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常州龙力机械有限公司
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3 空气压缩机变频调速控制方式的设计
3.1 空气压缩机变频调速系统概述
变频器是基于交-直-交电源变换原理，集电力电子和微计算机控制等技术于一身的综合性电气产品。变频器可根据控制对象的需要输出频率连续可调的交流电压。
由电机知识知道，电机转速与电源频率有成正比的关系：
n = 60 f（1-S）／P (3)
式中 n——转速
f——输入交流电频率
S——电机转差率
P——电机磁极对数
因此，用变频器输出频率可调的交流电压作为空压机电动机的电源电压，就可以方便地改变空压机的转速。
空气压缩机采用变频调速技术进行恒压供气控制时，系统原理框图如图1所示。
变频调速系统将管网压力作为控制对象，压力变送器将储气罐的压力转变为电信号送给变频器内部的PID调节器，与压力给定值进行比较，并根据差值的大小按预先设定好的PID控制模式进行运算，产生控制信号去控制变频器的输出电压和频率，调整电动机的转速，从而使实际压力始终维持在给定压力上。另外，采用该方案后，空气压缩机电机从静止到稳定转速可由变频器实现软启动，避免了启动时大电流对电网的冲击和启动给空气压缩机带来的机械冲击。
3.2 变频器的选择
由于空气压缩机是恒转矩负载，故变频器可选用通用型的。又因为空气压缩机的转速也不允许超过额定值，电动机不会过载，一般变频器出厂标注的额定容量都具有一定的余量安全系数，所以选择变频器容量与所驱动的电动机容量相同即可。若考虑更大的余量，也可以选择比电动机容量大一个级别的变频器，但价格要高出不少。
我院改造的压缩机电机型号为LS286TSC-4，功率22kW，频率50Hz，额定电压380V，额定电流42A，4极，转速1470r/min。选用一台三菱FR-A540-22K型变频器，配用电动机容量22kW，额定容量32.8kVA，额定电流43A，额定过电流能力150%（1 min），内置有PID调节器。
3.3 变频器的运行控制方式选择
由于空气压缩机的运转速度不宜太低，对机械特性的硬度无任何要求，故可采用V/F控制方式。
3.4 空气压缩机变频调速系统电路原理图
3.5 变频器的端子连接说明
（1）R、S、T为变频器的三相交流电源输入端子，U、V、W为变频电压输出端子。
（2）变频器的接线端子R1、S1为控制电源引入端，一般在变频器通电前，须事先对变频器的有关功能进行预置，故R1、S1应接至接触器主触点KM1的前面。
（3）变频器对外输出控制端子IPF、OL和FU都是晶体管集电极开路门输出，只能用于36V以下的直流电路内，而我国尚未生产线圈电压为直流低压的接触器。而采用线圈电压为24V的继电器KA1、KA2和KA3来过渡，即由这3个继电器分别控制3个交流接触器：KA1控制KM1，KA2控制KM2，KA3控制KM3。当KM1、KM2 接通时，空气压缩机在变频器控制下运行，当KM3 接通时，空气压缩机在工频电源控制下运行。
（4）A、B、C为故障报警异常输出端，正常时A-C间不通，异常时A-C间通。
（5）端子MRS，当与公共端SD接通时（ON），变频运行和工频运行切换有效，不通时（OFF）操作无效。
随着变频器应用的普及，对传统的空气压缩机进行变频调速改造，具有显著的经济效益和社会效益，值得全面推广。
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