电机拖动与变频调速-交流电动机的变频调速

1模块一电机拖动安全运行管理6模块六交流电动机的变频调速修2模块二直流电机的拖动与维护5模块五控制电机的运行与应用3模块三变压器的应用与检修4模块四交流电动机的拖动与检修6模块六交流电动机的变频调速任务一变频器面板操作方式实现的电动机变频调速任务内容

某生产机械工作台采用三相异步电动机拖动，为了生产工艺需要，需采用变频器面板控制电动机的变频调速。试查阅变频器技术手册，设计如何采用变频器面板操作实现电动机的运行控制。主要内容步骤一认识变频器步骤二变频器的安装接线步骤三变频器操作面板的基本操作步骤四变频器控制电动机运行操作认识变频器步骤一以小组为单位，认真观察变频器（（以西门子MM420变频器或其它系列变频器为例）外观，识读并认真记录其面板按键，并掌握各按键的功能。一、认识变频器（一）变频器的原理

变频器是把电压、频率固定的交流电变成电压、频率可调的交流电的一种电力电子装置，可以通过变频器改变电源的频率，从而改变三相异步电动机的转速。（二）通用变频器的基本结构

通用变频器大多可以分为主电路单元、驱动控制单元、中央处理器单元、保护和报警单元以及参数设定与监视单元五大部分。序号基本单元功能描述1主电路单元主电路单元主要包括整流器和逆变器两个主要单元，三相交流电由输入端接入后，经过整流器整流成直流电压，然后由逆变器变成电压、频率可以调整的交流电，从输出端输出接到三相异步电动机的接线端子上。2驱动控制单元驱动控制单元主要作用是产生逆变器开关管的驱动信号，受中央处理器控制，主要是由电子元器件完成。3中央处理器单元中央处理器单元用来处理各种外部控制信号、内部检测信号以及用户对变频器的参数设定信号，然后对变频器进行相关的控制，是变频器的控制中心。4保护与报警单元主要通过对变频器的电压、电流、温度等信号的检测，出现异常或故障时，该单元将改变或关断逆变器的驱动信号，使变频器停止工作。实现对变频器的自我保护。5参数设定与监视单元这部分主要由操作面板组成，用于对变频器的参数设定和监视变频器当前的运行状态。步骤一二、三相异步电动机变频调速的原理步骤一

根据三相交流异步电动机的转速表达式改变供电频率，即可调速。（一）基频以下恒磁通（恒转矩）变频调速1．恒磁通变频调速的原因：磁通太弱，铁心利用不充分，会引起电动机因过电流发热而烧毁。磁通太强，电动机会处于过励磁状态，同样会引起电动机过电流而发热。2．保证变频调速时磁通恒定：只要保持E1/f1=const，即保持电动势与频率之比为常数即可。当频率较低时，U1和E1都变得很小，所以要提高定子相电压U1，以补偿定子的阻抗压降的影响。U1/f1与E1/f1的关系变频调速机械特性笼型异步电动机的变频调速必须按照一定的规律同时改变其定子电压和频率，即采用变压变频（VVVF）调速控制。现在的变频器都能满足笼型异步电动机的变频调速的基本要求。步骤一步骤一（二）基频以上恒功率（恒电压）变频调速恒功率变频调速又称弱磁通变频调速。相当于直流电动机弱磁调速的情况随着转速的提高，电压恒定，磁通就自然下降，当转子电流不变时，其电磁转矩就会减小，而电磁功率却保持恒定不变。变频调速控制特性变频器的安装接线步骤二以小组为单位，查阅变频器技术手册相关参数，将变频器（以西门子MM420变频器为例）按照正确的方法和步骤安装在导轨上后，根据图6-1-5所示线路正确安装接线。变频调速系统电气图西门子MM420型通用变频器（一）变频器的机械安装步骤二（a）安装（b）拆卸MM420的机械安装与拆卸MM420型变频器采用的是导轨安装和螺栓固定两种形式，日常使用中较为常用的是导轨安装形式。1.安装MM420的安装分为两步，具体步骤如下：（1）用导轨的上闩销把变频器固定到导轨的安装位置上。（2）向导轨上按压变频器，直到导轨的下闩销嵌入到位。2.拆卸MM420的拆卸分为三步，具体步骤如下：（1）为了松开变频器的释放机构，将螺丝刀插入释放机构中。（2）向下施加压力，导轨的下闩销就会松开。（3）将变频器从导轨上取下。步骤二步骤二（二）变频器的电气安装MM420的典型应用电路步骤二变频器电气连接原理与端子示意图步骤三变频器操作面板的基本操作1.以小组为单位，查阅变频器技术手册，在面板操作模式下实现下列操作：（1）查看并记录变频器的各个参数值；（2）修改参数P0003为3并保存；（3）修改参数P0004为0并保存；（4）修改参数P0719为12并保存。2.根据电动机铭牌参数，分组设置电动机参数以及面板操作控制参数，并讨论其参数设置方案。1.设定P0010＝30和P0970＝1，按下P键，开始复位，复位过程大约3min，这样就可保证变频器的参数回复到工厂默认值。2.设置电动机参数，为了使电动机与变频器相匹配，需要设置电动机参数。电动机参数设定完成后，设P0010=0，变频器当前处于准备状态，可正常运行。参数设置参数号出厂值设置值说明P000311设定用户访问级为标准级P001001快速调试P010000功率以KW表示，频率为50HzP0304230380电动机额定电压（V）P03053.251.05电动机额定电流（A）P03070.750.37电动机额定功率（KW）P03105050电动机额定频率（Hz）P031101400电动机额定转速（r/min）电动机参数设置步骤三参数号出厂值设置值说明P000311设用户访问级为标准级P001000正确地进行运行命令的初始化P000407命令和数字I/OP070021由键盘输入设定值（选择命令源）P000311设用户访问级为标准级P0004010设定值通道和斜坡函数发生器P100021由键盘（电动电位计）输入设定值P108000电动机运行的最低频率(Hz)P10825050电动机运行的最高频率(Hz)P000312设用户访问级为扩展级P0004010设定值通道和斜坡函数发生器P1040520设定键盘控制的频率值(Hz)P1058510正向点动频率(Hz)P1059510反向点动频率(Hz)P1060105点动斜坡上升时间（s）P1061105点动斜坡下降时间（s）3.设置面板操作控制参数步骤三步骤三MM420变频器共提供三种面板，分别为SDP状态显示板，BOP基本操作板和AOP高级操作板，其中SDP为默认安装面板，如需对变频器进行参数设施可根据具体功能需求选配BOP和AOP面板。（a）SDP状态显示板（b）BOP基本操作板（c）AOP高级操作板MM420操作面板一、BOP操作面板按键功能显示/按钮功能功能的说明

状态显示LCD显示变频器当前的设定值

启动变频器按此键起动变频器。缺省值运行时此键是被封锁的。为了使此键的操作有效，应设定P0700=1

停止变频器OFF1：按此键，变频器将按选定的斜坡下降速率减速停车，缺省值运行时此键被封锁；为了允许此键操作，应设定P0700=1。OFF2：按此键两次（或一次，但时间较长）电动机将在惯性作用下自由停车。此功能总是“使能”的。

电动机反转按此键可以改变电动机的转动方向，电动机的反向用负号表示或用闪烁的小数点表示，缺省值运行时此键是被封锁的，为了使此键的操作有效应设定P0700=1

电动机点动在变频器无输出时按此键，电动机起动，并按预设定的点动频率运行。释放此键时，变频器停车。如果变频器/电动机正在运行，按此键将不起作用。

功能此键用于浏览辅助信息。变频器运行过程中，在显示任何参数时按下此键并保持不动2秒钟，将显示以下参数值（在变频器运行中从任何一个参数开始）：1.直流回路电压（用d表示）2.输出电流A3.输出频率（Hz）4.输出电压（用o表示）5.由P0005选定的数值（如果P0005选择显示上述参数中的任何一个（3，4或5）这里将不再显示）。连续多次按下此键将轮流显示以上参数。

访问参数按此键即可访问参数。

增加数值按此键即可增加面板上显示的参数数值。

减少数值按此键即可减少面板上显示的参数数值。步骤三二、通过BOP操作面板更改参数步骤三变频器控制电动机运行操作步骤四1.变频器启动：在变频器的操作面板上按启动键，变频器将驱动电动机升速，并运行在由P1040所设定的20Hz频率对应的560r∕min的转速上。2.正反转及加减速运行：电动机的转速（运行频率）及旋转方向可直接通过按操作面板上的增大键∕减少键（▲/▼）来改变。3.点动运行：按下操作面板上的点动键，则变频器驱动电动机升速，并运行在由P1058所设置的正向点动10Hz频率值上，当松开变频器操作面板上的点动键，则变频器将驱动电动机降速至零。这时，如果按下变频器操作面板上的换向键，在重复上述的点动运行操作，电动机可在变频器的驱动下反向点动运行。4.电动机停车：在变频器的操作面板上按停止键，则变频器将驱动电动机降速至零。拓展任务查阅电动机变频调速相关技术资料及其变频器技术手册，认真学习和掌握变频调速在变频空调、变频冰箱等家用电器中的应用。变频器的安装接线变频器操作面板的基本操作认识变频调速及变频器变频器控制电动机运行操作1.了解BOP操作面板按键功能2.掌握操作面板更改参数的具体操作1.熟练掌握变频器的机械安装技巧2.掌握变频器的电气接线掌握变频器操作面板上控制电动机运行的具体操作方法1模块一电机拖动安全运行管理6模块六交流电动机的变频调速修2模块二直流电机的拖动与维护5模块五控制电机的运行与应用3模块三变压器的应用与检修4模块四交流电动机的拖动与检修6模块六交流电动机的变频调速任务二变频器外部端子控制的电动机变频调速任务内容

具有150多年悠久历史的德国西门子公司作为变频调速，尤其是矢量控制技术的发明者和领导者，开发和生产变频器已有近30年历史。在全世界以及中国，无论是冶金，水泥，机械等重工业，或者是在编织化纤，食品饮料，楼宇建筑等其他行业，西门子变频技术都得到了广泛应用。那么如何利用西门子MM420变频器外部端子控制进行电机的变频调速呢？主要内容步骤一认识变频器的外接端子步骤二变频器外接端子控制电动机参数设置及运行步骤三变频器外接端子控制电动机一段速运行步骤四变频器外接端子控制电动机三段速运行步骤五变频器外接端子控制电动机七段速运行认识变频器的外接端子步骤一以小组为单位，仔细观察变频器（（以西门子MM420变频器或其它系列变频器为例）外接端子，识读外接端子接线图，并理解变频器外接端子的含义。一、变频器外接端子的含义及接线图MM420有3个数字输入端DIN1—DIN3，且模拟输入端AIN可以另行组态，用来提供一个附加数字输入端DIN4。MM420变频器外部端子接线图步骤一步骤一二、变频器外端子控制电动机运行的接线图变频器外端子控制电动机接线图变频器外接端子控制电动机参数设置及运行步骤二如果控制的是同一台电动机，则电动机的参数可以不用重新输入变频器，如果不是同一台电动机则需要重新做参数恢复和电动机参数的设置。参数号设置值参数号设置值P00033P104025P00040P105810P07002P105910P07011P10605P07022P10615P070310P10800P070411P108250P07251P11206P10001P11216设置外接端子控制电动机正反转及点动运行参数设置表步骤二外部端子控制电动机正反转及点动运行操作步骤1.电动机正向运行：2.电动机反向运行：在电动机停止的情况下，按下按钮SB1时，变频器数字输入端DIN1的电位为高电平，电动机按P1120参数所设置的时间斜坡上升时间6秒正向启动，经过6秒后稳定运行在25HZ。松开按钮SB1，数字输入端DIN1的电位为低电平，电动机按P1121参数所设置的时间斜坡下降时间6秒停止运行。在电动机停止的情况下，按下按钮SB2，变频器数字输入端DIN2的电位为高电平，电动机按P1120参数所设置的时间斜坡上升时间6秒正向启动，经过6秒后稳定运行在25HZ。松开按钮SB2，数字输入端DIN2的电位为低电平，电动机按P1121参数所设置的时间斜坡下降时间6秒停止运行。3.电动机正向点动运行：在电动机停止的情况下，按下按钮SB3时，变频器数字输入端DIN3的电位为高电平，电动机按P1060参数所设置的斜坡上升时间5秒正向启动，经过5秒后稳定运行在10HZ。松开按钮SB3，数字输入端DIN3的电位为低电平，电动机按P1061参数所设置的时间斜坡下降时间5秒停止运行。4.电动机反向点动运行：在电动机停止的情况下，按下按钮SB4时，变频器数字输入端DIN4的电位为高电平，电动机按P1060参数所设置的时间斜坡上升时间5秒正向启动，经过5秒后稳定运行在10HZ。松开按钮SB4，数字输入端DIN4的电位为低电平，电动机按P1061参数所设置的时间斜坡下降时间5秒停止运行。步骤二步骤三变频器外接端子控制电动机一段速运行分组查阅变频器技术手册资料，识读本任务变频器参数含义，按照正确的方法和步骤完成图6-2-2所示外端子控制电动机线路的安装接线，利用直接选择频率方式设置一段速控制电动机运行的参数，完成电动机的运行调试。验证用直接选择频率方式控制一段固定频率的步骤1.电动机正向控制：按下按钮SB2，变频器数字输入端为高电平，允许电动机正向运行，当按下SB1时，数字输入端口DIN1为高电平。变频器工作在由P1001参数所设定的为30HZ的频率。当SB1或SB2断开时，变频器数字输入端口1或2电位为低电平时，电动机停止运行。2.电动机反向控制：按下按钮SB3，变频器数字输入端为高电平，允许电动机反向运行，当按下SB1时，数字输入端口DIN1为高电平。变频器工作在由P1001参数所设定的为30HZ的频率。当SB1或SB3断开时，变频器数字输入端口1或3电位为低电平时，电动机停止运行。一、变频器多段速控制电动机简介MM420变频器的4个数字输入端口DIN可通过P0701～P0704设置实现多频率段控制，每一频率可分别由P1001～P1007参数设置，最多可实现7频率段控制。数字输入端DIN1～DIN3选择固定频率有三种方式：直接选择频率、直接选择频率带ON命令、二进制编码选择频率带ON命令。不同的选择方式，其作用不同，其操作方式也不同。步骤三多频率段控制时，电动机的正转、反转有两种方式实现：一是通过一个数字输入端口选择正、反转；另外一种方式是由P1001～P1007参数设置的频率正负决定正、反方向。步骤三二、变频器一段速控制电动机（一）变频器实现电动机一段速控制的方法MM420变频器要实现一种速度控制方法有多种方法，三个数字输入端口DIN1～DIN3，可以任意确定电动机运行、停止。频率的选择由数字输入端口DIN1实现，，数字端口DIN2作为电动机的正转的启动与停止控制，而数字输入端口DIN3作为电动机的反转控制。（二）变频器实现电动机一段速控制的参数设置参数复位设置一段速固定频率控制参数设置电动机的参数步骤三参数号设置值说明P00033用户访问等级为专家级P00040参数过滤显示全部参数P07002选择命令源是由端子排控制P070115端子DIN1选择直接选择频率方式P07021端子DIN2功能为ON接通正转、OFF停车P07032端子DIN3功能为ON接通反转、OFF停车P07040端子DIN4功能为禁用P07251数字输入端子输入为高电平有效P10003选择固定频率设定值P100130设置固定频率为30HZP10161固定频率方式为直接选择频率方式参数设置表变频器外接端子控制电动机三段速运行步骤四（一）变频器实现电动机三段速控制的方法MM420变频器实现三种速度控制方式方法有很多，频率的选择由数字输入端口DIN1和DIN2组合实现的，采用直接选择频率带ON命令方式，这时DIN1和DIN2具有启动和停止的功能，数字输入端口DIN3作为电动机正、反转选择控制。（二）变频器实现电动机三段速控制的参数设置参数复位设置三段速固定频率控制参数设置电动机的参数参数设置表参数号设置值说明P00033用户访问等级为专家级P00040参数过滤显示全部参数P07002选择命令源是由端子排控制P070116端子DIN1选择直接选择频率带ON控制方式P070216端子DIN2选择直接选择频率带ON控制方式P070312反转P07040端子DIN4功能为禁用P07251数字输入端子输入为高电平有效P10003选择固定频率设定值P100110设置固定频率为10HZP100220设置固定频率为20HZP10162固定频率方式为直接选择频率方式P10172固定频率方式为直接选择频率方式P10182固定频率方式为直接选择频率方式步骤四分组查阅变频器技术手册资料，识读本任务变频器参数含义，按照正确的方法和步骤接好线路，利用直接选择频率带ON命令控制电动机的三段速度控制运行的参数，完成电动机的运行调试。利用直接选择频率带ON命令控制电动机的三段速度控制步骤1.电动机正向运行控制：第一频段：当SB3按钮开关断开时，数字端口DIN3为低电平，当按下SB1按钮接通，SB2按钮断开时，变频器数字输入端口DIN1为高电平。DIN2为低电平，变频器工作在由P1001参数所设定的频率为10HZ的频率上。第二频段：当SB3按钮开关断开时，数字端口DIN3为低电平，当按下SB2按钮接通，SB1按钮断开时，变频器数字输入端口DIN2为高电平。DI1为低电平，变频器工作在由P1002参数所设定的频率为20HZ的频率上。第三频段：当SB3按钮开关断开时，数字端口DIN3为低电平，当按下SB1按钮接通，SB2按钮接通时，变频器数字输入端口DIN1为高电平。DIN2为高电平，变频器工作在由P1001参数和P1002参数共同作用所设定的频率为10HZ+20hz的频率上。步骤四2.电动机的停止：当SB1和SB2两个按钮都处于断开的状态下。变频器数字输入端口DIN1和DIN2都处在低电平时，电动机将停止运行。3.电动机反向运行控制：当SB3按钮开关接通时，变频器输入端口DIN3电位为高电位时，电动机处于反向准备状态，其余控制与正向运行控制相同。步骤四变频器外接端子控制电动机七段速运行步骤五（一）变频器实现电动机七段速控制的方法MM420变频器可以实现七种速度控制，是由数字输入端口DIN1-DIN3组合选择组成7段固定频率，数字输入端口DIN4作为电动机的正转和反转选择控制，也可以用P1001～P1007参数设置的频率正负值决定电动机正、反转。数字输入端口DIN1～DIN3组合选择7段固定频率，采用二进制编码选择频率带ON命令方式，此时DIN1～DIN3都具有具有启动和停止功能，电动机正、反向转动由P1001～P1007参数设置的频率正负决定。步骤五（二）变频器实现电动机三段速控制的参数设置参数号设置值说明P00033用户访问等级为专家级P00040参数过滤显示全部参数P07002选择命令源是由端子排控制P070117端子DIN1选择二进制编码选择频率带ON控制方式P070217端子DIN2选择二进制编码选择频率带ON控制方式P070317端子DIN2选择二进制编码选择频率带ON控制方式P07040端子DIN4功能为禁用P07251数字输入端子输入为高电平有效P10003选择固定频率设定值P100110设置固定频率为10HZP100220设置固定频率为20HZP100350设置固定频率为50HZP100430设置固定频率为30HZP1005-10设置固定频率为-10HZP1006-20设置固定频率为-20HZP1007-30设置固定频率为-30HZP10163选择二进制编码选择频率带ON控制方式P10173选择二进制编码选择频率带ON控制方式P10183选择二进制编码选择频率带ON控制方式步骤五二进制编码控制7段频率控制状态表固定频率DIN3DIN2DIN1对用频率所设置的频率频率电动机转速OFF000

001001P1001102802010P1002205603011P10035014004100P1004308405101P1005-10-2806110P1006-20-5607111P1007-30-840分组查阅变频器技术手册资料，识读本任务变频器参数含义，按照正确的方法和步骤接好线路，利用直接选择频率带ON命令控制电动机的七段速度控制运行的参数，完成电动机的运行调试，并分组讨论参数设置与调试方案。步骤五利用变频器外接端子控制电动机七段速度控制步骤第一频段：当SB1按钮接通、SB2按钮断开、SB3按钮断开时，变频器数字输入端口DIN1为高电平，DIN2为低电平，DIN3为低电平时，变频