稀土永磁同步電動(dòng)機在化纖紡絲機變頻調速中的應用

稀土永磁同步電動(dòng)機在化纖紡絲機變頻調速中的應用
一、 化纖紡絲機對電氣傳動(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。一臺紡絲機有許多紡絲位(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)機幾十臺，同一紡位不同功能的電動(dòng)機幾臺，它們對電氣傳動(dòng)的要求非常嚴格，對于濕紡工藝的晴綸、維綸及人造纖維中的粘膠纖維，對電氣傳動(dòng)要求也類(lèi)似?；w紡絲機是一個(gè)多電機、小功率的同步驅動(dòng)系統(含比例同步驅動(dòng)系統)。它對電氣傳動(dòng)的要求可以概括為："四高"和" 一少"。

"四高"：即高同步性(一臺絲機不同紡位的電機轉速要求橫向轉速一致，縱向比例同步);高精確性(轉速穩定，精確度高達0.1%～0.01%);高轉速要求或甚高轉速(在沒(méi)有升速齒輪箱條件下，電機轉速高達8000～9000r/min，甚至12000r/min);高可靠性(至少保證一年安全連續運行8000h)。一少：即少維修或免維修，毋需看顧。
二、 化纖紡絲機變頻調速控制方案的選擇
1、 變頻調速系統控制方案

為了滿(mǎn)足紡絲機"四高一少"的要求，選擇控制方案。

(1) 異步電動(dòng)機開(kāi)環(huán)變頻調速VVVF IM開(kāi)環(huán)

雖然電路簡(jiǎn)單、可靠性大，但是轉速精度難以達到0.5～0.01%，所以一般不會(huì )選用。
(2) 異步電動(dòng)機閉環(huán)變頻調速VVVF IM閉環(huán)

該控制方案，每個(gè)閉環(huán)系統雖可達0.5～0.01%指標，但是幾十個(gè)閉環(huán)系統調整到相同的轉速精度十分艱難麻煩。另外，每個(gè)閉環(huán)系統都有速度傳感器，故障率會(huì )高些，可靠性這個(gè)指標不能滿(mǎn)足，故此方案也不宜被采用。
(3) 永磁同步電動(dòng)機開(kāi)環(huán)變頻調速VVVF SM開(kāi)環(huán)

由于同步電動(dòng)機轉速精度僅決定供電頻率精度，與負荷變化無(wú)關(guān)。為此，通常采用高精度的變頻調速器和永磁同步電動(dòng)機構成系統，無(wú)需采用閉環(huán)控制，就可保證電機轉速精度達到0.1%～0.01%。
對于滌綸高速紡POY和超高速紡工藝來(lái)講，轉速8000～12000r/min，這樣高的電機速度也是非變頻調速莫屬。為了保證纖維的纖度均勻，采用了高精度的變頻調速器和永磁式同步電動(dòng)機的結合，無(wú)需采用閉環(huán)控制，就可以保證電機轉速精度達到0.1%～0.01%水平。
2、 變頻調速系統主電路方案

化纖紡絲機變頻調速系統的狀況，大致可分為以下三個(gè)階段：
(1)、大變頻調速器驅動(dòng)

由一臺大功率變頻器U來(lái)驅動(dòng)多臺永磁同步電動(dòng)機MS,如圖1所示。電動(dòng)機 可逐臺起動(dòng)或分組起動(dòng)。

優(yōu)點(diǎn)： 系統簡(jiǎn)單、控制方便，不需加任 何措施，可保證多電機同步運行。

缺點(diǎn)：變頻器容量需要選用很大; 單臺電動(dòng)機短路故障有可能引起 變頻器跳閘，造成停產(chǎn)。
(2)多臺小變頻器驅動(dòng)

每一臺電動(dòng)機均 由一臺小變頻器驅動(dòng)，一一對應，如圖2所示。對比大變頻器驅動(dòng)，

優(yōu)點(diǎn)：a、一臺變頻器驅動(dòng)一臺 電動(dòng)機，可以實(shí)現軟起動(dòng)，變頻器容量基本上與電 動(dòng)機相同;b、某臺電動(dòng)機發(fā)生故障時(shí)，對應變頻 器停止工作，不會(huì )影響整臺紡絲機的正常運轉。

但也存在問(wèn)題：a、總設定、總起動(dòng)調節需另加環(huán)節;b、n臺變頻器輸出頻率會(huì )有離散性，存在一定的誤差，為達到轉速同步，需加串行通信接口。

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