工業(yè)洗衣機的機電理論知識
最初的工業(yè)水洗機都是采用雙速電機、三速電機乃至兩個雙速電機作為驅(qū)動力，通過皮帶將動能傳遞給滾筒，滾筒在轉(zhuǎn)動過程中，帶動并攪拌布草（被洗滌織物的總稱，下文均同）與洗滌溶液，達(dá)到洗凈布草的目的。不同洗滌能力的工業(yè)水洗機，采用不同直徑的電機帶輪和滾筒帶輪以產(chǎn)生近似的轉(zhuǎn)速比，使?jié)L筒獲得較低的洗滌速度和較大的力矩。其機械結(jié)構(gòu)如圖1所示。
但采用雙速電機的缺點很多，轉(zhuǎn)速固定，無法滿足不同布草需要不同洗滌和脫水速度的需求、電機速度受極數(shù)限制、脫水時的高轉(zhuǎn)速和大轉(zhuǎn)矩?zé)o法同時滿足，致使布草的脫水率較低。此外還有啟動電流大、浪費電能、停機時需要機械剎車、機械噪聲大且容易發(fā)生故障等不足之處。
隨著變頻技術(shù)的成熟，變頻器開始在工業(yè)水洗機上廣泛應(yīng)用。應(yīng)用變頻器之后，電機的速度可以自由地調(diào)節(jié)，還可使用通訊獲取變頻器的輸出頻率并轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)速實時地顯示出來，對不同的布草可以方便地設(shè)定所需的洗滌和脫水速度，能夠很好地兼顧高轉(zhuǎn)速和大轉(zhuǎn)矩兩個方面。變頻器可完全取代雙速或多速電機，這已經(jīng)成為必然的趨勢。
2 工業(yè)水洗機的負(fù)載特性
水洗機的負(fù)載是一個不斷變化的負(fù)載。布草和洗滌液開始時在滾筒中處于靜止?fàn)顟B(tài)，洗滌時，電機要拖動它在短時間內(nèi)達(dá)到設(shè)定的洗滌速度，滾筒內(nèi)的提升筋將布草提升到洗滌液面的某一高度，當(dāng)布草的離心力垂直向上的分量小于布草的重力時，布草便跌落到洗滌液中，起到揉搓作用。為了加強揉搓的作用，滾筒總是正轉(zhuǎn)一段時間后，停下來再反轉(zhuǎn)，這樣布草的洗凈度更高。洗滌完畢后，通過一個比洗滌速度略高的均布動作將布草均勻分布在滾筒中，避免因布草分布不均勻致使布草嚴(yán)重偏心，在高速脫水時引起機器的劇烈振動，損壞機器。均布完畢后即進(jìn)入脫水階段，為了減小機器的振動，一般都會設(shè)置高速脫水頻率的一半—即中脫頻率來過渡，使機器穩(wěn)定一段時間以后再繼續(xù)加速到高脫頻率。對于變頻器來說，洗滌和均布過程，都是恒轉(zhuǎn)矩輸出的過程，而中脫和高脫過程，則是恒功率輸出過程。
洗滌時變頻器的頻率決定于滾筒直徑和傳送比。要獲得揉搓作用，就要用適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)速將布草帶到處然后落下，如果速度太慢，布草可能在較低的位置就已經(jīng)落下，揉搓作用較?。蝗绻D(zhuǎn)速太快，則由于離心力大于布草重力，布草無法落下，起不到揉搓作用。滾筒轉(zhuǎn)速與直徑的關(guān)系已知為：
同樣對于xgq-30f，取重力加速度g=9.8m/s2，可計算出f2≥193.1hz，于是變頻器的高脫水頻率取194hz，變頻器的運行過程如圖2所示。時間t1表示洗滌時的加速時間，因與減速時間通常一致，因此沒有單獨標(biāo)出，而t2表示脫水加速時間，t3表示脫水完畢的減速時間。為獲得較強揉搓作用，洗滌時間t1通常設(shè)置得較短，這樣滾筒轉(zhuǎn)速就可以在短時間內(nèi)達(dá)到設(shè)定值。而脫水的加/減速時間則設(shè)置得比較長，避免出現(xiàn)過電流或過電壓故障。
3 工業(yè)水洗機的常見故障分析
國內(nèi)的工業(yè)水洗機多使用lg公司的is5系列洗滌機械專用變頻器，因此后文涉及到的接線圖或參數(shù)都是按照is5的手冊給出。其接線圖如圖3所示。
水洗機上的變頻器容易出現(xiàn)故障，一是因為變頻器的負(fù)載變化較大、頻率范圍寬、振動大。不同重量的布草、不同的高度的洗滌液位以及滾筒轉(zhuǎn)動時布草的跌落等，都會引起負(fù)載力矩的大范圍變化。二是水洗機的使用環(huán)境通常都比較惡劣。國內(nèi)的洗衣房相當(dāng)一部分位于地下，濕度和灰塵大，并且由于敷設(shè)大量的蒸汽管道，夏天時的環(huán)境溫度非常高。因此導(dǎo)致了變頻器容易出現(xiàn)三大故障：過熱故障、過電流故障、過電壓故障，統(tǒng)計表明，這三類故障約占變頻器總故障率的80％。
過熱故障發(fā)生的原因是，安裝在散熱片上的溫度開關(guān)，檢測到散熱片的溫度超過了安全的溫度值，于是溫度開關(guān)斷開，變頻器控制回路檢測到后，停止主回路輸出，并給出過熱提示。這個故障多發(fā)生于夏天，夏天時溫度很高，而洗衣房中布草所產(chǎn)生的毛絨經(jīng)常堵塞散熱片的鰭片或加強空氣流通的風(fēng)扇進(jìn)風(fēng)口，引起散熱不良，熱量累積使散熱片溫度過高，造成過熱故障。的辦法就是對變頻器的散熱片、散熱風(fēng)扇定期除塵，在夏天時可借助其它通風(fēng)設(shè)備加強散熱。這個看似簡單的故障，卻是三大故障之首，也許是用戶對此不夠了解或者不夠重視的緣故。
過電流故障發(fā)生的原因是，通過互感器檢測到變頻器輸出到電機的電流超過變頻器額定電流的兩倍，并持續(xù)10s，則變頻器停止主回路輸出，給出過電流提示。對水洗機來說，一個運行周期約50min，洗滌所占的時間約為40nin，因此過電流一般發(fā)生在洗滌時，出現(xiàn)原因都是轉(zhuǎn)矩補償不恰當(dāng)引起的。轉(zhuǎn)矩補償在低頻時，為補償電動機定子繞組電阻引起的電壓降，采用保證＝常數(shù)的方法。無論轉(zhuǎn)矩設(shè)置過大或過小，都可能出現(xiàn)過電流故障。補償過大，電機定子會因磁飽和出現(xiàn)大電流；補償過小，電機又會因輸出力矩不足而出現(xiàn)大電流。轉(zhuǎn)矩補償量設(shè)置值過大還是過小比較容易判別。在不放布草時，用手轉(zhuǎn)動滾筒可以先排除機械方面的問題，然后進(jìn)行洗滌，如果此時出現(xiàn)過電流，就可能是過補償引起的。將fu1-26（轉(zhuǎn)矩補償方式）改為手動補償，并將fu1-27/28（正/反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩補償量）從默認(rèn)的2％減小為1％，再次洗滌運行，如果電流減小，即確認(rèn)為轉(zhuǎn)矩過補償，可進(jìn)一步減小補償量或減小輸出電壓值來減小運行電流。如果在放了布草和一定高度的液位運行時出現(xiàn)過電流，可以嘗試fu1-27/28（正/反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩補償量）增大為3％，也可以降低液位或減輕布草重量，再次洗滌運行，如果電流減小即確認(rèn)為轉(zhuǎn)矩欠補償。要通過多次更改補償量，然后運行來找到最小電流點。根據(jù)經(jīng)驗，在調(diào)試中，滾筒中裝洗滌總重量的60％的布草，洗滌液位加為中水位時，調(diào)試轉(zhuǎn)矩補償量，使變頻器運行電流小于額定電流的80％，這樣變頻器就不容易出現(xiàn)過電流故障。對于用戶來說，由于軸承的磨損或者潤滑脂的干涸等，也可能引起負(fù)載變化，此時也需要調(diào)整轉(zhuǎn)矩補償量來解決。
過電壓故障發(fā)生的原因是，并聯(lián)在變頻器直流母線上的電容器上的電壓超過了安全值一段時間后出現(xiàn)。這個故障如果發(fā)生在運行過程中，有可能是電源輸入電壓過高或電網(wǎng)中有瞬間過電壓，這個可以確認(rèn)電源電壓后，重新啟動變頻器即可。如果是減速過程中出現(xiàn)，有以下的四種可能，需要一一判斷：
（1） 減速時間太短
可以將減速時間延長來試驗。
（2） 大于3.7kw的變頻器，fu2-75未選擇“external db-r”
大于3.7kw的lg變頻器都是使用外接制動電阻的，因此使用時要選擇這個參數(shù)使外接制動電阻有效。
（3） 制動電阻及接線異常
用于消耗能量的電阻損壞或接線不正常，能量無法釋放，也會出現(xiàn)過電壓故障。斷電后從變頻器或制動單元輸出端子上測量，確認(rèn)電阻及接線是否正常。
（4） 制動單元損壞
制動單元無法及時打開引起過電壓故障，可用替換法確認(rèn)。
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