摘要：本文主要介紹健身器材方面變頻器的應(yīng)用，以及相關(guān)的調(diào)試說明
一．引言
進行健身鍛煉時，體內(nèi)會發(fā)生一系列的生理生化變化：中樞神經(jīng)系統(tǒng)活動緊張，內(nèi)分泌機能提高，酶系統(tǒng)活躍，新陳代謝旺盛，單位時間內(nèi)的能量消耗數(shù)倍、十?dāng)?shù)倍于安靜狀態(tài)，體內(nèi)的糖、脂肪被大量分解供能，蛋白質(zhì)代謝更新加快，大量的維生素、無機鹽參與分解代謝而加大了損耗丟失過程。這些變化，使機體對各種營養(yǎng)物質(zhì)的需求量大為增加。
合理營養(yǎng)與體育鍛煉是維持和促進健康的兩個重要條件。在群眾性健身鍛煉活動中，因各個項目代謝特點不同而對合理營養(yǎng)有著不同的需求特點。
健身器材，本身的發(fā)明是一個很讓人認(rèn)可的事，將人們的運動由室外運動轉(zhuǎn)向室內(nèi)的運動，這是一個創(chuàng)舉。我們不用為每天刮風(fēng)下雨影響鍛煉效果而在意，這樣就使得跑步機成為健身器材中最受歡迎的設(shè)備，例如健身車，樓梯機，劃船機運動是我們可以經(jīng)常運動鍛煉的運動設(shè)備，而由滑雪運動發(fā)展而來的橢圓運動機成為一種運動設(shè)備的創(chuàng)新。
震動訓(xùn)練起源于冬季滑雪運動，利用震動強直性震動反射（tonic vibration reflex，TVR）增加更多的運動單位（motor units）來進行肌力訓(xùn)練，這可以使最大肌的收縮產(chǎn)生更多力量和爆發(fā)力，神經(jīng)適應(yīng)的功能也提升了肌力訓(xùn)練的功能。此外，影響神經(jīng)系統(tǒng)功能的震動同時也運用在物理治療中，對于帕金森氏癥PD（Parkinson`s disease）和運動傷害的前十字韌帶損傷ACL（Anterior Cruciate Ligament Ruptur）等等都也有治療的效果。
二．機器介紹
電機帶動小輪(直徑為50mm),小輪通過皮帶帶動左右兩個大輪(直徑為100mm),大輪上面的平板做上下運動,運動幅度為13mm.機器箱大小為700mm*630mm*175mm(長*寬*高),變頻器與旁邊物體的空間為;左右兩邊的空間為80mm和100mm,上蓋為100mm,下蓋為100mm,面板空間高度為70mm.見下圖.
客戶要求變頻器工作頻率范圍為10-60HZ.震動機每次工作的周期為5分鐘. (工作周期為5分鐘的含意是震動機的控制器程序上已經(jīng)設(shè)置好每工作一次最長只能有5分鐘.面板上有一個速度調(diào)整的按鈕,通過這個按鈕用戶可以調(diào)整震動速度,速度默認(rèn)為36HZ;一個激活按鈕和一個停止按鈕,當(dāng)按激活按鈕后,機器開始運行,如果不按停止按鈕,機器就會以開始設(shè)定的頻率一直工作,5分鐘后自動停止.停止后需要重新按激活按鈕,下一個循環(huán)才會重新開始.)
三．對于變頻器的要求
1．安全性能
任何電器的使用，安全性能是第一要求。通過CE和UL認(rèn)證的變頻器，是最好的選擇。
2．低速力矩
由于健身器材工作的速度范圍寬，對應(yīng)變頻器的工作頻率范圍就會比較大，一般情況下速度高時輸出力矩都不會存在問題。低速工作時由于電機損耗占輸入電壓的比例不能夠忽略不計，而且某種程度上的會影響電機的輸出力矩，所以在選擇變頻器上要選擇一款能夠滿足這個要求的型號。
3．靜音
人在鍛煉身體的時候都希望能夠有一個良好的環(huán)境，聽著音樂，欣賞美好的景色。如果健身器材發(fā)出很大的噪音，就會嚴(yán)重影響到鍛煉者的心情。
四．臺達M系列變頻器的特點
通過CE，UL國際認(rèn)證；
VF及無感測向量控制，能夠在低速時提供高轉(zhuǎn)矩；
超低噪音，載波頻率可自1kHz-15kHz調(diào)整；
寬電壓范圍，-10%--+10%；
自動轉(zhuǎn)矩提升及自動滑差補償功能；
省能源運轉(zhuǎn)及自動穩(wěn)壓調(diào)節(jié)功能；
五．測試情況介紹
測試變頻器型號:007M11A (輸入:1PH 100-120V 50/60HZ 16A
輸出:3PH 0-240V 4.2A)
電機型號: 50HZ/230V/0.37KW/1.82A/1370RPM
變頻器設(shè)置參數(shù):
其它參數(shù)默認(rèn)
現(xiàn)場測試情況:變頻器進線電壓為109V,分別對使用的頻率段進行了空載以及負載的測試(負載情況為一個人站在震動機上,體重為70KG左右),以下表格為測試數(shù)據(jù).
測試結(jié)果電機負載電流在電機額定電流和變頻器額定輸出電流以內(nèi)，低速高速都能夠輸出足夠的力矩達到使用者的要求，滿足長期穩(wěn)定的運行要求。
六．調(diào)試時需要注意的問題：
1．由于客戶需要在低頻率工作，普通異步電動機在低速情況下輸出力矩一般都會存在不足。針對這種現(xiàn)象，使用比較先進的無感測矢量控制方式。這種控制方式在不需要外部轉(zhuǎn)速反饋的情況下（對于外部接線沒有任何增加），得到比較硬的機械特性。矢量控制方式的運用，使異步電動機的低頻工作特性達到了十分完美的地步，與直流電動機相比，已經(jīng)毫不遜色了。在低頻力矩方面，能夠提供5HZ時150%的輸出力矩。
由于矢量控制所表現(xiàn)出來的性能很大程度上依賴其內(nèi)部所設(shè)定的交流電機數(shù)學(xué)模型，所以運行前必須要讓變頻器了解到其控制電機的基本參數(shù)（例如額定電壓，額定電流，空載電流，阻抗，感抗等）。有些參數(shù)是很容易得到的，例如額定電壓，額定電流，在電機的銘牌上就有標(biāo)識；而像阻抗，感抗等電機內(nèi)部參數(shù)，就無法簡單得到。于是臺達變頻器提供電機參數(shù)的自整測功能，這個功能能夠自動計算出這些參數(shù)。臺達M系列目前提供兩種方式的電機參數(shù)量測功能：靜態(tài)量測和動態(tài)量測。靜態(tài)量測和動態(tài)量測唯一的區(qū)別就是動態(tài)量測能夠檢測出電機的空載電流。靜態(tài)量測執(zhí)行時電機不會出現(xiàn)運行，一直處于靜止?fàn)顟B(tài)，主要用于電機和負載無法脫離的場合；動態(tài)量測執(zhí)行時電機會出現(xiàn)運行狀態(tài)，主要用于電機空載能夠運行的場合。
2．上位機同變頻器之間是通過通訊的方式來工作，這種方式的優(yōu)點是接線簡單（只需要兩根線），使用標(biāo)準(zhǔn)接口，抗干擾能力強，穩(wěn)定可靠，維護方便。接線圖如下：
七．結(jié)束語
目前健身器材越來越普及，對于健身器材的要求也越來越高，穩(wěn)定性，安全性，調(diào)速方便，性能優(yōu)越的產(chǎn)品越來越受到大家的喜愛。使用臺達變頻器的震動機，調(diào)試效果客戶非常滿意，低速力矩大，全速范圍內(nèi)的電機工作電流都低于電機額定電流，保證了電機長期穩(wěn)定運行，滿足了出口機器的要求。
參考文獻： 《VFD-M使用手冊》
