稀土永磁同步電動機在化纖紡絲機變頻調速中的應用

稀土永磁同步電動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)，同一個功能的不同紡位的電動機幾十臺，同一紡位不同功能的電動機幾臺，它們對電氣傳動的要求非常嚴格，對于濕紡工藝的晴綸、維綸及人造纖維中的粘膠纖維，對電氣傳動要求也類似。化纖紡絲機是一個多電機、小功率的同步驅動系統(tǒng)(含比例同步驅動系統(tǒng))。它對電氣傳動的要求可以概括為："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(wěn)定，精確度高達0.1%～0.01%);高轉速要求或甚高轉速(在沒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(xù)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(tǒng)控制方案

為了滿足紡絲機"四高一少"的要求，選擇控制方案。

(1) 異步電動機開環(huán)變頻調速VVVF IM開環(huán)

雖然電路簡單、可靠性大，但是轉速精度難以達到0.5～0.01%，所以一般不會選用。

(2) 異步電動機閉環(huán)變頻調速VVVF IM閉環(huán)

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

(3) 永磁同步電動機開環(huán)變頻調速VVVF SM開環(huán)

由于同步電動機轉速精度僅決定供電頻率精度，與負荷變化無關。為此，通常采用高精度的變頻調速器和永磁同步電動機構成系統(tǒng)，無需采用閉環(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機的結合，無需采用閉環(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(tǒng)主電路方案

化纖紡絲機變頻調速系統(tǒng)的狀況，大致可分為以下三個階段：

(1)、大變頻調速器驅動

由一臺大功率變頻器U來驅動多臺永磁同步電動機MS,如圖1所示。電動機 可逐臺起動或分組起動。

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

缺點：變頻器容量必須選用很大; 單臺電動機短路故障有可能引起 變頻器跳閘，造成停產。

(2)多臺小變頻器驅動

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

優(yōu)點：a、一臺變頻器驅動一臺 電動機，可以實現(xiàn)軟起動，變頻器容量基本上與電 動機相同;b、某臺電動機發(fā)生故障時，對應變頻 器停止工作，不會影響整臺紡絲機的正常運轉。

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