变频器培训PPT

1、技术交流电动机直流电动机交流电动机同步电动机异步电动机(感应电动机)电动机-三相异步电动机 异步电动机与直流电动机相比，有结构简单，运行可靠、坚固耐用等优点，当然也存在功率因数差，调速和控制方法较为复杂的缺点。异步电动机的结构 (1) 定子 定子铁心：嵌放绕组，提供磁路。 定子绕组：产生旋转磁场。 (2) 转子 感应出电势、电流。 （笼型和绕线型） (3) 机壳气隙等 (4) 材料：铁心均由硅钢片叠压而成三相异步电动机的结构定子由机座、定子铁心、定子绕组和端盖等部件组成转子由转子铁心、转子绕组和转轴组成YBZXAC转子定子定子绕组（三相）机 座转子：在旋转磁场作用下， 产生感应电动势或 电流。

2、三相定子绕组：产生旋转磁场。 线绕式鼠笼式鼠笼转子 ei磁铁闭合线圈人为转动感应电流受力而旋转感生电流三相异步电动机的原理模型e方向用右手定则确定f方向用左手定则确定左力右电AYCBZ()电流出()电流入X三相异步电动机的原理 三相异步电动机的简图，外部是定子铁心，内部是转子铁心，二者之间是均匀的气隙。定子铁心中嵌放三相定子绕组，每相绕组均只有一个线圈，分别是AX 、BY 、CZ ，三相绕组对称放置，空间互差120。定子绕组外接三相电源，流经绕组的电流三相对称，相序为ABC，AXBYCZ 图中，三相电流相序为ABC，三相绕组AX 、BY 、CZ按顺时针方向排列，绕组中的电流按顺时针方向先后达到

3、最大值，故旋转磁场的转向为顺时针。 如果将定子绕组的三相电源线中的任意两相交换，则绕组中三相电流的相序即由顺时针变为逆时针，旋转磁场也相应地逆时针反向旋转（即电机会反转）。 AXYCBZ在wt=0时，即IA=0，IB为负，IC为正，因B，Z为电流出方向，C，Y为电流入方向，根据右手定则，可看到感应磁场最终为上图虚线所示，即在wt=0时，合成磁场方向向下，A为N极，X为S极XBZAYCAXYCBZAXYCBZ同理可得其他电流角度下感应磁场的方向，电流方向对应右图改变电机的旋转方向：换接其中两相旋转磁场的旋转方向取决于三相电流的相序旋转磁场的转速在上述分析中（2极电机）， 一个电流周期，旋转磁场在

4、空间转过360电流频率为 f Hz，则磁 场1/f秒旋转1圈，每秒旋转f圈。每分钟旋转：n1称为同步转速AXBYCZ在前面分析的接法下，合成磁场只有一对磁极，则极对数为1。AXYCBZ极对数的概念CYABCXYZAXBZ 将每相绕组分成两段，按上图放入定子槽内。形成的磁场则是两对磁极。AXBYCZ极对数的概念极对数即如右上图，wt=0时，同理，IA=0，IB为负，IC为正，则，A，A为0，B，B为负，C，C为正，电流流入流出方向如图，根据右手法则得出合成感应磁场有两对磁极，即P=2wt=60时，即为T/6周期，此时IC=0，即C，C为0，IA为正，IB为负。A，A为正，B，B为负，电流方向如右

5、上图合成磁场方向也可见。由上面分析可得，与wt=0时相比，合成磁场方向改变角度为30，但电流改变角度为60，即在两对磁极（多对磁极）的情况下，同步转速的公式如下三相异步电动机的同步转速极对数每个电流周期磁场转过的空间角度同步转速f=50HzP=13603000r/minP=21801500r/minP=3120750r/minYBZXAC定子通过三相对称交流电产生旋转磁场转子切割旋转磁场产生感应电流（右手） 载有感应电流的转子和旋转磁场作用产生电磁力（左手）形成电磁转矩三相异步电动机的转动原理注：旋转磁场转动，即转子切割旋转磁场电动机转速（额定转速）: n无转距转子与旋转磁场间没有相对运动无转

6、子电动势（转子导体不切割磁力线）无转子电流三相异步电动机的转速与旋转磁场同步转速的关系旋转磁场同步转速: n1如果n=n1则电机转动方向与磁场方向一致，但nn1，即为异步电机 转差率为旋转磁场的同步转速和电动机转速之差与同步转速的比。即：电动机起动瞬间: n=0（转差率最大）转差率S转子最大转速: nn1，s0（转差率最小） 可见0S=1，异步电机转差率一般为1%到9%等效电路的几个公式i2R1R2i1u1e1e2定子电路转子电路三相异步电机等效电路如右图，e1和e2为主磁通产生的感应电动势，根据此等效电路可以得出以下几个公式定子边：转子感应电动势的频率：转子线圈匝数 取决于转子和旋转磁场的相

7、对速度同理可得：转子电流转子电路中的感抗 转子电路的各物理量都与转差率S有关,也就是与转速有关转子功率因数电磁转矩 T：转子中各载流导体在旋转磁场的作用下,受到电磁力所形成的转距之总和。常数每极磁通转子电流转子电路的电磁转矩得到转矩公式将其中参数代入：10得转矩特性曲线：启动时n=0最大转速n=n1时转矩特性曲线由右边公式电机在额定电压下，以额定转速 运行，输出额定功率 时，电机转轴上输出的转矩。（牛顿米）额定转矩Tn P = x T (W) (rad/s) (N.m) P = F x V (W) (N) (m/s) = 2 n/60 P=W/t=Fv=Fr=(Fr)=T 额定转矩S=0电机带

8、动最大负载的能力Tmax，电机工作时负载转矩必须小于最大转矩最大转矩TmaxT最大时Sm为临界转差率过载系数=Tmax/Tn启动转矩Tst启动转矩体现电机带负载能力，启动转矩必须大于负载转矩电机启动时S=0，启动能力为Tst/Tn电机机械特性曲线自然机械特性:在额定电压和额定频率下,定子和转子电路中不接任何电阻或电抗时,电动机的机械特性。自然特性上有4个特殊点:(1)理想空载转速点(2)额定工作点(3)启动工作点(4)临界工作点T=0，n=no , S=0T=Tn，n=nn , S=SnT=Ts，n=0, S=1T=Tm，n=nm, S=Sm1. 额定电压：定子绕组在指定接法下应加的线电压电机

9、基本参数2. 额定电流：定子绕组在指定接法下的线电流3. 功率因数(cos1)：电压与电流之间的相位差()的余弦叫做功率因数，用符号cos表示，在数值上，功率因数是有功功率和视在功率的比值，即cos=P/S4. 效率：输出功率与输入功率的比值叫做电动机的效率5. 视在功率：单口网络端电压和电流有效值的乘积 S=UI6. 额定功率：电机输出功率 P= 1.732*UI*cos *星形接法时:线电压=1.732相电压,线电流=相电流角形接法时:线电压=相电压,线电流=1.732相电流人工机械特性4种:降低定子电压，定子电路串入电阻或电抗，变频，线绕电动机转子串电阻。(1)降低定子电压下人工机械特性

10、电压越低,人工特性曲线越往左移电动机的过载能力和起动转矩会大大降低电压降低,负载转矩不变时,电动机过热电压降低太多,电动机将带不动负载(不能起动)(2)定子串电阻或电抗下人工机械特性虚线2为定子串电阻下的机械特性，1为电压降低时的人工机械特性，曲线2与曲线1相比较，最大转矩要大一些.(3)变频下人工机械特性随着频率的降低，理想空载转速只能在电源额定 频率以下调节转速no减小，临界转差率Sm减小，起动转矩Tst增大，最大转矩Tmax不变(4)绕线式电机转子串电阻下机械特性电路图如右图中(a)所示，三相转子绕组通过滑环电刷机构与外接电阻相联接起动转矩增加(有利)，理想空载转速和最大转矩不变异步电动

11、机的启动方法生产机械对电动机起动的要求是:起动转矩大，起动电流小。三相异步电动机起动电流是额定电流的(5-7)倍，为满足起动要求，三相异步电动机的起动方法分为直接起动和降压起动两类（1） 直接起动 二三十千瓦以下的异步电动机一般采用直接起动。（2） 降压起动Y 起动自耦降压起动定子串电阻起动星三角启动 Y- 降压起动的电气原理图如右图所示。起动时，三相绕组接成Y形，运行时，绕组接成形。电流下降1/3，转矩也下降1/3。a)星三角启动属降压启动，是以牺牲功率为代价来换取降低启动电流来实现的。b)星形启动：U2-V2-W2相连，U、V、W三端接三相交流电压380V，此时每相绕组电压为220，较端直

12、加380V启动电流大为降低，避免了过大的启动电流对电网形成的冲击。此时的转矩相对较小，但电机可达到一定的转速。因电机启动电流与电源电压成正比，此时电网提供的启动电流只有全电压启动电流的1/3 ，但启动力矩也只有全电压启动力矩的1/3。c)角形运行：经星形启动电机持续一段时间（约几十秒钟）达到一定的转速后，电器开关把六个接线端子转换成三角形连接并再次接到380V电源时每相绕组电压为380V，转矩和转速大大增加，电机进入额定条件下的运行过程。自耦变压器降压启动起动电流小，而且可以调节，不适用于频繁起动体积大，重量重，价格高电动机启动时利用自耦变压器来降低加在电动机定子绕组上的启动电压。待电动机启动

13、后，再使电动机与自耦变压器脱离，从而在全压下正常运动。定子串电阻启动在定子电路中串入电阻，启动后再将电阻短路，不足之处:起动转矩随定子电压的平方下降。应用在空载或轻载场合三相异步电机的制动1. 抱闸：加机械抱闸2.反接制动:停车时，将电动机接电源的意两相反接，使电动机由原来的旋转方向反过来，以达制动的目的 3.能耗制动:电动机定子绕组脱离交流电源后，立即通入低压直流电，直流电建立一个恒稳磁场，产生制动转矩，系统贮存的能量消耗在电阻上三相异步电机的调速由以上公式可以看出，调速可以改P，f，与S有级调速改变极对数P无级调速改变转差率S（如转子串入电阻）改变电源频率f（变频调速）PAUSE绝缘等级绝

14、缘等级越高，耐热效果越好，温升等级越低，老化越慢，电机寿命越长Leroy somer 电机为F级绝缘，B级温升Insulation class F / temp rise B as standard防护等级安装方式冷却方式IC81WIC611工作制选型1）应用场合-行业，用途等2）使用条件-变频，防爆，恒功率恒转矩，冷却，防护等3）需要-大扭矩，高转速，定制等Type of applicationLoad characteristicSafeFixedIE1IP55 FLSLSIP23PLSIE2IP55FLSESLSESIP23PLSESIE3 IP55FLSES IE3LSES IE3Va

15、riableIE1IP55FLSLSIP23PLSIE2IP55FLSESLSESLSMVIP23PLSESIE3IP55FLSES IE3LSES IE3IE4IP55DYNEOExplosive High TempBrakeFoodHoistAPPLICATIONSECURITYSPEEDEFFICIENCYPROTECTIONCast Iron Aluminium/Steel Applications- what are the choicesSLSHRSLSHRCPLSCPLSApplications- what do they do, what do they needRefrige

16、ration CompressorsAir CompressorsCompressing refrigeration gasses for food preservation, could be at fixed or variable speed 制冷压缩机，使食品保鲜，恒速或变速Normally in a building so IP23, take care if high humidity or risk of condensation 因在建筑内则IP23，要注意湿度和结露（空间加热器）Compressing air , could be at fixed or variable s

17、peed 空压机，变速或恒速Normally enclosed could be IP23 commonly IP55视情况定IP等级LS, PLS, LSES, SLSHR, LSRPM PLS, LS, LSES Applications- what do they do, what do they needPumpingPumping fluids, can be centrifugal, screw pumps or other types 水泵有离心泵和螺杆泵等型号Can be installed anywhere so check sealing protection 视安装环境看

18、保护等级Careful if high humidity or risk of condensation 注意湿度和冷凝结露Fixed or variable speed 恒速与变速LS, FLS, LSES, FLSES, LSPX, FLSPX, FLSD, LSE, FLSE, LSN, FLSN, SLSHR, LRSPM VentilationVentilation or fans can be for many purposes and there are many types 通风设备与风扇有很多用途和型号Can be installed anywhere so check se

19、aling protection 视安装情况看保护等级Careful if high humidity or risk of condensation 注意湿度和冷凝Fixed or variable speed 恒速与变速LS, FLS, LSES, FLSES, LSPX, FLSPX, FLSD, LSE, FLSE, LSN, FLSN, SLSHR, LRSPM, HTA, HTF Applications- what do they do, what do they needApplications- what do they do, what do they needOil in

20、dustryThe oil industry has many pumping applications 石油工业有许多泵的应用Can be installed anywhere so check sealing protection 视安装看IP等级Careful if high humidity or risk of condensation 注意湿度与低温Fixed or variable speed 恒速或者变速FLSD, LSE, FLSE, LSN, FLSNApplications- what do they do, what do they needChemical indus

21、tryThe chemical industry has many pumping applications Can be installed anywhere so check sealing protectionCareful if high humidity or risk of condensationFixed or variable speedFLSC, FLSD, LSE, FLSE, LSN, FLSNApplications- what do they do, what do they needMetal processingCPLS , LSRPM, LSMVMetal p

22、rocessing, one of the main applications is winding and unwinding 金属加工，其中一个主要应用是收放卷Normally in a building but commonly IP55 防护等级要求高Careful if high humidity or risk of condensation 注意湿度与低温Mostly variable speed with fixed speed 通常为变速，也有恒速Applications- what do they do, what do they needLiftingFCPL, FCRH

23、oisting, slewing and travel applications 起升，回转，变幅等应用Can be installed anywhere IP55 IP55 防护等级Mostly fixed speed with brakes 常为变速加制动Motor performance is calculated with: an ambient temperature of 40CAn altitude below 1000 mtrsOur example was 2000mtrs, 55CFrom the chart we read that we must de-rate the

24、 useful power by about 0.75 ie 4kw would become 5.33 kWHigh altitude = lower air density = less coolingWhat is the significance of Altitude and Operating temperature?海拔与环境温度下降容Application The importance of torque characteristicsThe rated torque of the motor is reached at full speed不同应用下转矩与速度的关系（简图）C

25、entrifugal machines: Ventilators, Centrifugal pumpsLow speed pumps.Conveyers, Cranes, Roller bridge, Centrifuge, Screw compressor, Piston pump.Winding/UnwindingSummary of torque characteristics of applicationsC= f(n2)C= f (1/n)C= f (An +B)C= constant1500 min-1Centrifugal FanTORQUESPEEDInduction moto

26、r Start500100014501500Mn =12.5Md =28.2Id =25MaMaxMmax =33In = 4.1NmAmpsApplications- matching a motor to the load torque离心式鼓风机额定电流4.1A,额定转矩12.5NmPositive displacement pumpInduction motor Start500100014501500Mn =12.5Md =28.2Id =25MaMaxMmax =33In = 4.1NmAmpsApplications- matching a motor750 min-1TORQU

27、ESPEED1500 min-1容积式泵750 min-1ConveyorTORQUESPEEDInduction motor Start500100014501500Mn =12.5Md =28.2Id =25MaMaxMmax =33In = 4.1NmAmpsApplications- matching a motor1500 min-1输送机 He says it is a motor for a fan Max fan speed= 1500 min-1 Torque = given to us on the graph Power requested by the client =

28、 18.5kW Polarity = 4 pole Foot mounting Supply = 400V at 50Hz Motor selected: Give the nominal speed: Give the nominal torque of the motor: Motor inertia: 135 N.m. Choose a motor and give the information requiredCustomer information转动惯量MOTOR CHARACTERISTICS LSES 4 Pole 1500 min-1ANSWERHe says it is

29、a motor for a conveyor Motor speed = 1000 min-1 Torque when loaded at start 135Nm Torque normal = 100Nm Ambiant temperature 55C Foot mounting Supply = 400V at 50Hz Motor selected:Give the nominal speed: Give the rated torque of the motor: Motor inertia: 750 min-1ConveyorTORQUESPEED1500 min-1135Nm100NmCustomer information Choose