第1章 變頻器應(yīng)用概論

1、變頻調(diào)速維護(wih)、保養(yǎng)實用技術(shù)培訓(xùn)共五十一頁第1章 變頻器應(yīng)用(yngyng)概論一、本章基本內(nèi)容：1. 變頻器組態(tài)包括：變頻器結(jié)構(gòu)(jigu)、外端子、參數(shù)選擇2. 變頻器控制中的電流和電壓包括：電動機的電流特性、工作中的過流過壓原理3. 變頻器和電動機容量的選擇包括：鑄鋁轉(zhuǎn)子和繞線轉(zhuǎn)子的區(qū)別、電動機選擇；變頻器選擇依據(jù)二、解決的問題 解決變頻器應(yīng)用的最基本問題共五十一頁第1章 變頻器應(yīng)用(yngyng)概論變頻器定義：變頻器是用于電動機調(diào)速的一個智能工業(yè)電力電子電器，內(nèi)部(nib)控制核心是單片機。可進行參數(shù)預(yù)置，可進行遠程通訊控制，是一個智能數(shù)控調(diào)速系統(tǒng)。變頻器為了正常工作，其外部

2、要有一系列的控制端子，控制端子分為主電路端子、輸入控制端子和輸出指示端子。為了確定變頻器的工作狀態(tài)，變頻器有一系列的功能參數(shù)，只有通過參數(shù)預(yù)置，變頻器才能達到預(yù)想的工作狀態(tài)。即我們想讓變頻器從事什么樣的工作（例如PID恒壓供水控制、矢量速度控制、降速制動控制等），就將和該控制有關(guān)的參數(shù)預(yù)置到變頻器中去。共五十一頁第1章 變頻器應(yīng)用(yngyng)概論1.1 變頻器組態(tài)(z ti) 共五十一頁第1章 變頻器應(yīng)用(yngyng)概論1.1.1主電路端子該端子是連接(linji)電源的RST端子 、連接電動機的UVW端子以及連接制動電阻、直流電抗器的端子等。連接要求：1）RST端子通過隔離開關(guān)和接觸

3、器接到交流電源上；UVW端子通過電纜連接到電動機。共五十一頁第1章 變頻器應(yīng)用(yngyng)概論2）為了防止變頻器工作中出現(xiàn)干擾（或提高輸入端的功率因數(shù)），在輸入和輸出(shch)端還要加裝電抗器和電磁濾波器。共五十一頁第1章 變頻器應(yīng)用(yngyng)概論3）輸出電纜有長度要求，當達到100m以上時，有些變頻器會出現(xiàn)接地報警(bo jng)跳閘故障（輸出接電抗器可使電纜延長, 因為 ， ，當f下降，XC下降，IC下降）. 變頻器共五十一頁第1章 變頻器應(yīng)用(yngyng)概論 1.1.2.輸入控制端子1.模擬輸入控制端子該端子一般有兩個，一個是模擬電壓控制端子，多由電位器控制；一個 是模擬

4、電流(dinli)控制端子，多作為PID控制反饋端子。 共五十一頁第1章 變頻器應(yīng)用(yngyng)概論應(yīng)用：下圖為富士變頻器的閉環(huán)應(yīng)用，模擬電壓端子(dun z)（12）作為信號給定；模擬電流端子(dun z)（C1）作為反饋信號輸入端。 富士變頻器閉環(huán)應(yīng)用共五十一頁第1章 變頻器應(yīng)用(yngyng)概論2）數(shù)字(shz)輸入控制端子 該端子用開關(guān)控制，閉合有效，斷開無效。應(yīng)用：運行控制、段速控制、復(fù)位控制、報警控制等?，F(xiàn)在新型變頻器多為一端多能，即多功端子。通過參數(shù)預(yù)置，選擇所需功能。 共五十一頁第1章 變頻器應(yīng)用(yngyng)概論99為參數(shù)化，參數(shù)化后還可以設(shè)置其他(qt)功能。例如：

5、如果選定輸入數(shù)字端子1，該端子又作為反轉(zhuǎn)控制，則參數(shù)設(shè)置為：P0701=12，當該端子閉合，電動機反轉(zhuǎn)運行。共五十一頁第1章 變頻器應(yīng)用(yngyng)概論富士變頻器共有9個多功能端子，分為(fn wi)X1X9，用參數(shù)E01E09設(shè)置，E01=20，X1有效，功能為PID切換，閉合PID無效。共五十一頁第1章 變頻器應(yīng)用(yngyng)概論3.輸出指示端子1）模擬量輸出指示端子 是用模擬電壓進行指示的端子。用于指示輸出頻率、輸出電流(dinli)、輸出電壓等，需要指示什么量，由功能參數(shù)進行預(yù)置。共五十一頁第1章 變頻器應(yīng)用(yngyng)概論例1：西門子變頻器西門子變頻器有兩個模擬輸出指示端

6、子，用參數(shù)P0771定義。P07710定義端子1，P07711定義端子2。 下標。P0771 =21 實際頻率；P0771 =25；實際輸出(shch)電壓；P0771 =26；實際直流回路電壓；P0771 =27 實際輸出電流。P0776 定義輸出是電流還是電壓：P0776 =0，輸出電壓；P0776 =1，輸出電流。共五十一頁第1章 變頻器應(yīng)用(yngyng)概論例2：富士變頻器富士變頻器模擬端子的指示量：由F31設(shè)置指示量。如：F31=0，指示輸出(shch)頻率。由F30設(shè)置指示模擬量的比率。共五十一頁第1章 變頻器應(yīng)用(yngyng)概論靈活應(yīng)用舉例：用頻率指示端子(dun z)來控

7、制下一臺電動機的轉(zhuǎn)速。共五十一頁第1章 變頻器應(yīng)用(yngyng)概論2）數(shù)字輸出指示端子 輸出的為開關(guān)信號，用于監(jiān)視變頻器所處的工作狀態(tài)。分為(fn wi)集電極開路輸出指示端子 和繼電器輸出報警端子。共五十一頁第1章 變頻器應(yīng)用(yngyng)概論3）富士變頻器數(shù)字(shz)輸出指示端子功能富士變頻器數(shù)字指示端子共5個，用Y1Y5表示，用E20E24參數(shù)選擇，E20定義Y1，E21定義Y2，例如：E21=0，Y1端子指示變頻器正在運行中。共五十一頁第1章 變頻器應(yīng)用(yngyng)概論4）綜合應(yīng)用(yngyng)該圖為綜合應(yīng)用端子連接圖。繼電器接點輸出報警端子作為變頻器報警應(yīng)用。集電極開路

8、輸出端子作為“運行中”指示。 模擬輸出指示端子用于指示“輸出頻率”。輸入控制端子模擬電壓端子用于速度控制，數(shù)字端子用于運行控制共五十一頁第1章 變頻器應(yīng)用(yngyng)概論4.通訊端子接口該端子接口是PLC、上位機和變頻器進行通訊控制時所用端子。該端子一般都為RS232和RS485串行通訊接口。結(jié)論：變頻器為了實現(xiàn)控制功能，必須通過端子來進行。選用了哪個端子，必須通過參數(shù)預(yù)置(y zh)，該端子才能生效。共五十一頁第1章 變頻器應(yīng)用(yngyng)概論思考題：1.變頻器主電路端子有哪些？連接有哪些要求？2.輸入模擬(mn)控制端子有哪些應(yīng)用？輸入數(shù)字控制端子有哪些應(yīng)用？3.輸出模擬控制端子有

9、哪些應(yīng)用？輸出數(shù)字控制端子有哪些應(yīng)用？4.選定端子后怎樣由參數(shù)進行確認？共五十一頁第1章 變頻器應(yīng)用(yngyng)概論1.2 變頻器控制中的電流和電壓1. 由定子電流產(chǎn)生(chnshng)旋轉(zhuǎn)磁場共五十一頁第1章 變頻器應(yīng)用(yngyng)概論2. 旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速和磁極的對數(shù)有關(guān)，異步電動機有2極、4極、6極、8極、10極等，每2極為(j wi)一對，4極=2對、6極=3對、8極=4對、10極 =5對等。磁場轉(zhuǎn)速表達式為式中， f1電源頻率，單位Hz； P 磁極對數(shù)，P=1,2,3. ；n1旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速 ，單位r/min。2極， n1=3000 r/min；4極， n1=15

10、00 r/min；6極， n1=1000 r/min；10極， n1=600 r/min；。共五十一頁第1章 變頻器應(yīng)用(yngyng)概論1.2.1異步電動機的工作原理變頻器拖動的是電動機，電動機流過什么電流，變頻器就輸出什么電流，所以必須分析電動機的電流情況。1. 旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)速差轉(zhuǎn)速差為：n= n1 nnI 2TI2轉(zhuǎn)子(zhun z)電流T轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)矩由于I2是來自定子電流I1 故有： n I2 T I1共五十一頁第1章 變頻器應(yīng)用(yngyng)概論2.結(jié)論：電動機的輸出電流I1和負載轉(zhuǎn)矩TL、轉(zhuǎn)速差n 成正比。 電動機的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速低于旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速n 。 n 隨著(su zhe)電動機的

11、轉(zhuǎn)矩 T 的變化而變化，定子電流I1也隨著 T 的變化而變化。當 T 增加時， IN上升，電動機的轉(zhuǎn)速n下降。因為電動機的轉(zhuǎn)矩T就是負載轉(zhuǎn)矩TL，所以有 TL （ T ） I1 n n 共五十一頁第1章 變頻器應(yīng)用(yngyng)概論3.將轉(zhuǎn)速差n換算為轉(zhuǎn)差頻率f上述(shngsh)4極電動機的額定n 為50Hz，額定f 為 f=502/60=1.33Hzn和f是分析變頻器電流和轉(zhuǎn)矩的一個重要參數(shù)。共五十一頁第1章 變頻器應(yīng)用(yngyng)概論1.2.4 n（f ）概念在分析變頻器運行中的應(yīng)用1. 電動機起動過程分析因為電動機突然加上較高頻率，會使n很大造成過流，所以變頻器是在0速起動。 1

12、） 當電動機從0速起動時，n1上升到額定n時，電動機具有額定轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子在額定轉(zhuǎn)矩的作用下隨著變頻器的輸出頻率逐漸上升，直到電動機達到正常轉(zhuǎn)速。 2） 如果頻率上升到n時電動機轉(zhuǎn)子還沒有(mi yu)轉(zhuǎn)動，此時電動機達到了額定轉(zhuǎn)矩，同時達到額定電流。如果因為負載重轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)不起來， n1繼續(xù)上升， n進一步增大，I1進一步增大，當I1達到過流值，變頻器過流跳閘。共五十一頁第1章 變頻器應(yīng)用(yngyng)概論2. 負載短路(dunl)過流情況當電動機短路，負載變?yōu)殡娮栊?，一是阻值很小，二是沒有了電動機起動的電磁感應(yīng)過程，也就是沒有頻率n 的上升過程，變頻器一給電就過流，這種過流極易造成變頻器開關(guān)模塊

13、的損壞。變頻器起動時有n 的上升過程和沒有n 的上升過程，是分析電動機起動過流或短路過流的依據(jù)。共五十一頁第1章 變頻器應(yīng)用(yngyng)概論3. n 用于抱閘頻率的計算1. 具有機械抱閘的系統(tǒng)， n是變頻器松閘或抱閘的計算頻率（根據(jù)該計算頻率，適當增加(zngji)）例：翻車機抱閘時間長引起過流（清河電廠）變頻器：AB：110KW，額定電流220A。電動機：2x36KW，額定電流160A。抱閘電流達340A，嚴重過流。共五十一頁第1章 變頻器應(yīng)用(yngyng)概論抱閘頻率換算：將n換算為變頻器的輸出頻率f該電動機為10極：n1=600r/min，n=590r/min， n=600r/mi

14、n - 590r/min=10r/min f=105/60=0.83Hz當變頻器輸出頻率為0.83Hz時，此時該電動機有額定轉(zhuǎn)矩TN，抱閘系統(tǒng)應(yīng)該馬上松閘。因為(yn wi)該翻車機松閘時間嚴重滯后，造成變頻器嚴重過流。該變頻器正常工作電流才80A，過流值達340A。解決過流的方法之一：解決松閘時間延遲。共五十一頁第1章 變頻器應(yīng)用(yngyng)概論1.2.5 電動機的發(fā)電效應(yīng)電動狀態(tài)和發(fā)電狀態(tài)是電動機正常工作的兩個方面，即電動機4象限運行。n1n，旋轉(zhuǎn)磁場為主動，轉(zhuǎn)子為被動(bidng)，電動狀態(tài)；n1110KW，即選擇90KW變頻器容量不夠。后通過論證，選擇160KW變頻器，額定電流32

15、0A（過載能力(nngl)為1.5-1.8倍，過載極限電流為480-570A），變頻器工作正常。 320A330A，變頻器額定電流等于電動機過載電流。變頻器輸出是否過載和輸出電流大小有關(guān)，和輸出電壓無關(guān)。如果電動機的轉(zhuǎn)速較低，變頻器的輸出功率很小時也有可能過載。所以選擇變頻器按工作電流，而不按額定功率。共五十一頁第1章 變頻器應(yīng)用(yngyng)概論思考題：1.電動機正常過流和負載短路過流有什么區(qū)別？2.礦井絞車變頻器出現(xiàn)了發(fā)電狀態(tài)，是工作需要還是出現(xiàn)了故障？3.電動機出現(xiàn)發(fā)電效應(yīng)的兩個必要條件是什么？4.在變頻器驅(qū)動的起重(q zhn)設(shè)備，原來的繞線式電動機可以由鑄鋁轉(zhuǎn)子電動機取代嗎？5.變頻器的容量選得比電動機的容量大一些，是為了工作中減少過流還是減少過壓？共五十一頁第1章 變頻器應(yīng)用(yngyng)概論敬請?zhí)岢?t ch)建議， 謝謝大家！共五十一頁內(nèi)容摘要變頻調(diào)速維護、保養(yǎng)實用技術(shù)培訓(xùn)。包括：鑄鋁轉(zhuǎn)子和繞線轉(zhuǎn)子的區(qū)別、電動機選擇。變頻器是用于電動機調(diào)速的一個智能