多年來我們國家在印刷系統(tǒng)中主傳動都是采用整流子電動機(jī)、滑差電動機(jī)和直流電動機(jī)為主的動力源。整流子異步電動是一種恒轉(zhuǎn)矩交流調(diào)速異步電動機(jī)，它的調(diào)速范圍比較廣，能無極調(diào)速，它與機(jī)械變速和電氣調(diào)速裝置相比較，具有起動性能好，負(fù)載功率因數(shù)和效率較高等優(yōu)點(diǎn)，但是它的體積大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，做成自動調(diào)速裝置也比較復(fù)雜，維修比較困難。 轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速電機(jī)，它是采用了電磁調(diào)速異步電動機(jī)，電磁調(diào)速系統(tǒng)是以異步電動機(jī)為原動機(jī)，而通過改變電磁離合器勵(lì)磁電流的大小來實(shí)現(xiàn)調(diào)速的，它的優(yōu)點(diǎn)是裝置及線路控制簡單，價(jià)格便宜，但是它只能用于中速以上，而且耗能大、效率低，而且容易產(chǎn)生飛車。 直流電動機(jī)多在卷筒紙印刷機(jī)上做主傳動，但是在當(dāng)時(shí)的條件下，由于半導(dǎo)體元器件的質(zhì)量，制造精度和組裝工藝的限制，也出現(xiàn)了很多問題。 八十年代北京人民機(jī)器生產(chǎn)的PPZ1020-1機(jī)組式平版膠印機(jī)主傳就采用了BBP-K變頻器進(jìn)行調(diào)速，當(dāng)時(shí)電氣控制是以PC機(jī)(可編程序控制器)為控制核心，因?yàn)镻C性能可靠穩(wěn)定(日本OMRON公司生產(chǎn))，可以保證電氣系統(tǒng)的正常運(yùn)行，PC機(jī)主要由輸入端，輸出端及CPU為控制核心的內(nèi)部電路組成控制(光電，限位開關(guān)和按鈕等)信號接入輸入部，輸出端分別接在外部電路中，控制程序，用戶不能修改，PC機(jī)內(nèi)部工作狀態(tài)可通過“編程器”的顯示進(jìn)行監(jiān)測。PC機(jī)的輸出繼電器接點(diǎn)與外部繼電器組成繼電器控制電路，可根據(jù)電氣原理圖判斷電路工作是否正常。 變頻調(diào)速控制 本機(jī)主傳動電機(jī)采用變頻調(diào)速三機(jī)異步電動機(jī)，并通過變頻器進(jìn)行無級調(diào)速。主電機(jī)是通過變頻器控制外設(shè)的電位器進(jìn)行調(diào)速的，電位器裝在C-2調(diào)速單元內(nèi)，并由一一個(gè)伺服電機(jī)驅(qū)動，通過按鈕板上的“+”、“-”按鈕和PC程序控制伺服電機(jī)來達(dá)到增減速的目的。如圖一所示。(a、b、c) 圖a為主變頻器原理圖，b為運(yùn)行控制圖(主電機(jī))，c為PC輸出圖。 特別是近年來我國的電力發(fā)展很快，隨著電力半導(dǎo)體器件的發(fā)展，變頻器的也非常快，尤其是電力電子器件的自關(guān)斷化、模塊化，交流電路開關(guān)的高頻化及控制手段的數(shù)字化，促進(jìn)了變頻器的小型化，多功能化、高性能化。特別是控制手段的數(shù)字化，利用了微機(jī)的強(qiáng)大信息處理能力，使軟件功能不斷強(qiáng)化，使得變頻器的靈活性，適應(yīng)性，穩(wěn)定性不斷提高和增強(qiáng)。隨著網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的到來，變頻器的網(wǎng)絡(luò)功能和通信功能不斷增強(qiáng)，它不僅可以與設(shè)備網(wǎng)的現(xiàn)場總線直接相連，同時(shí)還可以與設(shè)備信息網(wǎng)交換實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。 目前國內(nèi)變頻器市場競爭非常激烈，如國內(nèi)外的廠商有日本三菱、日本富士、德國西門子、美國A-B公司和瑞典ABB公司等。特別是各廠商所提供的各種基本功能設(shè)定，它所提供的通用接口和獨(dú)立的功能模塊，使用戶可以任意選配和組合。因?yàn)樽冾l器內(nèi)部的可控制的參數(shù)和檢測的變量就有上百個(gè)，因此要想選用好和使用好，特別是使變頻器工作在最佳狀態(tài)，發(fā)揮最佳效能并不是一件很容易的事，因此需要對變頻器的基本結(jié)構(gòu)和調(diào)速原理應(yīng)有更深的了解。 一 變頻器的基本構(gòu)成 1、變頻器的主要任務(wù)是將把恒壓，恒頻的交流電轉(zhuǎn)換成為變壓，變頻的交流電，來滿足交流異步電動機(jī)的變頻調(diào)速之目的。 2、變頻器從結(jié)構(gòu)上分 (1)交—交變頻器，交—交變頻器通常多用于大功率500KW～1000KW以上。拖動電機(jī)屬于普通電機(jī)，價(jià)格也比較便宜。總的特點(diǎn)是輸出到電動機(jī)的電流近似三相正弦電流，附加損耗小，轉(zhuǎn)矩脈動量小，轉(zhuǎn)速較低(它是由三組可逆整流器組成，當(dāng)三組移相信號是一組頻率和幅值均可調(diào)的三相正弦信號時(shí)，則變頻器輸出三相交流電)。 (2)交—直—交變頻器，主要用于中小功率，轉(zhuǎn)速比較高，負(fù)載比較平穩(wěn)的場合，它是將恒壓，恒頻的交流電通過整流電路變換成直流電，然后再經(jīng)過逆變器將直流電變換成可調(diào)壓，調(diào)頻的交流電，這種變頻器雖然多了一個(gè)中間直流環(huán)節(jié)，但輸出的交流電的頻率可以高于電網(wǎng)的頻率。 二 變頻器的基本調(diào)速原理： 改變電源電壓的頻率可以調(diào)節(jié)電動機(jī)的同步轉(zhuǎn)速，從而實(shí)現(xiàn)電動機(jī)的平滑調(diào)速，如電源電壓U1、頻率f和電磁轉(zhuǎn)矩Tem或電磁功率Pem的變化滿足下列關(guān)系式 我們假設(shè)磁路為線性時(shí)，異步電動機(jī)的效率、功率因數(shù)，最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)和絕對轉(zhuǎn)差（ns—n）幾乎不變，因此要求恒轉(zhuǎn)矩（Tem＝常值）調(diào)速運(yùn)行必須滿足電源電壓和頻率成比例的變化，即 U1/f＝常值。這時(shí)氣隙主磁通和磁路各部分磁密基本不變，電動機(jī)的性能才不會改變，如果要求恒功率（Pem＝常值）調(diào)速運(yùn)行或必須使 這時(shí)如果降低頻率調(diào)速則主磁通及各部分磁密將增加，因而電路機(jī)的磁路實(shí)際上是不可能而線性的，所以在低速運(yùn)行時(shí)電動機(jī)的勵(lì)磁電流是增加的，因此功率因數(shù)和效率是下降的。因此常用變頻器調(diào)速系統(tǒng)在額定轉(zhuǎn)速以下為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，在額定轉(zhuǎn)速以上為恒功率。 三 變頻器的基本技術(shù)數(shù)據(jù)： 1．輸入數(shù)據(jù) ⑴輸入電壓：3相 380V 50HZ ⑵額定頻率：50HZ （出口 60HZ） 2. 輸出數(shù)據(jù)： ⑴額定輸出電壓，因而輸出電壓是隨頻率的變化而變化的。因此輸出電壓總是輸入電壓相等的。 ⑵額定輸出電流，允許長時(shí)間通過的最大電流是選擇變頻器容量的主要依據(jù)。 ⑶額定輸出功率（容量），是由輸出電壓和輸出電流的乘積而決定的。即Sn= UnIn.額定輸出容量KVA、Sn，Un額定電壓V，In額定電流A ⑷配用電機(jī)容量，我們是指不變負(fù)載下能夠配用最大電機(jī)容量與額定輸出容量之間的關(guān)系如下：Pn=SnnncosφM Pn—電動機(jī)容量KW nn—電動機(jī)額定效率 cosφn—電動機(jī)的額定功率因數(shù) ⑸輸出頻率范圍：即輸出頻率調(diào)節(jié)的最大調(diào)節(jié)范圍，一般用輸出最大頻率和最小頻率來表示。在我們使用過的三菱生產(chǎn)的FR—540頻率為0.2～400 臺達(dá)生產(chǎn)的VFD—B頻率為0.1～400 安川生產(chǎn)的CIMR—G7A為0.01～400 四 如何衡量變頻器的性能的好壞，有以下幾點(diǎn)： 1.轉(zhuǎn)速的控制的方法：頻率上升和下降的最快時(shí)間，一般靜差下的最低轉(zhuǎn)速即調(diào)速范圍。 2.多段速度的選擇，載波頻率的設(shè)定、數(shù)字的設(shè)定，速度反饋和定時(shí)控制，人機(jī)界面等功能。 3.變頻器的PID功能的設(shè)定和怎樣預(yù)置和調(diào)節(jié)PID等參數(shù)，PID功能生效后，有哪些功能將發(fā)生變化？ 4.生產(chǎn)廠家提供的網(wǎng)絡(luò)通信接口，可編程序控制器接口，各種安全保護(hù)措施和遠(yuǎn)程故障診斷及顯示功能，這些功能在八十年代到九十年代初還不具此項(xiàng)功能，到九十年代中期才逐漸發(fā)展起來的。 五 目前變頻器在印刷系統(tǒng)中的應(yīng)用： 近年來由于通訊技術(shù)、微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，使得工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)更加廣泛地應(yīng)用到生產(chǎn)實(shí)踐中。工業(yè)控制系統(tǒng)由原來的單一，獨(dú)立的控制系統(tǒng)發(fā)展到復(fù)雜集成的工業(yè)控制網(wǎng)，從模擬控制到數(shù)字控制，從DDS到PLC，從集散控制DCS到現(xiàn)場總線，特別是現(xiàn)場總線技術(shù)的發(fā)展，以其靈活的控制方式，信息共享和低成本等特點(diǎn)，被廣泛用于復(fù)雜的控制系統(tǒng)中，構(gòu)成了多層次的開放的自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。 目前變頻器的功能也不走單一的調(diào)速裝置了，也在飛速發(fā)展著，到八十年代末九十年代初北京人民機(jī)器總廠所屬單位所生產(chǎn)的平版紙膠印機(jī)，表格印刷機(jī)，柔性版印刷機(jī)，卷筒紙印刷機(jī)和印后裝置等都采用了變頻器調(diào)速裝置。而且在印刷機(jī)上的給水量和風(fēng)量控制上也都采用了變頻器跟蹤主機(jī)速度進(jìn)行給水量和給風(fēng)量的自動控制，同時(shí)在不影響跟蹤給水量和風(fēng)量控制的同時(shí)還能用手動進(jìn)行微量調(diào)整，這就使印刷質(zhì)量得到了進(jìn)一步的提高保證。如圖二所示 ，圖二是雙色膠印機(jī)上下給水輥?zhàn)咻斎霐?shù)據(jù)，編入程序通過D/A轉(zhuǎn)換模塊和主機(jī)速度自動跟蹤進(jìn)行自動給水量大小來控制的。它是采用四組D/A轉(zhuǎn)換模塊來完成的，我們只舉一組給水控制。我們都知道D/A轉(zhuǎn)換模塊能將數(shù)學(xué)量轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的模擬量。數(shù)學(xué)量一般是在時(shí)間的數(shù)值上都走離散的，而模擬量則走連續(xù)的。它的主要技術(shù)指標(biāo)有以下幾項(xiàng)： 1.分辨率：是指最小輸出電壓（對應(yīng)的輸入數(shù)字量只有最低有效位為“1”）與最大輸出電壓（對應(yīng)的輸入數(shù)學(xué)量所有有效位全為“1”）之比叫做分辨率。 2.轉(zhuǎn)換精度：它表示最大的轉(zhuǎn)換誤差。總的轉(zhuǎn)換誤差包括非線性誤差，比例系數(shù)誤差和飄移誤差等分量。 3.轉(zhuǎn)換速度：它表示輸出的電壓的建立時(shí)間，即從送入數(shù)字信號起，到輸出電壓達(dá)到穩(wěn)態(tài)值所需要的時(shí)間。 4.D/A轉(zhuǎn)換模塊種類很多，詳細(xì)請參考有關(guān)資料。 隨著變頻器的飛速發(fā)展，如高性能，高精度，多功能的具備無速度傳無器矢量控制功能，可實(shí)現(xiàn)無傳無器應(yīng)用的場合高轉(zhuǎn)矩，高精度的控制的新一代變頻器的產(chǎn)出，今后在印刷系統(tǒng)中應(yīng)用會越來越廣泛。