變頻器調(diào)速應(yīng)用技術(shù)培訓(xùn)課件

變頻器調(diào)速應(yīng)用技術(shù)培訓(xùn)課件第一頁，共95頁。變頻器調(diào)速應(yīng)用技術(shù)全有文檔第二頁，共95頁。RSTUVWPBPAPO一、變頻器的內(nèi)部控制系統(tǒng)IGBT觸發(fā)電路工作電源保護單片機控制系統(tǒng)控制器輸入隔離輸出隔離第三頁，共95頁。電源電機RSTUVWPOPAPB二、變頻器一次配套外圍設(shè)備電磁接觸器輸入交流電抗器噪聲濾波器輸出交流電抗器外接制動電阻直流電抗器自動空氣開關(guān)第四頁，共95頁。1、空氣開關(guān)空氣斷路器能正常接通和斷開電路；有過電流、短路、等保護功能；不頻繁操作；快速切斷變頻器，防止變頻器及其線路故障導(dǎo)致電源故障。第五頁，共95頁。2、交流接觸器用來頻繁遠距離接通和分?jǐn)嘟恢绷麟娐?，或大容量控制電路的自動電器。用于變頻器出現(xiàn)故障時，自動切斷主電源防止無掉電保護的變頻器再起動。不要在變頻器與電動機之間加接觸器作保護第六頁，共95頁。3、輸入交流電抗器主要功能是防止電源電網(wǎng)的諧波干擾。建議在下列情況下使用交流電抗器:1）電源容量與變頻器容量之比為10：1；2）同一電源上接有其他可控硅負(fù)載；3）三相電源的電壓不平衡度較大（3%）應(yīng)用時可能需要改善輸入側(cè)的功率因數(shù)，一般應(yīng)將輸入側(cè)功率因數(shù)提高到0.75~0.85第七頁，共95頁。4、輸出交流電抗器專門抑制變頻器產(chǎn)生的高次諧波影響抑制變頻器的感應(yīng)干擾和發(fā)射干擾減小電動機電壓的振動減小電動機的諧波損耗第八頁，共95頁。5、電噪聲濾波器噪聲濾波器又叫電源濾波器，簡稱濾波器。作用是為了防止變頻器對其他設(shè)備的干擾，削弱從變頻器通過電源線傳導(dǎo)到電源或電動機中的高頻信號。當(dāng)在變頻器與電動機之間安裝濾波器時，要將電容器裝在電動機側(cè)。第九頁，共95頁。6、制動電阻制動電阻是能耗制動電阻,選擇包括電阻的阻值和容量制動阻值根據(jù)制動功率和電壓計算（一般為1.5倍額定電壓）。電阻容量與制動的頻繁程度，制動最長時間有關(guān)。第十頁，共95頁。7、直流電抗器為了限制和閘沖擊電流，抑制變頻器整流電路產(chǎn)生的高次諧波。小容量變頻器已經(jīng)設(shè)置在變頻器的內(nèi)部如：三墾變頻器：75K以上第十一頁，共95頁。三、交流變頻器基本外圍配線森蘭端子功能舉例第十二頁，共95頁。電源電機RSTUVWEPOPAPB直流電抗器外接制動電阻FWDREVCM正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)公共端10VVRIRGND0~10V電壓4~20mA電流X1x2x3x4CM可編程多段調(diào)速口外接電壓電流表頭保護出口繼電器外接故障信號燈點動升速、減速X5x6CM變頻器端子通用功能第十三頁，共95頁。四、變頻器常用二次控制設(shè)備1、繼電器、按鍵、信號燈第十四頁，共95頁。2、模擬量傳感器電壓輸出0-5V電流輸出4-20mA3、狀態(tài)量傳感器4、數(shù)字量傳感器電壓輸出5V、12V電流輸出4到20mA各種數(shù)字總線第十五頁，共95頁。4、調(diào)節(jié)器比例調(diào)節(jié)P積分調(diào)節(jié)I微分調(diào)節(jié)D6、專用控制器5、通用控制器第十六頁，共95頁。電源電機RSTUVW五、交流變頻器常見控制電路KMSB1SB2KMKAKMKMSB3SB4KAKAKA+VV-VREVFWDCM合閘按SB4跳閘先SB3避免了直接跳KM1、繼電器控制正轉(zhuǎn)電路送電按SB2停電按SB1第十七頁，共95頁。電源電機RSTUVWKMSB1SB2KMKA1KMKA2SB3SB4KA1KA2KA2+VV-VRFCM合閘先按SB2，正轉(zhuǎn)應(yīng)按SB4，反轉(zhuǎn)應(yīng)按SB6，正停應(yīng)按SB3，反停應(yīng)按SB5，停電后按SB1。2、繼電器控制正、反轉(zhuǎn)電路KA1KA1SB5SB6KA2KA1KA2第十八頁，共95頁。電源電機RSTUVWEPOPAPB直流電抗器外接制動電阻CMFWDREVCM正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)公共端V+VV-IRF0~10V電壓4~20mA電流X1x2x3x4CM可編程多段調(diào)速口外接電壓電流表頭保護出口繼電器外接故障信號燈X5x6CM3、寸動（點動）運行X5-CM接通，頻率上升X5-CM斷開，頻率保持X6-CM接通，頻率下降X6-CM斷開，頻率保持第十九頁，共95頁。3~QSKMRSTUVWHZFRDCMIRFACMFRQDCMKA變送器4、自動運行（閉環(huán)運行）要求：檢測風(fēng)機、泵輸出的流量、壓力、溫度的變化，用變頻器調(diào)速，使輸出量為恒定值。開關(guān)量公共端DCM模擬量公共端ACM傳感器電流反饋IRF第二十頁，共95頁。KM25、變頻器切換到工頻運行3~QSKMRSTUVWFRDCMVRFV+ACMKAKM11、接觸器KM1、KM2要有電氣或機械連鎖；2、KM2必須等到KM1跳開后才可以閉合；3、工頻電網(wǎng)與變頻器輸出的相序必須一致；4、工頻運行要有過載保護功能。二次回路略第二十一頁，共95頁。6、工頻切換到變頻運行1、接觸器KM1、KM2要有電氣或機械連鎖；2、從工頻電網(wǎng)運轉(zhuǎn)到變頻器運轉(zhuǎn)的切換，要用停止按鈕使電機停止后在進行。一般電機從工頻切換到變頻器運轉(zhuǎn)時，待電機完全停止以后切換到變頻器側(cè)再起動，否則就要求變頻器有自同步功能，永磁電機必須有同步檢測功能，否側(cè)要裝同期繼電器。第二十二頁，共95頁。7、并聯(lián)運行1、一臺變頻器帶多臺電機并聯(lián)運行；如小容量風(fēng)機、換氣扇等。2、一臺頻率給定器向多臺變頻器給出速度指令，使電機并聯(lián)運行；如泵、風(fēng)機、帶輪輸送等。8、同速運行 當(dāng)一個傳送帶需要兩臺電動機驅(qū)動，要求兩臺電動機以同一速度運行。第二十三頁，共95頁。六、變頻技術(shù)在生產(chǎn)中的應(yīng)用變頻節(jié)能的三種機理一、壓力節(jié)能： 上水泵，以壓力為控制目標(biāo)二、流量節(jié)能： 送風(fēng)機，以流量為控制目標(biāo)三、綜合工藝過程節(jié)能： 抽油機，以效率為控制目標(biāo)第二十四頁，共95頁。不減少供水量節(jié)能、效果好舉例油田注水變頻控制第二十五頁，共95頁。舉例變頻器在抽油機控制中的應(yīng)用電源開關(guān)節(jié)能控制器位置傳感器載荷傳感器電動機通用變頻器供液量不足的井效果好第二十六頁，共95頁。七、電機調(diào)速的基礎(chǔ)知識電源頻率滑差第二十七頁，共95頁。123456789101112112325476108911第二十八頁，共95頁。1234567891011121 2 3 4 5 6131211 10987第二十九頁，共95頁。發(fā)電機相量圖電壓源符號波形交流電描述1、交流電路歐姆定律第三十頁，共95頁。1、交流電路歐姆定律電阻電感電容交流電描述第三十一頁，共95頁。電阻并電感1、交流電路歐姆定律第三十二頁，共95頁。電阻串電感1、交流電路歐姆定律第三十三頁，共95頁。功率三角形功率因數(shù)角有功功率（瓦W）P=UIR無功功率（乏VAR)Q=UIL

S

Q

視在功率（伏安VA）S=UI功率因數(shù)

P1、交流電路歐姆定律功率因數(shù)描述第三十四頁，共95頁。1、交流電路歐姆定律變壓器等值電路變壓器的電壓比=線圈匝數(shù)比k即E1=kE2變壓器T形等值電路第三十五頁，共95頁。1、交流電路歐姆定律變壓器等值電路變壓器形等值電路第三十六頁，共95頁。U1定子電阻r1定子漏電抗x1轉(zhuǎn)子電阻r2轉(zhuǎn)子漏電抗sx20f1

sf1皮帶輪2、異步電動機的等值電路解釋物理意義堵轉(zhuǎn)時電動機與變壓器副邊短路有相同的等值電路S=1I2U2E1E2第三十七頁，共95頁。等效負(fù)載電阻等效2、異步電動機的等值電路U1r1x1r2sx20f1sf1E1E2U2E1r2/Sf1x1r1x20U2/SU1E2=sE1第三十八頁，共95頁。電動機簡化等值電路2、異步電動機的等值電路扭矩N皮帶輪R因為：功率第三十九頁，共95頁。電壓越高激磁電流越大，磁場越強，扭矩越大。電源頻率越低定子電抗越小磁場越強，扭矩越大。根據(jù)做扭矩特性Tn分析說明3、異步電動機機械特性r1x1x20第四十頁，共95頁。TnTNnN3、異步電動機機械特性第四十一頁，共95頁。轉(zhuǎn)矩計算公式TnTmax此結(jié)論的前提是f1一定3、異步電動機機械特性第四十二頁，共95頁。TnTst3、異步電動機機械特性第四十三頁，共95頁。轉(zhuǎn)矩T轉(zhuǎn)速n額定滑差S頻率fF1電源頻率電流I臨界轉(zhuǎn)矩Tmax額定電流Ie額定轉(zhuǎn)矩Te臨界轉(zhuǎn)速nkx實際中S隨轉(zhuǎn)矩變，轉(zhuǎn)矩由負(fù)載決定4、電源頻率變化對轉(zhuǎn)矩、電流的影響 （電壓恒定）解釋物理意義隨著電源頻率的降低，有功電流降低無功電流上升，無功電流太大此路飽和有功電流也上升第四十四頁，共95頁。電源頻率不變，電壓降低扭矩降低、電流降低扭矩T轉(zhuǎn)速n額定轉(zhuǎn)速ne頻率ffe額定頻率電流IU5、電壓對異步電動機的機械特性影響第四十五頁，共95頁。轉(zhuǎn)矩T轉(zhuǎn)速n額定滑差S頻率fF1電源頻率電流I臨界轉(zhuǎn)矩Tmax額定電流Ie額定轉(zhuǎn)矩Te理想情況：頻率降低、電壓降低6、異步電動機的轉(zhuǎn)矩控制恒轉(zhuǎn)矩方式的實現(xiàn)過程因為：扭矩T=U’2

I’2

p/2πsf1所以：理想情況是U’2

/f1恒定第四十六頁，共95頁。（1）恒壓頻比控制方式（U1/F1=固定值）U1Ue6、異步電動機的轉(zhuǎn)矩控制頻率f1fe轉(zhuǎn)矩T轉(zhuǎn)速n頻率f電流IIeTe當(dāng)頻率較低時由于r1的影響U1與U’2不正比降低，轉(zhuǎn)矩降低TmaxE1r2/Sf1x1r1x20U’2U1I’2用U1代替U’2第四十七頁，共95頁。（2）帶電壓提升的恒壓頻比控制方式也叫轉(zhuǎn)矩補償控制方式電壓UUeU06、異步電動機的轉(zhuǎn)矩控制E1U1r2/SU’2頻率f1fe轉(zhuǎn)矩T轉(zhuǎn)速n頻率fF1電源頻率r1x1x20當(dāng)頻率較低時由于X20的影響E1與U’2不正比降低，轉(zhuǎn)矩降低Tmax相當(dāng)于用E1代替U’2（E1/F1接近固定值）第四十八頁，共95頁。（3）根據(jù)負(fù)載的穩(wěn)態(tài)頻率機械特性調(diào)壓頻比控制方式頻率f電壓U額定電壓UeU06、異步電動機的轉(zhuǎn)矩控制轉(zhuǎn)速n頻率fT2空載啟動壓力負(fù)荷1滿載啟動壓力負(fù)荷3速度型負(fù)荷4流量型負(fù)荷1234根據(jù)實際清空調(diào)整U1/f1第四十九頁，共95頁。（4）矢量控制方式6、異步電動機的轉(zhuǎn)矩控制E1r2/Sf1x1r1x20U’2U1I’2因為：扭矩T=U’2

I’2

p/2πsf1所以：理想恒轉(zhuǎn)矩控制方式是U’2

/f1恒定（U’2/F1=固定值）I通過測量電流I計算出U’2,實現(xiàn)U’2

/f1恒定控制，一般需要準(zhǔn)確的輸入電動機參數(shù)，如：容量、極數(shù)、額定電壓、額定電流、額定功率。有些變頻器帶參數(shù)測量功能。一般采用坐標(biāo)變換進行U1

/f1的比例控制。因為U’2反應(yīng)了轉(zhuǎn)子磁通，可以在磁路不飽和的情況下最大限度的提高U1，所以在f1很低時也能準(zhǔn)確控制力矩。第五十頁，共95頁。（5）恒功率方式的實現(xiàn)6、異步電動機的轉(zhuǎn)矩控制第五十一頁，共95頁。（6）轉(zhuǎn)差率控制方式（直接轉(zhuǎn)與方式）通過頻率測量反饋，和電壓跟蹤調(diào)節(jié)，實現(xiàn)在頻率變化過程中，始終保持電動機轉(zhuǎn)矩在較理想的位置扭矩T轉(zhuǎn)速nfe頻率f6、異步電動機的轉(zhuǎn)矩控制在頻率f一定的情況下測量到轉(zhuǎn)差率S上升，則調(diào)節(jié)電壓U1升高，使得轉(zhuǎn)矩T提升，隨后轉(zhuǎn)差率S下降。nTne第五十二頁，共95頁。變頻器控制方式比較第五十三頁，共95頁。V/f曲線的設(shè)定電壓V頻率f1、最高頻率

硬件極限（不設(shè)）2、最大頻率

最高保護頻率3、上限頻率

運行上限頻率4、下限頻率

最低起動頻率5、給定頻率1、變頻器的基本參數(shù)x1八、變頻器的參數(shù)設(shè)定第五十四頁，共95頁。t/f曲線的設(shè)定時間t頻率f1、起動時間

t2-t12、停止時間

t3-t4t1t2t3t4頻率的給定方式1、面板給定2、接口給定3、電位器給定4、直接電流、電壓給定

第五十五頁，共95頁。隨機速運轉(zhuǎn)舉例(7段頻率）時間t頻率fF-CMX1-CMX2-CMX3-CM電源RSTUVWKMFCMX1X2X3CM實際用PLC開124第五十六頁，共95頁。第五十七頁，共95頁。根據(jù)電壓等級和電機容量選擇變頻器對于高速電機、潛泵電機、轉(zhuǎn)子繞線電機、波動性負(fù)載、變頻器容量應(yīng)選的稍大一些。對于負(fù)荷長期輕載、同時起動負(fù)荷也較輕的電機允許適當(dāng)降低選型容量。根據(jù)控制方式選擇變頻器手操控制器控制，簡單流程開環(huán)操作；分段自動控制，固定工藝流程；連續(xù)自動控制，閉環(huán)操作。九、交流變頻器的選擇1、變頻器選擇基本原則第五十八頁，共95頁。（1）連續(xù)運行的場合變頻器的額定電流大于等于（1.05~1.1）電動機的額定電流或電動機實際運行中的最大電流。2、變頻器容量選擇的具體要求（2）頻繁加減速運轉(zhuǎn)時變頻器的額定電流等于平均電流*安全系數(shù)（1.1—1.2）第五十九頁，共95頁。變頻器的額定電流應(yīng)該大于等于電動機的堵轉(zhuǎn)電流/變頻器的允許過載倍數(shù)（4）電動機直接起動時（3）電流變化不規(guī)則的場合變頻器的額定電流大于等于：電動機在輸出最大轉(zhuǎn)矩時的電流（5）變頻器對環(huán)境過高時變頻器一般適應(yīng)于在-10°C~40°C。環(huán)境溫度若＞40°C，每升高1°C，變頻器應(yīng)降5%使用第六十頁，共95頁。根據(jù)輸出電壓選擇基準(zhǔn)電壓：380V3、變頻器類型選擇根據(jù)輸出頻率選擇不要超過電機和負(fù)載的容許最高速度根據(jù)保護結(jié)構(gòu)

1）采用開啟式結(jié)構(gòu)，用風(fēng)扇進行強制冷卻；2）在室外或周圍環(huán)境惡劣時，采用全封閉式；3）在粉塵、油霧多的環(huán)境或者棉絨多的紡織廠采用全封閉式；第六十一頁，共95頁。十、變頻器的安裝需要制動的電機，變頻器一定要接制動電阻。不能采用熔斷器保護、不易配合漏電保護。不能用三相變頻器帶單相負(fù)載。一定不能將電動機中性線接地。電源防雷接地屏蔽接地必須用專用的接地極，不可與電源零線接地極接在一起。1、變頻器主設(shè)備的裝配原則第六十二頁，共95頁。控制線與電力線不可以同槽布置，且兩者相距10公分以上，交叉跨越時要直交。通訊屏蔽線，在變頻器側(cè)接地，不能兩頭接地。通訊屏蔽線在長度小于1/4通訊頻率波長時采用一點接地，大于時采用多點密集接地。傳感器屏蔽線與外殼能不連則不連，只在變頻器測接地。分不開時變頻器側(cè)接地電阻要足夠小。變頻器附件屏蔽采用公共母線排接地。各變頻器以及其他設(shè)備應(yīng)獨立接地，不共地。2、變頻器二次線路的裝配原則第六十三頁，共95頁。安裝現(xiàn)場的要求：1）無腐蝕、無易燃易爆氣體、液體；2）無灰塵、漂浮性的纖維及金屬顆粒；3）所安裝現(xiàn)場的基礎(chǔ)、墻壁應(yīng)堅固無損傷、無振動；4）要避免陽光直射；5）無電磁干擾。6）保持必要的通風(fēng)距離3、變頻器安裝的一般要求第六十四頁，共95頁。對主回路進行絕緣要求：1）變頻器主回路的絕緣實驗一般采用500V兆歐表；2）將變頻器主回路、控制回路端子與外部電路的連接線全部拆開；3）用電線將變頻器的公用端子CM與主接線端子接牢；4）兆歐表的另一端與變頻器的接地端子PE接牢；5）以120r/min的轉(zhuǎn)速搖動兆歐表，當(dāng)兆歐表測得值>5兆歐為正常.第六十五頁，共95頁。變頻器對控制回路的要求1）控制回路與主回路的接線，以及其他動力線、電力線應(yīng)分開走線，并保持一定距離；2）變頻器控制回路中的繼電器觸點端子引線，與其他控制回路端子的連接線要分開走線，以免觸點閉和或斷來時造成干擾信號；3）為了防止噪聲等信號引起干擾，使變頻器產(chǎn)生誤動作，控制回路宜采用屏蔽線。對控制回路進行安裝前的絕緣要求1）將變頻器控制回路端子與外部電路的連接線全部拆開；2）用500V兆歐表將控制端子逐個與COM端連接，測值大于1兆歐為正常。第六十六頁，共95頁。在變頻器中，一般都有雷電吸收網(wǎng)絡(luò)，防止瞬間的雷電侵入，使變頻器損壞。1）如果電源是電纜引入，應(yīng)做好控制室的防雷系統(tǒng)，以防雷電竄入破壞設(shè)備；2）如果電源是架空進入，應(yīng)在進線處裝設(shè)專用避雷針。變頻器的防雷要求第六十七頁，共95頁。1）高溫環(huán)境下的對策夏季溫度到42度風(fēng)扇冷卻已失去意義：水冷卻，密封冷卻4、變頻器在惡劣環(huán)境中的對策2）氣體腐蝕環(huán)境下的對策對新變頻器內(nèi)部涂刷絕緣漆三遍，以保證可腐蝕部分同腐蝕氣體隔離?！筛g性氣體引起的各種故障。3）灰塵與潮氣環(huán)境下的對策對變頻器室進行良好的封閉且定期對變頻器解體進行灰塵清掃。第六十八頁，共95頁。5、外來干擾的對策（雷電、射頻等無線電信號的干擾）將主回路與控制回路接地分離，將控制回路屏蔽線可靠接地。第六十九頁，共95頁。數(shù)據(jù)線濾波器控制回路電纜較長時2-3圈第七十頁，共95頁。十一、變頻器的參數(shù)說明舉例第七十一頁，共95頁。第七十二頁，共95頁。第七十三頁，共95頁。第七十四頁，共95頁。第七十五頁，共95頁。第七十六頁，共95頁。第七十七頁，共95頁。第七十八頁，共95頁。第七十九頁，共95頁。第八十頁，共95