮助用户达到节能增效的目的。交流永磁伺服控制系统的投入成本在数月内得以收回。其节能及经济效益较为显著。

图1 ASD-A75型交流驱动器速度模式标准接线图

[1] 黄坚.自动控制原理及其应用[M].北京：高等教育出版社，2004.

[2] 吴麒.自动控制原理[M].北京：清华大学出版社，1990.

[3] 陈伯时.电力拖动自动控制系统[M].北京：机械工业出版社，1992.

[4] 王伟，张晶涛，柴天佑.PID参数先进整定方法综述[J].自动化学报，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

李全莲(1976- )，女，山西孝义人，工程师，大学本科，研究方向：自动控制。

1674- 4578(2017)04- 0017- 03

TM

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