通用交流变频调速器工作原理结构应用及维修演示

通用交流变频调速器工作原理结构应用及维修演示第1页/共41页2一.交流异步电动机调速系统分类与简介

1.1分类第2页/共41页3用饱和电抗器用晶闸管

调压调速调压调速

1.2常用异步电动机调速系统简介1.2.1异步电机调压调速系统

异步电机调压调速方法自耦变压器带直流磁化绕阻的饱和电抗器晶闸管交流调压器(JDD系列)用饱和电抗器用晶闸管调压调速调压调速第3页/共41页4

异步电机调压时的机械特性转速负反馈闭环控制的交流变压调速系统

原理图转速负反馈闭环控制的交流变压调速系统静特性

异步电机在不同电压下的机械特性高转子电阻异步电机在不同电压的机械特性第4页/共41页51.2.2滑差离合器调速系统

机械特性

系统静特性滑差离合器调速系统装置简图带转速负反馈的滑差离合器闭环调速系统第5页/共41页61.2.3线绕转子异步电机转子回路串电阻调速系统转子串电阻的绕线转子电机有级调速图例转子串对称电阻时的机械特性图例转子电阻斩波调速基本电路图例第6页/共41页71.2.4绕线转子异步电机串级调速系统右图中:S0—异步电机在串级调速时对应于某一理想空载n0的理想空载转差率

电气串级调速系统原理图

大电机

小电机机械特性第7页/共41页81.2.5绕线转子异步电机双馈调速系统

双馈调速系统原理图双馈调速系统超同步与次同步工作双馈调速系统的优点(1)在同样的额定功率和调速范围之下，双馈调速系统可以在电机同步转速上、下进行调速，其附加的串级调速装置的容量可比单纯采用次同步串级调速时的装置容量减小一半。(2)由于转差功率可以双向传送，能实现再生制动，使系统有良好的动态响应。(3)在超同步串级调速运行时，变压器侧整流器2UR的控制角α2值较小，因而变压器从电网吸取的无功功率也较小。第8页/共41页91.2.6绕线转子异步电机内馈调速系统内馈调速系统能量原理图斩波内馈调速系统

该系统的特征采用了内馈调速的特殊异步机，在内馈电机的定子槽中，与原边绕阻同槽嵌放一个内馈绕阻。内馈调速是基于转子的电磁功率控制调速，与串级调速相比，由于加强了电机调速的内因，内馈调速没有外附的变压器，而且定子不含无谓循环传输的电转差功率，进一步减小了损耗，因此内馈调速具有结构简单、调速效率高的优点。第9页/共41页10二.通用交流变频调速器

2.1变频器主回路

2.1.1电路图第10页/共41页112.1.2结构图第11页/共41页122.2变频器控制电路2.2.1控制电路框图第12页/共41页132.2.2变频器接线图第13页/共41页142.3变频器工作原理

2.3.1三相逆变器工作原理

驱动信号波形123456U相电压V相电压W相电压V-W线电压W-U线电压U-V线电压交流输出波形(负载为电阻性、星形接法）第14页/共41页152.3.2双极性调制方法驱动信号波形123456交流输出波形第15页/共41页162.4变频器容量的选择计算2.4.1连续运行时变频器容量的计算

IUN≥1.1IMN或IUN≥1.1IMax

式中：IUN—变频器的额定输出电流

IMN—电动机的额定电流(铭牌值)IMax—电动机实际运行中最大电流2.4.2频繁加减速时变频器容量的计算

式中:I1～I5—各运行状态下平均电流

t1～t6—各运行状态的时间

K0—安全系数,运行频繁时取1.2,

其他取1.1第16页/共41页172.4.3直接起动时变频器容量的计算

式中:IMK—在额定电压、额定功率下电动机起动时的堵转电流

Kug—变频器的允许过载倍数，一般取1.3-1.52.4.4多台电动机共用一台变频器供电时变频器容量的计算(1)多台电动机同时起动

Iun≥1.1(IMN1+IMN2+┄┄+IMNnn)(2)在整定软起动，按起动时间最长的那台电动机进行整定，同理整定软停止时，按惯量最大的电动机停止时间整定。(3)部分电动机直接起动式中：ΣIMK‘—所有直接起动电动机在额定电压、额定功率下起动电流总和

ΣIMN’—所有非直接起动电动机额定电流总和同时必须满足下式

IUN≥ΣIMN

式中：ΣIMN—全体电动机额定电流的总和第17页/共41页2.5变频器外围配件的选择

2.5.1空气开关

主要作用：隔离作用，保护作用。

选择原则：额定电流应≥(1.3~1.4)变频器额定电流

2.5.2输入接触器

主要作用：可通过按钮方便地控制变频器的通电与断电，变频器发生故障

时，可自动切换电源。

选择原则：主触点的额定电流应≥变频器额定电流。

2.5.3输出接触器

变频器的输出端一般不接接触器，如需要接入时，因变频器输出电流中含有较强的谐波成分，故主触点的额定电流应≥1.1倍变频器额定电流。

2.5.4主电路线径的选择

电源与变频器之间的导线：一般说来，和同容量普通电动机的电线选择方法相同，但考虑到其输入侧功率因素往往较低，应本着宜大不宜小的原则来决定线径。

变频器与电动机之间的导线：由于频率下降时，电压也随着下降，在电流相等的情况下，线路电压降ΔU在输出电压中占的比例将上升，而电动机得到电压的比例下降，有可能导致电动机发热。所以，在决定变频器与电动机之间导线时，最关键的因素便是线路电压降ΔU的影响。一般要求：

ΔU≤(2~3)%UNUN：变频器输出额定电压

2.5.5在某些应用场合需要增加一些必需的配件

(1)变频器输入侧串联线路电抗器或零序电抗器

(2)变频器直流回路串联直流电抗器

(3)

在变频器的输入端及输出端串联噪声滤波器第18页/共41页19示意图第19页/共41页202.6变频器异常诊断与处理

2.6.1异常及对策

故障代码故障内容可能的原因对策OC加速中过电流加速时间太短调整加速度时间负载惯量过大减小负载惯量减速中过电流减速时间太短高速减速度时间负载惯量过大减小负载惯量运行中过电流负载变化急剧检测并减小其变化率驱动电路异常请委托经销商检查起动中过电流负载所需起动力矩过大调速转矩提升曲线及加/减速模式起动频率过高调整偏置频率干扰过电流接地不良接触不良1.检查接地线是否接触良好2.检查屏蔽线是否正确接地3.检查接插件是否插好第20页/共41页21故障代码故障内容可能的原因对策OU过电压电源电压过高检查电源电压是否过高负载惯量过大1.减小负载惯量或增大变频器容量2.加装制动单元（或制动电阻）3.调整过电压保护、停车、回路过电压处理方式等功能的参数减速过快调整减速度时间LU欠电压电源电压过低检查电源电压是否过低电源瞬时停电检查转速追踪功能的设定参数电源故障检查电网容量是否不足，电源电压波形是否良好，有否较大的冲击电流或缺相、短路直流回路接触不良检查主回路充电继电器接触不良检查充电继电器第21页/共41页22故障代码故障内容可能的原因对策OL过载负载太重减轻负载电流互感器故障检查电流互感器参数设定不当调整偏置频率，频率设定信号增益，转矩提升，电子热过载继电器等功能的参数OH过热环境温度过高改善环境变频器周围空间过小冷却风扇不运转检查风扇的电源和风扇本身FB熔断器熔断过电流查明熔断原因后更换其他故障：E2PROM（键盘），CPU等故障。查明原因后更换或修正，一般委托经销商检查更换。第22页/共41页232.6.2常见异常现象及对策异常现象可能的原因和对策电机不转键盘无显示检查是否停电,输入电源是否缺相,输入电源线是否接错键盘无显示,但机内充电指示灯亮检查与键盘相关的接线、插座等是否存在问题测量机内各控制电源电压，以此确认开关电源是否正常工作如果开关电源工作不正常，可检查开关电源进线（P、N）插座是否接好，起振电阻是否损坏或稳压管是否正常PN端子无电压或电压偏低检查充电回路电机有嗡嗡声电机负载太重，设法降低未发现异常确认是否处于跳闸状态或跳闸后没有复位，是否处于掉电再起动状态，键盘是否重新设定过，是否进入程序运行状态，多段速度运行状态，特定的运行状态或非运行状态。可试用恢复出厂值的办法确认运行指令是否给出检查运转频率是否设定为0第23页/共41页24异常现象可能的原因和对策电机不能顺利加减速加减速时间设定不合适电流限幅值设定太小减速时过电压保护动作载波频率设定不合适，负载过重或出现振荡电机虽能旋转但不能调速频率上下限设定不合适频率设定偏低或频率增益设定大小检查使用的调速方式是否与设定的频率给定相吻合检查负载是否过重，是否处于失速状态电机在运转中转速变动负载过重或过轻，尽量减小其变化变频器与电机额定值严重不符频率设定电位器接触不良电机的旋转方向相反调整输出端子U、V、W的相序电机的转速太高或过低V/F特性选择不当V/F特性的基频选择错误，重新设定电机的额定电压不标准或不规范电源电压过低频率设定信号增益设定错误输出频率设定错误第24页/共41页252.7变频器保养与检修

2.7.1检查与保养检查时间检查部位检查项目检查事项检查方法检查标准日常定期√显示LED显示器显示是否有异常视觉按使用状态确认√√冷却系统风机有无异常声音或振动视觉、听觉无异常√本体周围环境温度、湿度、灰尘、有害气体视觉、嗅觉、感觉√输入端电压输入、输出电压是否异常测定RST及UVW端子按标准规范之规定√主回路全貌紧固件是否松动、是否有过热痕迹、有否放电现象、灰尘是否太多、风道是否堵塞目视、紧固、擦拭无异常电解电容表面有无异常目视无异常导线导电排有否松动目视无异常端子螺栓或螺钉有否松动紧固无异常第25页/共41页262.7.2必须定期更换的器件器件名称标准更换年数冷却风扇1-3年滤波电容4-5年印刷电路板5-8年2.7.3储存与保管变频器购入后不立即使用,需暂时保管或长期储存时,应做到下述各项:应放于标准规范所规定温度范围内且无潮、无灰尘及无金属粉尘且通风良好的场所。如果超过一年仍未使用，则应进行充电试验，以使机内主回路滤波电容器的特性得以恢复。充电时，可使用调压器慢慢升高变频器的输入电压，直至额定输入电压，通电时间要在1-2小时以上。上述试验至少每年一次。不可随意实施耐压试验，它将导致变频器寿命降低。对于绝缘试验，可于使用前，用500伏兆欧表测量，其绝缘电阻不得小于4MΩ。第26页/共41页272.7.4测量与判断使用一般勾表测量电流时，在输入端的电流会有不平衡的现象，一般差异在50%以内属于正常，若差异在70%时应通知原厂更换整流桥，或检查输入三相电压是否偏差超过5V。输出三相电压若采用一般三用表测量时，因载波频率的干扰，所读的数据均不准确，只能作参考。输出的电压不会高于输入端电压的有效值，若有超过表示电表被干扰，而非输出不正常。第27页/共41页28三.变频器调速系统国家标准3.1即将发布的新国家标准3.1.1名称

GB/TXXXX-200X调速电气传动系统第二部分:一般要求—低压交流变频电气传动系统额定值的规定

(IEC61800—2:1998,IDT)3.1.2说明本标准等同采用IEC61800—2:1998《调速电气传动系统第二部分：一般要求—低压交流变频调速电气传动系统额定值的规定》。

AdjustablespeedelectricalPowerdrivesystemsPart2:Generalrequirements—Ratingspecificationsforlowvoltageadjustablefrequencya.cpowerdrivesystems本标准在技术内容和编写格式上与IEC61800-2：1998一致。通过等同采用IEC国际标准，使我国调速电气传动系统标准与国际标准一致，以适应国际间贸易、技术经济交流的需要。第28页/共41页29

本标准是GB/TXXXX《调速电气传动系统》系列标准之一，是一份基础产品标准。它包括了适用于一般用途的低压交流变频调速电气传动系统的基本要求和试验方法。该系统包括了电力变流器、控制设备和一台或数台电动机。不适用牵引传动和电动车辆传动。3.1.3内容目次前言概要:范围和目的引用标准符号定义:系统变频器传动系统运行特性COM,BDM和变流器的输入输出参数，变流器电路和电路元件感应电动机控制电流功能特性:运行特性故障监测最低要求的状态指示I/O器件使用条件:安装和运行设备有效运输额定值:BDM输入、输出额定值效率和损耗变压器和电抗器性能要求:稳压性能动态性能动力制动和动力减速其他性能要求试验:试验类型试验实施单个部件试验项目电气传动系统试验项目性能试验用仪器产品信息:标志PDS或CDM/BDM要标明的信息安全和警告标志:警告标志PDS的安全和特性附录电动机的考虑网侧的考虑辅助设备控制方案保护拓朴监控特性

第29页/共41页303.2目前引用的标准3.2.1标准名称

GB3797—89电控设备第二部:装有电子器件的电控设备

GB12668—90交流电动机半导体变频调速装置总技术条件

JB/T7118—93小型变频变压调速电动机及电源技术条件3.2.2必须做的检验项目样品进行电气性能检验前经以下处理1.按GB3797—89第4.15进行耐震动试验2.按GB3797—89第4.11条进行高低温循环试验3.按GB3797—89第4.12条进行高温存放试验4.按GB3797—89第4.13条进行环境温度性能试验样品经以上处理后外壳结构及内部各部件无机械伤和变形，电气系统无电接触下不良现象，焊点无脱落，接插件无松动。第30页/共41页31样品经以上处理后进行下述电气性能检验1.按JB/T7118—93B5.2条进行绝缘电阻检验2.按JB/T7118—93B5.4条进行轻载试验3.按JB/T7118—93B5.5条进行启动性能试验4.按JB/T7118—93B5.6条进行正反相序试验5.按GB/T7118—93B5.8条进行输出电压试验6.按GB/T7118—93B5.9条进行输出频率试验7.按GB/T7118—93B5.10条进行负载与过载试验8.按GB/T7118—93B5.11条进行温升试验9.按GB/T7118—93B5.12条进行制动试验10.按GB/T7118—93B5.7条进行保护功能试验11.按GB/T7118—93B5.13条进行抗干扰试验检验结果,应全部符合检验依据的标准。第31页/共41页32变频器调速系统应用举例4.1风机应用

风机依其工作原理有离心式、轴承式、混流式、横流式、往复式、回转式（如罗茨风机）及喷射式等。目前在需要调节风量的场合，还常都是利用调节档板来控制，用电效率非常低，是一个耗能大户。采用VF系列变频器之优点：1.取代档板流量控制可以节约用电超过30%以上2.电机没有起动冲击电流,能够缓慢起动3.调低速度可以降低风机噪声及机械震动4.具有PI调节功能,可以闭环控制第32页/共41页334.2水泵、油泵应用

自来水的输送泵及加压泵，传统均为阀门调整流量，其主要缺点为：电机起动电流大，用电