工程科技變頻器技術(shù)講座課件

一.變頻器使用注意事項(xiàng)一.變頻器使用注意事項(xiàng)1

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4Ω。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。

變頻器使用注意事項(xiàng)1．嚴(yán)禁將變頻25.

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。5.避免變頻器安裝在產(chǎn)生水滴飛濺的場(chǎng)合。311.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5MΩ。15.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.變頻器的輸出側(cè)嚴(yán)禁安裝接觸器、開(kāi)關(guān)器件。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)418.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)大容量電解電容注意：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，電解電容可用十年。18.變頻器在海拔1000米以上地區(qū)使用時(shí)，須降額使用。5

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)1～2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%

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

。6二.電動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)二.電動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)71.異步電動(dòng)機(jī)構(gòu)造和原理圖2-1異步電動(dòng)機(jī)構(gòu)造a）外形b）定子c）轉(zhuǎn)子1.異步電動(dòng)機(jī)構(gòu)造和原理圖2-1異步電動(dòng)機(jī)構(gòu)造a）82.旋轉(zhuǎn)原理圖2-2三相交流異步電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)原理a）三相交流電流b）三相繞組c）旋轉(zhuǎn)原理2.旋轉(zhuǎn)原理圖2-2三相交流異步電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)原理a）93.電動(dòng)機(jī)定子和轉(zhuǎn)子的能量傳遞圖2-3能量傳遞a）從電能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能b）定子與轉(zhuǎn)子能量傳遞3.電動(dòng)機(jī)定子和轉(zhuǎn)子的能量傳遞圖2-3能量傳遞a）從104.定子和轉(zhuǎn)子電流間的關(guān)系圖2-44.定子和轉(zhuǎn)子電流間的關(guān)系圖2-411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)載的大小電流特性：125.電動(dòng)勢(shì)平衡示意圖圖2-5定子側(cè)電動(dòng)勢(shì)平衡圖5.電動(dòng)勢(shì)平衡示意圖圖2-5定子側(cè)電動(dòng)勢(shì)平衡圖136.異步電動(dòng)機(jī)的特性:

啟動(dòng)力矩——電動(dòng)機(jī)停止，通電后,電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的力矩

Ts=1.25TN

;

最大轉(zhuǎn)矩——電動(dòng)機(jī)在最大轉(zhuǎn)差Sm時(shí)，產(chǎn)生的最大轉(zhuǎn)矩Tm;

空載電流——空載電流主要是勵(lì)磁電流，轉(zhuǎn)速幾乎達(dá)到同步;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);再生制動(dòng)狀態(tài)——由于負(fù)載原因，電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速超過(guò)同步轉(zhuǎn)速，即設(shè)備帶動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng).6.異步電動(dòng)機(jī)的特性:14三.變頻器調(diào)速原理三.變頻器調(diào)速原理15~380V50HZf

=0~500HZ圖3-1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.變頻調(diào)速原理~380Vf=0~500HZ162.交—直—交變頻器基本結(jié)構(gòu)圖3-2交—直—交變頻器主回路圖整流器濾波器逆變器2.交—直—交變頻器基本結(jié)構(gòu)圖3-2交—直—交變頻173.三相逆變橋示意圖圖3-3三相逆變橋3.三相逆變橋示意圖圖3-3三相逆變橋184.開(kāi)關(guān)元器件應(yīng)滿足的條件圖3-4開(kāi)關(guān)元器件的條件4.開(kāi)關(guān)元器件應(yīng)滿足的條件圖3-4開(kāi)關(guān)元器件的條件191.

能承受足夠大的電壓和電流2.

允許長(zhǎng)時(shí)間頻繁接通和關(guān)斷3.

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IGBT的特點(diǎn)：耐壓1200V開(kāi)關(guān)頻率高達(dá)30~40KHZ驅(qū)動(dòng)電路電流小，功耗很少1.能承受足夠大的電壓和電流開(kāi)關(guān)元器件應(yīng)滿足的條件IGBT206.GTR大功率晶體管圖3-5GTR逆變橋6.GTR大功率晶體管圖3-5GTR逆變橋217.IGBT絕緣柵晶體管圖3-6IGBT逆變橋7.IGBT絕緣柵晶體管圖3-6IGBT逆變橋2238050HZ8.變頻器主電路圖圖3-7變頻器主電路結(jié)構(gòu)圖3808.變頻器主電路圖圖3-7變頻器主電路結(jié)構(gòu)圖239.整流和濾波電路圖3-8整流和濾波電路9.整流和濾波電路圖3-8整流和濾波電路2410.充電過(guò)程的限流電路圖3-9合上電源時(shí)的充電過(guò)程10.充電過(guò)程的限流電路圖3-9合上電源時(shí)的充電過(guò)2511.逆變電路的基本結(jié)構(gòu)圖3-10逆變電路的結(jié)構(gòu)a）逆變電路b）輸出電壓波形c）輸出電壓等效波形11.逆變電路的基本結(jié)構(gòu)圖3-10逆變電路的結(jié)構(gòu)26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)，電流通過(guò)反并聯(lián)二極管流向直流電路。反并聯(lián)二極管的作用：2715.磁通傳遞能量圖3-14異步電動(dòng)機(jī)的能量傳遞15.磁通傳遞能量圖3-14異步電動(dòng)機(jī)的能量傳遞28磁通量須恒定Φ↓→TM=KTI2ΦMCOSφ2↓Φ↑→磁路飽和→勵(lì)磁電流畸變，產(chǎn)生尖峰電流磁通量Φ↑磁路飽和電流增大磁通量Φ↓電機(jī)轉(zhuǎn)矩TM下降磁通量須恒定Φ↓→TM=KTI2ΦM2916.變頻不變壓磁通飽和圖3-15頻率下降出現(xiàn)磁通飽和16.變頻不變壓磁通飽和圖3-15頻率下降出現(xiàn)3017.磁路飽和的結(jié)果圖3-16勵(lì)磁電流飽和與磁通的關(guān)系a）簡(jiǎn)單磁路b）磁通不飽和c）磁通深度飽和17.磁路飽和的結(jié)果圖3-16勵(lì)磁電流飽和與磁通的3118.保持磁通不變圖3-17保持磁通不變的途徑18.保持磁通不變圖3-17保持磁通不變的途徑32變頻須變壓：定子繞組電動(dòng)勢(shì)：E1=4.44K1N1f1Φ

U1

≈E1故U1=KMf1

Φ

Φ=KΦU1/f1=常數(shù)故

U1

/f1=常數(shù)

故要保持Φ恒定，只要變頻又變壓變頻須變壓：3319.定子等效電路圖3-18定子等效電路a）定子繞組b）等效電路c）電動(dòng)機(jī)的磁通19.定子等效電路圖3-18定子等效電路a）定子繞3421.PWM圖3-20脈寬調(diào)制整流逆變變頻變壓脈寬調(diào)制21.圖3-20脈寬調(diào)制整3522.正弦脈寬調(diào)制（SPWM）圖3-21

正弦脈寬調(diào)制（SPWM）22.正弦脈寬調(diào)制（SPWM）圖3-21正弦脈寬調(diào)制3623.實(shí)現(xiàn)SPWM（單極性）圖3-22

單極性調(diào)制23.實(shí)現(xiàn)SPWM（單極性）圖3-22單極性調(diào)制37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。即輸出正弦波形的電壓和電流。逆變SPWM等幅不等寬的矩形脈沖波形面積，與正弦波形面積等效。逆變器的特性：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)3824.雙極性SPWM圖3-23

雙極性調(diào)制24.雙極性SPWM圖3-23雙極性調(diào)制3925.雙極性調(diào)制的死區(qū)及影響圖3-24

雙極性調(diào)制的死區(qū)及影響25.雙極性調(diào)制的死區(qū)及影響圖3-24雙極性調(diào)制的死40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。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。載波頻率的特性載波頻率提高，電磁噪音減少，電機(jī)獲得較理想的正弦電流曲線。載4126.低速轉(zhuǎn)矩下降（1）電動(dòng)機(jī)在fx＜fN時(shí)的機(jī)械特性圖3-25U/f=恒定值條件下的機(jī)械特性26.低速轉(zhuǎn)矩下降（1）電動(dòng)機(jī)在fx＜fN時(shí)的機(jī)械特性圖4227.轉(zhuǎn)矩下降的原因分析U1下降→I1r1在U1中的比例增大27.轉(zhuǎn)矩下降的原因分析4328.低頻電壓補(bǔ)償圖3-26

電壓補(bǔ)償原理28.低頻電壓補(bǔ)償圖3-26電壓補(bǔ)償原理44

△U的大小隨負(fù)載電流而變化U/F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。電壓補(bǔ)償?shù)奶匦浴鱑的大小隨負(fù)載電流而變化電壓補(bǔ)償?shù)奶匦?529.矢量控制簡(jiǎn)述1）直流調(diào)速圖3-27

直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速特點(diǎn)29.矢量控制簡(jiǎn)述圖3-27直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速特點(diǎn)462）矢量控制的原理圖3-28

矢量控制原理示意圖等效變換2）矢量控制的原理圖3-28矢量控制原理示意圖等4730.在額定轉(zhuǎn)速上的比較圖3-29

額定轉(zhuǎn)速上的比較a）異步電動(dòng)機(jī)特性b）直流電動(dòng)機(jī)特性30.在額定轉(zhuǎn)速上的比較圖3-29額定轉(zhuǎn)速上的比較48四、電動(dòng)機(jī)調(diào)速特點(diǎn)四、電動(dòng)機(jī)調(diào)速特點(diǎn)491.變頻器的輸出電流圖4-1電動(dòng)機(jī)的電流1.變頻器的輸出電流圖4-1電動(dòng)機(jī)的電流502.電流和功率的關(guān)系圖4-2

轉(zhuǎn)速下降.輸出功率下降.節(jié)能2.電流和功率的關(guān)系圖4-2轉(zhuǎn)速下降.輸出功率下降.51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。變頻器各部分電流關(guān)系：523.電機(jī)降速耗能低圖4-3電動(dòng)機(jī)調(diào)速的特點(diǎn)3.電機(jī)降速耗能低圖4-3電動(dòng)機(jī)調(diào)速的特點(diǎn)53五.三種典型負(fù)載特性五.三種典型負(fù)載特性541.恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載圖5-1恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載及其特性a）帶式輸送機(jī)b）機(jī)械特性c）功率特性1.恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載圖5-1恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載及其特性a）帶式輸送552.恒功率負(fù)載圖5-2恒功率負(fù)載及其特性a）卷徑最小時(shí)b）卷徑較大c）卷徑最大2.恒功率負(fù)載圖5-2恒功率負(fù)載及其特性a）卷徑最563.二次平方負(fù)載圖5-3二次平方負(fù)載及其特性a）風(fēng)機(jī)示圖b）機(jī)械特性c）功率特性--TL=KL*n2--PL=KP*n33.二次平方負(fù)載圖5-3二次平方負(fù)載及其特性a）風(fēng)57六.變頻調(diào)速系統(tǒng)接電抗器的作用六.變頻調(diào)速系統(tǒng)581.變頻器輸出端接入電抗器的場(chǎng)合圖6-1需要接入電抗器的場(chǎng)合a）電機(jī)與變頻器距離遠(yuǎn)b）小變頻器帶輕載大電機(jī)1.變頻器輸出端接入電抗器的場(chǎng)合圖6-1需要接入電59輸出電抗器作用：

抑制變頻器電磁幅射干擾抑制電動(dòng)機(jī)電壓諧振輸出電抗器作用：602.輸入交流電抗器作用：1）提高功率因數(shù)2）抑制高次諧波3）削弱電流浪涌2.輸入交流電抗器作用：1）提高功率因數(shù)2）抑制高次613.接入交流電抗器的場(chǎng)合圖6-3接入交流電抗器的場(chǎng)合a）多臺(tái)變頻器接同一電源b）同一電源上接有大容量晶閘管設(shè)備c）變壓器容量超過(guò)變頻器容量十倍以上d）電源電壓不平衡度≥3%3.接入交流電抗器的場(chǎng)合圖6-3接入交流電抗器的場(chǎng)624.直流電抗器做用：1）提高功率因數(shù)2）擬制電流尖峰4.直流電抗器做用：1）提高功率因數(shù)2）擬63七.變頻器的抗干擾七.變頻器的抗干擾641.變頻器的干擾源圖7-1變頻器的電壓、電流波形1.變頻器的干擾源圖7-1變頻器的電壓、電流波形652.電路耦合干擾—電路傳播：1）電源線2）地線措施：1）隔離變壓器2）光耦隔離3）正確接地2.電路耦合干擾—電路傳播：1）電源線2）地線措施663.感應(yīng)耦合干擾—電磁感應(yīng)—靜電感應(yīng)1）電磁感應(yīng)是電流干擾傳播方式2）靜電感應(yīng)是電壓干擾傳播方式3.感應(yīng)耦合干擾—電磁感應(yīng)1）電磁感應(yīng)是電流干擾傳播方式674.抗干擾措施遠(yuǎn)離、相絞、屏蔽、不平行圖7-4絞線抗干擾4.抗干擾措施遠(yuǎn)離、相絞、屏蔽、不平行圖7-4絞線抗685.空中幅射干擾圖7-5空中幅射與接地—電磁幅射5.空中幅射干擾圖7-5空中幅射與接地—電磁幅射696.抗干擾措施

1）準(zhǔn)確接地2）接入濾波器圖7-6接入濾波器抑制電磁幅射6.抗干擾措施1）準(zhǔn)確接地70八.制動(dòng)電阻和制動(dòng)單元八.制動(dòng)電阻和制動(dòng)單元711.制動(dòng)電路的工作特點(diǎn)圖8-1制動(dòng)電路的場(chǎng)合a）減速過(guò)程b）重物下降過(guò)程1.制動(dòng)電路的工作特點(diǎn)圖8-1制動(dòng)電路的場(chǎng)合a）減速722.能耗電路的工作特點(diǎn)圖8-2能耗電路的工作特點(diǎn)2.能耗電路的工作特點(diǎn)圖8-2能耗電路的工作特點(diǎn)733.制動(dòng)電阻的粗算圖8-3制動(dòng)電路——查制動(dòng)電阻表RB=2.5UDH/IMN~UDH/IMN3.制動(dòng)電阻的粗算圖8-3制動(dòng)電路——查制動(dòng)電阻表R74九.變頻器的功能九.變頻器的功能75CVF—G3V+VI1VI2I1X7V-UFGNDCM脈沖信號(hào)RS485RPRP10～20mA1.外接給定端1）電壓信號(hào)給定端2）電流信號(hào)給定端3）脈沖給定ABCVF—G3V+VI1VI2I1X7V-UFGNDCM脈762.外接輸入控制端子圖9-2外控輸入電路2.外接輸入控制端子圖9-2外控輸入電路773.外接輸出控制端子圖9-3外接輸出控制端1）故障輸出端2）模擬量輸出端3）通訊接口4）狀態(tài)信號(hào)輸出端TaTbTcOC1OC2CMAMAOAM-3.外接輸出控制端子圖9-3外接輸出控制端1）故障輸出784.V/F控制設(shè)定功能圖9-4基本頻率Fb＜電機(jī)額定頻率FN基本頻率最大頻率特點(diǎn)：U/F增大，磁通量Ф增大，磁路飽和，轉(zhuǎn)矩增大4.V/F控制設(shè)定功能圖9-4基本頻率Fb＜電機(jī)額定795.基本頻率＞電機(jī)額定頻率特點(diǎn)：電機(jī)帶載的能力減小5.基本頻率＞電機(jī)額定頻率特點(diǎn)：電機(jī)帶載的能力減小806.基本頻率與最大頻率圖9-6基本頻率與最大頻率380V380V6.基本頻率與最大頻率圖9-6基本頻率與最大頻率380817.上限頻率和下限頻率圖9-7上限頻率和下限頻率a）攪拌機(jī)b）上、下限頻率7.上限頻率和下限頻率圖9-7上限頻率和下限頻率a829.工頻啟動(dòng)與變頻啟動(dòng)圖9-15異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)a）工頻啟動(dòng)轉(zhuǎn)差b）工頻啟動(dòng)特性c）工頻啟動(dòng)電流d）變頻啟動(dòng)轉(zhuǎn)差e）變頻啟動(dòng)特性f）變頻啟動(dòng)電流9.工頻啟動(dòng)與變頻啟動(dòng)圖9-15異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)a）工8310.加速防跳閘自處理功能圖8-16加速自處理功能a）暫停加速b）延長(zhǎng)加速時(shí)間10.加速防跳閘自處理功能圖8-16加速自處理功能a8411.啟動(dòng)功能圖9-17啟動(dòng)功能a)起動(dòng)頻率b)暫停加速c)起動(dòng)前直流制動(dòng)11.啟動(dòng)功能圖9-17啟動(dòng)功能a)起動(dòng)頻率b8512.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12.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86

啟動(dòng)頻率配合轉(zhuǎn)矩提升功能，最佳調(diào)整啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩特性，設(shè)定值過(guò)大，會(huì)出現(xiàn)過(guò)電流故障。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(lèi)。

起動(dòng)特性：?jiǎn)?dòng)頻率配合轉(zhuǎn)矩提升功能，最佳調(diào)整啟動(dòng)起動(dòng)特性：8713.升速方式圖9-19升速方式13.升速方式圖9-19升速方式8814.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14.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8915.接入制動(dòng)電路圖9-21接入制動(dòng)電路15.接入制動(dòng)電路圖9-21接入制動(dòng)電路9016.直流制動(dòng)圖9-22直流制動(dòng)的原理a）刨床示圖b)直流制動(dòng)原理c)直流制動(dòng)功能刨臺(tái)床身16.直流制動(dòng)圖9-22直流制動(dòng)的原理a）刨床示圖91

直流制動(dòng)的特性：1）準(zhǔn)確停車(chē)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)，使電機(jī)快速停止。直流制動(dòng)的特性：9217.停機(jī)功能圖9-23停機(jī)方式a）預(yù)置時(shí)間減速停機(jī)b）自由停機(jī)c）直流制動(dòng)停機(jī)17.停機(jī)功能圖9-23停機(jī)方式a）預(yù)置時(shí)間減速停機(jī)9318.頻率到達(dá)與頻率檢測(cè)圖9-27頻率到達(dá)與頻率檢測(cè)a）頻率到達(dá)b）頻率檢測(cè)18.頻率到達(dá)與頻率檢測(cè)圖9-27頻率到達(dá)與頻率檢測(cè)a9419.過(guò)流保護(hù)圖9-29變頻器過(guò)流保護(hù)19.過(guò)流保護(hù)圖9-29變頻器過(guò)流保護(hù)9520.過(guò)流故障的原因圖9-30過(guò)流故障原因a）負(fù)載堵轉(zhuǎn)b）輸出短路c）內(nèi)部直流短路20.過(guò)流故障的原因圖9-30過(guò)流故障原因a）負(fù)載堵9621.其他原因引起的過(guò)流a）加速過(guò)快b）電動(dòng)機(jī)磁飽和c）內(nèi)部采樣誤差21.其他原因引起的過(guò)流a）加速過(guò)快b）電動(dòng)機(jī)磁飽9722.過(guò)電壓原因a)電源電壓過(guò)高b）減速過(guò)快c）電容補(bǔ)償器引起22.過(guò)電壓原因a)電源電壓過(guò)高b）減速過(guò)快c9823.欠電壓原因a）線流電路斷路b)電源缺相c）大功率晶閘管設(shè)備干擾23.欠電壓原因a）線流電路斷路b)電源缺相99一.變頻器使用注意事項(xiàng)一.變頻器使用注意事項(xiàng)100

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4Ω。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。

變頻器使用注意事項(xiàng)1．嚴(yán)禁將變頻1015.

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。5.避免變頻器安裝在產(chǎn)生水滴飛濺的場(chǎng)合。10211.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5MΩ。15.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.變頻器的輸出側(cè)嚴(yán)禁安裝接觸器、開(kāi)關(guān)器件。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)10318.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)大容量電解電容注意：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，電解電容可用十年。18.變頻器在海拔1000米以上地區(qū)使用時(shí)，須降額使用。104

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)1～2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%

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

。105二.電動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)二.電動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)1061.異步電動(dòng)機(jī)構(gòu)造和原理圖2-1異步電動(dòng)機(jī)構(gòu)造a）外形b）定子c）轉(zhuǎn)子1.異步電動(dòng)機(jī)構(gòu)造和原理圖2-1異步電動(dòng)機(jī)構(gòu)造a）1072.旋轉(zhuǎn)原理圖2-2三相交流異步電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)原理a）三相交流電流b）三相繞組c）旋轉(zhuǎn)原理2.旋轉(zhuǎn)原理圖2-2三相交流異步電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)原理a）1083.電動(dòng)機(jī)定子和轉(zhuǎn)子的能量傳遞圖2-3能量傳遞a）從電能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能b）定子與轉(zhuǎn)子能量傳遞3.電動(dòng)機(jī)定子和轉(zhuǎn)子的能量傳遞圖2-3能量傳遞a）從1094.定子和轉(zhuǎn)子電流間的關(guān)系圖2-44.定子和轉(zhuǎn)子電流間的關(guān)系圖2-4110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)載的大小電流特性：1115.電動(dòng)勢(shì)平衡示意圖圖2-5定子側(cè)電動(dòng)勢(shì)平衡圖5.電動(dòng)勢(shì)平衡示意圖圖2-5定子側(cè)電動(dòng)勢(shì)平衡圖1126.異步電動(dòng)機(jī)的特性:

啟動(dòng)力矩——電動(dòng)機(jī)停止，通電后,電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的力矩

Ts=1.25TN

;

最大轉(zhuǎn)矩——電動(dòng)機(jī)在最大轉(zhuǎn)差Sm時(shí)，產(chǎn)生的最大轉(zhuǎn)矩Tm;

空載電流——空載電流主要是勵(lì)磁電流，轉(zhuǎn)速幾乎達(dá)到同步;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);再生制動(dòng)狀態(tài)——由于負(fù)載原因，電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速超過(guò)同步轉(zhuǎn)速，即設(shè)備帶動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng).6.異步電動(dòng)機(jī)的特性:113三.變頻器調(diào)速原理三.變頻器調(diào)速原理114~380V50HZf

=0~500HZ圖3-1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.變頻調(diào)速原理~380Vf=0~500HZ1152.交—直—交變頻器基本結(jié)構(gòu)圖3-2交—直—交變頻器主回路圖整流器濾波器逆變器2.交—直—交變頻器基本結(jié)構(gòu)圖3-2交—直—交變頻1163.三相逆變橋示意圖圖3-3三相逆變橋3.三相逆變橋示意圖圖3-3三相逆變橋1174.開(kāi)關(guān)元器件應(yīng)滿足的條件圖3-4開(kāi)關(guān)元器件的條件4.開(kāi)關(guān)元器件應(yīng)滿足的條件圖3-4開(kāi)關(guān)元器件的條件1181.

能承受足夠大的電壓和電流2.

允許長(zhǎng)時(shí)間頻繁接通和關(guān)斷3.

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IGBT的特點(diǎn)：耐壓1200V開(kāi)關(guān)頻率高達(dá)30~40KHZ驅(qū)動(dòng)電路電流小，功耗很少1.能承受足夠大的電壓和電流開(kāi)關(guān)元器件應(yīng)滿足的條件IGBT1196.GTR大功率晶體管圖3-5GTR逆變橋6.GTR大功率晶體管圖3-5GTR逆變橋1207.IGBT絕緣柵晶體管圖3-6IGBT逆變橋7.IGBT絕緣柵晶體管圖3-6IGBT逆變橋12138050HZ8.變頻器主電路圖圖3-7變頻器主電路結(jié)構(gòu)圖3808.變頻器主電路圖圖3-7變頻器主電路結(jié)構(gòu)圖1229.整流和濾波電路圖3-8整流和濾波電路9.整流和濾波電路圖3-8整流和濾波電路12310.充電過(guò)程的限流電路圖3-9合上電源時(shí)的充電過(guò)程10.充電過(guò)程的限流電路圖3-9合上電源時(shí)的充電過(guò)12411.逆變電路的基本結(jié)構(gòu)圖3-10逆變電路的結(jié)構(gòu)a）逆變電路b）輸出電壓波形c）輸出電壓等效波形11.逆變電路的基本結(jié)構(gòu)圖3-10逆變電路的結(jié)構(gòu)125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)，電流通過(guò)反并聯(lián)二極管流向直流電路。反并聯(lián)二極管的作用：12615.磁通傳遞能量圖3-14異步電動(dòng)機(jī)的能量傳遞15.磁通傳遞能量圖3-14異步電動(dòng)機(jī)的能量傳遞127磁通量須恒定Φ↓→TM=KTI2ΦMCOSφ2↓Φ↑→磁路飽和→勵(lì)磁電流畸變，產(chǎn)生尖峰電流磁通量Φ↑磁路飽和電流增大磁通量Φ↓電機(jī)轉(zhuǎn)矩TM下降磁通量須恒定Φ↓→TM=KTI2ΦM12816.變頻不變壓磁通飽和圖3-15頻率下降出現(xiàn)磁通飽和16.變頻不變壓磁通飽和圖3-15頻率下降出現(xiàn)12917.磁路飽和的結(jié)果圖3-16勵(lì)磁電流飽和與磁通的關(guān)系a）簡(jiǎn)單磁路b）磁通不飽和c）磁通深度飽和17.磁路飽和的結(jié)果圖3-16勵(lì)磁電流飽和與磁通的13018.保持磁通不變圖3-17保持磁通不變的途徑18.保持磁通不變圖3-17保持磁通不變的途徑131變頻須變壓：定子繞組電動(dòng)勢(shì)：E1=4.44K1N1f1Φ

U1

≈E1故U1=KMf1

Φ

Φ=KΦU1/f1=常數(shù)故

U1

/f1=常數(shù)

故要保持Φ恒定，只要變頻又變壓變頻須變壓：13219.定子等效電路圖3-18定子等效電路a）定子繞組b）等效電路c）電動(dòng)機(jī)的磁通19.定子等效電路圖3-18定子等效電路a）定子繞13321.PWM圖3-20脈寬調(diào)制整流逆變變頻變壓脈寬調(diào)制21.圖3-20脈寬調(diào)制整13422.正弦脈寬調(diào)制（SPWM）圖3-21

正弦脈寬調(diào)制（SPWM）22.正弦脈寬調(diào)制（SPWM）圖3-21正弦脈寬調(diào)制13523.實(shí)現(xiàn)SPWM（單極性）圖3-22

單極性調(diào)制23.實(shí)現(xiàn)SPWM（單極性）圖3-22單極性調(diào)制136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。即輸出正弦波形的電壓和電流。逆變SPWM等幅不等寬的矩形脈沖波形面積，與正弦波形面積等效。逆變器的特性：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)13724.雙極性SPWM圖3-23

雙極性調(diào)制24.雙極性SPWM圖3-23雙極性調(diào)制13825.雙極性調(diào)制的死區(qū)及影響圖3-24

雙極性調(diào)制的死區(qū)及影響25.雙極性調(diào)制的死區(qū)及影響圖3-24雙極性調(diào)制的死139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。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。載波頻率的特性載波頻率提高，電磁噪音減少，電機(jī)獲得較理想的正弦電流曲線。載14026.低速轉(zhuǎn)矩下降（1）電動(dòng)機(jī)在fx＜fN時(shí)的機(jī)械特性圖3-25U/f=恒定值條件下的機(jī)械特性26.低速轉(zhuǎn)矩下降（1）電動(dòng)機(jī)在fx＜fN時(shí)的機(jī)械特性圖14127.轉(zhuǎn)矩下降的原因分析U1下降→I1r1在U1中的比例增大27.轉(zhuǎn)矩下降的原因分析14228.低頻電壓補(bǔ)償圖3-26

電壓補(bǔ)償原理28.低頻電壓補(bǔ)償圖3-26電壓補(bǔ)償原理143

△U的大小隨負(fù)載電流而變化U/F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。電壓補(bǔ)償?shù)奶匦浴鱑的大小隨負(fù)載電流而變化電壓補(bǔ)償?shù)奶匦?4429.矢量控制簡(jiǎn)述1）直流調(diào)速圖3-27

直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速特點(diǎn)29.矢量控制簡(jiǎn)述圖3-27直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速特點(diǎn)1452）矢量控制的原理圖3-28

矢量控制原理示意圖等效變換2）矢量控制的原理圖3-28矢量控制原理示意圖等14630.在額定轉(zhuǎn)速上的比較圖3-29

額定轉(zhuǎn)速上的比較a）異步電動(dòng)機(jī)特性b）直流電動(dòng)機(jī)特性30.在額定轉(zhuǎn)速上的比較圖3-29額定轉(zhuǎn)速上的比較147四、電動(dòng)機(jī)調(diào)速特點(diǎn)四、電動(dòng)機(jī)調(diào)速特點(diǎn)1481.變頻器的輸出電流圖4-1電動(dòng)機(jī)的電流1.變頻器的輸出電流圖4-1電動(dòng)機(jī)的電流1492.電流和功率的關(guān)系圖4-2

轉(zhuǎn)速下降.輸出功率下降.節(jié)能2.電流和功率的關(guān)系圖4-2轉(zhuǎn)速下降.輸出功率下降.150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。變頻器各部分電流關(guān)系：1513.電機(jī)降速耗能低圖4-3電動(dòng)機(jī)調(diào)速的特點(diǎn)3.電機(jī)降速耗能低圖4-3電動(dòng)機(jī)調(diào)速的特點(diǎn)152五.三種典型負(fù)載特性五.三種典型負(fù)載特性1531.恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載圖5-1恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載及其特性a）帶式輸送機(jī)b）機(jī)械特性c）功率特性1.恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載圖5-1恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載及其特性a）帶式輸送1542.恒功率負(fù)載圖5-2恒功率負(fù)載及其特性a）卷徑最小時(shí)b）卷徑較大c）卷徑最大2.恒功率負(fù)載圖5-2恒功率負(fù)載及其特性a）卷徑最1553.二次平方負(fù)載圖5-3二次平方負(fù)載及其特性a）風(fēng)機(jī)示圖b）機(jī)械特性c）功率特性--TL=KL*n2--PL=KP*n33.二次平方負(fù)載圖5-3二次平方負(fù)載及其特性a）風(fēng)156六.變頻調(diào)速系統(tǒng)接電抗器的作用六.變頻調(diào)速系統(tǒng)1571.變頻器輸出端接入電抗器的場(chǎng)合圖6-1需要接入電抗器的場(chǎng)合a）電機(jī)與變頻器距離遠(yuǎn)b）小變頻器帶輕載大電機(jī)1.變頻器輸出端接入電抗器的場(chǎng)合圖6-1需要接入電158輸出電抗器作用：

抑制變頻器電磁幅射干擾抑制電動(dòng)機(jī)電壓諧振輸出電抗器作用：1592.輸入交流電抗器作用：1）提高功率因數(shù)2）抑制高次諧波3）削弱電流浪涌2.輸入交流電抗器作用：1）提高功率因數(shù)2）抑制高次1603.接入交流電抗器的場(chǎng)合圖6-3接入交流電抗器的場(chǎng)合a）多臺(tái)變頻器接同一電源b）同一電源上接有大容量晶閘管設(shè)備c）變壓器容量超過(guò)變頻器容量十倍以上d）電源電壓不平衡度≥3%3.接入交流電抗器的場(chǎng)合圖6-3接入交流電抗器的場(chǎng)1614.直流電抗器做用：1）提高功率因數(shù)2）擬制電流尖峰4.直流電抗器做用：1）提高功率因數(shù)2）擬162七.變頻器的抗干擾七.變頻器的抗干擾1631.變頻器的干擾源圖7-1變頻器的電壓、電流波形1.變頻器的干擾源圖7-1變頻器的電壓、電流波形1642.電路耦合干擾—電路傳播：1）電源線2）地線措施：1）隔離變壓器2）光耦隔離3）正確接地2.電路耦合干擾—電路傳播：1）電源線2）地線措施1653.感應(yīng)耦合干擾—電磁感應(yīng)—靜電感應(yīng)1）電磁感應(yīng)是電流干擾傳播方式2）靜電感應(yīng)是電壓干擾傳播方式3.感應(yīng)耦合干擾—電磁感應(yīng)1）電磁感應(yīng)是電流干擾傳播方式1664.抗干擾措施遠(yuǎn)離、相絞、屏蔽、不平行圖7-4絞線抗干擾4.抗干擾措施遠(yuǎn)離、相絞、屏蔽、不平行圖7-4絞線抗1675.空中幅射干擾圖7-5空中幅射與接地—電磁幅射5.空中幅射干擾圖7-5空中幅射與接地—電磁幅射1686.抗干擾措施

1）準(zhǔn)確接地2）接入濾波器圖7-6接入濾波器抑制電磁幅射6.抗干擾措施1）準(zhǔn)確接地169八.制動(dòng)電阻和制動(dòng)單元八.制動(dòng)電阻和制動(dòng)單元1701.制動(dòng)電路的工作特點(diǎn)圖8-1制動(dòng)電路的場(chǎng)合a）減速過(guò)程b）重物下降過(guò)程1.制動(dòng)電路的工作特點(diǎn)圖8-1制動(dòng)電路的場(chǎng)合a）減速1712.能耗電路的工作特點(diǎn)圖8-2能耗電路的工作特點(diǎn)2.能耗電路的工作特點(diǎn)圖8-2能耗電路的工作特點(diǎn)1723.制動(dòng)電阻的粗算圖8-3制動(dòng)電路——查制動(dòng)電阻表RB=2.5UDH/IMN~UDH/IMN3.制動(dòng)電阻的粗算圖8-3制動(dòng)電路——查制動(dòng)電阻表R173九.變頻器的功能九.變頻器的功能174CVF—G3V+VI1VI2I1X7V-UFGNDCM脈沖信號(hào)RS485RPRP10～20mA1.外接給定端1）電壓信號(hào)給定端2）電流信號(hào)給定端3）脈沖給定ABCVF—G3V+VI1VI2I1X7V-UFGNDCM脈1752.外接輸入控制端子圖9-2外控輸入電路2.外接輸入控制端子圖9-2外控輸入電路1763.外接輸出控制端子圖9-3外接輸出控制端1）故障輸出端2）模擬量輸出端3）通訊接口4）狀態(tài)信號(hào)輸出端TaTbTcOC1OC2CMAMAOAM-3.外接輸出控制端子圖9-3外接輸出控制端1）故