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1、交流变频调速在液压系统中的应用广东工业大学黎勉罗勇武查晓春李定华摘要:把变频调速技术应用于液压系统,通过改变电机的转速从而改变液压系统的速度,将给液压系统带来许多好处,也给液压系统的设计带来一些新的问题,本文对此进行了论述。关键词:液压传动变频调速节能在大功率大容量的自动控制系统中大量使用液压明的前景,特别是大功率间歇运动的调速系统,其优系统。液压系统以其驱动功率大、功率/体积比大、越性更为显著。可远距离传送、多头输出等优点,显示出其极大的优由油泵输出流量公式:Q=nq可知,改变排越性。但是,液压传动也有其固有的一些缺点。例量或改变转速均可改变油泵的输出流量。如
2、,效率不高、对介质要求高、元件寿命短等。另交流变频调速液压系统也是一种改变油泵输出流外,液压系统多以异步电机驱动,在交流变频调速推量的调速方式,但与变量泵不同,变量泵是维持转速广应用以前,电机不调速,只能从液压系统方面想办不变,改变每转排量;而交流变频调速则是通过改变法。交流变频调速的出现为液压系统提供了一种全新电机的转速从而改变油泵的转速。因此,油泵可以选的调速方法,与传统的液压调速方式相比,有许多优用价格低廉,可靠性高的定量泵。目前,廉价的变频点。为便于比较,将常用的液压调速方式分述如下。器恒转矩输出的调速范围为不低于1比20,高性能1液压系统常用的调速方式的变频器则可达1
3、比100以上,完全满足液压系统的(1)节流调速要求。然而,油泵在较低转速吸油困难,容易引起输节流调速是小功率液压系统最常用的调速方法,出流量脉动。因此,采用交流变频调速的液压系统调由于有能量损耗,因此只适合于小功率液压系统或速速范围一般在1比20以内。如在小流量时与节流调度变化不大的场合。同时,还会造成油温过高,需增速一起使用,则可达到很宽的调速范围。加冷却设备,还带来噪声增加等问题。对于通用设3交流变频调速液压系统的优点备,如注塑机、挤出机、压力机等,快进、工进、辅(1)节能效果显著助动作速度相差悬殊,采用节流调速极不合适。交流变频调速液压系统避免了节流损耗和溢流、(2)双泵
4、供油泄荷损耗。另外,交流变频调速液压系统还提高了原双泵供油可解决速度变化悬殊的问题,但它是有动机!!!异步电机的效率和改善功率因数。这是其它级调速,对使用范围的拓宽受到限制,此外,还有泄液压调速方式无法解决的。荷损耗。异步电机效率与负载的关系如图1所示,负载越(3)差动调速低,效率也越低。异步电机在负载率为75%以上的差动调速是一种高效的调速方式,由于差动回路范围内效率较高,低于50%效率明显下降,低于带负载能力较差,只适用于非工作段的快进,对柱塞30%电机效率显著变坏。在液压系统的设计时,往往缸不适用,只有两级速度。考虑设备要有一定的通用性,其电机通常按最大负一般的液压系统,上
5、述调速方式必须相互配合使荷、最高速度来选择,有时还留一定的富裕量。而在用才能满足系统的要求。实际工作中,由于加工对象不同,通常只用到额定容(4)变量泵调速量的一半左右,有时甚至更低。即使是最大负荷用变量泵调速是目前大功率液压系统最常用的调速足,在整个工作循环中,各工步最大功率与最小功率方式。变量泵避免了溢流损耗,调速范围大。与定量也相差很大。例如,铝型材挤出机相差近20倍。采泵相比,变量泵经常不是总工作在很合理的工况下,用交流变频调速后,合理选择变频器的运行参数可使例如,变量柱塞泵斜盘倾角可在8~25变化,由于流电机的效率接近理论最大运行效率。量不同,油泵的斜盘倾角也随之改变,
6、不能总在最佳此外,电机效率与加在电机的端电压有关,其关的斜盘倾角下工作。伺服变量泵的伺服机构比较娇系如图2所示。从图中可以看出,要使电机输出效率气,对传动介质要求高,价格不菲。另外,小流量时较高,随着负载降低,电机的端电压也应相应降低。油泵仍作高速旋转,配流副的磨损并不由于流量的减异步电机的功率因数在负载一定时也与加在电机上的少而得到改善。端电压有关。采用变频调速以前,不管负载轻重,端2交流变频调速液压系统电压不变,效率低,功率因数低,无功电流大,因而液压系统中,大多采用异步电机驱动,而异步电电机的铜耗、铁耗增加。采用变频调速后,端电压随机变频调速是各种异步电机调速中效率最高,
7、同时性着转速降低而降低,效率提高,功率因数提高,功率能最好,是交流调速的主要发展方向。因数的提高,一方面减少电机的铜耗,同时减少电机交流变频调速的出现,给液压调速带来了一个光的发热,延长电机的寿命。可见采用交流变频调速,1997年第6期∀15∀既可以根据所需流量调节电机的转速,又可以根据负(2)响应的快速性载情况选择合适的压频比曲线,使电机的功率因数保采用交流变频调速液压控制系统是通过改变电机持在09以上。采用交流变频调速液压控制系统综合转速来改变液压系统的压力、流量。由于一般
