工人培訓(xùn)之自動(dòng)控制元件的應(yīng)用交流變頻器

1、中級(jí)電工培訓(xùn)中級(jí)電工培訓(xùn)中級(jí)電工培訓(xùn)中級(jí)電工培訓(xùn)古冶職教中心古冶職教中心 李陳輝李陳輝目錄 常用傳感器P3 軟啟動(dòng)器P70 交流變頻器P122 三菱E700變頻器P170 光電編碼器P200中級(jí)電工培訓(xùn)中級(jí)電工培訓(xùn)古冶職教中心古冶職教中心 李陳輝李陳輝2022-2-132163第七章 自動(dòng)控制元件的應(yīng)用 交流變頻器定義 變頻器是交流電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的一種，是將交流工頻電源轉(zhuǎn)換成電壓、頻率均可變的適合交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速的電力電子變換裝置。英文簡(jiǎn)稱VVVF ( Variable Voltage Variable Frequency）。中級(jí)電工培訓(xùn)中級(jí)電工培訓(xùn)古冶職教中心古冶職教中心 李陳輝李陳輝中國(guó)市場(chǎng)變

2、頻器品牌歐美品牌歐美品牌：西門(mén)子西門(mén)子、科比科比、倫茨、倫茨、施耐德、施耐德、ABBABB、丹佛斯、丹佛斯、ROCKWELLROCKWELL、VACONVACON、 ABAB、日本品牌：日本品牌：富士、三菱、安川、三墾、日立富士、三菱、安川、三墾、日立、歐姆龍、歐姆龍、松下電器、松下電工松下電器、松下電工、東芝、東芝國(guó)產(chǎn)品牌：安邦信、佳靈、國(guó)產(chǎn)品牌：安邦信、佳靈、森蘭森蘭、英威騰、康沃、科姆龍、惠豐、英威騰、康沃、科姆龍、惠豐港臺(tái)品牌：港臺(tái)品牌：臺(tái)達(dá)臺(tái)達(dá)、普傳、普傳、臺(tái)安臺(tái)安、東元、美高、東元、美高韓國(guó)品牌：韓國(guó)品牌：LG LG 、現(xiàn)代、三星、收獲、現(xiàn)代、三星、收獲中級(jí)電工培訓(xùn)中級(jí)電工培訓(xùn)古冶

3、職教中心古冶職教中心 李陳輝李陳輝變頻器的控制對(duì)象 三相交流異步電機(jī)和三相交流同步電機(jī)，標(biāo)準(zhǔn)適配電機(jī)極數(shù)是2/4極。 變頻器通常包含2個(gè)組成部分：整流器和逆變器。其中，整流器將輸入的交流電轉(zhuǎn)換為直流電，逆變器將直流電再轉(zhuǎn)換成所需頻率的交流電。 除了這2個(gè)部分之外，變頻器還有可能包含變壓器和電池。其中，變壓器用來(lái)改變電壓并可以隔離輸入/輸出的電路，電池用來(lái)補(bǔ)償變頻器內(nèi)部線路上的能量損失。 變頻器的組成中級(jí)電工培訓(xùn)中級(jí)電工培訓(xùn)古冶職教中心古冶職教中心 李陳輝李陳輝整流部分儲(chǔ)能環(huán)節(jié)逆變部分M控制系統(tǒng)交流直流直流交流交流低壓交直交通用變頻器系統(tǒng)框圖中級(jí)電工培訓(xùn)中級(jí)電工培訓(xùn)古冶職教中心古冶職教中心 李陳

4、輝李陳輝變頻器的構(gòu)成 變頻器主要是由主電路、控制電路組成。 主電路是給電動(dòng)機(jī)提供調(diào)壓、調(diào)頻電源的電力變換部分。 變頻器的主電路大體上可分為兩類(lèi):電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器，直流回路的濾波是電容；電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器，其直流回路濾波是電感。 中級(jí)電工培訓(xùn)中級(jí)電工培訓(xùn)古冶職教中心古冶職教中心 李陳輝李陳輝主電路由三部分構(gòu)成 1.將工頻電源變換為直流功率的 “整流器”； 2.吸收在變流器和逆變器產(chǎn)生的電壓脈動(dòng)的“平波回路”； 3.將直流功率變換為交流功率的 “逆變器”。中級(jí)電工培訓(xùn)中級(jí)電工培訓(xùn)古冶職教中心古冶職教中心 李陳輝李陳輝（1）整流器：近年來(lái)大量使用的是二極

5、管變流器，它把工頻電源變換為直流電源。也可用兩組晶體管變流器構(gòu)成可逆變流器，由于其功率方向可逆，所以可以進(jìn)行再生運(yùn)轉(zhuǎn)。（2）平波回路：在整流器整流后的直流電壓中，含有電源六倍頻率的脈動(dòng)電壓，此外逆變器產(chǎn)生的脈動(dòng)電流也使直流電壓變動(dòng)。為了抑制電壓波動(dòng)，采用電感和電容吸收脈動(dòng)電壓（電流）。裝置容量小時(shí)，如果電源和主電路構(gòu)成器件有余量，可以省去電感采用簡(jiǎn)單的平波回路。（3）逆變器：同整流器相反，逆變器是將直流功率變換為所要求頻率的交流功率，以所確定的時(shí)間使六個(gè)開(kāi)關(guān)器件導(dǎo)通、關(guān)斷就可以得到三相交流輸出。中級(jí)電工培訓(xùn)中級(jí)電工培訓(xùn)古冶職教中心古冶職教中心 李陳輝李陳輝控制電路的組成控制電路是給電動(dòng)機(jī)供電（

6、電壓、頻率可調(diào)）的主電路提供控制信號(hào)的回路。它有頻率、電壓的“運(yùn)算電路”；主電路的“電壓、電流檢測(cè)電路”；電動(dòng)機(jī)的“速度檢測(cè)電路”；將運(yùn)算電路的控制信號(hào)進(jìn)行放大的“驅(qū)動(dòng)電路”；逆變器和電動(dòng)機(jī)的“保護(hù)電路”組成。中級(jí)電工培訓(xùn)中級(jí)電工培訓(xùn)古冶職教中心古冶職教中心 李陳輝李陳輝（1）運(yùn)算電路：將外部的速度、轉(zhuǎn)矩等指令同檢測(cè)電路的電流、電壓信號(hào)進(jìn)行比較運(yùn)算，決定逆變器的輸出電壓、頻率。（2）電壓、電流檢測(cè)電路：與主回路電位隔離檢測(cè)電壓、電流等。（3）驅(qū)動(dòng)電路：驅(qū)動(dòng)主電路器件的電路。它與控制電路隔離使主電路器件導(dǎo)通、關(guān)斷。（4）速度檢測(cè)電路：以裝在異步電動(dòng)機(jī)軸機(jī)上的速度檢測(cè)器的信號(hào)為速度信號(hào)，送入運(yùn)算回

7、路，根據(jù)指令和運(yùn)算可使電動(dòng)機(jī)按指令速度運(yùn)轉(zhuǎn)。（5）保護(hù)電路：檢測(cè)主電路的電壓、電流等，當(dāng)發(fā)生過(guò)載或過(guò)電壓等異常時(shí)，為了防止逆變器和異步電動(dòng)機(jī)損壞，使逆變器停止工作或抑制電壓、電流值。 中級(jí)電工培訓(xùn)中級(jí)電工培訓(xùn)古冶職教中心古冶職教中心 李陳輝李陳輝變頻器的構(gòu)成 用戶接口 R S T P 1 ( + ) P B ( - ) U V W P E P O W E R S U P P L Y M O T O R 主回路接口主回路接口控制回路接口模擬量輸入模擬量輸出通訊接口控制回路接口開(kāi)關(guān)量輸入開(kāi)關(guān)量輸出編碼器接口中級(jí)電工培訓(xùn)中級(jí)電工培訓(xùn)古冶職教中心古冶職教中心 李陳輝李陳輝變頻器的構(gòu)成主回路接口 工頻電

8、網(wǎng)輸入工頻電網(wǎng)輸入380V 3PH380V 3PH、220V 3PH220V 3PH220V 1PH220V 1PH制動(dòng)電阻制動(dòng)電阻直流電抗器直流電抗器三相交流電機(jī)三相交流電機(jī)3 phase 三相電源中級(jí)電工培訓(xùn)中級(jí)電工培訓(xùn)古冶職教中心古冶職教中心 李陳輝李陳輝變頻器的構(gòu)成 控制回路接口接口類(lèi)型主要特點(diǎn)主要功能開(kāi)關(guān)量輸入無(wú)源輸入，一般由變頻器內(nèi)部24V24V供電啟/ /停變頻器，接收編碼器信號(hào)、多段速、外部故障等信號(hào)或指令開(kāi)關(guān)量輸出集電極開(kāi)路輸出、繼電器輸出變頻器故障、就緒、達(dá)速等，參與外部控制模擬量輸入0-10V/4-20mA0-10V/4-20mA頻率給定/PID/PID給定、反饋，接收來(lái)

9、自外部的給定或控制模擬量輸出0-10V/4-20mA0-10V/4-20mA運(yùn)行頻率、運(yùn)行電流的輸出，用于外界顯示儀表和外部設(shè)備控制脈沖輸出PWMPWM波輸出功能同模擬量輸出（只有個(gè)別變頻器提供）通訊口RS485/RS232RS485/RS232組網(wǎng)控制以上端子均可自由編程以上端子均可自由編程中級(jí)電工培訓(xùn)中級(jí)電工培訓(xùn)古冶職教中心古冶職教中心 李陳輝李陳輝變頻器保護(hù)功能 由于變頻器大量的使用了各種半導(dǎo)體器件，如整流橋、IGBT、電解電容等，要想保證變頻器長(zhǎng)期穩(wěn)定工作，則必須保證各器件工作在其允許條件下。超出條件則必須立刻或延時(shí)停止變頻器工作，待異常條件消失后才能重新開(kāi)始工作，如保護(hù)失效或動(dòng)作延遲

10、將導(dǎo)致變頻器出現(xiàn)不可恢復(fù)性損害。保護(hù)類(lèi)型原因缺相輸入缺相輸入電壓值相差超過(guò)允許值輸出缺相輸出電流三相不平衡過(guò)流加速/減速/恒速超過(guò)變頻器允許的最大電流（2倍額定）過(guò)載超過(guò)變頻器允許的過(guò)載范圍過(guò)壓加速/減速/恒速直流母線電壓超過(guò)允許值過(guò)熱散熱器溫度超過(guò)允許值欠壓電網(wǎng)電壓過(guò)低中級(jí)電工培訓(xùn)中級(jí)電工培訓(xùn)古冶職教中心古冶職教中心 李陳輝李陳輝變頻器在應(yīng)用中是三類(lèi)負(fù)載 恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載 恒功率負(fù)載 變轉(zhuǎn)矩負(fù)載 摩擦恒轉(zhuǎn)矩l生產(chǎn)流水線l起重行走速度T負(fù)載轉(zhuǎn)矩勢(shì)能恒轉(zhuǎn)矩l電梯l起重機(jī)提升恒功率（速度越低，（速度越低，負(fù)載轉(zhuǎn)矩越大）負(fù)載轉(zhuǎn)矩越大）l機(jī)床l開(kāi)卷機(jī)/收卷機(jī)變轉(zhuǎn)矩（速度越低，負(fù)載轉(zhuǎn)矩（速度越低，負(fù)載轉(zhuǎn)矩越小

11、）越小）l風(fēng)機(jī)水泵負(fù)載轉(zhuǎn)矩大小與轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)中級(jí)電工培訓(xùn)中級(jí)電工培訓(xùn)古冶職教中心古冶職教中心 李陳輝李陳輝恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載 負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)，任何轉(zhuǎn)速下負(fù)載轉(zhuǎn)矩總保持恒定或基本恒定。例如傳送帶、攪拌機(jī)、擠壓機(jī)等摩擦類(lèi)負(fù)載以及吊車(chē)、提升機(jī)等位能負(fù)載都屬于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載。 變頻器拖動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩性質(zhì)的負(fù)載時(shí)，低速下的轉(zhuǎn)矩要足夠大，并且有足夠的過(guò)載能力。 如果需要在低速下穩(wěn)速運(yùn)行，應(yīng)該考慮標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)的散熱能力，避免電動(dòng)機(jī)的溫升過(guò)高。中級(jí)電工培訓(xùn)中級(jí)電工培訓(xùn)古冶職教中心古冶職教中心 李陳輝李陳輝恒功率負(fù)載 機(jī)床主軸和軋機(jī)、造紙機(jī)、塑料薄膜生產(chǎn)線中的卷取機(jī)、開(kāi)卷機(jī)等要求的轉(zhuǎn)矩大體與轉(zhuǎn)速成反比，這就是所謂的恒功率負(fù)載。 負(fù)

12、載的恒功率性質(zhì)應(yīng)該是就一定的速度變化范圍而言的。當(dāng)速度很低時(shí)，受機(jī)械強(qiáng)度的限制，負(fù)載轉(zhuǎn)矩不可能無(wú)限增大，在低速下轉(zhuǎn)變?yōu)楹戕D(zhuǎn)矩性質(zhì)。中級(jí)電工培訓(xùn)中級(jí)電工培訓(xùn)古冶職教中心古冶職教中心 李陳輝李陳輝負(fù)載的恒功率和恒轉(zhuǎn)矩區(qū)別 負(fù)載的恒功率區(qū)和恒轉(zhuǎn)矩區(qū)對(duì)傳動(dòng)方案的選擇有很大的影響。 電動(dòng)機(jī)在恒磁通調(diào)速時(shí)，最大容許輸出轉(zhuǎn)矩不變，屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速；而在弱磁調(diào)速時(shí)，最大容許輸出轉(zhuǎn)矩與速度成反比，屬于恒功率調(diào)速。 如果電動(dòng)機(jī)的恒轉(zhuǎn)矩和恒功率調(diào)速的范圍與負(fù)載的恒轉(zhuǎn)矩和恒功率范圍相一致時(shí)，即所謂匹配的情況下，電動(dòng)機(jī)的容量和變頻器的容量均最小。中級(jí)電工培訓(xùn)中級(jí)電工培訓(xùn)古冶職教中心古冶職教中心 李陳輝李陳輝風(fēng)機(jī)、泵類(lèi)負(fù)載

13、 在各種風(fēng)機(jī)、水泵、油泵中，隨葉輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，空氣或液體在一定的速度范圍內(nèi)所產(chǎn)生的阻力大致與速度的二次方成正比。隨著轉(zhuǎn)速的減小，轉(zhuǎn)矩按轉(zhuǎn)速的二次方減小。這種負(fù)載所需的功率與速度的三次方成正比。 當(dāng)所需風(fēng)量、流量減小時(shí)，利用變頻器通過(guò)調(diào)速的方式來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)量、流量，可以大幅度地節(jié)約電能。由于高速時(shí)所需功率隨轉(zhuǎn)速增長(zhǎng)過(guò)快，與速度的三次方成正比，所以通常不應(yīng)使風(fēng)機(jī)、泵類(lèi)負(fù)載超工頻運(yùn)行。 中級(jí)電工培訓(xùn)中級(jí)電工培訓(xùn)古冶職教中心古冶職教中心 李陳輝李陳輝中級(jí)電工培訓(xùn)中級(jí)電工培訓(xùn)古冶職教中心古冶職教中心 李陳輝李陳輝變頻器的應(yīng)用 變頻器除了可以用來(lái)改變交流電源的頻率之外，還可以用來(lái)改變交流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和扭矩。在該應(yīng)

14、用環(huán)境下，最典型的變頻器結(jié)構(gòu)是三相二級(jí)電壓源變頻器。該變頻器通過(guò)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)和脈沖寬度調(diào)制（PWM）來(lái)控制各相電壓。 變頻調(diào)速技術(shù)因具有顯著的節(jié)電效果、方便的調(diào)速方式、較寬的調(diào)速范圍、運(yùn)行可靠、完善的保護(hù)功能等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用。中級(jí)電工培訓(xùn)中級(jí)電工培訓(xùn)古冶職教中心古冶職教中心 李陳輝李陳輝從啟動(dòng)頻率啟動(dòng) 變頻器輸出由0直接變化為啟動(dòng)頻率對(duì)應(yīng)的交流電壓，而后在此基礎(chǔ)上按照加速曲線逐步提高輸出頻率和輸出電壓直到設(shè)定頻率到達(dá)。 注：?jiǎn)?dòng)頻率不宜過(guò)大，否則會(huì)造成啟動(dòng)沖擊或過(guò)流。先制動(dòng)后從啟動(dòng)頻率再啟動(dòng) 變頻器先給電機(jī)通脈沖直流，使電機(jī)保持在停止?fàn)顟B(tài)，然后再按照從啟動(dòng)頻率方式直接啟動(dòng)。 注：一般應(yīng)用在負(fù)載

15、初始狀態(tài)不確定的場(chǎng)合。轉(zhuǎn)速跟蹤啟動(dòng) 直接將正在自由旋轉(zhuǎn)的電機(jī)或負(fù)載由當(dāng)前速度驅(qū)動(dòng)到預(yù)定速度。 注：非常適用于水泵的工頻變頻切換或重要設(shè)備的異常停機(jī)后的快速恢復(fù)。啟動(dòng)方式中級(jí)電工培訓(xùn)中級(jí)電工培訓(xùn)古冶職教中心古冶職教中心 李陳輝李陳輝停車(chē)方式減速停車(chē) 變頻器接到停止命令后按照減速時(shí)間對(duì)應(yīng)曲線逐漸減小輸出頻率，到0后停機(jī)。 注：這種方式最常用，當(dāng)直流母線電壓過(guò)高時(shí)會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)能耗制動(dòng)，此時(shí)需配置制動(dòng)單元，否則會(huì)報(bào)減速過(guò)電壓。自由停車(chē) 變頻器接到運(yùn)行停止命令后，立刻中止輸出，負(fù)載靠自然阻力停止。 注：變頻器故障時(shí)的停車(chē)方式就是自由停車(chē)。減速直流制動(dòng)停車(chē) 變頻器接到運(yùn)行停止命令后，按照減速時(shí)間對(duì)應(yīng)曲線逐漸

16、減少輸出頻率，當(dāng)?shù)竭_(dá)某一預(yù)設(shè)頻率，即開(kāi)始直流制動(dòng)（通脈沖直流）停車(chē)，防止電機(jī)爬行。 注：對(duì)于大慣量負(fù)載或有定位要求的場(chǎng)合非常適用。中級(jí)電工培訓(xùn)中級(jí)電工培訓(xùn)古冶職教中心古冶職教中心 李陳輝李陳輝變頻器在航空航天上的應(yīng)用 飛機(jī)上的電力設(shè)備通常需要400Hz的交流電，而地面上使用的交流電一般為50Hz或60Hz。因此，當(dāng)飛機(jī)停在地面上時(shí)，需要使用變頻器將地面上的50Hz或60Hz的交流電變?yōu)?00Hz的交流電供飛機(jī)使用。 中級(jí)電工培訓(xùn)中級(jí)電工培訓(xùn)古冶職教中心古冶職教中心 李陳輝李陳輝正弦雙變頻器在拉絲機(jī)上的應(yīng)用 工藝要求： 要求拉絲與收線同步，張力穩(wěn)定，啟動(dòng)停機(jī)不斷線。 項(xiàng)目實(shí)施結(jié)果： 設(shè)備采用正弦

17、變頻器后，使整機(jī)性能有較大提高：低速穿模、高速拉絲相互獨(dú)立，拉絲過(guò)程節(jié)能、高效；無(wú)轉(zhuǎn)速死區(qū)，低速1Hz額定轉(zhuǎn)矩平穩(wěn)輸出，穿模、試機(jī)零材料損耗；根據(jù)拉絲線材實(shí)際負(fù)載變化自動(dòng)調(diào)節(jié),變頻器的輸出功率，保持其恒定，重載啟動(dòng)平穩(wěn)不過(guò)載；實(shí)現(xiàn)自動(dòng)識(shí)別收線盤(pán)卷徑、自動(dòng)識(shí)別機(jī)械傳動(dòng)比自動(dòng)識(shí)別線纜的線徑、自動(dòng)調(diào)整PID參數(shù)、自動(dòng)跟蹤主機(jī)速度。自動(dòng)跟蹤拉絲線速度，張力平衡桿基本維持在平衡桿中點(diǎn)位置。無(wú)論空盤(pán)、半盤(pán)、滿盤(pán)；無(wú)論粗線、細(xì)線；無(wú)論低速、中速、高速，張力始終恒定。中級(jí)電工培訓(xùn)中級(jí)電工培訓(xùn)古冶職教中心古冶職教中心 李陳輝李陳輝風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用 變頻器采用高精度調(diào)節(jié)電位器來(lái)給定輸出頻率，根據(jù)需要的風(fēng)量在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)速。

18、電位器通過(guò)屏蔽線與變頻器控制器連接，并且設(shè)置了低通濾波器以提高控制精度。通過(guò)端口的輸出頻率信號(hào)作為現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控。由于采用了電氣互鎖裝置，使系統(tǒng)不會(huì)出現(xiàn)誤操作等意外事故。 項(xiàng)目的最大意義是節(jié)能。與原有的工頻驅(qū)動(dòng)方式相比，風(fēng)機(jī)效率穩(wěn)定在理想的范圍內(nèi)，電動(dòng)機(jī)能耗大大降低。特別是機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，效果更顯著。同時(shí)提高了可靠性，延長(zhǎng)了電機(jī)壽命。另外，由于風(fēng)門(mén)全開(kāi)，減少了風(fēng)道的振動(dòng)與磨損，提高了機(jī)械壽命。中級(jí)電工培訓(xùn)中級(jí)電工培訓(xùn)古冶職教中心古冶職教中心 李陳輝李陳輝變頻器實(shí)際應(yīng)用中的應(yīng)用誤區(qū)中級(jí)電工培訓(xùn)中級(jí)電工培訓(xùn)古冶職教中心古冶職教中心 李陳輝李陳輝誤區(qū)1.使用變頻器都能節(jié)電 一些文獻(xiàn)宣稱變頻調(diào)速器是節(jié)電控

19、制產(chǎn)品，給人的感覺(jué)是只要使用變頻調(diào)速器都能節(jié)電。 實(shí)際上，變頻調(diào)速器之所以能夠節(jié)電，是因?yàn)槠淠軐?duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速。如果說(shuō)變頻調(diào)速器是節(jié)電控制產(chǎn)品的話，那么所有的調(diào)速設(shè)備也都可以說(shuō)是節(jié)電控制產(chǎn)品。變頻調(diào)速器只不過(guò)比其它調(diào)速設(shè)備效率和功率因數(shù)略高罷了。 中級(jí)電工培訓(xùn)中級(jí)電工培訓(xùn)古冶職教中心古冶職教中心 李陳輝李陳輝 變頻調(diào)速器能否實(shí)現(xiàn)節(jié)電，是由其負(fù)載的調(diào)速特性決定的。對(duì)于離心風(fēng)機(jī)、離心水泵這類(lèi)負(fù)載，轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的平方成正比，功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比。只要原來(lái)采用閥門(mén)控制流量，且不是滿負(fù)荷工作，改為調(diào)速運(yùn)行，均能實(shí)現(xiàn)節(jié)電。當(dāng)轉(zhuǎn)速下降為原來(lái)的80%時(shí)，功率只有原來(lái)的51.2%?？梢?jiàn)，變頻調(diào)速器在這類(lèi)負(fù)載中的

20、應(yīng)用，節(jié)電效果最為明顯。中級(jí)電工培訓(xùn)中級(jí)電工培訓(xùn)古冶職教中心古冶職教中心 李陳輝李陳輝 對(duì)于風(fēng)機(jī)這類(lèi)負(fù)載，轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的大小無(wú)關(guān)，即恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載。 若原來(lái)采用放風(fēng)閥放走多余風(fēng)量的方法調(diào)節(jié)風(fēng)量，改為調(diào)速運(yùn)行，也能實(shí)現(xiàn)節(jié)電。當(dāng)轉(zhuǎn)速下降為原來(lái)的80%時(shí)，功率為原來(lái)的80%。比在離心風(fēng)機(jī)、離心水泵中的應(yīng)用節(jié)電效果要小得多。 對(duì)于恒功率負(fù)載，功率與轉(zhuǎn)速的大小無(wú)關(guān)。 例：水泥廠恒功率負(fù)載，如配料皮帶秤，在設(shè)定流量一定的條件下，當(dāng)料層厚時(shí)，皮帶速度減慢；當(dāng)料層薄時(shí)，皮帶速度加快。變頻調(diào)速器在這類(lèi)負(fù)載中的應(yīng)用，不能節(jié)電。中級(jí)電工培訓(xùn)中級(jí)電工培訓(xùn)古冶職教中心古冶職教中心 李陳輝李陳輝 與直流調(diào)速系統(tǒng)比較，直流電動(dòng)機(jī)

21、比交流電動(dòng)機(jī)效率高、功率因數(shù)高，數(shù)字直流調(diào)速器與變頻調(diào)速器效率不相上下，甚至數(shù)字直流調(diào)速器比變頻調(diào)速器效率略高。 所以，宣稱使用交流異步電動(dòng)機(jī)和變頻調(diào)速器比使用直流電動(dòng)機(jī)和直流調(diào)速器要節(jié)電，理論和實(shí)踐證明，這是不正確的。 中級(jí)電工培訓(xùn)中級(jí)電工培訓(xùn)古冶職教中心古冶職教中心 李陳輝李陳輝誤區(qū)2.變頻器的容量選擇以電動(dòng)機(jī)額定功率為依據(jù) 相對(duì)于電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，變頻調(diào)速器的價(jià)格較貴，因此在保證安全可靠運(yùn)行的前提下，合理地降低變頻調(diào)速器的容量就顯得十分有意義。 中級(jí)電工培訓(xùn)中級(jí)電工培訓(xùn)古冶職教中心古冶職教中心 李陳輝李陳輝 一般情況下變頻調(diào)速器的功率指的是它適用的4極交流異步電動(dòng)機(jī)的功率。 由于同容量電動(dòng)機(jī)，

22、其極數(shù)不同，電動(dòng)機(jī)額定電流不同。隨著電動(dòng)機(jī)極數(shù)的增多，電動(dòng)機(jī)額定電流增大。變頻調(diào)速器的容量選擇不能以電動(dòng)機(jī)額定功率為依據(jù)。同時(shí)，對(duì)于原來(lái)未采用變頻器的改造項(xiàng)目，變頻調(diào)速器的容量選擇也不能以電動(dòng)機(jī)額定電流為依據(jù)。這是因?yàn)椋妱?dòng)機(jī)的容量選擇要考慮最大負(fù)荷、富裕系數(shù)、電動(dòng)機(jī)規(guī)格等因素，往往富裕量較大，工業(yè)用電動(dòng)機(jī)常常在50%60%額定負(fù)荷下運(yùn)行。若以電動(dòng)機(jī)額定電流為依據(jù)來(lái)選擇變頻調(diào)速器的容量，留有富裕量太大，造成經(jīng)濟(jì)上的浪費(fèi)，而可靠性并沒(méi)有因此得到提高。 中級(jí)電工培訓(xùn)中級(jí)電工培訓(xùn)古冶職教中心古冶職教中心 李陳輝李陳輝 對(duì)于鼠籠式電動(dòng)機(jī)，變頻調(diào)速器的容量選擇應(yīng)以變頻器的額定電流大于或等于電動(dòng)機(jī)的最大正

23、常工作電流1.1倍為原則，這樣可以最大限度地節(jié)約資金。對(duì)于重載起動(dòng)、高溫環(huán)境、繞線式電動(dòng)機(jī)、同步電動(dòng)機(jī)等條件下，變頻調(diào)速器的容量應(yīng)適當(dāng)加大。 中級(jí)電工培訓(xùn)中級(jí)電工培訓(xùn)古冶職教中心古冶職教中心 李陳輝李陳輝 對(duì)于一開(kāi)始就采用變頻器的設(shè)計(jì)中，變頻器容量的選擇以電動(dòng)機(jī)額定電流為依據(jù)無(wú)可厚非。這是因?yàn)榇藭r(shí)變頻器容量不能以實(shí)際運(yùn)行情況來(lái)選擇。當(dāng)然，為了減少投資，在有些場(chǎng)合，也可先不確定變頻器的容量，等設(shè)備實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間后，再根據(jù)實(shí)際電流進(jìn)行選擇。中級(jí)電工培訓(xùn)中級(jí)電工培訓(xùn)古冶職教中心古冶職教中心 李陳輝李陳輝變頻發(fā)展分析 變頻器是運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中的功率變換器。當(dāng)今的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)是包含多種學(xué)科的技術(shù)領(lǐng)域，總

24、的發(fā)展趨勢(shì)是：驅(qū)動(dòng)的交流化、功率變換器的高頻化、控制的數(shù)字化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化。因此，變頻器作為系統(tǒng)的重要功率變換部件，提供可控的高性能變壓變頻的交流電源而得到迅猛發(fā)展。 中級(jí)電工培訓(xùn)中級(jí)電工培訓(xùn)古冶職教中心古冶職教中心 李陳輝李陳輝變頻器主電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)方面 變頻器的網(wǎng)側(cè)變流器對(duì)低壓小容量的裝置常采用6脈沖變流器，而對(duì)中壓大容量的裝置采用多重化12脈沖以上的變流器。負(fù)載側(cè)變流器對(duì)低壓小容量裝置常采用兩電平的橋式逆變器，而對(duì)中壓大容量的裝置采用多電平逆變器。對(duì)于四象限運(yùn)行的傳動(dòng)，為實(shí)現(xiàn)變頻器再生能量向電網(wǎng)回饋和節(jié)省能量，網(wǎng)側(cè)變流器應(yīng)為可逆變流器，同時(shí)出現(xiàn)了功率可雙向流動(dòng)的雙PWM變頻器，對(duì)網(wǎng)側(cè)變

25、流器加以適當(dāng)控制可使輸入電流接近正弦波，減少對(duì)電網(wǎng)的公害。目前，低、中壓變頻器都有這類(lèi)產(chǎn)品。 中級(jí)電工培訓(xùn)中級(jí)電工培訓(xùn)古冶職教中心古冶職教中心 李陳輝李陳輝主電路功率開(kāi)關(guān)元件 自關(guān)斷化、模塊化、集成化、智能化，開(kāi)關(guān)頻率不斷提高，開(kāi)關(guān)損耗進(jìn)一步降低 脈寬調(diào)制 脈寬調(diào)制變壓變頻器的控制方法可以采用正弦波脈寬調(diào)制（SPWM）控制、消除指定次數(shù)諧波的PWM控制、電流跟蹤控制、電壓空間矢量控制（磁鏈跟蹤控制） 中級(jí)電工培訓(xùn)中級(jí)電工培訓(xùn)古冶職教中心古冶職教中心 李陳輝李陳輝交流電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)整控制方法 交流電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)整控制方法的進(jìn)展主要體現(xiàn)在由標(biāo)量控制向高動(dòng)態(tài)性能的矢量控制與直接轉(zhuǎn)矩控制發(fā)展和開(kāi)發(fā)無(wú)速度傳

26、感器的矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)方面。 中級(jí)電工培訓(xùn)中級(jí)電工培訓(xùn)古冶職教中心古冶職教中心 李陳輝李陳輝微處理器的進(jìn)步使數(shù)字控制 微處理器的進(jìn)步使數(shù)字控制成為現(xiàn)代控制器的發(fā)展方向：運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)是快速系統(tǒng)，特別是交流電動(dòng)機(jī)高性能的控制需要存儲(chǔ)多種數(shù)據(jù)和快速實(shí)時(shí)處理大量信息。近幾年來(lái)，國(guó)外各大公司紛紛推出以DSP（數(shù)字信號(hào)處理器）為基礎(chǔ)的內(nèi)核，配以電機(jī)控制所需的外圍功能電路，集成在單一芯片內(nèi)的稱為DSP單片電機(jī)控制器，價(jià)格大大降低，體積縮小，結(jié)構(gòu)緊湊，使用便捷，可靠性提高。DSP和普通的單片機(jī)相比，處理數(shù)字運(yùn)算能力增強(qiáng)1015倍，以確保系統(tǒng)有更優(yōu)越的控制性能。 中級(jí)電工培訓(xùn)中級(jí)電工培訓(xùn)古冶職教中心古

27、冶職教中心 李陳輝李陳輝數(shù)字控制使硬件簡(jiǎn)化 數(shù)字控制使硬件簡(jiǎn)化，柔性的控制算法使控制具有很大的靈活性，可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制規(guī)律，使現(xiàn)代控制理論在運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中應(yīng)用成為現(xiàn)實(shí)，易于與上層系統(tǒng)連接進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，便于故障診斷加強(qiáng)保護(hù)和監(jiān)視功能，使系統(tǒng)智能化（如有些變頻器具有自調(diào)整功能）。 中級(jí)電工培訓(xùn)中級(jí)電工培訓(xùn)古冶職教中心古冶職教中心 李陳輝李陳輝永磁同步電動(dòng)機(jī) 交流同步電動(dòng)機(jī)已成為交流可調(diào)傳動(dòng)中的一顆新星，特別是永磁同步電動(dòng)機(jī)，電機(jī)獲得無(wú)刷結(jié)構(gòu)，功率因數(shù)高，效率也高，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速嚴(yán)格與電源頻率保持同步。同步電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)有他控變頻和自控變頻兩大類(lèi)。自控變頻同步電機(jī)在原理上和直流電機(jī)極為相似，用電力電子變流

28、器取代了直流電機(jī)的機(jī)械換向器，如采用交直交變壓變頻器時(shí)叫做“直流無(wú)換向器電機(jī)”或稱“無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)（BLDC）”。傳統(tǒng)的自控變頻同步機(jī)調(diào)速系統(tǒng)有轉(zhuǎn)子位置傳感器，現(xiàn)正開(kāi)發(fā)無(wú)轉(zhuǎn)子位置傳感器的系統(tǒng)。同步電機(jī)的他控變頻方式也可采用矢量控制，其按轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向的矢量控制比異步電機(jī)簡(jiǎn)單。 中級(jí)電工培訓(xùn)中級(jí)電工培訓(xùn)古冶職教中心古冶職教中心 李陳輝李陳輝變頻調(diào)速其他附加好處 （風(fēng)機(jī)應(yīng)用） （1）網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)提高：原電機(jī)直接由工頻驅(qū)動(dòng)時(shí)，滿載時(shí)功率因數(shù)為0.85左右，實(shí)際運(yùn)行功率因數(shù)遠(yuǎn)低于0.8。采用變頻調(diào)速系統(tǒng)后，電源側(cè)的功率因數(shù)可提高到0.9以上，無(wú)需無(wú)功補(bǔ)償裝置就能大大的減少無(wú)功功率，滿足電網(wǎng)要求，可進(jìn)一步節(jié)約上游設(shè)備的運(yùn)行費(fèi)用。 中級(jí)電工培訓(xùn)中級(jí)電工培訓(xùn)古冶職教中心古冶職教中心 李陳輝李陳輝 （2）設(shè)備運(yùn)行與維護(hù)費(fèi)用下降：采用變頻調(diào)節(jié)后，由于通過(guò)調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)節(jié)能，在負(fù)荷率較低時(shí)，電機(jī)、風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速也降低，主設(shè)備及相應(yīng)輔助設(shè)備如軸承等磨損較前減輕，維護(hù)周期可加長(zhǎng)，設(shè)備運(yùn)行壽命延長(zhǎng);并且變頻改造后風(fēng)門(mén)開(kāi)度可達(dá)100%，運(yùn)行中不承受壓力，可顯著減少風(fēng)門(mén)的維護(hù)量。變頻器運(yùn)行中，只需定期對(duì)變頻器除塵，不用停機(jī)，保證了生產(chǎn)的連續(xù)性。隨著