第1章 变频器应用概论

1、变频调速维护(wih)、保养实用技术培训共五十一页第1章 变频器应用(yngyng)概论一、本章基本内容：1. 变频器组态包括：变频器结构(jigu)、外端子、参数选择2. 变频器控制中的电流和电压包括：电动机的电流特性、工作中的过流过压原理3. 变频器和电动机容量的选择包括：铸铝转子和绕线转子的区别、电动机选择；变频器选择依据二、解决的问题 解决变频器应用的最基本问题共五十一页第1章 变频器应用(yngyng)概论变频器定义：变频器是用于电动机调速的一个智能工业电力电子电器，内部(nib)控制核心是单片机。可进行参数预置，可进行远程通讯控制，是一个智能数控调速系统。变频器为了正常工作，其外部

2、要有一系列的控制端子，控制端子分为主电路端子、输入控制端子和输出指示端子。为了确定变频器的工作状态，变频器有一系列的功能参数，只有通过参数预置，变频器才能达到预想的工作状态。即我们想让变频器从事什么样的工作（例如PID恒压供水控制、矢量速度控制、降速制动控制等），就将和该控制有关的参数预置到变频器中去。共五十一页第1章 变频器应用(yngyng)概论1.1 变频器组态(z ti) 共五十一页第1章 变频器应用(yngyng)概论1.1.1主电路端子该端子是连接(linji)电源的RST端子 、连接电动机的UVW端子以及连接制动电阻、直流电抗器的端子等。连接要求：1）RST端子通过隔离开关和接触

3、器接到交流电源上；UVW端子通过电缆连接到电动机。共五十一页第1章 变频器应用(yngyng)概论2）为了防止变频器工作中出现干扰（或提高输入端的功率因数），在输入和输出(shch)端还要加装电抗器和电磁滤波器。共五十一页第1章 变频器应用(yngyng)概论3）输出电缆有长度要求，当达到100m以上时，有些变频器会出现接地报警(bo jng)跳闸故障（输出接电抗器可使电缆延长, 因为 ， ，当f下降，XC下降，IC下降）. 变频器共五十一页第1章 变频器应用(yngyng)概论 1.1.2.输入控制端子1.模拟输入控制端子该端子一般有两个，一个是模拟电压控制端子，多由电位器控制；一个 是模拟

4、电流(dinli)控制端子，多作为PID控制反馈端子。 共五十一页第1章 变频器应用(yngyng)概论应用：下图为富士变频器的闭环应用，模拟电压端子(dun z)（12）作为信号给定；模拟电流端子(dun z)（C1）作为反馈信号输入端。 富士变频器闭环应用共五十一页第1章 变频器应用(yngyng)概论2）数字(shz)输入控制端子 该端子用开关控制，闭合有效，断开无效。应用：运行控制、段速控制、复位控制、报警控制等。现在新型变频器多为一端多能，即多功端子。通过参数预置，选择所需功能。 共五十一页第1章 变频器应用(yngyng)概论99为参数化，参数化后还可以设置其他(qt)功能。例如：

5、如果选定输入数字端子1，该端子又作为反转控制，则参数设置为：P0701=12，当该端子闭合，电动机反转运行。共五十一页第1章 变频器应用(yngyng)概论富士变频器共有9个多功能端子，分为(fn wi)X1X9，用参数E01E09设置，E01=20，X1有效，功能为PID切换，闭合PID无效。共五十一页第1章 变频器应用(yngyng)概论3.输出指示端子1）模拟量输出指示端子 是用模拟电压进行指示的端子。用于指示输出频率、输出电流(dinli)、输出电压等，需要指示什么量，由功能参数进行预置。共五十一页第1章 变频器应用(yngyng)概论例1：西门子变频器西门子变频器有两个模拟输出指示端

6、子，用参数P0771定义。P07710定义端子1，P07711定义端子2。 下标。P0771 =21 实际频率；P0771 =25；实际输出(shch)电压；P0771 =26；实际直流回路电压；P0771 =27 实际输出电流。P0776 定义输出是电流还是电压：P0776 =0，输出电压；P0776 =1，输出电流。共五十一页第1章 变频器应用(yngyng)概论例2：富士变频器富士变频器模拟端子的指示量：由F31设置指示量。如：F31=0，指示输出(shch)频率。由F30设置指示模拟量的比率。共五十一页第1章 变频器应用(yngyng)概论灵活应用举例：用频率指示端子(dun z)来控

7、制下一台电动机的转速。共五十一页第1章 变频器应用(yngyng)概论2）数字输出指示端子 输出的为开关信号，用于监视变频器所处的工作状态。分为(fn wi)集电极开路输出指示端子 和继电器输出报警端子。共五十一页第1章 变频器应用(yngyng)概论3）富士变频器数字(shz)输出指示端子功能富士变频器数字指示端子共5个，用Y1Y5表示，用E20E24参数选择，E20定义Y1，E21定义Y2，例如：E21=0，Y1端子指示变频器正在运行中。共五十一页第1章 变频器应用(yngyng)概论4）综合应用(yngyng)该图为综合应用端子连接图。继电器接点输出报警端子作为变频器报警应用。集电极开路

8、输出端子作为“运行中”指示。 模拟输出指示端子用于指示“输出频率”。输入控制端子模拟电压端子用于速度控制，数字端子用于运行控制共五十一页第1章 变频器应用(yngyng)概论4.通讯端子接口该端子接口是PLC、上位机和变频器进行通讯控制时所用端子。该端子一般都为RS232和RS485串行通讯接口。结论：变频器为了实现控制功能，必须通过端子来进行。选用了哪个端子，必须通过参数预置(y zh)，该端子才能生效。共五十一页第1章 变频器应用(yngyng)概论思考题：1.变频器主电路端子有哪些？连接有哪些要求？2.输入模拟(mn)控制端子有哪些应用？输入数字控制端子有哪些应用？3.输出模拟控制端子有

9、哪些应用？输出数字控制端子有哪些应用？4.选定端子后怎样由参数进行确认？共五十一页第1章 变频器应用(yngyng)概论1.2 变频器控制中的电流和电压1. 由定子电流产生(chnshng)旋转磁场共五十一页第1章 变频器应用(yngyng)概论2. 旋转磁场的转速旋转磁场的转速和磁极的对数有关，异步电动机有2极、4极、6极、8极、10极等，每2极为(j wi)一对，4极=2对、6极=3对、8极=4对、10极 =5对等。磁场转速表达式为式中， f1电源频率，单位Hz； P 磁极对数，P=1,2,3. ；n1旋转磁场的转速 ，单位r/min。2极， n1=3000 r/min；4极， n1=15

10、00 r/min；6极， n1=1000 r/min；10极， n1=600 r/min；。共五十一页第1章 变频器应用(yngyng)概论1.2.1异步电动机的工作原理变频器拖动的是电动机，电动机流过什么电流，变频器就输出什么电流，所以必须分析电动机的电流情况。1. 旋转磁场与转速差转速差为：n= n1 nnI 2TI2转子(zhun z)电流T转子转矩由于I2是来自定子电流I1 故有： n I2 T I1共五十一页第1章 变频器应用(yngyng)概论2.结论：电动机的输出电流I1和负载转矩TL、转速差n 成正比。 电动机的转子转速低于旋转磁场的转速n 。 n 随着(su zhe)电动机的

11、转矩 T 的变化而变化，定子电流I1也随着 T 的变化而变化。当 T 增加时， IN上升，电动机的转速n下降。因为电动机的转矩T就是负载转矩TL，所以有 TL （ T ） I1 n n 共五十一页第1章 变频器应用(yngyng)概论3.将转速差n换算为转差频率f上述(shngsh)4极电动机的额定n 为50Hz，额定f 为 f=502/60=1.33Hzn和f是分析变频器电流和转矩的一个重要参数。共五十一页第1章 变频器应用(yngyng)概论1.2.4 n（f ）概念在分析变频器运行中的应用1. 电动机起动过程分析因为电动机突然加上较高频率，会使n很大造成过流，所以变频器是在0速起动。 1

12、） 当电动机从0速起动时，n1上升到额定n时，电动机具有额定转矩，转子在额定转矩的作用下随着变频器的输出频率逐渐上升，直到电动机达到正常转速。 2） 如果频率上升到n时电动机转子还没有(mi yu)转动，此时电动机达到了额定转矩，同时达到额定电流。如果因为负载重转子转不起来， n1继续上升， n进一步增大，I1进一步增大，当I1达到过流值，变频器过流跳闸。共五十一页第1章 变频器应用(yngyng)概论2. 负载短路(dunl)过流情况当电动机短路，负载变为电阻性，一是阻值很小，二是没有了电动机起动的电磁感应过程，也就是没有频率n 的上升过程，变频器一给电就过流，这种过流极易造成变频器开关模块

13、的损坏。变频器起动时有n 的上升过程和没有n 的上升过程，是分析电动机起动过流或短路过流的依据。共五十一页第1章 变频器应用(yngyng)概论3. n 用于抱闸频率的计算1. 具有机械抱闸的系统， n是变频器松闸或抱闸的计算频率（根据该计算频率，适当增加(zngji)）例：翻车机抱闸时间长引起过流（清河电厂）变频器：AB：110KW，额定电流220A。电动机：2x36KW，额定电流160A。抱闸电流达340A，严重过流。共五十一页第1章 变频器应用(yngyng)概论抱闸频率换算：将n换算为变频器的输出频率f该电动机为10极：n1=600r/min，n=590r/min， n=600r/mi

14、n - 590r/min=10r/min f=105/60=0.83Hz当变频器输出频率为0.83Hz时，此时该电动机有额定转矩TN，抱闸系统应该马上松闸。因为(yn wi)该翻车机松闸时间严重滞后，造成变频器严重过流。该变频器正常工作电流才80A，过流值达340A。解决过流的方法之一：解决松闸时间延迟。共五十一页第1章 变频器应用(yngyng)概论1.2.5 电动机的发电效应电动状态和发电状态是电动机正常工作的两个方面，即电动机4象限运行。n1n，旋转磁场为主动，转子为被动(bidng)，电动状态；n1110KW，即选择90KW变频器容量不够。后通过论证，选择160KW变频器，额定电流32

15、0A（过载能力(nngl)为1.5-1.8倍，过载极限电流为480-570A），变频器工作正常。 320A330A，变频器额定电流等于电动机过载电流。变频器输出是否过载和输出电流大小有关，和输出电压无关。如果电动机的转速较低，变频器的输出功率很小时也有可能过载。所以选择变频器按工作电流，而不按额定功率。共五十一页第1章 变频器应用(yngyng)概论思考题：1.电动机正常过流和负载短路过流有什么区别？2.矿井绞车变频器出现了发电状态，是工作需要还是出现了故障？3.电动机出现发电效应的两个必要条件是什么？4.在变频器驱动的起重(q zhn)设备，原来的绕线式电动机可以由铸铝转子电动机取代吗？5.变频器的容量选得比电动机的容量大一些，是为了工作中减少过流还是减少过压？共五十一页第1章 变频器应用(yngyng)概论敬请提出(t ch)建议， 谢谢大家！共五十一页内容摘要变频调速维护、保养实用技术培训。包括：铸铝转子和绕线转子的区别、电动机选择。变频器是用于电动机调速的一个智能