離心脫水機

脫水離心機交流變頻調速將逐步取代直流調速

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脫水離心機交流變頻調速將逐步取代直流調速

發布日期:2018-09-15 作者: 點擊:

脫水離心機交流變頻調速將逐步取代直流調速

轉速調節係統是脫水離心機的核心部分,由控製、功率驅動和電機三大要素組成,主要是控製電機的轉速。在脫水離心機的發展進程中直流調速功不可沒,其主要特點是具有良好的起製動、調速範圍寬、結構簡單、成本低、理論和實踐都比較成熟等,因此八十年代前在離心機中得到廣泛的應用較成熟等,因此八十年代前在離心機中得到廣泛的應用,至今仍在應用和不斷的改進,如改進直流電機銅頭和碳刷的耐磨性,以延長電機的壽命和碳刷的更換周期等。

可控矽相控直流調速是經典的直流調速方案,結構簡單、技術成熟,基本滿足離心機調速的需求,因此在國內外離心機中得到廣泛的應用。其主要缺點是,整流波形差、電流脈動大、輕負載時易出現斷流現象、為維持直流電機電流的連續,需加一笨重的平滑電感,增加了儀器的體積和重量。八十年代後,隨著全控功率器件的發展,如功率晶體管和場效應管等,開關功率變換技術逐漸在離心機直流調速係統中得到應用,如德國eppendorf 5410和5402離心機,這種技術主要是通過高頻直流斬波,調節脈衝占寬比,改變輔出電壓,為直流電機供電。由於開關頻率很高,一般小於50KHZ僅靠電機自身的電感濾波,即可獲得平滑的直流電流,克服了可控矽相控直流調速的缺點,因此轉速更平滑,調速範圍更寬。

開環調速是簡單的調速方案,甚至十幾個分立器件或一個集成塊即可組成一個係統,所以至今國內某些低價位的脫水離心機仍采用這種方案,其主要缺點是需要手動調速,不能控製電機的電流,轉速精度和技術附加值都比較低。鑒於開環調速的局限性,國內外大部分脫水離心機普遍采用既有電流反饋又有轉速反饋的雙閉環調速方案,其主要優點是自動調速、升速快、轉速超調小、精度高、限流功能避免電機過電流損壞。

雖然直流調速曆史悠久、技術成熟、但直流電機機械整流子換向是其致命的弱點,限製了電機的轉速,整流子帶來幹擾,需要更換碳刷等,使得早期的超速或高速脫水離心機不得不采用如齒輪變速的間接提速方案或其它方法,增加了成本和體積,降低了壽命和可靠性。七十年代末,國外超速脫水離心機中率先采用變頻調速技術,主要通過改變感應電機的供電頻率調節轉速。由於感應電機無需機械整流子,不僅免去更換碳刷之煩,而且提高了電機轉速,甚至十幾萬轉的超速離心機,也能直接驅動,大大簡化離心機的結構。變頻調速的技術關鍵:一是全控功率器件的發展和應用,簡化了調速的技術關鍵:一是全控功率器件的發展和應用,簡化了逆變器的主電路;二是SPWM技術改進了逆變器的性能指標;三是控製技術的發展,如矢量控製技術等,使感應電機的控製性能達到或超過直流電機的水平;四是變頻調速專用大規模集成電路和微處理器大大簡化了變頻電路,如西門子三相可編程脈寬調製集成電路SIH4520、Intel公司的SX196MC和TI公司的TMS320C240電機控製單片機等,目前變頻調速完全可以和直流調速相媲美。九十年代後,國外主要離心機廠商的全線產品幾乎都采用變頻調速的技術,不論超速、高速,還是低速離心機,如德國Heraeus、Hettich等,我國也將變頻調速離心機列為攻關計劃,部分廠家已經推出變頻調速離心機,如 湖南湘儀,上海安亭科學儀器廠,中科院生物物理所等。根據交流電機不同,變頻調速也有所區別,目前變頻調速離心機中所用電機主要有三種:異步感應電機、無刷直流電機和可變磁阻電機。1988年SORVALL應用無刷直流電機首次推出RC-285亞超速離心機,Beckman應用可變磁阻電機生產出轉速高達三萬轉的Avanti係列離心機,其起製動加減速率比同類脫水離心機快一倍,但目前應用普及和成熟還是異步感應電機。

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