变频器基础培训资料

1、共四十二页我们公司(n s)在哪些地方都使用了变频器呢？ 像各车间的打料泵、转鼓蒸发器、空调风机、反应罐和洁净罐的搅拌以及各型号的离心机等等(dn dn)都在使用变频器我们公司变频器的品牌也很多，都有那些品牌呢？ 像有西门子的，ABB的，日本富士的，美国艾默生，法国斯奈德，安川，丹麦丹弗斯，台达等等本次培训主要以西门子为例，为什么呢，因为西门子变频器比其他几类在调试过程中要复杂一些，而且在欧美的变频器里西门子的是一个典型。但是所有变频器的工作原理都是一样的，也就是说你只要明白一种那其他的也就全懂了共四十二页对于我们设备管理人员来说有必要对变频器有一定的技术了解，像变频器应该安装(nzhung)

2、在什么样的场所，像变频器的选型、变频器的布线，还有怎样接地和抗干扰。稍后我们都会对这些进行讲解。对于我们运行维护人员来说变频器同PLC一样都是重点及关键性自控设备。那么问题来了！变频器是什么(shn me)呢，又有什么(shn me)作用呢？变频器的主要作用就是调节电动机的转速那它又是怎样调转速的呢？共四十二页目录(ml)1.2.3.4. 变频器结构(jigu)和原理 变频器安装和接线 变频器操作和运行 变频器故障和维护共四十二页 在了解变频器之前呢我们先来了解一下电动机的工作原理，为什么呢，因为变频器的控制对象就是(jish)电动机，变频器的工作原理就是(jish)依据电动机的工作特性进行研

3、发的。共四十二页第一章：变频器结构(jigu)和工作原理一、三相异步感应交流(jioli)电动机的工作原理1.旋转磁场在一个可旋转的马蹄型磁铁中间，放置一只可转动的笼型短路线圈。当转动马蹄形磁铁时，笼型转子就会跟着一起旋转。这是因为当磁铁转动时，其磁感线切割笼型转子的导体，在导体中因电磁感应而产生感应电动势，由于笼型转子本身是短路的，在电动势作用下导体中就有电流流过 。该电流又和旋转磁场相互作用，产生转动力矩，驱动笼型转子随着磁场的转向而旋转起来，这就是异步电动机的简单旋转原理。共四十二页电机的结构分为转子和定子，转子类似于刚刚的笼型短路线圈(xinqun)，只不过是铜线改成铜条或者铜片，定子

4、是由三相对称线圈组成定子绕组(roz)连接方式分为两种：一种是三角形连接另一种是星形连接共四十二页第一章：变频器结构(jigu)和工作原理在三相(sn xin)对称的定子绕组中通入对称三相(sn xin)交流电就会产生旋转磁场上面的这个是三相交流电在一个周期内的波形，那么交流电他是一个正玄波，有正向的最大值也有反向的最大值，三相交流电不是同步的，每相的相位角相差120度，就会形成这样的波形。我们知道在工频情况下三相交流电是50HZ,也就是1秒就有50个这样的周期，一个周期呢又分为4个阶段。下面这个图是电动机定子绕组的排列方式，在第一个阶段时C相为最高点位B相位最低点位，我们知道电流的方向是高电

5、位指向低电位，第一个阶段B、C相导通，电流由C相流入，由于星形绕组的另一端是连接在一起的，电流就会由Y流入从B流出，这样就会产生一个N极S极的磁场。以此类推，到第二阶段时A、C导通，第三阶段B、A导通，第四阶段C、B又导通。这样在一个周期内磁场顺时针旋转一周。也就是旋转了360度。共四十二页2.旋转磁场(xun zhun c chn)的转速在以上的分析中，旋转磁场只有一对磁极，即p=1，当电流变化一个周期，旋转磁场正好在空间转过一周。对50Hz工频交流电而言，旋转磁场每秒在空间旋转50周，n1=60f1=6050r/min=3000r/min。若磁场有两对磁极，p=2，则电流变化一周，旋转磁场

6、只转过0.5周，比磁极对数p=1情况下的转速慢了一半，即n1=60f1/2=1500r/min。同理，在3对磁极p=3情况下，电流变化一周，旋转磁场仅旋转了1/3周，即n1=60f1/3=1000r/min。以此类推，当旋转磁场有p对磁极，旋转磁场的转速(zhun s)为因此， 只要平滑地调节异步电动机的供电频率f1， 就可以平滑调节异步电动机的转速。 由于转子是跟随旋转磁场同步旋转的， 所以变频能通过同步转速的改变实现异步电动机的无级调速。60 f1pn1 =第一章：变频器结构和工作原理共四十二页表面看来，只要(zhyo)改变定子的供电频率f1就可以调节转速的大小，但是事实上，只改变f1并不

7、能正常调速。参考异步电动机的电压方程U14.44f1K1N1这个(zh ge)公式可以等效于 U1=f1由上可知， 只改变频率f1实际上并不能正常调速。 要求在调节定子供电频率f1的同时调节定子供电电压U1的大小， 通过U1和f1的不同配合实现安全的调频调速。就是说变频器的工作原理不只是单纯的调节频率而是调频调压第一章：变频器结构和工作原理共四十二页 变频器最开始的研发目的就是为了调速，也就是调节电动机转速。后来有根据陪负载的控制特性又开发(kif)了控制电动机转矩的，控制电动机角度的等等。 这样我们就知道了变频器除了可以对电机进行调速外还可以做很多事情，比方我现在有一个大负荷电机在启动的时候

8、启动电流过大，又冲击电网又烧接触器的，我们还可以利用变频器来充当软启的作用，利用变频器来加大电机的启动时间，让电机平稳的进入满载状态。那么我们在日常生产中如何根据现场的控制要求来选择合适的变频器呢？首先要了解变频器的控制方式。共四十二页二、变频的控制方式(fngsh)1、 U/控制模式第一章：变频器结构(jigu)和工作原理2、转差频率控制（U/f闭环控制）3、矢量控制4、转矩控制共四十二页1、 U/控制(kngzh)模式 控制特点：通过(tnggu)压频变换器使变频器的输出电压与输出频率成比例的改变，即U/=常数。 性能特点：性价比高，输出转矩恒定，但速度控制的精度不高。适用于以节能为目的和

9、对速度精度要求较低的场合。低频稳定性较差：在低速运行时，会造成转矩不足，需要进行转矩补偿。该变频器为开环控制，安装调试方便。第一章：变频器结构和工作原理共四十二页2、转差频率(pnl)控制（U/f闭环控制）电动机由于存在转速差n ，且转速差和转矩T成正比，当改变变频器的输出频率，使变频器的转差n改变时，变频器的输出转矩T改变，变频器的输出转速改变。就是通过控制转差n，来控制电动机的转矩，达到控制电动机转速的目的(md)。这就是转差频率控制原理。由此可见，变频器要想达到以上控制目的，必须采取闭环控制，即变频器要设闭环反馈输入端子。第一章：变频器结构和工作原理共四十二页转差频率控制变频器内设比较(

10、bjio)电路和PID控制电路，处理目标信号和反馈(fnku)信号。控制系统工作时为闭环控制。变频器给定一个目标量，从变频器的控制量中取回反馈量，反馈量和目标量进行比较：当反馈量小于目标量，变频器给出频率上升信号使频率上升， n上升，转矩随之上升，电动机的转速随之上升；反之，变频器给出频率下降信号， n下降，转矩随之下降，电动机的转速随之下降。使电动机的实际转速按给定目标要求转动。第一章：变频器结构和工作原理共四十二页转差频率控制(kngzh)和U/控制功能上的区别U/控制变频器内部不用设置PID控制功能，不用设置反馈(fnku)端子。而转差频率控制在变频器的内部要设比较电路和PID控制电路。

11、如果用U/F控制变频器实现闭环控制，要在变频器之外配置PID控制板。第一章：变频器结构和工作原理U/控制方式适用于可变转矩和恒定转矩负载，如风机、水泵、带式输送机、搅拌等共四十二页3. 矢量控制(kngzh)方式变频器矢量控制(kngzh)是在变频器内部通过电子运算电路用模拟直流电动机的控制(kngzh)方法来控制交流电动机的。控制特点：同时控制电流的幅值和相位，还可通过软件来设定这种控制方式。性能特点：可从零转速进行控制，低频转矩大，调速范围宽；可对转矩进行精确控制；系统响应速度快，速度控制精度高。应用范围： 分为无速度传感器（通过内闭环）和有速度传感器（通过外闭环）两种控制方法，这两种控制

12、方法都是直接控制电动机的转速（或转矩），不能作为其他量的控制（如压力、流量、温度等）。4. 直接转矩控制方式变频器直接转矩控制技术，把转矩检测值与转矩给定值作比较，使转矩波动限制在一定的转差范围内，转差的大小由频率调节器来控制，并产生PWM脉宽调制信号，直接对逆变器的开关状态进行控制。性能特点：可从零转速进行控制，调速范围宽；可对转矩进行精确控制；系统响应速度快，速度控制精度高。矢量适用于有较高的转矩特性，0HZ仍保持输出转矩的场合，如造纸、轧钢、机床、起重等。转矩控制可对转矩进行精确控制，适用于造纸、印染机械等转矩控制场合。第一章：变频器结构和工作原理共四十二页在各种薄膜或线材的收卷或放卷过

13、程中，要求被卷物的张力必须保持恒定(hngdng)，但是在收卷的过程中我们的收卷直径在逐渐增加，如果电动机的转速是恒定的，那么我们的被卷物的张力就会逐渐增加，就会导致拉断薄膜或线材。解决方法就是检测电机的转矩来控制(kngzh)电动机的转速。也就是在电机逐渐收卷的过程中，电机的负载也在逐渐增加，负载的增加呢电机转矩也在增加，利用检测转矩的增加和减小来控制电动机的转速。共四十二页通过以上学习我们已有了对变频器的初步(chb)了解只要了解了变频器的控制方式就可以根据现场的控制要求来选择合适的变频器了。比方有一个反应釜的搅拌，我只是想单纯的控制搅拌速度那么我就选择第一种U/f的控制方式。那么我有一台

14、打料泵，我想控制物料的流速在一个恒定值，我们就选择第二种控制方式U/f的闭环控制。利用一台流量计来检测物料流速将测量值传到PID控制器或PLC中，利用比较电路和PID控制电路来控制变频器的输出频率，从而调节大料泵的转速，以达到物料流速在一个恒定值的状态。共四十二页一、变频器的内部结构1、变频器的分类(fn li)：交交型:将频率固定的交流电源直接变换成频率连续可调的交流电源，其主要优点是没有(mi yu)中间环节，变换率高。但其连续可调的频率范围较窄。主要用于容量较大的低速拖动系统中。又称直接式变频器。交直交型:先将频率固定的交流电整流后变成直流，在经过逆变电路，把直流电逆变成频率连续可调的三

15、相交流电。由于把直流电逆变成交流电较易控制，因此在频率的调节范围上就有明显优势。又称为间接性变频器。原理分类交交变频器交直交变频器按储能方式分电压型 C电流型 L按调压方式分脉幅调制PAM脉宽调制PWM第二章：变频器安装和接线共四十二页电压型整流后靠电容来滤波。现在(xinzi)使用的大都为电压型。电流型整流(zhngli)后靠电感来滤波。脉幅调制（PAM） 输出电压大小通过改变直流电压来实现。改变脉冲的幅度脉宽调制（PWM）输出电压大小通过改变输出脉冲的占空比来实现脉宽调制波（PWM波）将一个正弦波电压分为N等份，并把正弦曲线每一等份所包围的面积都用一个与其面积相等的等幅矩形脉冲来代替，脉冲

16、的宽度与正弦波的大小成正比，这样就得到宽度不等的脉冲列，简称为PWM波。第二章：变频器安装和接线共四十二页按用途(yngt)分类：专用，通用专用变频器针对某一种特定的控制对象而设计的，如风机、水泵用变频器、电梯(dint)及起重机械用变频器、中频变频器等。通用变频器是数量最多，应用最广泛的一种，也是我们讲解的主要品种。第二章：变频器安装和接线共四十二页2、变频器的内部结构组成(z chn)（交直交型）整流器a、主电路(dinl)中间直流环节逆变器b、控制电路如下图：第二章：变频器安装和接线共四十二页PRa、主电路结构该电路是现在通用的低压变频器主电路图。不管什么品牌(pn pi)的变频器，其主

17、电路结构基本如此。因为：整流电路和逆变电路是两个标准模块，没有变化的空间。外接制动电阻外接直流电抗器第二章：变频器安装(nzhung)和接线共四十二页共四十二页b、变频器控制电路任何(rnh)品牌的变频器，其内部功能框图是一样的，因为变频器要保证正常工作，必须要有相应的功能。变频器主要包括：主电路、电流保护(boh)电路、电压保护电路、过热保护电路、驱动电路、稳压电源、控制端子、接口电路、操作面板、CPU等。第二章：变频器安装和接线共四十二页主端子输入(shr)端子输出端子通讯(tngxn)接口二、变频器的端子接线变频器端子分类主进线主出线制动、滤波数字量（可自定义）模拟量（可自定义）数字量（

18、可自定义）模拟量（可自定义）第二章：变频器的安装和接线共四十二页变频器的安装(nzhung)注意事项1、不要用力(yng l)挤压、碰撞变频器变频器外壳都是采用塑料原件，一般外壳都是小扣卡在变频器上，拆装不要太用力。2、安装在不宜受震动的地方振动会使变频器的接插件和接线端子产生松动，引起接触不良，造成各种运行故障，安装场所的周围振动加速度应小于0.6g 。3、变频周围温度和湿度要事宜周围温度：变频器的工作环境温度范围一般为10 40，当环境温度大于变频器规定的温度时，变频器要降额使用或采取相应的通风冷却措施。湿度：变频器工作环境的相对湿度为5 90（无结露现象 ）。第二章：变频器安装和接线共四

19、十二页4、避免有雾、易燃气体、棉尘等漂浮物(f w)场合。将变频器安装在清洁(qngji)的场合，控制柜内的风口需设防尘网或者能阻挡悬浮物的封闭性的屏柜内,对于粉尘严重的场所，及时清理内部和外部的粉尘、絮毛等杂物如果你是啤酒厂、饮料厂（环境潮湿）；如果你是化工厂、陶瓷厂（尘多）；如果你是锅炉车间（温度高），你最好能把变频器安装在有空调的房间里，可以收到意想不到的效果，可大大降低变频器的故障率！大大延长变频器的寿命！5、安装在不可燃烧的表面变频器在正常运行时温度很高（150左右）请安装在不可燃烧的表面，同时为便于散热，周围应留有足够的空间 。第二章：变频器安装和接线共四十二页6、注意(zh y)

20、变频器在控制柜内的散热方法对于两台(lin ti)或者两台(lin ti)以上的变频器在同一柜子内，要注意正确安装位置，以确保变频器周围温度在允许值以内，安装位置不正确会降低散热效果。7、变频器应用螺丝牢固并垂直安装在安装板上控制柜中安装：变频器的上方柜顶要安装排风扇，如图。控制柜中安装多台：横向安装，且排风扇安装位置要正确，如图。第二章：变频器安装和接线共四十二页1、安装(nzhung)布线合理选择安装位置及布线是变频器安装的重要环节。电磁选件的安装位置、各连接导线是否屏蔽(pngb)、接地点是否正确等，都直接影响到变频器对外干扰的大小及自身工作情况。将易受变频器干扰的外围设备及信号线远离变

21、频器安装；信号线使用屏蔽电缆线，屏蔽层接地。也可将信号电缆线套入金属管中；信号线穿越主电源线时确保正交。变频器的电气安装注意事项第二章：变频器安装和接线共四十二页2、变频器安装区域划分及注意事项依据(yj)各外围设备的电磁特性，分别安装在不同的区域，以抑制变频器工作(gngzu)时的电磁干扰1区：控制电源变压器、控制装置及传感器等。2区：控制信号及电缆接口，要求此区有一定的抗扰度。3区：进线电抗器、变频器、制动单元、接触器等主要噪声源。4区：输出噪声滤波器及其接线部分。5区：电机及电缆。以上各区应空间隔离，各区间最小距离10cm，以实现电磁去耦。第二章：变频器安装和接线共四十二页1.2.3.使

22、用屏蔽/铠装的电动机电缆和屏蔽/铠装的控制电缆。屏蔽丝网的最小覆盖面积应为80%。必须采用金属屏蔽丝网材料。使用刚性金属线管进行安装时，不必使用带屏蔽的电缆，但电动机电缆必须安装在与控制电缆和主电源电缆不同(b tn)的线管中。尽可能避免在安装有变频器的机柜中使用非屏蔽/非铠装的电动机电缆或控制电缆。注意:如果未按照指导原则进行安装并且使用非屏蔽电缆和控制线路，尽管符合安全性要求，但却不符合某些辐射要求。3、电磁干扰的预防(yfng)和接地第二章：变频器安装和接线共四十二页3.1、屏蔽线的接地(jid)方法电动机电缆(dinln)和控制电缆(dinln)应使用屏蔽电缆，机柜内为强制要求，将屏蔽

23、金属丝网与地线两端连接起来，连接方法如图所示。第二章：变频器安装和接线共四十二页3.2、正确(zhngqu)接地方法电动机电缆的地线应在变频器侧接地，但最好电动机与变频器分别接地。变频上接电线要接到专用的接地端子(dun z)上。在处理接地时，如采用公共接地端，不能经过其他装置的接地线接地，要独立走线，如图所示。第二章：变频器安装和接线共四十二页1.2.3.4.电源线与电机线一定要压线鼻子电机线与电源线一定不能接反接线后零碎先头一定要清理干净(gnjng)，零碎先头有可能造成一场、失灵或者故障，注意不要让零碎线头或碎末进入变频器。运行后断电接线，必须要断电10分钟以上，万用表检查后，才允许操作。变频断电一段时间后，电容仍有危险的高压电。4、接线(ji xin)注意事项第二章：变频器安装和接线共四十二页例：变频器与PLC的标准接线(ji xin)方法第二章：变频器安装(nzhung)和接线共四十二页例：变频器主回