第1章变频器应用概论新.ppt

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1、变频调速维护、保养实用技术培训,第1章 变频器应用概论,1.1 变频器的外端子与应用变频器是用于电动机调速的工业电力电子电器，内部控制核心是单片机。可进行参数预置，可进行远程通讯控制，是一个智能数控调速系统。变频器为了正常工作，其外部要有一系列的控制端子，控制端子分为主电路端子、输入控制端子和输出指示端子。为了确定变频器的工作状态，变频器有一系列的功能参数，只有通过参数预置，变频器才能达到预想的工作状态。即我们想让变频器从事什么样的工作（例如PID恒压供水控制、矢量速度控制、降速制动控制等），就将和该控制有关的参数预置到变频器中去。,第1章 变频器应用概论,1.1.1主电路端子该端子是连接电源

2、的RST端子、连接电动机的UVW端子以及连接制动电阻、直流电抗器的端子等。RST端子通过隔离开关和接触器接到交流电源上；UVW端子通过电缆连接到电动机。,第1章 变频器应用概论,1.1.2.输入控制端子1.模拟量输入控制端子该端子一般有两个，一个是模拟电压控制端子，多由电位器控制；一个 是模拟电流控制，多作为PID控制反馈端子。多用于电动机调速。,第1章 变频器应用概论,应用：变频器在进行闭环应用时，模拟电压端子（12）作为信号给定；模拟电流端子（C1）作为反馈信号输入端。,第1章 变频器应用概论,2）数字输入控制端子 该端子用开关控制，闭合有效，断开无效。应用：运行控制、段速控制、复位控制、

3、报警控制等。现在新型变频器多为一端多能，即多功端子。通过参数预置，选择所需功能。,第1章 变频器应用概论,99为参数化，参数化后还可以设置其他功能。,例如：如果选定输入数字端子1，该端子又作为反转控制，则参数设置为：P0701=12，当该端子闭合，电动机反转运行。,第1章 变频器应用概论,富士变频器共有9个多功能端子，分为X1X9，用参数E01E09设置，E01=20，X1有效，功能为PID切换，闭合PID无效。,第1章 变频器应用概论,3.输出信号指示控制端子1）模拟量输出指示端子 输出指示端子，用于指示输出频率、输出电流、输出电压等，由功能参数值决定可指示的输出量，是一个复合功能输出端子。

4、各个物理量指示的切换由键盘上的功能转换键控制。,第1章 变频器应用概论,富士变频器由F30设置指示模拟量的比率，由F31设置指示量。如：F31=0，指示输出频率。,第1章 变频器应用概论,1.频率指示应用,第1章 变频器应用概论,2）数字（开关）量输出指示端子 输出开关信号，用于监视变频器所处的工作状态。分为集电极开路输出指示端子 和继电器输出报警端子。3）应用,第1章 变频器应用概论,富士变频器数字指示端子共5个，用Y1Y5表示，用E20E24参数选择，E20定义Y1，E21定义Y2，例如：E21=0，Y1端子指示变频器正在运行中。,第1章 变频器应用概论,该图为端子应用连接图。继电器接点输

5、出报警端子 主要作为变频器报警用。变频器故障跳闸时，内部触点动作，控制外部电路报警。集电极开路输出端子 作为运行中指示。模拟端子用于频率输出指示。,第1章 变频器应用概论,4.通讯端子接口该端子接口是PLC、上位机和变频器进行通讯控制时所用端子。该端子一般都为RS232和RS485串行通讯接口。结论：变频器为了实现控制功能，必须通过端子来进行。选用了哪个端子，必须通过参数预置，该端子才能生效。,第1章 变频器应用概论,1.2 变频器控制中的电流和电压变频器拖动的是电动机，电动机流过什么电流，变频器就输出什么电流，所以必须分析电动机的电流情况。1.2.1异步电动机的工作原理1.旋转磁场与转速差转

6、速差为：n=n1 nnI 2TI2转子电流T转子转矩由于I2是来自定子电流I1 故有：n I2 T I1,第1章 变频器应用概论,2.结论：电动机的输出电流I1和负载转矩TL、转速差n 成正比。电动机的转子转速低于旋转磁场的转速n。n 随着电动机的转矩 T 的变化而变化，定子电流I1也随着 T 的变化而变化。当 T 增加时，IN上升，电动机的转速n下降。因为电动机的转矩T就是负载转矩TL，所以有 TL（T）I1 n n,第1章 变频器应用概论,1.2.2 旋转磁场的转速1.由定子电流产生旋转磁场,第1章 变频器应用概论,2.旋转磁场的转速旋转磁场的转速和磁极的对数有关，异步电动机有2极、4极、

7、6极、8极、10极等，每2极为一对，4极=2对、6极=3对、8极=4对、10极=5对等。磁场转速表达式为式中，f1电源频率，单位Hz；P 磁极对数，P=1,2,3.；n1旋转磁场的转速，单位r/min。4极电动机的转速为：n1=1500r/min，n=1450r/min，n=1500r/min-1450r/min=50r/min,第1章 变频器应用概论,3.将转速差n换算为转差频率f上述4极电动机的额定f为：f=502/60=1.33Hz电动机起动过程：当电动机从0速起动时，n1上升到额定f 时，此时电动机转子如果还没有转动，电动机达到了额定转矩，同时达到额定电流。如果因为负载重转子还是转不起

8、来，n1继续上升，f进一步增大，I1进一步增大，当I1达到过流值，变频器过流跳闸。,第1章 变频器应用概论,1.2.3 电动机短路过流情况当电动机短路，因为没有了电动机起动的电磁感应过程，变频器一给电就过流，没有频率的上升过程，这是我们分析电动机损坏造成变频器过流的依据。结论：1.电动机在正常工作时，转速和定子电流是随着负载的大小而变化，n也就随着负载的大小而变化。2.在起动时，当n1上升到n时，转子才有可能转动。3.如果负载发生短路，通电就过流，看不到频率上升过程。,第1章 变频器应用概论,1.2.4 n概念的工程应用1.具有机械抱闸的系统，n是变频器松闸或抱闸的计算频率（根据该计算频率，适

9、当增加）例：翻车抱闸时间长引起过流变频器：AB：130KW，额定电流260A。电动机：2x36KW，额定电流160A。抱闸电流达340A，严重过流。,第1章 变频器应用概论,抱闸频率换算：将n换算为变频器的输出频率f该电动机为10极：n1=600r/min，n=590r/min，n=600r/min-590r/min=10r/min f=105/60=0.83Hz也就是说当变频器输出频率为0.83Hz时，该电动机此时有额定转矩TN，就应该抱闸或松闸，因为该翻车机松闸时间严重超时，造成变频器严重过流。该变频器正常工作电流才80A，过流值达340A。,第1章 变频器应用概论,1.2.5 电动机的发

10、电效应当电动机的转子转速大于变频器的转速时，电动机变为发电机。发电状态也是电动机的一种常用状态。电动机的做功规律为：n1n，旋转磁场为主动，转子为被动，电动状态；n1 n,旋转磁场为被动，转子为主动，发电状态。,第1章 变频器应用概论,电动机发电效应产生的场合：1）停机降速时 当停机设置了频率下降时间，因电动机的惯性大，转速高于了变频器的输出频率，电动机变为发电机。2）起重设备重物下降时，重物拉着电动机转动，为了给电动机一个制动力矩，变频器输出频率低于电动机的转速，使电动机发电，发出的电能被制动电阻所消耗，电动机保持匀速下降。3）正常工作中，不规则的反冲击负载造成电动机快转，产生发电效应。4）

11、调速设备中，当速度下降的过快，产生发电效应。,第1章 变频器应用概论,4种过压情况的图解该4种情况是以后分析过压故障的基础。,第1章 变频器应用概论,1.3 变频器和电动机容量的选择1.3.1 笼型三相感应电动机,第1章 变频器应用概论,该电动机的转子为导条，转子电阻很小，机械特性很硬，当负载变化时，电动机的转速变化很小。广泛应用于各种传动中，如果没有特殊要求，变频器传动一般选择笼型转子电动机。下图为机械特性，即转速和转矩之间的关系。,第1章 变频器应用概论,第1章 变频器应用概论,电动机特性：电动机的转子电阻可调，可改变电动机的机械特性。1）应用场合：专用电动机。广泛用于桥式起重机、卷扬机、

12、龙门吊车等。可得到最大起动转矩、进行小范围调速；利用下垂特性平衡多台电动机驱动同一负载的输出转矩等。2）缺点：转子电阻消耗大量的电能，操作复杂，故障率高。,第1章 变频器应用概论,知识应用：该电动机所应用的设备在变频器调速改造时，其具有的特性可以由变频器取代，调速电阻不用。但调速电阻可以保留，当变频器出现故障时，仍可用老系统工作。在新设计的起重系统中，因变频器具有绕线式电动机的启动转矩大、负载下垂等特性，完全可以选用笼型电动机，因笼型电动机的价钱便宜、工作可靠。,第1章 变频器应用概论,4.变频器专用电动机1）变频器在进行变频调速时，电动机的转速有时很低。因为电动机是通过自身风冷散热，低速时因

13、电流不减，发热量不减，电动机发热严重(变频器输出频率低于40Hz时，电动机散热能力下降一半)。2）由于变频器输出的是PWM波，对电动机的耐压有更高要求。3）变频电动机特点：采用笼型结构，装有专用轴流风机，保证电机在不同转速下均有较好的冷却效果电机经过抗环境腐蚀设计能够保持较长寿命。配置深沟槽滚球轴承使得电机寿命大大延长。,第1章 变频器应用概论,4）专用电动机选择工作频率高于50Hz，到高达100Hz。工作频率低于40Hz以下，严重散热不良时。调速比大于或等于10，且频繁变化。因传动需要，更适合用专用电动机的场合。结论：1.在变频器应用中，绕线式电动机所有的功能，变频器都具备，由变频器驱动笼型

14、电动机可以完全取代绕线式电动机系统。2.普通笼型电动机可以很好的在变频器中应用，在特殊情况下可以选择专用电动机。,第1章 变频器应用概论,1.3.2 电动机和变频器容量的选择在变频器的安装、调试或维修过程中，经常会遇到电动机和变频器容量的选择问题。1.电动机的机械特性分析电动机的机械特性就是转速和转矩之间的关系。（1）当电动机的转速和转矩在额定值附近变化时，二者基本上成正比关系，即 n T,第1章 变频器应用概论,（2）有较强的过载能力 TN为额定转矩，TM为最大转矩，过载能力定义为：=TM/TN 过载能力，一千瓦以下：=1.8一千瓦以上：=2.2一般取2.大于，电动机堵转。根据特性曲线，最大

15、过载电流也为额定电流的1.82.2倍。,第1章 变频器应用概论,2.电动机容量按额定电流选择电动机长期工作，其额定电流和负载的平均工作电流相等，以保证电动机工作时不过载过热；如果电动机为冲击性负载，当冲击负载电流小于电动机的过载电流（=1.82.2倍），且作用时间较短（1min左右），电动机的容量仍可按负载的平均电流选。,第1章 变频器应用概论,3.变频器容量的选择变频器因为过流能力差，(理论过流能力为150200%，时间2030s)。在选择变频器时一般不考虑它的过流能力，即变频器的容量按负载的瞬时冲击电流选取，电动机工作时有多大的瞬时冲击电流，变频器的容量就选多大。且容量不能大于电动机容量的

16、2倍(因=1.82.2倍)。,第1章 变频器应用概论,4.选择技巧1）风机水泵负载用联轴器连接，电动机和负载的功率配合很好，没有冲击的情况下选择变频器和电动机功率相同。如泥沙泵、风机的风道有落尘等冲击现象，变频器要比电动机的功率高一个档次。2）在机械传动中，一是采用类比的方法，按照相同工况的设备参照选取。二是测量电动机工作中的最大电流，当电动机的最大电流小于其额定电流（电动机的容量选得大），变频器的容量按电动机额定电流选；当电动机的最大电流大于其额定电流，变频器的容量按电动机瞬时最大电流选取。注意：在吃不准或关键设备，变频器容量宜大不宜小。,第1章 变频器应用概论,应用举例：1.工作现状 有一

17、回转窑改造项目，原用55KW电动机调速驱动，因回转窑烧结温度较高，热膨胀系数较大，窑体变形严重,使起动及工作电流增大,电动机经常堵转不能正常运转。2.设备选择 改造时考虑到原电机的功率不足，选择90kW电动机，选择惠丰HF-G7-90T3型通用变频器，该变频器功率为90kW，额定电流180A。3.试车在运行中频繁跳“OC”过流，过流值达530A。使生产不能正常进行。,第1章 变频器应用概论,分析：根据电动机经常堵转，其瞬时功率110KW，即选择90KW变频器容量不够。后通过论证，选择160KW变频器，额定电流520A，变频器工作正常。520A530A，变频器额定电流等于电动机过载电流。变频器输出是否过载和输出电流大小有关，和输出电压无关。如果电动机的转速较低，变频器的输出功率很小时也有可能过载。所以选择变频器按工作电流，而不按额定功率。,