變頻器原理技術(shù)講座ppt課件

1、RexrothBosch Group 變頻器技術(shù)講座博世力士樂(lè)博世力士樂(lè)電子傳動(dòng)與控制深圳電子傳動(dòng)與控制深圳丁先群丁先群祝大家事業(yè)有成！祝大家事業(yè)有成！祝大家事業(yè)有成！祝大家事業(yè)有成！一 .變頻器使用注意事項(xiàng) 變頻器使用注意事項(xiàng) 1嚴(yán)禁將變頻器的輸出端子U、V、W連接到AC 電源上。2變頻器要正確接地，接地電阻小于10。3變頻器存放兩年以上，通電時(shí)應(yīng)先用調(diào)壓器逐漸升高電壓。存放半年或一年應(yīng)通電運(yùn)行一天。4變頻器斷開(kāi)電源后，待幾分鐘后方可維護(hù)操作，直流母線電壓P+，P-）應(yīng)在25V以下。 5. 避免變頻器安裝在產(chǎn)生水滴飛濺的場(chǎng)合。6. 不準(zhǔn)將P+、 P-、PB任何兩端短路。7. 主回路端子與導(dǎo)線

2、必須牢固連接。8. 變頻器驅(qū)動(dòng)三相交流電機(jī)長(zhǎng)期低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，建議選用變頻電機(jī)。 9. 變頻器驅(qū)動(dòng)電機(jī)長(zhǎng)期超過(guò)50HZ運(yùn)行時(shí)，應(yīng)保證電機(jī)軸承等機(jī)械裝置在使用的速度范圍內(nèi)，注意電機(jī)和設(shè)備的震動(dòng)、噪音。10. 變頻器驅(qū)動(dòng)減速箱、齒輪等需要潤(rùn)滑機(jī)械裝置，在長(zhǎng)期低速運(yùn)行時(shí)應(yīng)注意潤(rùn)滑效果。11. 變頻器在一確定頻率工作時(shí)，如遇到負(fù)載裝置的機(jī)械共振點(diǎn)，應(yīng)設(shè)置跳躍頻率避開(kāi)共振點(diǎn)。12. 變頻器與電機(jī)之間連線過(guò)長(zhǎng)，應(yīng)加輸出電抗器。13. 嚴(yán)禁在變頻器的輸入側(cè)使用接觸器等開(kāi)關(guān)器件進(jìn)行頻繁啟停操作。14. 電機(jī)首次使用或長(zhǎng)期放置后使用，必須對(duì)電機(jī)進(jìn)行絕緣檢測(cè)。使用500V電壓型兆歐表檢測(cè)，電機(jī)絕緣電阻大于5M。15.

3、 對(duì)電機(jī)絕緣檢測(cè)時(shí)必須將變頻器與電機(jī)連線斷開(kāi)。16. 在變頻器的輸出側(cè)，嚴(yán)禁連接功率因數(shù)補(bǔ)償器、電容、 防雷壓敏電阻。17. 變頻器的輸出側(cè)嚴(yán)禁安裝接觸器、開(kāi)關(guān)器件。18. 變頻器在海拔1000米以上地區(qū)使用時(shí)，須降額使用。19. 變頻器輸入側(cè)與電源之間應(yīng)安裝空氣開(kāi)關(guān)和熔斷器。20. 變頻器輸出側(cè)不必安裝熱繼電器。21. 變頻器使用壽命影響變頻器壽命的元件大致有三種： 自身冷卻風(fēng)扇 上電時(shí)限流電阻短路接觸器 中間環(huán)節(jié)大容量電解電容留意：前兩個(gè)元件是機(jī)械磨損元件，一般壽命為五年，第三個(gè)元件規(guī)定為五年，一般情況下五年后測(cè)量一下電容值，如果小于額定值的80%就應(yīng)更換，實(shí)際上，如果變頻器一直連續(xù)運(yùn)行，

4、電解電容可用十年。 控制線應(yīng)與主回路動(dòng)力線分開(kāi)，控制線采用屏蔽電纜 。22. 變頻器與負(fù)載的配置 變頻器長(zhǎng)期工作電流 I變長(zhǎng)=I電115% （ I電- 電動(dòng)機(jī)額定電流） 變頻器短期工作電流可持續(xù)12分鐘） I變短=I變150% （I變- 變頻器額定電流） 變頻器瞬時(shí)工作電流可持續(xù)數(shù)秒鐘） I變瞬= I變180%二二. . 電動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)電動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí) 1. 異步電動(dòng)機(jī)構(gòu)造和原理異步電動(dòng)機(jī)構(gòu)造和原理圖圖2-1 2-1 異步電動(dòng)機(jī)構(gòu)造異步電動(dòng)機(jī)構(gòu)造a a外形外形 b b定子定子 c c轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子 2. 2. 旋轉(zhuǎn)原理旋轉(zhuǎn)原理圖圖2-2 2-2 三相交流異步電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)原理三相交流異步電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)原理

5、a a三相交流電流三相交流電流 b b三相繞組三相繞組 c c旋轉(zhuǎn)原理旋轉(zhuǎn)原理3. 3. 電動(dòng)機(jī)定子和轉(zhuǎn)子的能量傳遞電動(dòng)機(jī)定子和轉(zhuǎn)子的能量傳遞圖圖2-3 2-3 能量傳遞能量傳遞a a從電能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能從電能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能 b b定子與轉(zhuǎn)子能量傳遞定子與轉(zhuǎn)子能量傳遞 4. 定子和轉(zhuǎn)子電流間的關(guān)系定子和轉(zhuǎn)子電流間的關(guān)系圖圖2-4電流特性： 輸入電機(jī)電流=勵(lì)磁電流+轉(zhuǎn)矩電流 輸出電流取決于負(fù)載的大小 5. 電動(dòng)勢(shì)平衡示意圖電動(dòng)勢(shì)平衡示意圖圖圖2-5 2-5 定子側(cè)電動(dòng)勢(shì)平衡圖定子側(cè)電動(dòng)勢(shì)平衡圖6.6.負(fù)載改變時(shí)的速度變化負(fù)載改變時(shí)的速度變化圖圖2-6 2-6 負(fù)載變化、速度變負(fù)載變化、速度變化化a

6、a負(fù)載較輕負(fù)載較輕 b b機(jī)械特性機(jī)械特性 c c負(fù)載較重負(fù)載較重7.7.異步電動(dòng)機(jī)的特性異步電動(dòng)機(jī)的特性 : : 啟動(dòng)力矩啟動(dòng)力矩電動(dòng)機(jī)停止，通電后電動(dòng)機(jī)停止，通電后, , 電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的力矩產(chǎn)生的力矩 Ts=1.25TN ;Ts=1.25TN ; 最大轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)在最大轉(zhuǎn)差電動(dòng)機(jī)在最大轉(zhuǎn)差SmSm時(shí)，產(chǎn)生時(shí)，產(chǎn)生的最大轉(zhuǎn)矩的最大轉(zhuǎn)矩Tm;Tm; 空載電流空載電流空載電流主要是勵(lì)磁電流，轉(zhuǎn)空載電流主要是勵(lì)磁電流，轉(zhuǎn)速幾乎達(dá)到同步速幾乎達(dá)到同步; ; 電動(dòng)狀態(tài)電動(dòng)狀態(tài)電機(jī)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，帶動(dòng)負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，帶動(dòng)負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng); ; 再生制動(dòng)狀態(tài)再生制動(dòng)狀態(tài)由于負(fù)載原因，電機(jī)實(shí)際由于負(fù)載原因

7、，電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速超過(guò)同步轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速超過(guò)同步轉(zhuǎn) 速，即設(shè)備帶動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速，即設(shè)備帶動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng). .三.變頻器調(diào)速原理 380V 50HZf = 0 500HZ 圖圖 3-1 3-1 變頻調(diào)速變頻調(diào)速 變頻調(diào)速 f 變極對(duì)數(shù)調(diào)速 P 變轉(zhuǎn)差率調(diào)速 S 1. 1.變頻調(diào)速原理變頻調(diào)速原理 2. 交交直直交變頻器基本結(jié)構(gòu)交變頻器基本結(jié)構(gòu)圖圖3-2 3-2 交交直直交變頻器主回路圖交變頻器主回路圖整整 流流 器器 濾濾 波波 器器 逆逆 變變 器器 3. 三相逆變橋示意圖三相逆變橋示意圖圖圖3-3 3-3 三相逆變橋三相逆變橋4. 開(kāi)關(guān)元器件應(yīng)滿足的條件開(kāi)關(guān)元器件應(yīng)滿足的條件圖圖3-4 3-4 開(kāi)關(guān)元器件的條

8、件開(kāi)關(guān)元器件的條件1. 1. 能承受足夠大的電壓和電流能承受足夠大的電壓和電流2. 2. 允許長(zhǎng)時(shí)間頻繁接通和關(guān)斷允許長(zhǎng)時(shí)間頻繁接通和關(guān)斷3. 3. 接通和關(guān)斷的控制十分方便接通和關(guān)斷的控制十分方便開(kāi)關(guān)元器件應(yīng)滿足的條件開(kāi)關(guān)元器件應(yīng)滿足的條件IGBT的特點(diǎn)：的特點(diǎn)： 耐壓耐壓1200V 開(kāi)關(guān)頻率高達(dá)開(kāi)關(guān)頻率高達(dá)30 40KHZ 驅(qū)動(dòng)電路電流小，功耗很少驅(qū)動(dòng)電路電流小，功耗很少 6. GTR大功率晶體管大功率晶體管圖圖3-5 GTR3-5 GTR逆變橋逆變橋7. IGBT絕緣柵晶體管絕緣柵晶體管圖圖3-6 IGBT3-6 IGBT逆變橋逆變橋38050HZ8. 變頻器主電路圖變頻器主電路圖圖圖3

9、-7 3-7 變頻器主電路結(jié)構(gòu)圖變頻器主電路結(jié)構(gòu)圖艾默生變頻器基本配線圖 小功率變頻器5.5-7.5KW中功率控制端子接線圖9. 整流和濾波電路整流和濾波電路圖圖3-8 3-8 整流和濾波電路整流和濾波電路10. 充電過(guò)程的限流電路充電過(guò)程的限流電路圖圖3-9 3-9 合上電源時(shí)的充電過(guò)程合上電源時(shí)的充電過(guò)程11. 逆變電路的基本結(jié)構(gòu)逆變電路的基本結(jié)構(gòu)圖圖3-10 3-10 逆變電路的結(jié)構(gòu)逆變電路的結(jié)構(gòu) a a） 逆變電路逆變電路 b b輸出電壓波形輸出電壓波形 c c輸出電壓等輸出電壓等效波形效波形1、測(cè)試整流電路找到變頻器內(nèi)部直流電源的P(positive)端和N(negative)端，將

10、萬(wàn)用表調(diào)到電阻X10檔，紅表棒接到P，黑表棒分別依到R、S、T，應(yīng)該有大約幾十歐的阻值，且基本平衡。相反將黑表棒接到P端，紅表棒依次接到R、S、T，有一個(gè)接近于無(wú)窮大的阻值。將紅表棒接到N端，重復(fù)以上步驟，都應(yīng)得到相同結(jié)果。如果有以下結(jié)果，可以判定電路已出現(xiàn)異常，A.阻值三相不平衡，可以說(shuō)明整流橋故障。B.紅表棒接P端時(shí)，電阻無(wú)窮大，可以斷定整流橋故障或起動(dòng)電阻出現(xiàn)故障。2、測(cè)試逆變電路將紅表棒接到P端,黑表棒分別接U、V、W上，應(yīng)該有幾十歐的阻值，且各相阻值基本相同，反相應(yīng)該為無(wú)窮大。將黑表棒接到N端，重復(fù)以上步驟應(yīng)得到相同結(jié)果，否則可確定逆變模塊故障二、動(dòng)態(tài)測(cè)試 在靜態(tài)測(cè)試結(jié)果正常以后，才

11、可進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)試，即上電試機(jī)。在上電前后必須注意 以下幾點(diǎn): 1、上電之前，須確認(rèn)輸入電壓是否有誤，將380V電源接入220V級(jí)變頻器之中會(huì)出現(xiàn)炸機(jī)炸電容、壓敏電阻、模塊等）。 2、檢查變頻器各接播口是否已正確連接,連接是否有松動(dòng),連接異常有時(shí)可能導(dǎo)致變頻器出現(xiàn)故障,嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)炸機(jī)等情況。 3、上電后檢測(cè)故障顯示內(nèi)容,并初步斷定故障及原因。 4、如未顯示故障,首先檢查參數(shù)是否有異常,并將參數(shù)復(fù)歸后,進(jìn)行空載(不接電機(jī))情況下啟動(dòng)變頻器,并測(cè)試U、V、W三相輸出電壓值。如出現(xiàn)缺相、三相不平衡等情況，則模塊或驅(qū)動(dòng)板等有故障 5、在輸出電壓正常無(wú)缺相、三相平衡的情況下，帶載測(cè)試。測(cè)試時(shí)，最好是滿負(fù)載

12、測(cè)試 三、故障判斷 1、整流模塊損壞 一般是由于電網(wǎng)電壓或內(nèi)部短路引起。在排除內(nèi)部短路情況下，更換整流橋。在現(xiàn)場(chǎng)處理故障時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)檢查用戶電網(wǎng)情況，如電網(wǎng)電壓，有無(wú)電焊機(jī)等對(duì)電網(wǎng)有污染的設(shè)備等。 2、逆變模塊損壞 一般是由于電機(jī)或電纜損壞及驅(qū)動(dòng)電路故障引起。在修復(fù)驅(qū)動(dòng)電路之后，測(cè)驅(qū)動(dòng)波形良好狀態(tài)下，更換模塊。在現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)中更換驅(qū)動(dòng)板之后，還必須注意檢查馬達(dá)及連接電纜。在確定無(wú)任何故障下，運(yùn)行變頻器。 3、上電無(wú)顯示 一般是由于開(kāi)關(guān)電源損壞或軟充電電路損壞使直流電路無(wú)直流電引起，如啟動(dòng)電阻損壞，也有可能是面板損壞。 4、上電后顯示過(guò)電壓或欠電壓 一般由于輸入缺相，電路老化及電路板受潮引起。找出其電

13、壓檢測(cè)電路及檢測(cè)點(diǎn)，更換損壞的器件。 5、上電后顯示過(guò)電流或接地短路 一般是由于電流檢測(cè)電路損壞。如霍爾元件、運(yùn)放等。 6、啟動(dòng)顯示過(guò)電流 一般是由于驅(qū)動(dòng)電路或逆變模塊損壞引起。 7、空載輸出電壓正常,帶載后顯示過(guò)載或過(guò)電流 該種情況一般是由于參數(shù)設(shè)置不當(dāng)或驅(qū)動(dòng)電路老化,模塊損傷引起12. 電動(dòng)機(jī)狀態(tài)電動(dòng)機(jī)狀態(tài)圖圖3-11 3-11 電動(dòng)機(jī)狀態(tài)電動(dòng)機(jī)狀態(tài)a a空載示意圖空載示意圖 b b矢量圖矢量圖 c c電路圖電路圖 d d電壓、電流曲線電壓、電流曲線13. 勵(lì)磁狀態(tài)勵(lì)磁狀態(tài)圖圖3-12 3-12 勵(lì)磁狀態(tài)勵(lì)磁狀態(tài)a a帶載示意圖帶載示意圖 b b矢量圖矢量圖 c c電路圖電路圖 d d電壓

14、、電流曲電壓、電流曲線線a a重載示意圖重載示意圖 b b矢量圖矢量圖 c c電路圖電路圖 d d電壓、電流電壓、電流曲線曲線14. 發(fā)電機(jī)狀態(tài)發(fā)電機(jī)狀態(tài)圖圖3-13 3-13 發(fā)電機(jī)狀態(tài)發(fā)電機(jī)狀態(tài)反并聯(lián)二極管的作用：反并聯(lián)二極管的作用： 電機(jī)繞組磁場(chǎng)作功，發(fā)電狀態(tài)，電機(jī)繞組磁場(chǎng)作功，發(fā)電狀態(tài)，電流電流通過(guò)反并聯(lián)二通過(guò)反并聯(lián)二 極管流向直流電路。極管流向直流電路。15. 磁通傳遞能量磁通傳遞能量圖圖3-14 3-14 異步電動(dòng)機(jī)的能量傳遞異步電動(dòng)機(jī)的能量傳遞磁通量須恒定磁通量須恒定TM = KT I2 M COS2 磁路飽和磁路飽和勵(lì)磁電流畸變，產(chǎn)生尖峰電流勵(lì)磁電流畸變，產(chǎn)生尖峰電流 磁通量磁

15、通量磁路飽和電流增大磁路飽和電流增大 磁通量磁通量電機(jī)轉(zhuǎn)矩電機(jī)轉(zhuǎn)矩TMTM下降下降 16. 變頻不變壓磁通飽和變頻不變壓磁通飽和圖圖3-15 3-15 頻率下降出現(xiàn)磁通飽和頻率下降出現(xiàn)磁通飽和17. 磁路飽和的結(jié)果磁路飽和的結(jié)果圖圖3-16 3-16 勵(lì)磁電流飽和與磁通的關(guān)系勵(lì)磁電流飽和與磁通的關(guān)系a a簡(jiǎn)單磁路簡(jiǎn)單磁路 b b磁通不飽和磁通不飽和 c c磁通深度磁通深度飽和飽和18. 保持磁通不變保持磁通不變圖圖3-17 3-17 保持磁通不變的途徑保持磁通不變的途徑變頻須變壓：變頻須變壓：定子繞組電動(dòng)勢(shì)：定子繞組電動(dòng)勢(shì)：E1 = 4.44 K1 N1 f1 U1 E1 故故 U1=KM f

16、1 = KU1 / f1 = 常數(shù)常數(shù) 故故 U1 / f1 = 常數(shù)常數(shù) 故要保持故要保持恒定，只要變頻又變壓恒定，只要變頻又變壓19. 定子等效電路定子等效電路圖圖3-18 3-18 定子等效電路定子等效電路a a定子繞組定子繞組 b b等效電路等效電路 c c電動(dòng)機(jī)的磁電動(dòng)機(jī)的磁通通20.PAM20.PAM脈幅調(diào)制）脈幅調(diào)制） 整流變壓整流變壓 逆變變頻逆變變頻圖圖3-19 3-19 脈幅調(diào)制脈幅調(diào)制 整整 流流變變 壓壓逆逆 變變變變 頻頻 21. PWM圖圖3-20 3-20 脈寬調(diào)制脈寬調(diào)制整整 流流逆逆 變變變變 頻頻變變 壓壓脈脈 寬寬 調(diào)調(diào) 制制22. 正弦脈寬調(diào)制正弦脈寬調(diào)

17、制SPWM）圖圖3-21 正弦脈寬調(diào)制正弦脈寬調(diào)制SPWM）23. 實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)SPWM單極性）單極性）圖圖3-22 單極性調(diào)制單極性調(diào)制變頻器是一種電源變換的設(shè)備，給電動(dòng)機(jī)提變頻器是一種電源變換的設(shè)備，給電動(dòng)機(jī)提供的電源必須滿足電動(dòng)機(jī)的使用要求。即輸供的電源必須滿足電動(dòng)機(jī)的使用要求。即輸出正弦波形的電壓和電流。出正弦波形的電壓和電流。逆變逆變SPWM等幅不等寬的矩形脈沖波形面等幅不等寬的矩形脈沖波形面積，與正弦波形面積等效。積，與正弦波形面積等效。逆變器的特性：逆變器的特性：24 . 雙極性雙極性SPWM圖圖3-23 雙極性調(diào)制雙極性調(diào)制25. 雙極性調(diào)制的死區(qū)及影響雙極性調(diào)制的死區(qū)及影響圖圖3

18、-24 雙極性調(diào)制的死區(qū)及影響雙極性調(diào)制的死區(qū)及影響載波頻率提高，電磁噪音減少，電機(jī)獲得較載波頻率提高，電磁噪音減少，電機(jī)獲得較理想的正弦電流曲線。理想的正弦電流曲線。開(kāi)關(guān)頻率高，電磁幅射增大，輸出電壓下降，開(kāi)關(guān)頻率高，電磁幅射增大，輸出電壓下降，開(kāi)關(guān)元件耗損大。開(kāi)關(guān)元件耗損大。載波頻率的特性載波頻率的特性26. 低速轉(zhuǎn)矩下降低速轉(zhuǎn)矩下降（1電動(dòng)機(jī)在電動(dòng)機(jī)在fxfN時(shí)的機(jī)械特性時(shí)的機(jī)械特性圖圖3-25 U/f=恒定值條件下的機(jī)械特性恒定值條件下的機(jī)械特性 27. 轉(zhuǎn)矩下降的原因分析轉(zhuǎn)矩下降的原因分析 U1下降下降 I1 r1在在U1中的中的比例增大比例增大28. 低頻電壓補(bǔ)償?shù)皖l電壓補(bǔ)償圖圖3

19、-26 電壓補(bǔ)償原理電壓補(bǔ)償原理 U的大小隨負(fù)載電流而變化的大小隨負(fù)載電流而變化 U/F的比值只能設(shè)定一次；的比值只能設(shè)定一次； 所以負(fù)載變動(dòng)時(shí)不能始終工作在最佳狀態(tài)，即輕載時(shí)磁路易飽和。所以負(fù)載變動(dòng)時(shí)不能始終工作在最佳狀態(tài)，即輕載時(shí)磁路易飽和。電壓補(bǔ)償?shù)奶匦噪妷貉a(bǔ)償?shù)奶匦?9. 矢量控制簡(jiǎn)述矢量控制簡(jiǎn)述 1直流調(diào)速直流調(diào)速圖圖3-27 直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速特點(diǎn)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速特點(diǎn) 2矢量控制的原理矢量控制的原理圖圖3-28 矢量控制原理示意圖矢量控制原理示意圖等等 效效變變 換換 30. 在額定轉(zhuǎn)速上的比較在額定轉(zhuǎn)速上的比較圖圖3-29 額定轉(zhuǎn)速上的比較額定轉(zhuǎn)速上的比較a異步電動(dòng)機(jī)特性異步電動(dòng)機(jī)

20、特性 b直流電動(dòng)機(jī)特性直流電動(dòng)機(jī)特性四、電動(dòng)機(jī)調(diào)速特點(diǎn)四、電動(dòng)機(jī)調(diào)速特點(diǎn)1.1.變頻器的輸出電流變頻器的輸出電流圖圖4-1 4-1 電動(dòng)機(jī)的電流電動(dòng)機(jī)的電流2. 電流和功率的關(guān)系電流和功率的關(guān)系圖圖4-2 轉(zhuǎn)速下降轉(zhuǎn)速下降.輸出功率下降輸出功率下降.節(jié)能節(jié)能 變頻器各部分電流關(guān)系： 變頻器輸出電流IM取決于負(fù)載轉(zhuǎn)矩， 當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩恒定，IM大小與速度無(wú)關(guān)； 直流回路的電流隨頻率下降而減少； 變頻器輸入電流隨頻率下降而減少。3. 電機(jī)降速耗能低電機(jī)降速耗能低圖圖4-3 4-3 電動(dòng)機(jī)調(diào)速的特點(diǎn)電動(dòng)機(jī)調(diào)速的特點(diǎn)4. 去掉減速器的錯(cuò)誤去掉減速器的錯(cuò)誤去去 掉掉 減減 速速 器器圖圖4-4 4-4 用變

21、頻器取代減速器用變頻器取代減速器！能量守恒，降速降功率5. 增強(qiáng)帶負(fù)載的能力增強(qiáng)帶負(fù)載的能力問(wèn)題提出：?jiǎn)栴}提出： 重物圓周運(yùn)動(dòng)到重物圓周運(yùn)動(dòng)到A A點(diǎn)電機(jī)過(guò)載點(diǎn)電機(jī)過(guò)載 B B點(diǎn)電機(jī)堵轉(zhuǎn)，變頻器過(guò)流點(diǎn)電機(jī)堵轉(zhuǎn)，變頻器過(guò)流圖圖4-5 4-5 重物圓周運(yùn)重物圓周運(yùn)動(dòng)動(dòng)措施：措施： 加大傳動(dòng)比，加大傳動(dòng)比， 增加變頻器輸出功率增加變頻器輸出功率6. 一臺(tái)變頻器帶多臺(tái)電動(dòng)機(jī)一臺(tái)變頻器帶多臺(tái)電動(dòng)機(jī)圖圖4-6 4-6 一臺(tái)變頻器帶多臺(tái)電動(dòng)機(jī)一臺(tái)變頻器帶多臺(tái)電動(dòng)機(jī)變頻器的額定電流：變頻器的額定電流：多臺(tái)電動(dòng)機(jī)同時(shí)啟動(dòng)和運(yùn)行多臺(tái)電動(dòng)機(jī)同時(shí)啟動(dòng)和運(yùn)行 IN1.051.1IMN多臺(tái)電動(dòng)機(jī)分別啟動(dòng)多臺(tái)電動(dòng)機(jī)分別啟動(dòng)

22、 IN （ 1.051.1IMNK1 IST）/K2一臺(tái)變頻器帶多臺(tái)電動(dòng)機(jī)一臺(tái)變頻器帶多臺(tái)電動(dòng)機(jī) IST=電機(jī)起動(dòng)電流 K1=1.2，1.52自由狀態(tài) K2=1.5 變頻器過(guò)載能力五五. . 三種典型負(fù)載特性三種典型負(fù)載特性1. 恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載圖圖5-1 5-1 恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載及其特性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載及其特性a a帶式輸送機(jī)帶式輸送機(jī) b b機(jī)械特性機(jī)械特性 c c功率特性功率特性2. 2. 恒功率負(fù)載恒功率負(fù)載圖圖5-2 5-2 恒功率負(fù)載及其特性恒功率負(fù)載及其特性a卷徑最小時(shí)卷徑最小時(shí) b卷徑較大卷徑較大 c卷徑最大卷徑最大3. 二次平方負(fù)載二次平方負(fù)載圖圖5-3 5-3 二次平方負(fù)載及其特性

23、二次平方負(fù)載及其特性a a風(fēng)機(jī)示圖風(fēng)機(jī)示圖 b b機(jī)械特性機(jī)械特性 c c功率特性功率特性- TL = KL * n2 - PL = KP * n3六. 變頻調(diào)速系統(tǒng) 接電抗器的作用1. 變頻器輸出端接入電抗器的場(chǎng)合變頻器輸出端接入電抗器的場(chǎng)合圖圖6-1 6-1 需要接入電抗器的場(chǎng)合需要接入電抗器的場(chǎng)合a a電機(jī)與變頻器距離遠(yuǎn)電機(jī)與變頻器距離遠(yuǎn) b b小變頻器帶輕載大小變頻器帶輕載大電機(jī)電機(jī)輸出電抗器作用：輸出電抗器作用： 抑制變頻器電磁幅射抑制變頻器電磁幅射干擾干擾 抑制電動(dòng)機(jī)電壓諧振抑制電動(dòng)機(jī)電壓諧振2. 輸入交流電抗器輸入交流電抗器作用：作用：1 1提高功率因數(shù)提高功率因數(shù) 2 2抑制高

24、次諧波抑制高次諧波 3 3削弱電流浪涌削弱電流浪涌3. 接入交流電抗器的場(chǎng)合接入交流電抗器的場(chǎng)合圖圖6-3 6-3 接入交流電抗器的場(chǎng)合接入交流電抗器的場(chǎng)合a a多臺(tái)變頻器接同一電源多臺(tái)變頻器接同一電源 b b同一電源上接有大容量晶閘管設(shè)備同一電源上接有大容量晶閘管設(shè)備 c c變壓器容量超過(guò)變頻器容量十倍以上變壓器容量超過(guò)變頻器容量十倍以上 d d電源電壓不平衡度電源電壓不平衡度3%3%4. 直流電抗器直流電抗器做用：做用： 1 1提高功率因數(shù)提高功率因數(shù) 2 2擬制電流尖峰擬制電流尖峰七. 變頻器的抗干擾1. 1. 變頻器的干擾源變頻器的干擾源圖圖7-1 7-1 變頻器的電壓、電流波形變頻器

25、的電壓、電流波形2. 電路耦合干擾電路耦合干擾 電路傳播：電路傳播：1電源線電源線 2地線地線措施措施 ： 1 1隔離變壓器隔離變壓器 2 2光耦隔離光耦隔離 3 3正確接地正確接地3.3.感應(yīng)耦合干擾感應(yīng)耦合干擾電磁感應(yīng)電磁感應(yīng) 靜電感應(yīng)靜電感應(yīng)1 1） 電磁感應(yīng)是電流干擾傳播方式電磁感應(yīng)是電流干擾傳播方式 2 2靜電感應(yīng)是電壓干擾傳播方式靜電感應(yīng)是電壓干擾傳播方式 4. 抗干擾措施抗干擾措施遠(yuǎn)離、相絞、屏蔽、不平行遠(yuǎn)離、相絞、屏蔽、不平行圖圖7-4 7-4 絞線抗干擾絞線抗干擾5. 空中幅射干擾空中幅射干擾圖圖7-5 7-5 空中幅射與接地空中幅射與接地 電磁幅射電磁幅射6. 抗干擾措施抗

26、干擾措施 1準(zhǔn)確接地準(zhǔn)確接地 2接接入濾波器入濾波器圖圖7-6 7-6 接入濾波器抑制電磁幅射接入濾波器抑制電磁幅射八 . 制動(dòng)電阻和制動(dòng)單元1. 制動(dòng)電路的工作特點(diǎn)制動(dòng)電路的工作特點(diǎn)圖圖8-1 8-1 制動(dòng)電路的場(chǎng)合制動(dòng)電路的場(chǎng)合a減速過(guò)程減速過(guò)程 b重物下降過(guò)程重物下降過(guò)程 2. 能耗電路的工作特點(diǎn)能耗電路的工作特點(diǎn)圖圖8-2 8-2 能耗電路的工作特點(diǎn)能耗電路的工作特點(diǎn)3. 制動(dòng)電阻的粗算制動(dòng)電阻的粗算圖圖8-3 8-3 制動(dòng)電路制動(dòng)電路 查制動(dòng)電阻表查制動(dòng)電阻表RB = 2.5UDH/IMN UDH/IMN九.變頻器的功能CVFG3V+VI1VI2I1X7V-U FGNDCM脈沖信號(hào)脈

27、沖信號(hào)R S 4 8 5RPRP1020mA1.1.外接給定端外接給定端1電壓信號(hào)給定端電壓信號(hào)給定端2電流信號(hào)給定端電流信號(hào)給定端3脈沖給定脈沖給定AB2.2.外接輸入控制端子外接輸入控制端子圖圖9-2 9-2 外控輸入電路外控輸入電路3.3.外接輸出控制端子外接輸出控制端子圖圖9-3 9-3 外接輸出控制端外接輸出控制端1故障輸出端故障輸出端2模擬量輸出端模擬量輸出端3通訊接口通訊接口4狀態(tài)信號(hào)輸出端狀態(tài)信號(hào)輸出端TaTbTcOC1OC2CMAMAOAM-4 .V/F4 .V/F控制設(shè)定功能控制設(shè)定功能圖圖9-4 9-4 基本頻率基本頻率FbFb電機(jī)額定頻率電機(jī)額定頻率FNFN基本頻率基本

28、頻率最大頻率最大頻率特點(diǎn)：特點(diǎn)： U/FU/F增大，磁通量增大，磁通量增大，磁路飽和，轉(zhuǎn)矩增大增大，磁路飽和，轉(zhuǎn)矩增大5. 5. 基本頻率電機(jī)額定頻率基本頻率電機(jī)額定頻率特點(diǎn)：電機(jī)帶載的能力減小特點(diǎn)：電機(jī)帶載的能力減小6. 6. 基本頻率與最大頻率基本頻率與最大頻率圖圖9-6 9-6 基本頻率與最大頻率基本頻率與最大頻率380V380V7. 上限頻率和下限頻率上限頻率和下限頻率圖圖9-7 9-7 上限頻率和下限頻率上限頻率和下限頻率a a攪拌機(jī)攪拌機(jī) b b上、下限頻率上、下限頻率8. 8. 跳躍頻率跳躍頻率特點(diǎn)：變頻器所帶負(fù)載，在某一頻率點(diǎn)發(fā)生機(jī)械共振，特點(diǎn)：變頻器所帶負(fù)載，在某一頻率點(diǎn)發(fā)生

29、機(jī)械共振， 使用跳躍頻率回避共振點(diǎn)使用跳躍頻率回避共振點(diǎn)T （時(shí)（時(shí) 間間 ）f ( 頻率）43HZ33HZ28HZ60秒秒5分鐘分鐘U V WR S TV+VI1GNDFWDX1X2CMY1Y2Y3COM1X1X2COMF U濾濾 沙沙 池池 濾濾 沙沙 自然水自然水干干 凈凈 水水干干 凈水出口凈水出口沖洗水入口沖洗水入口電動(dòng)閥電動(dòng)閥電動(dòng)閥電動(dòng)閥逆止閥逆止閥逆止閥逆止閥風(fēng)機(jī)風(fēng)機(jī)自然空氣自然空氣濾濾 布布P L C9.9.事例事例 供水廠濾沙池供風(fēng)機(jī)調(diào)速工藝圖供水廠濾沙池供風(fēng)機(jī)調(diào)速工藝圖10.10.載波頻率載波頻率圖圖9-11 9-11 載波頻率的影響載波頻率的影響11.11.轉(zhuǎn)速多檔控制轉(zhuǎn)

30、速多檔控制圖圖9-12 9-12 轉(zhuǎn)速多檔控制轉(zhuǎn)速多檔控制12. 12. 多檔轉(zhuǎn)速控制多檔轉(zhuǎn)速控制圖圖9-13 9-13 多檔轉(zhuǎn)速控制多檔轉(zhuǎn)速控制13. PLC控制電路控制電路圖圖9-14 PLC9-14 PLC控制電路控制電路14. 工頻啟動(dòng)與變頻啟動(dòng)工頻啟動(dòng)與變頻啟動(dòng)圖圖9-15 9-15 異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)a a工頻啟動(dòng)轉(zhuǎn)差工頻啟動(dòng)轉(zhuǎn)差 b b工頻啟動(dòng)特性工頻啟動(dòng)特性 c c工頻啟動(dòng)電流工頻啟動(dòng)電流d d變頻啟動(dòng)轉(zhuǎn)差變頻啟動(dòng)轉(zhuǎn)差 e e變頻啟動(dòng)特性變頻啟動(dòng)特性 f f變頻啟動(dòng)電流變頻啟動(dòng)電流15. 加速防跳閘自處理功能加速防跳閘自處理功能圖圖8-16 8-16 加速自處理功能加

31、速自處理功能a a暫停加速暫停加速 b b延長(zhǎng)加速時(shí)間延長(zhǎng)加速時(shí)間16. 啟動(dòng)功能啟動(dòng)功能圖圖9-17 9-17 啟動(dòng)功能啟動(dòng)功能a)a)起動(dòng)頻率起動(dòng)頻率 b)b)暫停加速暫停加速 c)c)起動(dòng)前直流制動(dòng)起動(dòng)前直流制動(dòng)17. 加速時(shí)間與電流加速時(shí)間與電流特點(diǎn)：加速時(shí)間過(guò)短易出現(xiàn)過(guò)電流特點(diǎn)：加速時(shí)間過(guò)短易出現(xiàn)過(guò)電流 啟動(dòng)頻率配合轉(zhuǎn)矩提升功能，最佳調(diào)整啟動(dòng)頻率配合轉(zhuǎn)矩提升功能，最佳調(diào)整 啟動(dòng)啟動(dòng) 轉(zhuǎn)矩特性，設(shè)定值過(guò)大，會(huì)出現(xiàn)過(guò)電流故障。轉(zhuǎn)矩特性，設(shè)定值過(guò)大，會(huì)出現(xiàn)過(guò)電流故障。 啟動(dòng)前直流制動(dòng)，應(yīng)用自由轉(zhuǎn)動(dòng)的設(shè)備，風(fēng)啟動(dòng)前直流制動(dòng)，應(yīng)用自由轉(zhuǎn)動(dòng)的設(shè)備，風(fēng) 機(jī)類。機(jī)類。 起動(dòng)特性：起動(dòng)特性：18. 升

32、速方式升速方式圖圖9-19 9-19 升速方式升速方式19. 降速時(shí)間與直流電壓降速時(shí)間與直流電壓特點(diǎn)：減速時(shí)間過(guò)短，直流電壓升高特點(diǎn)：減速時(shí)間過(guò)短，直流電壓升高20. 接入制動(dòng)電路接入制動(dòng)電路圖圖9-21 9-21 接入制動(dòng)電路接入制動(dòng)電路21. 直流制動(dòng)直流制動(dòng)圖圖9-22 9-22 直流制動(dòng)的原理直流制動(dòng)的原理a a刨床示圖刨床示圖 b)b)直流制動(dòng)原理直流制動(dòng)原理 c)c)直流制動(dòng)直流制動(dòng)功能功能刨 臺(tái)床 身 直流制動(dòng)的特性：直流制動(dòng)的特性：1準(zhǔn)確停車準(zhǔn)確停車變頻器給電動(dòng)機(jī)輸入直流電，在變頻器給電動(dòng)機(jī)輸入直流電，在電機(jī)定子上產(chǎn)生靜止恒定磁場(chǎng)，電機(jī)定子上產(chǎn)生靜止恒定磁場(chǎng)，使電機(jī)快速停止。

33、使電機(jī)快速停止。22. 停機(jī)功能停機(jī)功能圖圖9-23 9-23 停機(jī)方式停機(jī)方式a a預(yù)置時(shí)間減速停機(jī)預(yù)置時(shí)間減速停機(jī) b b自由停機(jī)自由停機(jī) c c直流制動(dòng)停機(jī)直流制動(dòng)停機(jī)23. 控制電路控制電路圖圖9-24 正轉(zhuǎn)控制電路正轉(zhuǎn)控制電路a變頻器電路變頻器電路 b控制電路控制電路24. 脈沖啟動(dòng)脈沖啟動(dòng)圖圖9-25 9-25 脈沖啟動(dòng)電路脈沖啟動(dòng)電路a a三線控制接線三線控制接線 b b電源控制電電源控制電路路 AMAMAM-AM-25. 兩地控制兩地控制圖圖9-26 9-26 兩地升降速控制兩地升降速控制26. 頻率到達(dá)與頻率檢測(cè)頻率到達(dá)與頻率檢測(cè)圖圖9-27 9-27 頻率到達(dá)與頻率檢測(cè)頻率

34、到達(dá)與頻率檢測(cè)a a頻率到達(dá)頻率到達(dá) b b頻率檢測(cè)頻率檢測(cè)27. 應(yīng)用事例應(yīng)用事例圖圖9-28 9-28 粉末傳送帶調(diào)速控制粉末傳送帶調(diào)速控制a頻率檢測(cè)頻率檢測(cè) b控制示意圖控制示意圖28. 過(guò)流保護(hù)過(guò)流保護(hù)圖圖9-29 9-29 變頻器過(guò)流保護(hù)變頻器過(guò)流保護(hù)29. 過(guò)流故障的原因過(guò)流故障的原因圖圖9-30 9-30 過(guò)流故障原因過(guò)流故障原因a a負(fù)載堵轉(zhuǎn)負(fù)載堵轉(zhuǎn) b b輸出短路輸出短路 c c內(nèi)部直流短內(nèi)部直流短路路30. 其他原因引起的過(guò)流其他原因引起的過(guò)流a a加速過(guò)快加速過(guò)快 b b電動(dòng)機(jī)磁飽和電動(dòng)機(jī)磁飽和 c c內(nèi)部采樣誤內(nèi)部采樣誤差差31. 過(guò)電壓原因過(guò)電壓原因a)a)電源電壓過(guò)

35、高電源電壓過(guò)高 b b減速過(guò)快減速過(guò)快 c c電容補(bǔ)償器引起電容補(bǔ)償器引起32. 欠電壓原因欠電壓原因a a線流電路斷路線流電路斷路 b)b)電源缺相電源缺相 c c大功率晶閘管設(shè)大功率晶閘管設(shè)備干擾備干擾儲(chǔ)儲(chǔ) 氣氣 罐罐壓力傳感器壓力傳感器33. PID自動(dòng)閉環(huán)調(diào)節(jié)自動(dòng)閉環(huán)調(diào)節(jié)圖圖9-34 PID9-34 PID自動(dòng)閉環(huán)控制自動(dòng)閉環(huán)控制VI1V+儲(chǔ)儲(chǔ) 氣氣 罐罐壓力傳感器壓力傳感器34.34.外界外界PIDPID調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器圖圖9-35 9-35 外界外界PIDPID閉環(huán)控制閉環(huán)控制IIGND35. 轉(zhuǎn)矩提升轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償，電壓補(bǔ)償）轉(zhuǎn)矩提升轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償，電壓補(bǔ)償）圖圖9-36 9-36 電壓補(bǔ)償?shù)脑?/p>

36、理電壓補(bǔ)償?shù)脑韆 a電壓補(bǔ)償?shù)暮x電壓補(bǔ)償?shù)暮x b b補(bǔ)償前情況補(bǔ)償前情況 c c電壓補(bǔ)償?shù)慕Y(jié)電壓補(bǔ)償?shù)慕Y(jié)果果 轉(zhuǎn)矩提升特性：轉(zhuǎn)矩提升特性： TS =K U2X / FX 電壓提高，轉(zhuǎn)電壓提高，轉(zhuǎn)矩提升矩提升 補(bǔ)償過(guò)份，勵(lì)磁飽和，電流畸變補(bǔ)償過(guò)份，勵(lì)磁飽和，電流畸變36. 不同補(bǔ)償程度的電流轉(zhuǎn)矩曲線不同補(bǔ)償程度的電流轉(zhuǎn)矩曲線圖圖9-37 轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償后的電流轉(zhuǎn)矩曲線轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償后的電流轉(zhuǎn)矩曲線37. 轉(zhuǎn)差補(bǔ)償頻率變動(dòng)轉(zhuǎn)差補(bǔ)償頻率變動(dòng)圖圖9-38 轉(zhuǎn)差補(bǔ)償功能轉(zhuǎn)差補(bǔ)償功能十十 . . 應(yīng)用事例應(yīng)用事例 例例1 . 1 . 水泵節(jié)能恒壓供水水泵節(jié)能恒壓供水圖圖101 101 供水系統(tǒng)示意圖供水系統(tǒng)示意

37、圖壓力變送器壓力變送器生生 活活 小小 區(qū)區(qū)例例2. 2. 塑料廠擠壓吹膜工藝圖塑料廠擠壓吹膜工藝圖圖圖102 102 塑料擠壓吹膜機(jī)調(diào)速系統(tǒng)圖塑料擠壓吹膜機(jī)調(diào)速系統(tǒng)圖R S TU V WF U減速箱減速箱圖圖10 3 10 3 重灰旋轉(zhuǎn)爐示意圖重灰旋轉(zhuǎn)爐示意圖例例3. 3. 重灰旋轉(zhuǎn)爐重灰旋轉(zhuǎn)爐操操 作作 室室020mA回回 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 窯窯噴噴 火火 槍槍 R S TU V W加加 料料 口口減速箱減速箱F UIt例例4 . 4 . 水泥廠回轉(zhuǎn)窯主驅(qū)動(dòng)變頻調(diào)速示意圖水泥廠回轉(zhuǎn)窯主驅(qū)動(dòng)變頻調(diào)速示意圖UF1 UF2 UF3 UF4UFUF5 UF6P L C計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)四臺(tái)拉矯機(jī)變頻器四臺(tái)拉矯機(jī)變頻器結(jié)結(jié) 晶晶 器器 變變 頻頻 器器連連 鑄鑄 鋼鋼 錠錠切斷機(jī)切斷機(jī)噴噴 水水 系系 統(tǒng)統(tǒng)冷卻水冷卻水鋼水鋼水澆鑄鋼包澆鑄鋼包鋼鋼 錠錠 連連 鑄鑄 示示 意意 圖圖結(jié)晶器結(jié)晶器輸送輥道變頻器輸