（中国乐凯集团有限公司胶片事业部）
摘要：张力控制变频器是卷绕系统进行张力控制的一种选择，但变频器在运转中会出现过载故障，影响卷绕系统的张力控制效果，本文就一种卷绕系统张力控制变频器的过载故障进行原因探查和故障处理，希望给相关工作人员以启示。
关键词：卷绕系统；张力控制；变频器；过载故障处理
在某薄膜卷绕系统传动中，使用艾默生 TD3000 来进行张力控制，传动电机的张力实际值是位于它前面的张力传感器的实际值。通过张力控制，能保证薄膜紧度、定量等准确。现利用艾默生 TD3000 的转矩控制功能，通过检测该处的张力情况，来控制传动电机的转矩，从而形成一个张力闭环。电机的转矩增大，则纸幅拉紧，张力的实际值就会上升；相反，转矩降低，则薄膜松垂，张力的实际值就下降。
1通用变频器过载的原因
电动机能够旋转，但运行电流超过了额定值，称为过载。变频器过载的基本特征是：电流虽然超过了额定值，但超过的幅度不大，一般也不形成较大的冲击电流（否则就变成过流故障），而且过载是有一个时间的积累，当积累值达到时才报过载故障。根据变频器的结构原理可以知道，变频器过载发生的主要原因有以下几点：（1）机械负荷过重，其主要特征是电动机发热，可从变频器显示屏上读取运行电流来发现。（2）三相电压不平衡，引起某相的运行电流过大，导致过载跳闸，其特点是电动机发热不均衡，从显示屏上读取运行电流时不一定能发现(因很多变频器显示屏只显示一相电流)。（3）误动作，变频器内部的电流检测部分发生故障，检测出的电流信号偏大，导致过载跳闸。
而对于变频器过载故障的检查方法和解决对策包括以下两点：（1）检查电动机是否发热，如果电动机的温升不高，则首先应检查变频器的电子热保护功能预置得是否合理，如变频器尚有余量，则应放宽电子热保护功能的预置值。如果电动机的温升过高，而所出现的过载又属于正常过载，则说明是电动机的负荷过重。这时，应考虑能否适当加大传动比，以减轻电动机轴上的负荷。如能够加大，则加大传动比。如果传动比无法加大，则应加大电动机的容量。（2）检查电动机侧三相电压是否平衡，如果电动机侧的三相电压不平衡，则应再检查变频器输出端的三相电压是否平衡，如也不平衡，则问题在变频器内部。如变频器输出端的电压平衡，则问题在从变频器到电动机之间的线路上，应检查所有接线端的螺钉是否都已拧紧，如果在变频器和电动机之间有接触器或其他电器，则还应检查有关电器的接线端是否都已拧紧，以及触点的接触状况是否良好等。
2张力变频器过载的排除
对于本次张力变频器过载可以采用图 1的艾默生变频器过载故障定位方式进行排除。由于薄膜克重不大，显然可以排除负载过大问题。
图1艾默生过载故障定位
因此，怀疑此次张力变频器过载的原因出在变频器参数上。根据设计图纸发现，张力变频器利用了直接转矩控制功能，如图 2所示。
图2直接转矩控制功能
在这里，张力的设定值为 T 设定，实际值为 T 实际，经过张力控制器（T-控制）的 PID 调节器后，直接进入 TD3000 变频器的 M-控制（即转矩控制）模式。但是，变频器的转矩控制能顺利进行，必须使得变频器额定输出转矩相对比较大（如 20％以上），这样相对转矩变化量就可以得到控制。然而薄膜克重下降后，变频器的转矩输出也顿时下降，这样一来转矩控制的效果就大打折扣，加上 TD3000 的转矩控制精度只有±5％（通用变频器的转矩控制精度本身就不如速度控制精度），就会出现转矩“打噎”和“急加速或急减速”这样两极分化的显现，最终出现 E013 变频器过载。由此可以看出，本案例的故障在于控制方式的选择必须符合生产实际。因此，将“转矩控制”切换“速度控制”。新控制方式通过张力实际情况来控制传动电机M 的速度，从而形成一个新的张力闭环。电机 M 的速度加快，则薄膜拉紧，张力的实际值就会上升；相反，速度降低，则薄膜松垂，张力的实际值就下降。经过张力控制器（T-控制）的 PID 调节器后，再乘以 3%的偏移量，做为该传动点速度设定值的一个组成部分。原来传动的速度设定值（V 设定）加上该组成部分，就是速度环（Ｖ-控制）的输入值，然后即可进行速度控制。在这里设置 3%偏移量的目的就是通过传动速度的改变而使张力得到有效的控制。由于转矩控制方式是在有速度传感器矢量控制的方式下才能实现，因此只需要将转矩控制消除就可以了，其他参数基本不变，包括电机参数辨识等。因为原来控制模式采用 F3.06=0 即转矩控制条件有效，并通过多功能端子 X1 来切换，现在只需要将此功能取消即可。
图3张力控制和速度控制
在图 3的张力控制原理中，T-控制就是张力控制模块的实现，包括自动和手动方式两种来进行。张力控制模块投运前需先检测判定现在的张力实际值是否在可投运的范围之内，否则就不能投运，此时按手动投运按钮或自动投运信号为“1”时，即进入张力控制模块的循环中。张力 PID 模块的退出，它的条件为相关部位检测到断纸信号或按手动退出按钮。
结束语
总之，本文就一种变频器张力控制系统的过载故障进行了分析处理，并对变频器可能发生过载故障的原因进行分析和阐述，帮助读者梳理进行张力控制变频器过载故障处理的一个思路，希望读者能够据此找到自身在变频器调试中进行过载问题解决的思路，以提升自身的张力控制系统调试效率。
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论文作者:杨文霞,吴兵
论文发表刊物:《电力设备》2017年第19期
论文发表时间:2017/11/24
标签：变频器论文; 转矩论文; 电动机论文; 卷绕论文; 速度论文; 故障论文; 电流论文; 《电力设备》2017年第19期论文;