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1、第2章 变频器的使用,2.1 变频器概述,2.2 变频器输出频率的设置或修改,2.3 三菱通用变频器FR-E500系列的使用,2.1 变频器概述,2.1.1 三相交流异步电动机的调速方法,由公式可知，改变三相交流异步电动机的转速可通过以下三种方法来实现。,三相交流异步电动机的转速公式为,1.变极调速,2.变转差率调速,3变频调速 变频调速具有调速范围宽，调速平滑性好，机械特性硬的特点。可以认为，在转差率s变化不大的情况下，电动机的转速n与电源频率f1大致成正比，若均匀地改变电源频率f1，则能平滑地改变电动机的转速n。,2.1.2 变频器的用途和构造,使用变频器的电动机大大降低了启动电流，启动和
2、停机过程平稳，减少了对设备的冲击力，延长了电动机及生产设备的使用寿命。,1变频器的用途,（1）平滑调速。,图2.1 变频器变频输出,（2）节能。,（3）提高自动化控制水平。,2通用变频器的构造,图2.2 变频器的基本构造,图2.3 变频器主电路结构,1正弦脉宽调制波（SPWM）,2.1.3 变频器的工作原理,图2.4 正弦脉宽调制波（SPWM）,2单相正弦脉宽调制电路,图2.5 单相正弦脉宽调制电路,（1）在调制波的正半周，V1保持导通，V2保持截止。当V4受控导通时，负载电压Uo=Ud，当V4受控截止时，负载感性电流经过V1和VD3续流。（2）在调制波的负半周，V2保持导通，V1保持截止。当
3、V3受控导通时，负载电压Uo=Ud，当V3受控截止时，负载感性电流经过V2和VD4续流。,3三相正弦脉宽调制过程,图2.6 变频器逆变电路V1V6管导通及输出线电压波形图,在一个周期内，V1V6晶体管的导通电角度均为180，同一相的上下两个晶体管交替导通。例如在0180电角度内，V1导通、V2截止；在180360电角度内V2导通、V1截止。各相开始导通的相位差为120，例如V3从120、V5从240开始导通，据此可画出V3与V4、V5与V6的导通波形。可以看出，在任意时刻，均有3只晶体管导通。,（1）u/f控制方式,（2）矢量控制方式,4变频调速控制方式,图2.7 u/f曲线,矢量控制方式是变
4、频器的高性能控制方式，特别是低频转矩性能优于u/f控制方式。,2.1.4 变频器电路配线与注意事项,变频器的主电路配线如图2.8所示。,图2.8 变频器主电路配线,配线注意事项如下,（1）绝对禁止将电源线接到变频器的输出端U、V、W上。,（2）在变频器不使用时，可将断路器断开，起电源隔离作用；当线路出现短路故障时，断路器起保护作用，以免事故扩大。但在正常工作情况下，不要使用断路器启动和停止电动机。,（3）在变频器的输入侧接交流电抗器可以削弱三相电源不平衡对变频器的影响，延长变频器的使用寿命，同时也降低变频器产生的谐波对电网的干扰。,（4）当电动机处于直流制动状态时，电动机绕组呈发电状态，会产生
5、较高的直流电压反送直流电压侧。可以连接直流制动电阻进行耗能以降低高压。,（5）由于变频器输出的是高频脉冲波，所以禁止在变频器与电动机之间加装电力电容器件。,（6）变频器和电动机必须可靠接地。,（7）变频器的控制线应与主电路动力线分开布线，平行布线应相隔10cm以上，交叉布线时应使其垂直。变频器模拟信号线的屏蔽层应妥善接地。,（8）通用变频器仅适用于一般的工业用三相交流异步电动机。,（9）变频器的安装环境应通风良好。,2.2 变频器输出频率的设置或修改,2.2.1 设置或修改变频器输出频率的方法,1面板功能键按面板上增、减键设置或修改输出频率值。2面板电位器旋动面板电位器旋钮可以设置或修改连续变
6、化的输出频率值。3外部接点端子用外部高速、中速、低速或多段速接点端子的通断来改变输出频率。4外部模拟信号端子用外部模拟电压值或模拟电流值的变化设置或修改输出频率。,1最大频率fmax、基准频率fN和基准电压UN,图2.9 输出频率与输出电压的关系,2.2.2 变频器输出频率的含义,在调速过程中，有时需要多个不同速度的阶段，通常可设置为315段不同的输出频率。,2上限频率f和下限频率fL,变频器的输出频率被限定在上下限频率之间，以防止误操作时发生失误。,3启动频率,启动信号为ON的开始频率，通常出厂设定值为0.5Hz。,4点动频率,点动操作时的频率，通常出厂设定值为几赫兹。,5跳跃频率,跳跃频率
7、是指运行时避开某个频率。如果电动机在某个频率下运行时生产设备发生机械谐振，则要避开这个频率。,6多段速频率,载波频率偏低，电动机运行时会产生噪声；载波频率偏高，工作损耗增大。变频器出厂时已设置了较好的载波频率，一般不需要重新设定。,7.制动频率,当变频器停止输出时，频率下降到进行直流制动的频率。在生产工艺需要准确定位停机时，需要设置制动频率、制动时间和制动电压。例如，三菱变频器FR-E540-0.75K-CHT的出厂设定值分别为3Hz、0.5s和电源电压的6%。,8输入最大模拟量时的频率,指输入模拟电压5V（10V）或模拟电流20mA时的频率值，通常出厂设定值为50Hz。,9载波频率,2.3
8、通用变频器FR-E500的使用,图2.10 变频器FR-E500外形与端子板,三菱通用变频器FR-E540-0.75K-CHT的容量和输入/输出参数见表2.2。,表2.2通用变频器FR-E540-0.75K-CHT容量和输入/输出参数,2.3.1 变频器的配线图与端子板,1变频器的基本配线图,图2.11 三菱变频器FR-E500基本配线图,控制电路端子如图2.12（b）所示，控制电路端子符号与功能说明见表2.4。,图2.12 变频器主电路、控制电路端子,2主电路端子,主电路端子如图2.12（a）所示，主电路端子符号与功能说明见表2.3。,3控制电路端子,表2.3主电路端子符号与功能说明,表2.
9、4控制电路端子符号与功能说明,2.3.2 变频器操作面板与参数设定,1变频器的操作面板,图2.13 变频器操作面板,表2.5按键与状态指示灯说明,2.3.3 实习操作：变频器面板操作模式,操作内容为：恢复出厂设定值；由面板【】、【】键设定输出频率；由面板按键完成正转、反转、停止控制。控制电路基本接线图如图2.14所示。操作步骤如下。（1）按图2.14接线，检查无误后接通电源。（2）恢复变频器出厂设定值。有关出厂设定值如下。参数【1=120】，上限频率为120Hz。参数【2=0】，下限频率为0Hz。参数【3=50】，基准频率为50Hz。参数【7=5】，启动加速时间为5s。参数【8=5】，停止减速
10、时间为5s。参数【79=0】，外部操作模式，【EXT】显示点亮。,图2.14 变频器面板操作运行基本接线图,（3）修改不符合控制要求的出厂设定值。修改参数【79=1】，选择面板操作模式，【PU】灯点亮。（4）设定输出频率。用【MODE】键选择【频率设定模式】，用【】、【】键设定频率值为50Hz，用【SET】键写入。（5）正转。按【FWD】键，电动机加速启动，显示输出频率。【RUN】灯点亮。（6）反转。按【REV】键，电动机加速启动，显示输出频率。【RUN】灯闪烁。（7）停止。按【STOP/RESET】键，电动机减速停止。【RUN】灯灭。（8）切断电源。,2.3.4 实习操作：变频器外部操作模式
11、,操作内容为：恢复出厂设定值；由外部模拟电压信号端设定输出频率；由外部开关完成正转、反转、停止控制。控制电路基本接线图如图2.15所示。,操作步骤如下。（1）按图2.15接线，接线无误后接通电源。,图2.15 变频器外部控制方式基本接线图,（2）恢复变频器出厂设定值。有关出厂设定值如下。参数【1=120】，上限频率为120Hz。参数【2=0】，下限频率为0Hz。参数【3=50】，基准频率为50Hz。参数【7=5】，启动加速时间为5s。参数【8=5】，停止减速时间为5s。参数【38=50】，5V（10V）输入时频率为50Hz。参数【73=0】，选择5V的输入电压。参数【79=0】，外部操作模式，
12、【EXT】显示点亮。（3）把外接电位器逆时针旋转到底，输出频率设定为0。把外接电位器慢慢顺时针旋转到底，输出频率逐步增大到50Hz。（4）正转。接通STF-SD，【RUN】灯亮，输出频率逐步增大到50Hz。（5）反转。接通STR-SD，【RUN】灯闪烁，输出频率逐步增大到50Hz。（6）停止。断开STF、STR。（7）切断电源。,2.3.5 实习操作：变频器组合操作模式,操作内容为：恢复出厂设定值；由面板设定输出频率；由外部开关完成正转、反转、停止控制。控制电路基本接线图如图2.16所示，操作步骤如下。（1）按图2.16接线，接线无误后接通电源。,图2.16 变频器组合操作控制方式基本接线图,
13、（2）恢复变频器出厂设定值。有关出厂设定值如下。参数【1=120】，上限频率为120Hz。参数【2=0】，下限频率为0Hz。参数【3=50】，基准频率为50Hz。参数【7=5】，启动加速时间为5s。参数【8=5】，停止减速时间为5s。参数【79=0】，外部操作模式，【EXT】显示点亮。（3）修改不符合控制要求的出厂设定值。修改参数【79=3】，外部与面板组合操作模式，【PU】和【EXT】两灯亮。（4）设定输出频率。用【MODE】键选择【频率设定模式】，用【】、【】键改变设定值为50Hz，用【SET】键写入。（5）正转。接通STF-SD，【RUN】灯亮，输出频率逐步增大到50Hz。（6）反转。接
14、通STR-SD，【RUN】灯闪烁，输出频率逐步增大到50Hz。（7）停止。断开STF、STR。（8）切断电源断路器。,2.3.6 实习操作：继电器控制的变频器调速电路,控制要求：用继电器控制电动机低速启动，中、高速运行，控制原理图如图2.17所示。,图2.17 变频器3速控制方式原理图,各按钮名称及动作如下。SB1：低速启动按钮。按下SB1电动机以10Hz频率低速启动。SB2：中速运行按钮。按下SB2电动机以30Hz频率中速运行。SB3：高速运行按钮。按下SB3电动机以50Hz频率高速运行。SB4：停机按钮。按下SB4电动机减速停止。注：各速运行频率（参数4、5、6）可以修改。3速设定的场合，
15、2速以上同时被选中时，低速设定的频率优先。低速启动，中、高速运行曲线如图2.18所示。,图2.18 低速启动，中、高速运行曲线,操作步骤如下。（1）按图2.17接线，接线无误后接通电源。（2）恢复变频器出厂设定值。有关出厂设定值如下。参数【1=120】，上限频率为120Hz。参数【2=0】，下限频率为0Hz。参数【3=50】，基准频率为50Hz。参数【4=50】，高速频率为50Hz。参数【5=30】，中速频率为30Hz。参数【6=10】，低速频率为10Hz。参数【7=5】，启动加速时间为5s。参数【8=5】，停止减速时间为5s。参数【79=0】，外部操作模式，【EXT】显示点亮。（3）低速启动
16、。按下低速启动按钮SB1，中间继电器KA1通电自锁，RL-SD接通。KA4通电自锁，STF-SD接通，电动机以10Hz频率低速运行。（4）中速运行。按下中速运行按钮SB2，中间继电器KA2通电自锁，RM-SD接通，电动机以30Hz频率中速运行。KA1联锁断电。（5）高速运行。按下高速运行按钮SB3，中间继电器KA3通电自锁，RH-SD接通，电动机以50Hz频率高速运行。KA2联锁断电。（6）停机。按下停止按钮SB4，KA1KA4断电，电动机减速停机。（7）切断电源。,2.3.7 变频器日常维护,（1）变频器是否按设定参数运行，面板显示是否正常。（2）安装场所的环境、温度、湿度是否符合要求。（3
17、）变频器的进风口和出风口有无积尘和堵塞。（4）变频器是否有异常振动、噪声和气味。（5）是否出现过热和变色。,1维护和检查时的注意事项,（1）变频器断开电源后不久，储能电容上仍然剩余有高压电。进行检查前，先断开电源，过10min后用万用表测量，确认变频器主回路正负端子两端电压在直流几伏以下后再进行检查。（2）用兆欧表测量变频器外部电路的绝缘电阻前，要拆下变频器所有端子上的电线，以防止测量高电压加到变频器上。控制回路的通断测试应使用万用表（高阻挡），不要使用兆欧表。（3）不要对变频器实施耐压测试，如果测试不当，可能会使电子元器件损坏。,2日常检查项目,3定期检查项目,（1）定期检查除尘。除尘前先切断电源，待变频器充分放电后打开机盖，用压缩空气或软毛刷对积尘进行清理。除尘时要格外小心，不要触及元器件和微动开关。（2）定期检查变频器的主要运行参数是否在规定的范围。（3）检查固定变频器的螺丝和螺栓，是否由于振动、温度变化等原因松动。导线是否连接可靠，绝缘物质是否被腐蚀或破损。（4）定期检查变频器的冷却风扇、滤波电容，当达到使用期限后及时进行更换。,THE END,
