電氣安裝規(guī)劃與實(shí)施課件 項(xiàng)目八：電動機(jī)變頻調(diào)速控制 任務(wù)一

項(xiàng)目八：電動機(jī)變頻調(diào)速控制項(xiàng)目介紹使用變頻器對三相交流電動機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制，彌補(bǔ)了三相交流電動機(jī)調(diào)速困難的缺點(diǎn),具有調(diào)速平緩、控制靈活、安全性好、便于維護(hù)和集成等優(yōu)點(diǎn)，是當(dāng)前理想的調(diào)速方式。

對于50Hz以下的工作頻率及風(fēng)機(jī)、水泵類的負(fù)載，節(jié)能的效果顯著;在傳送、起重、卷繞和機(jī)床領(lǐng)域，可以提高成品率、延長設(shè)備使用壽命。隨著工業(yè)自動化的發(fā)展和節(jié)能意識的提高，變頻調(diào)速應(yīng)用前景將更加廣闊。目前國內(nèi)市場份額較大的變頻器品牌包括西門子、三菱、ABB、富士、臺達(dá)等。本項(xiàng)目，學(xué)習(xí)三相異步電動機(jī)的變頻調(diào)速以西門子MM420變頻器為對象控制。目錄項(xiàng)目介紹學(xué)有所獲任務(wù)一使用BOP面板控制ＭＭ420變頻器實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速任務(wù)二使用變頻器數(shù)字輸入端子控制電動機(jī)正反轉(zhuǎn)任務(wù)三使用數(shù)字輸入端子實(shí)現(xiàn)多段速控制任務(wù)一使用BOP面板控制MM420

變頻器實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速項(xiàng)目八：電動機(jī)變頻調(diào)速控制一、三相異步電動機(jī)變頻調(diào)速方式1.三相異步電動機(jī)變頻調(diào)速原理三相異步電動機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)算公式為：

f為電源的頻率，P為電動機(jī)的磁極對數(shù)，S為轉(zhuǎn)差率（S=n0-nm/n0，n0為同步轉(zhuǎn)速）由公式可知，改變電動機(jī)轉(zhuǎn)速可以通過三種方式：改變頻率f、改變極數(shù)n和改變轉(zhuǎn)差率S。變頻器的作用：調(diào)速、節(jié)能

1.三相異步電動機(jī)變頻調(diào)速原理2.變頻器的概念和分類目前變頻調(diào)速廣泛使用變頻器。變頻器是利用電力電子半導(dǎo)體器件的通斷作用，將工頻電源變換為另一電壓和頻率可調(diào)的電能轉(zhuǎn)換裝置。根據(jù)電能變換環(huán)節(jié)，變頻器可分為交-交和交-直-交兩種類型。2.變頻器的概念和分類由于交-直-交變頻器在頻率調(diào)節(jié)范圍和電動機(jī)性能改善方面具有明顯優(yōu)勢，故是目前中小型交流調(diào)速應(yīng)用的主要類型。3.變頻器的基本功能保護(hù)功能:一般具有欠電壓保護(hù)、過電壓保護(hù)、過載保護(hù)、接地故障保護(hù)、短路保護(hù)、電動機(jī)失步保護(hù)、電動機(jī)堵轉(zhuǎn)保護(hù)、電動機(jī)過熱保護(hù)、變頻器過熱保護(hù)、電動機(jī)缺相保護(hù)等功能。運(yùn)行控制功能:可完成正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止、復(fù)位、制動等功能。頻率設(shè)定功能:有運(yùn)行頻率設(shè)定、基準(zhǔn)頻率設(shè)定、多段速功能設(shè)定、最高/低頻率設(shè)定等功能。加減速時間、加減速模式的設(shè)定功能:可根據(jù)負(fù)載情況進(jìn)行加減速時間和加減速模式的設(shè)定，確保變頻器平滑啟動和停止。轉(zhuǎn)矩提升（補(bǔ)償)功能:又稱為自動電壓調(diào)整功能，其目的是在電動機(jī)低速運(yùn)行時對其輸出轉(zhuǎn)矩進(jìn)行補(bǔ)償。防失速功能:包括電動機(jī)在加速、恒速、減速過程中的三種防失速功能。PID控制功能:部分變頻器具備PID或PI功能，用于PID控制。二、西門子MM420變頻器初識1.MicroMaste420變頻器產(chǎn)品MicroMaste420(以下簡稱為MM420)是德國西門子公司MM4系列中一款通用型變頻器，主要用于三相交流電動機(jī)調(diào)速控制，適合于各種變速驅(qū)動裝置，包括水泵、風(fēng)機(jī)、傳送帶、材料運(yùn)輸機(jī)、機(jī)床驅(qū)動等。1.MicroMaste420變頻器產(chǎn)品MicroMaste420(以下簡稱為MM420)是德國西門子公司MM4系列中一款通用型變頻器，主要用于三相交流電動機(jī)調(diào)速控制，適合于各種變速驅(qū)動裝置，包括水泵、風(fēng)機(jī)、傳送帶、材料運(yùn)輸機(jī)、機(jī)床驅(qū)動等。2.MM420變頻器的結(jié)構(gòu)主電路實(shí)現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換：電源輸入的單相交流電或三相交流電（L1\L2\L3\PE或LN）經(jīng)整流電路轉(zhuǎn)換為直流電，再經(jīng)過電容濾波后，供給逆變電路。逆變電路在CPU的控制下，將直流電逆變成電壓和頻率可調(diào)的三相交流電，提供給電動機(jī)（變頻器到電機(jī)的功率端口U、V、W）。MM420是典型的交-直-交型變頻器?？刂齐娐酚蒀PU、一個高精度的10V電源（1、2）、一個0V至10V的模擬輸入（3、4）、一個0~20mA的模擬輸出(12、13）模擬輸出、三個數(shù)字輸入（5~9）、一個繼電器輸出(30V，直流/5A，電阻負(fù)載或250V，交流/2A，感性負(fù)載)（10、11）及一個RS485串行通信接口（14、15）組成。CPU采集輸入信號并結(jié)合參數(shù)，控制變頻器主電路輸出及輸出口并完成通信。2.MM420變頻器的結(jié)構(gòu)2.MM420變頻器的結(jié)構(gòu)2)MM420的操作面板的更換熟悉面板的使用按鈕的功能LCD上符號的含義LED狀態(tài)的含義2.MM420變頻器的結(jié)構(gòu)3)MM420的接口電路三、MM420變頻器的安裝接線要求1.MM420變頻器安裝要求1）安裝環(huán)境要求

變頻器應(yīng)安裝在遠(yuǎn)離電磁輻射源，不受陽光直射，無灰塵，無腐蝕氣體，無可燃?xì)怏w，無油污，無蒸氣、水等環(huán)境中。

（1）溫度、濕度。周圍濕度：變頻器工作環(huán)境的相對濕度為20%～90%（無結(jié)露、冰凍現(xiàn)象）。周圍溫度：MM420變頻器在－10～＋50℃可正常工作-50～＋60℃之間應(yīng)降額使用。溫度過高或溫差過大的環(huán)境變會導(dǎo)致變頻器的絕緣性降低，影響變頻器的使用壽命。1.MM420變頻器安裝要求1）安裝環(huán)境要求 (2）海拔高度。

海拔過高時，氣壓下降，容易破壞電氣絕緣。變頻器安裝的海拔高度應(yīng)低于1000m,高于規(guī)定海拔高度的場合變頻器要降額使用。注意：變頻器在安裝和使用中，不允許遭受突然的撞擊，比如掉到地上。1.MM420變頻器安裝要求2）機(jī)械安裝要求

頻器可以采用掛壁式安裝或柜式安裝。

掛壁式安裝：指使用螺絲直接將變頻器固定在安裝面上。安裝時要注意周圍應(yīng)留有一定的空間（左、右兩側(cè)各留大于100mm的空間，上、下大于150mm），為了防止雜物掉進(jìn)變頻器的出風(fēng)口阻塞風(fēng)道在變頻器出風(fēng)口的上方最好安裝擋板。1.MM420變頻器安裝要求2）機(jī)械安裝要求

柜式安裝：是將變頻器和其他電器元件一起安裝在變頻器柜里。柜式安裝要注意采取冷卻、通風(fēng)措施，防止柜內(nèi)溫度過高。柜內(nèi)的安裝可以使用導(dǎo)軌的固定方式。1.MM420變頻器安裝要求3）電氣安裝要求

頻器進(jìn)行電氣連接時的注意事項(xiàng)：

（1）在連接變頻器或改變變頻器接線之前，必須斷開電源，保證變頻器放電完畢（約5min）后再開始安裝工作。

（2）變頻器可以在供電電源的中性點(diǎn)不接地的情況下運(yùn)行，而且，當(dāng)輸入線中有一相接地短路時仍可繼續(xù)運(yùn)行。如果輸出有一相接地，MM420將跳閘，并顯示故障碼F000l。當(dāng)變頻器電源（中性點(diǎn)）不接地時需要從變頻器中拆掉Y形接線的電容器，并安裝輸出電抗器（操作方法見手冊）。1.MM420變頻器安裝要求3）電氣安裝要求

頻器進(jìn)行電氣連接時的注意事項(xiàng)：

（3）接地端子（PE）。為保證安全，變頻器和電動機(jī)必須接地，接地電阻應(yīng)小于100如果是多臺變頻器接地，則各變頻器應(yīng)分別和大地相連，切勿使接地線形成回路，如圖8-9所示。1.MM420變頻器安裝要求3）電氣安裝要求

頻器進(jìn)行電氣連接時的注意事項(xiàng)： (4）確信電動機(jī)與電源電壓的匹配是正確的，不允許把單相/三相230V的MM420變頻器連接到電壓更高的400V三相電源。 (5）直流電抗器連接端子，接改善功率因數(shù)用的直流電抗器，端子上連接有短路導(dǎo)體，使用直流電抗器時先要取出此短路導(dǎo)體。1.MM420變頻器安裝要求3）電氣安裝要求

頻器進(jìn)行電氣連接時的注意事項(xiàng)： (6)變頻器的控制電纜、電游、電纜和與電動機(jī)連接電纜的走線必須相互隔離，不要把它們放在同一個電纜線槽中或電纜架上。 (7）電源電纜和電動機(jī)電纜與變頻器相應(yīng)的接線端子連接好以后，在接通電源時必須確信變頻器的蓋子已經(jīng)蓋好。2.MM420變頻器接線要求1）變頻器主電路接線2.MM420變頻器接線要求1）變頻器主電路接線注意事項(xiàng)：(1）在連接變頻器或改變變頻器接線之前，必須斷開電源。 (2）供電電源可以是單相交流，也可以是三相。確信電動機(jī)與電源電壓的匹配是正確的，不允許把單相/三相230V的變頻器連接到電壓更高的400V三相電源。根據(jù)GB/T5226.1-2008中13.2.5對顏色標(biāo)識導(dǎo)線的規(guī)定，黑色用于交流和直流動力回路，紅色用于交流控制回路，藍(lán)色用于直流控制回路。

2.MM420變頻器接線要求1）變頻器主電路接線注意事項(xiàng)： (3）變頻器和電源之間應(yīng)接人與其額定電流相應(yīng)的熔斷器或帶短路、漏電保護(hù)的斷路器。動力回路、保護(hù)接地線應(yīng)不小于2.5mm2

。 (4）特別注意的是三相交流電源絕對不能直接接到變頻器輸出端子，否則將導(dǎo)致變頻器內(nèi)部器件損壞。2.MM420變頻器接線要求1）變頻器主電路接線2.MM420變頻器接線要求1）變頻器主電路接線2.MM420變頻器接線要求2）變頻器控制電路接線(1）控制電路與主回路之間的鋪設(shè)要求。變頻器控制線與主回路電纜或其他電力電纜分開鋪設(shè)，且盡量遠(yuǎn)離主電路100mm以上；盡量不與主電路電纜平行鋪設(shè)，不與主電路交叉，必須交叉時，應(yīng)采取垂直交叉的方法。(2）控制線截面積要求：單股導(dǎo)線不小于1.5mm2；多股導(dǎo)線不小于1.0mm2；弱電回路不小于0.5mm2。2.MM420變頻器接線要求2）變頻器控制電路接線(3）控制回路的接地。弱電壓電流回路的電線取一點(diǎn)接地，接地線不作為傳送信號的電路使用；電線的接地在變頻器側(cè)進(jìn)行，使用專設(shè)的接地端子，不與其他的接地端子共用。(4）電纜的屏蔽。變頻器電纜的屏蔽可利用已接地的金屬管或者帶屏蔽的電纜。屏蔽端連接變頻器控制電路的公共端（COM），但不要接到變頻器地端（E）；屏蔽層另一端懸空。2.MM420變頻器接線要求2）變頻器控制電路接線(5）變頻器開關(guān)量控制線允許不使用屏蔽線，但同一信號的兩根線必須互相絞在一起，絞合線的絞合間距應(yīng)盡可能小并將屏蔽層接在變頻器的接地端E上信號線電纜最長不得超過50m。(6）電源電纜和電動機(jī)電纜與變頻器相應(yīng)的接線端子連接好以后，在接通電源時必須確信變頻器的蓋子已經(jīng)蓋好。2.MM420變頻器接線要求電磁EMI和防雷措施

變頻器的設(shè)計(jì)允許它在具有很強(qiáng)電磁干擾的工業(yè)環(huán)境下運(yùn)行。通常如果安裝的質(zhì)量良好，就可以確保安全和無故障的運(yùn)行。

變頻器裝置的防雷擊措施是確保變頻器安全運(yùn)行的另一重要外設(shè)措施特別是在雷電活躍地區(qū)或活躍季節(jié)這一問題尤為重要。詳細(xì)內(nèi)容參考《MICROMASTER420通用變頻器使用大全》中2.4.4節(jié)。四、MM420變頻器的調(diào)試1.調(diào)試工具安裝好的變頻器在使用前通常需要進(jìn)行調(diào)試。對于簡單的應(yīng)用使用SDP和出廠默認(rèn)參數(shù)就可以完成調(diào)試，投入運(yùn)行。如果需要修改參數(shù)，則可以選購BOP、AOP、AAOP面板進(jìn)行，或使用PCIBN工具DriveMonitor或“STARTER”來調(diào)整調(diào)整參數(shù)和完成調(diào)試。2.使用BOP操作面板的MM420調(diào)試1)BOP操作面板的功能使用基本操作面板（BOP）可以改變變頻器的參數(shù)。為了利用BOP設(shè)定參數(shù)，必須首先拆下SDP，并裝上BOP（參看圖8-12）。在變頻器加上電源時，也可以把BOP裝到變頻器上，或從變頻器上將BOP拆卸下來。如果BOP已經(jīng)設(shè)置為1/0控制（P0700=1），則在拆卸BOP時變頻器驅(qū)動裝置將自動停車。2.使用BOP操作面板的MM420調(diào)試基本操作面板（BOP）外觀如圖8-12，面板具有7段顯示的五位數(shù)字，可以顯示報(bào)警和故障信息以及參數(shù)的設(shè)定值和實(shí)際值等。2.使用BOP操作面板的MM420調(diào)試熟悉BOP面板的使用使用BOP面板修改參數(shù)練習(xí)2）MM420變頻器的參數(shù)說明MM420變頻器的參數(shù)用0000到9999的4位數(shù)字編號。參數(shù)可以分為顯示參數(shù)和設(shè)定參數(shù)兩大類。顯示參數(shù)為只讀參數(shù)，以r××××表示，值不可以更改。典型的顯示參數(shù)為頻率給定值、實(shí)際輸出電壓、實(shí)際輸出電流等。設(shè)定參數(shù)為可讀寫的參數(shù)，以P××××表示。變頻器的參數(shù)有四個用戶訪問級，“1”標(biāo)準(zhǔn)級、“2”擴(kuò)展級、“3”專家級和“4”維修級。訪問的等級由參數(shù)P0003來選擇，對于大多數(shù)應(yīng)用對象，只要訪問標(biāo)準(zhǔn)級（P0003=1)和擴(kuò)展級（P0003=2)參數(shù)就足夠了。參數(shù)詳細(xì)的功能參見手冊第5章。2.使用BOP操作面板的MM420調(diào)試2.使用BOP操作面板的MM420調(diào)試3）使用BOP的MM420調(diào)試

調(diào)試需要變頻器上電后進(jìn)行。上電前，應(yīng)確認(rèn)變頻器的機(jī)械和電氣安裝正確，并查看變頻器頻率設(shè)置DIP開關(guān)設(shè)定的頻率與電源電壓、頻率（我國工頻電源、為50Hz）一致后，才可上電調(diào)試。

2.使用BOP操作面板的MM420調(diào)試3）使用BOP的MM420調(diào)試

電源頻率設(shè)置DIP有兩個開關(guān)：DIP開關(guān)1不供用戶使用。DIP開關(guān)2：在Off位置“ON”時，設(shè)定為歐洲地區(qū)默認(rèn)值（50Hz，功率單位：kW）；在On位置時，設(shè)定為北美地區(qū)默認(rèn)值（60Hz，功率單位：hp）。2.使用BOP操作面板的MM420調(diào)試3）使用BOP的MM420調(diào)試(1）參數(shù)復(fù)位。

2.使用BOP操作面板的MM420調(diào)試3）使用BOP的MM420調(diào)試(2）快速調(diào)試。輸入電動機(jī)銘牌上的規(guī)格數(shù)據(jù)，進(jìn)行參數(shù)的設(shè)置和快速調(diào)試?？焖僬{(diào)試流程：

2.使用BOP操作面板的MM420調(diào)試3）使用BOP的MM420調(diào)試(2）快速調(diào)試。

2.使用BOP操作面板的MM420調(diào)試3）使用BOP的MM420調(diào)試(3）使用BOP控制MM420變頻器運(yùn)行的常規(guī)操作。 P0010為“0”值，使電動機(jī)進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)。運(yùn)行中的變頻器可以使用BOP/AOP進(jìn)行基本運(yùn)行控制操作。。

2.使用BOP操作面板的MM420調(diào)試3）使用BOP的MM420調(diào)試(3）使用BOP控制MM420變頻器運(yùn)行的常規(guī)操作。 P0010為“0”值，使電動機(jī)進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)。運(yùn)行中的變頻器可以