电气安装规划与实施课件 项目八：电动机变频调速控制 任务一

项目八：电动机变频调速控制项目介绍使用变频器对三相交流电动机进行调速控制，弥补了三相交流电动机调速困难的缺点,具有调速平缓、控制灵活、安全性好、便于维护和集成等优点，是当前理想的调速方式。

对于50Hz以下的工作频率及风机、水泵类的负载，节能的效果显著;在传送、起重、卷绕和机床领域，可以提高成品率、延长设备使用寿命。随着工业自动化的发展和节能意识的提高，变频调速应用前景将更加广阔。目前国内市场份额较大的变频器品牌包括西门子、三菱、ABB、富士、台达等。本项目，学习三相异步电动机的变频调速以西门子MM420变频器为对象控制。目录项目介绍学有所获任务一使用BOP面板控制ＭＭ420变频器实现无级调速任务二使用变频器数字输入端子控制电动机正反转任务三使用数字输入端子实现多段速控制任务一使用BOP面板控制MM420

变频器实现无级调速项目八：电动机变频调速控制一、三相异步电动机变频调速方式1.三相异步电动机变频调速原理三相异步电动机转速计算公式为：

f为电源的频率，P为电动机的磁极对数，S为转差率（S=n0-nm/n0，n0为同步转速）由公式可知，改变电动机转速可以通过三种方式：改变频率f、改变极数n和改变转差率S。变频器的作用：调速、节能

1.三相异步电动机变频调速原理2.变频器的概念和分类目前变频调速广泛使用变频器。变频器是利用电力电子半导体器件的通断作用，将工频电源变换为另一电压和频率可调的电能转换装置。根据电能变换环节，变频器可分为交-交和交-直-交两种类型。2.变频器的概念和分类由于交-直-交变频器在频率调节范围和电动机性能改善方面具有明显优势，故是目前中小型交流调速应用的主要类型。3.变频器的基本功能保护功能:一般具有欠电压保护、过电压保护、过载保护、接地故障保护、短路保护、电动机失步保护、电动机堵转保护、电动机过热保护、变频器过热保护、电动机缺相保护等功能。运行控制功能:可完成正转、反转、停止、复位、制动等功能。频率设定功能:有运行频率设定、基准频率设定、多段速功能设定、最高/低频率设定等功能。加减速时间、加减速模式的设定功能:可根据负载情况进行加减速时间和加减速模式的设定，确保变频器平滑启动和停止。转矩提升（补偿)功能:又称为自动电压调整功能，其目的是在电动机低速运行时对其输出转矩进行补偿。防失速功能:包括电动机在加速、恒速、减速过程中的三种防失速功能。PID控制功能:部分变频器具备PID或PI功能，用于PID控制。二、西门子MM420变频器初识1.MicroMaste420变频器产品MicroMaste420(以下简称为MM420)是德国西门子公司MM4系列中一款通用型变频器，主要用于三相交流电动机调速控制，适合于各种变速驱动装置，包括水泵、风机、传送带、材料运输机、机床驱动等。1.MicroMaste420变频器产品MicroMaste420(以下简称为MM420)是德国西门子公司MM4系列中一款通用型变频器，主要用于三相交流电动机调速控制，适合于各种变速驱动装置，包括水泵、风机、传送带、材料运输机、机床驱动等。2.MM420变频器的结构主电路实现电能转换：电源输入的单相交流电或三相交流电（L1\L2\L3\PE或LN）经整流电路转换为直流电，再经过电容滤波后，供给逆变电路。逆变电路在CPU的控制下，将直流电逆变成电压和频率可调的三相交流电，提供给电动机（变频器到电机的功率端口U、V、W）。MM420是典型的交-直-交型变频器。控制电路由CPU、一个高精度的10V电源（1、2）、一个0V至10V的模拟输入（3、4）、一个0~20mA的模拟输出(12、13）模拟输出、三个数字输入（5~9）、一个继电器输出(30V，直流/5A，电阻负载或250V，交流/2A，感性负载)（10、11）及一个RS485串行通信接口（14、15）组成。CPU采集输入信号并结合参数，控制变频器主电路输出及输出口并完成通信。2.MM420变频器的结构2.MM420变频器的结构2)MM420的操作面板的更换熟悉面板的使用按钮的功能LCD上符号的含义LED状态的含义2.MM420变频器的结构3)MM420的接口电路三、MM420变频器的安装接线要求1.MM420变频器安装要求1）安装环境要求

变频器应安装在远离电磁辐射源，不受阳光直射，无灰尘，无腐蚀气体，无可燃气体，无油污，无蒸气、水等环境中。

（1）温度、湿度。周围湿度：变频器工作环境的相对湿度为20%～90%（无结露、冰冻现象）。周围温度：MM420变频器在－10～＋50℃可正常工作-50～＋60℃之间应降额使用。温度过高或温差过大的环境变会导致变频器的绝缘性降低，影响变频器的使用寿命。1.MM420变频器安装要求1）安装环境要求 (2）海拔高度。

海拔过高时，气压下降，容易破坏电气绝缘。变频器安装的海拔高度应低于1000m,高于规定海拔高度的场合变频器要降额使用。注意：变频器在安装和使用中，不允许遭受突然的撞击，比如掉到地上。1.MM420变频器安装要求2）机械安装要求

频器可以采用挂壁式安装或柜式安装。

挂壁式安装：指使用螺丝直接将变频器固定在安装面上。安装时要注意周围应留有一定的空间（左、右两侧各留大于100mm的空间，上、下大于150mm），为了防止杂物掉进变频器的出风口阻塞风道在变频器出风口的上方最好安装挡板。1.MM420变频器安装要求2）机械安装要求

柜式安装：是将变频器和其他电器元件一起安装在变频器柜里。柜式安装要注意采取冷却、通风措施，防止柜内温度过高。柜内的安装可以使用导轨的固定方式。1.MM420变频器安装要求3）电气安装要求

频器进行电气连接时的注意事项：

（1）在连接变频器或改变变频器接线之前，必须断开电源，保证变频器放电完毕（约5min）后再开始安装工作。

（2）变频器可以在供电电源的中性点不接地的情况下运行，而且，当输入线中有一相接地短路时仍可继续运行。如果输出有一相接地，MM420将跳闸，并显示故障码F000l。当变频器电源（中性点）不接地时需要从变频器中拆掉Y形接线的电容器，并安装输出电抗器（操作方法见手册）。1.MM420变频器安装要求3）电气安装要求

频器进行电气连接时的注意事项：

（3）接地端子（PE）。为保证安全，变频器和电动机必须接地，接地电阻应小于100如果是多台变频器接地，则各变频器应分别和大地相连，切勿使接地线形成回路，如图8-9所示。1.MM420变频器安装要求3）电气安装要求

频器进行电气连接时的注意事项： (4）确信电动机与电源电压的匹配是正确的，不允许把单相/三相230V的MM420变频器连接到电压更高的400V三相电源。 (5）直流电抗器连接端子，接改善功率因数用的直流电抗器，端子上连接有短路导体，使用直流电抗器时先要取出此短路导体。1.MM420变频器安装要求3）电气安装要求

频器进行电气连接时的注意事项： (6)变频器的控制电缆、电游、电缆和与电动机连接电缆的走线必须相互隔离，不要把它们放在同一个电缆线槽中或电缆架上。 (7）电源电缆和电动机电缆与变频器相应的接线端子连接好以后，在接通电源时必须确信变频器的盖子已经盖好。2.MM420变频器接线要求1）变频器主电路接线2.MM420变频器接线要求1）变频器主电路接线注意事项：(1）在连接变频器或改变变频器接线之前，必须断开电源。 (2）供电电源可以是单相交流，也可以是三相。确信电动机与电源电压的匹配是正确的，不允许把单相/三相230V的变频器连接到电压更高的400V三相电源。根据GB/T5226.1-2008中13.2.5对颜色标识导线的规定，黑色用于交流和直流动力回路，红色用于交流控制回路，蓝色用于直流控制回路。

2.MM420变频器接线要求1）变频器主电路接线注意事项： (3）变频器和电源之间应接人与其额定电流相应的熔断器或带短路、漏电保护的断路器。动力回路、保护接地线应不小于2.5mm2

。 (4）特别注意的是三相交流电源绝对不能直接接到变频器输出端子，否则将导致变频器内部器件损坏。2.MM420变频器接线要求1）变频器主电路接线2.MM420变频器接线要求1）变频器主电路接线2.MM420变频器接线要求2）变频器控制电路接线(1）控制电路与主回路之间的铺设要求。变频器控制线与主回路电缆或其他电力电缆分开铺设，且尽量远离主电路100mm以上；尽量不与主电路电缆平行铺设，不与主电路交叉，必须交叉时，应采取垂直交叉的方法。(2）控制线截面积要求：单股导线不小于1.5mm2；多股导线不小于1.0mm2；弱电回路不小于0.5mm2。2.MM420变频器接线要求2）变频器控制电路接线(3）控制回路的接地。弱电压电流回路的电线取一点接地，接地线不作为传送信号的电路使用；电线的接地在变频器侧进行，使用专设的接地端子，不与其他的接地端子共用。(4）电缆的屏蔽。变频器电缆的屏蔽可利用已接地的金属管或者带屏蔽的电缆。屏蔽端连接变频器控制电路的公共端（COM），但不要接到变频器地端（E）；屏蔽层另一端悬空。2.MM420变频器接线要求2）变频器控制电路接线(5）变频器开关量控制线允许不使用屏蔽线，但同一信号的两根线必须互相绞在一起，绞合线的绞合间距应尽可能小并将屏蔽层接在变频器的接地端E上信号线电缆最长不得超过50m。(6）电源电缆和电动机电缆与变频器相应的接线端子连接好以后，在接通电源时必须确信变频器的盖子已经盖好。2.MM420变频器接线要求电磁EMI和防雷措施

变频器的设计允许它在具有很强电磁干扰的工业环境下运行。通常如果安装的质量良好，就可以确保安全和无故障的运行。

变频器装置的防雷击措施是确保变频器安全运行的另一重要外设措施特别是在雷电活跃地区或活跃季节这一问题尤为重要。详细内容参考《MICROMASTER420通用变频器使用大全》中2.4.4节。四、MM420变频器的调试1.调试工具安装好的变频器在使用前通常需要进行调试。对于简单的应用使用SDP和出厂默认参数就可以完成调试，投入运行。如果需要修改参数，则可以选购BOP、AOP、AAOP面板进行，或使用PCIBN工具DriveMonitor或“STARTER”来调整调整参数和完成调试。2.使用BOP操作面板的MM420调试1)BOP操作面板的功能使用基本操作面板（BOP）可以改变变频器的参数。为了利用BOP设定参数，必须首先拆下SDP，并装上BOP（参看图8-12）。在变频器加上电源时，也可以把BOP装到变频器上，或从变频器上将BOP拆卸下来。如果BOP已经设置为1/0控制（P0700=1），则在拆卸BOP时变频器驱动装置将自动停车。2.使用BOP操作面板的MM420调试基本操作面板（BOP）外观如图8-12，面板具有7段显示的五位数字，可以显示报警和故障信息以及参数的设定值和实际值等。2.使用BOP操作面板的MM420调试熟悉BOP面板的使用使用BOP面板修改参数练习2）MM420变频器的参数说明MM420变频器的参数用0000到9999的4位数字编号。参数可以分为显示参数和设定参数两大类。显示参数为只读参数，以r××××表示，值不可以更改。典型的显示参数为频率给定值、实际输出电压、实际输出电流等。设定参数为可读写的参数，以P××××表示。变频器的参数有四个用户访问级，“1”标准级、“2”扩展级、“3”专家级和“4”维修级。访问的等级由参数P0003来选择，对于大多数应用对象，只要访问标准级（P0003=1)和扩展级（P0003=2)参数就足够了。参数详细的功能参见手册第5章。2.使用BOP操作面板的MM420调试2.使用BOP操作面板的MM420调试3）使用BOP的MM420调试

调试需要变频器上电后进行。上电前，应确认变频器的机械和电气安装正确，并查看变频器频率设置DIP开关设定的频率与电源电压、频率（我国工频电源、为50Hz）一致后，才可上电调试。

2.使用BOP操作面板的MM420调试3）使用BOP的MM420调试

电源频率设置DIP有两个开关：DIP开关1不供用户使用。DIP开关2：在Off位置“ON”时，设定为欧洲地区默认值（50Hz，功率单位：kW）；在On位置时，设定为北美地区默认值（60Hz，功率单位：hp）。2.使用BOP操作面板的MM420调试3）使用BOP的MM420调试(1）参数复位。

2.使用BOP操作面板的MM420调试3）使用BOP的MM420调试(2）快速调试。输入电动机铭牌上的规格数据，进行参数的设置和快速调试。快速调试流程：

2.使用BOP操作面板的MM420调试3）使用BOP的MM420调试(2）快速调试。

2.使用BOP操作面板的MM420调试3）使用BOP的MM420调试(3）使用BOP控制MM420变频器运行的常规操作。 P0010为“0”值，使电动机进入运行状态。运行中的变频器可以使用BOP/AOP进行基本运行控制操作。。

2.使用BOP操作面板的MM420调试3）使用BOP的MM420调试(3）使用BOP控制MM420变频器运行的常规操作。 P0010为“0”值，使电动机进入运行状态。运行中的变频器可以