1、变频器应用技术全册配套最变频器应用技术全册配套最 完整精品课件完整精品课件 第第1章变频器和调速系统的认知章变频器和调速系统的认知 1 .1变频调速的认知变频调速的认知 1 .2变频器的选用变频器的选用 1 .3变频器的安装变频器的安装 1 .4变频器的调试变频器的调试 1 .5变频器的维护与险修变频器的维护与险修 1 .1变频调速的认知变频调速的认知 任务目标任务目标 (1)了解变频器的行业应用。了解变频器的行业应用。 (2)熟悉变频器的铭牌与结构。熟悉变频器的铭牌与结构。 (3)理解通用变频器的工作原理。理解通用变频器的工作原理。 任务引入任务引入 随着工农业生产对调速性能要求的不断提高和
2、电力电子、随着工农业生产对调速性能要求的不断提高和电力电子、 微电子及计算机控制等技术的迅速发展，变频调速技术日趋微电子及计算机控制等技术的迅速发展，变频调速技术日趋 成熟，传统的直流调速系统将逐渐被变频调速系统所取代，成熟，传统的直流调速系统将逐渐被变频调速系统所取代， 其框图分别如其框图分别如图图1-1、图图1-2所示，变频调速是通过变频器来所示，变频调速是通过变频器来 实现的，那么变频器是由哪些部分组成的实现的，那么变频器是由哪些部分组成的?它是如何实现变频它是如何实现变频 调速的调速的? 下一页 返回 1 .1变频调速的认知变频调速的认知 相关知识点相关知识点 一、通用变频器的组成一、
3、通用变频器的组成 1.变频器的外部特征变频器的外部特征 从外部结构来看，通用变频器有开启式和封闭式两种。开从外部结构来看，通用变频器有开启式和封闭式两种。开 启式的散热性能较好，接线端子外露，适合于电气柜内的安启式的散热性能较好，接线端子外露，适合于电气柜内的安 装装;封闭式的接线端子全在内部，须打开面盖才能看见。以西封闭式的接线端子全在内部，须打开面盖才能看见。以西 门子门子MM440封闭式系列变频器为例，变频器的外观如封闭式系列变频器为例，变频器的外观如图图1-3 所示。所示。 2.变频器的铭牌变频器的铭牌 通用变频器的铭牌主要包含型号通用变频器的铭牌主要包含型号(订货号订货号)、输入电源
4、规格、输入电源规格、 最大输出电流等内容，使用变频器必须遵循铭牌上的有关说最大输出电流等内容，使用变频器必须遵循铭牌上的有关说 明。以西门子明。以西门子MM440系列变频器为例，变频器的铭牌如系列变频器为例，变频器的铭牌如图图1- 4所示。所示。 上一页 下一页 返回 1 .1变频调速的认知变频调速的认知 其中，变频器型号说明如其中，变频器型号说明如图图1-5所示。所示。 3.变频器的内部结构变频器的内部结构 变频器是把电压、频率固定的交流电变成电压、频率可调变频器是把电压、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，其实际电路相当复杂，的交流电的一种电力电子装置，其实际电
5、路相当复杂，图图1-6 所示为变频器的内部组成框图。所示为变频器的内部组成框图。 从图从图1-6中可以看出，变频器内部主要由以下几部分组成。中可以看出，变频器内部主要由以下几部分组成。 1)控制通道控制通道 (1)面板面板主要用于近距离基本控制与显示主要用于近距离基本控制与显示; 上一页 下一页 返回 1 .1变频调速的认知变频调速的认知 (2)外接控制端子和外接控制端子和主要用于远距离、多功能控制主要用于远距离、多功能控制; (3)通信接口通信接口主要用于多电动机、系统控制。主要用于多电动机、系统控制。 2)主控电路部分主控电路部分 主控电路部分主要用来处理各种外部控制信号、内部检测主控电路
6、部分主要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等，实现变频器的各信号以及用户对变频器的参数设定信号等，实现变频器的各 种控制功能和保护功能，是变频器的控制中心。种控制功能和保护功能，是变频器的控制中心。 3)控制电源部分控制电源部分 控制电源部分主要由主控电路、外控电路等部分提供稳压控制电源部分主要由主控电路、外控电路等部分提供稳压 电源。电源。 上一页 下一页 返回 1 .1变频调速的认知变频调速的认知 4)采样及检测电路部分采样及检测电路部分 采样电路的主要作用是提供控制用数据和保护采样。尤其采样电路的主要作用是提供控制用数据和保护采样。尤其 是在进行矢量控
7、制时，必须测定足够的数据，提供给主控电是在进行矢量控制时，必须测定足够的数据，提供给主控电 路部分进行矢量运算。路部分进行矢量运算。 5)驱动电路部分驱动电路部分 驱动电路部分的主要作用是产生逆变器开关管的驱动信号，驱动电路部分的主要作用是产生逆变器开关管的驱动信号， 受主控电路控制。受主控电路控制。 上一页 下一页 返回 1 .1变频调速的认知变频调速的认知 6)主电路部分主电路部分 主电路部分主要包括整流和逆变两个主要功率变换部分，主电路部分主要包括整流和逆变两个主要功率变换部分， 三相交一直一交变频器主电路的基本组成如三相交一直一交变频器主电路的基本组成如图图1-7所示，电网所示，电网
8、电压由输入端电压由输入端(R, S, T)接人变频器，经整流器整流成直流电压，接人变频器，经整流器整流成直流电压， 然后由逆变器逆变成电压、频率可调的交流电压，从输出端然后由逆变器逆变成电压、频率可调的交流电压，从输出端 (U, V, W)输出到交流电动机。输出到交流电动机。 (1)整流单元整流单元(VD1VD6)。三相不控整流电路由电力二极管。三相不控整流电路由电力二极管 VD，一，一VDT组成整流桥，将三相交流电整流成直流。滤波电组成整流桥，将三相交流电整流成直流。滤波电 容容Cd起储能和滤波作用，其平均直流电压可用下式表示起储能和滤波作用，其平均直流电压可用下式表示: (1.1) 上一页
9、 下一页 返回 513V380V1.351.35UU LD 1 .1变频调速的认知变频调速的认知 式中，队为电源的线电压。式中，队为电源的线电压。 (2)逆变单元逆变单元(VT1VT6)。由逆变管。由逆变管VT1VT6组成三相逆变组成三相逆变 桥，桥， VT1VT6交替通断，将整流后的直流电压变成交流电压。交替通断，将整流后的直流电压变成交流电压。 目前常用的逆变管有功率晶体管目前常用的逆变管有功率晶体管(GTR)、绝缘栅双极晶体管、绝缘栅双极晶体管 (IGBT)等。等。 整流单元和逆变单元的电力电子器件，是变频器主电路部整流单元和逆变单元的电力电子器件，是变频器主电路部 分的核心，在使用时要
10、参照有关使用手册。分的核心，在使用时要参照有关使用手册。 二、变频调速基本原理二、变频调速基本原理 交流异步电动机的转速表达式交流异步电动机的转速表达式 n=60f(1-s)/D (1.2) 上一页 下一页 返回 1 .1变频调速的认知变频调速的认知 式中，式中，n为异步电动机的转速为异步电动机的转速(r/min) ;为定子电源频率为定子电源频率(Hz); S 为电动机转差率为电动机转差率;P为电动机极对数。为电动机极对数。 由式由式(1. 2)可知，转速可知，转速n与频率与频率J.成正比，只要改变频率成正比，只要改变频率J.即即 可改变电动机的转速，当频率可改变电动机的转速，当频率f在在05
11、0 Hz的范围内变化时，的范围内变化时， 电动机转速调节范围非常宽。电动机转速调节范围非常宽。 变频器就是通过改变电动机的电源频率实现速度调节的。变频器就是通过改变电动机的电源频率实现速度调节的。 三、变频器的分类三、变频器的分类 变频器的分类方法很多，下面简单介绍几种主要的分类方法。变频器的分类方法很多，下面简单介绍几种主要的分类方法。 上一页 下一页 返回 1 .1变频调速的认知变频调速的认知 1.按变换环节分类按变换环节分类 1)交一交变频器交一交变频器 交一交变频器的原理框图如交一交变频器的原理框图如图图1-8所示，它把恒压恒频所示，它把恒压恒频 (CVCF)的交流电直接变换成变压变频
12、的交流电直接变换成变压变频(VVVF)的交流电。其的交流电。其 主要优点是没有中间环节，故变换效率高，但其连续可调的主要优点是没有中间环节，故变换效率高，但其连续可调的 频率范围较窄，输出频率一般为额定频率的频率范围较窄，输出频率一般为额定频率的1/2以下，电网功以下，电网功 率因数较低，主要应用于低速大功率的拖动系统。率因数较低，主要应用于低速大功率的拖动系统。 2)交一直一交变频器交一直一交变频器 交一直一交变频器首先将工频交流电整流成直流电，经过交一直一交变频器首先将工频交流电整流成直流电，经过 滤波，再将平滑的直流电逆变成频率可调的交流电，主要由滤波，再将平滑的直流电逆变成频率可调的交
13、流电，主要由 整流电路、中间直流环节和逆变电路三部分组成。交一直一整流电路、中间直流环节和逆变电路三部分组成。交一直一 交变频器按中间环节的滤波方式又可分为电压型变频器和电交变频器按中间环节的滤波方式又可分为电压型变频器和电 流型变频器。流型变频器。 上一页 下一页 返回 1 .1变频调速的认知变频调速的认知 (1)电压型变频器。电压型变频器。 电压型变频器的主电路典型结构如电压型变频器的主电路典型结构如图图1-9所示。在电路中，所示。在电路中， 中间直流环节采用大电容滤波，直流电压波形比较平直，使中间直流环节采用大电容滤波，直流电压波形比较平直，使 施加于负载上的电压值基本上不受负载的影响，
14、基本保持恒施加于负载上的电压值基本上不受负载的影响，基本保持恒 定，类似于电压源，因而称之为电压型变频器。定，类似于电压源，因而称之为电压型变频器。 (2)电流型变频器。电流型变频器。 电流型变频器与电压型变频器在主电路结构上基本相似，电流型变频器与电压型变频器在主电路结构上基本相似， 不同的是电流型变频器的中间直流环节采用大电感滤波，如不同的是电流型变频器的中间直流环节采用大电感滤波，如 图图1-10所示，直流电流波形比较平直，使施加于负载上的电所示，直流电流波形比较平直，使施加于负载上的电 流基本不受负载的影响，其特性类似于电流源，所以称之为流基本不受负载的影响，其特性类似于电流源，所以称
15、之为 电流型变频器。电流型变频器。 上一页 下一页 返回 1 .1变频调速的认知变频调速的认知 2.按电压的调制方式分类按电压的调制方式分类 1) PAM(脉副调制脉副调制) 它是通过调节输出脉冲的幅值来进行输出控制的一种方式。它是通过调节输出脉冲的幅值来进行输出控制的一种方式。 在调节过程中，整流器部分负责调节电压或电流，逆变器部在调节过程中，整流器部分负责调节电压或电流，逆变器部 分负责调频。分负责调频。 2) PWM(脉宽调制脉宽调制) 它是通过改变输出脉冲的占空比来实现变频器输出电压的它是通过改变输出脉冲的占空比来实现变频器输出电压的 调节，因此，逆变器部分需要同时进行调压和调频。目前
16、，调节，因此，逆变器部分需要同时进行调压和调频。目前， 普遍应用的是脉宽按正弦规律变化的正弦脉宽调制方式，即普遍应用的是脉宽按正弦规律变化的正弦脉宽调制方式，即 SPWM方式。方式。 上一页 下一页 返回 1 .1变频调速的认知变频调速的认知 3.按控制方式分类按控制方式分类 1) U/f控制变频器控制变频器 U/f控制是同时控制变频器输出电压和频率，通过保持控制是同时控制变频器输出电压和频率，通过保持U/f 比值恒定，使得电动机的主磁通不变，在基频以下实现恒转比值恒定，使得电动机的主磁通不变，在基频以下实现恒转 矩调速，基频以上实现恒功率调速。它是一种转速开环控制，矩调速，基频以上实现恒功率
17、调速。它是一种转速开环控制， 无需速度传感器，控制电路简单，多应用于精度要求不高的无需速度传感器，控制电路简单，多应用于精度要求不高的 场合。场合。 2) VC控制变频器控制变频器 VC控制即矢量控制，矢量控制是一种高性能的异步电动机控制即矢量控制，矢量控制是一种高性能的异步电动机 控制方式，其基本思想是模仿直流电动机的控制原理，以三控制方式，其基本思想是模仿直流电动机的控制原理，以三 相交流绕组和两相直流绕组产生同样的旋转磁动势为准则，相交流绕组和两相直流绕组产生同样的旋转磁动势为准则， 将异步电动机的定子电流矢量分解为产生磁场的电流分量将异步电动机的定子电流矢量分解为产生磁场的电流分量(励
18、励 磁电流磁电流)和产生转矩的电流分量和产生转矩的电流分量(转矩电流转矩电流)分别加以控制，即分别加以控制，即 通过直通过直/交变换和交变换和2/3变换来实现，其控制示意图如变换来实现，其控制示意图如图图1-11所示。所示。 上一页 下一页 返回 1 .1变频调速的认知变频调速的认知 其中其中 是励磁电流分量，是励磁电流分量， 是转矩电流分量。它们都是由变是转矩电流分量。它们都是由变 频器的给定信号分解而成的频器的给定信号分解而成的(*表示变频器中的控制信号表示变频器中的控制信号)。经。经 过直过直/交变换，将交变换，将 和和 变换成两个交流分量变换成两个交流分量 和和 ，再，再 经过经过2/
19、3变换得到三相交流控制信号变换得到三相交流控制信号 、 、 去控制三相去控制三相 逆变器。可以看到，控制逆变器。可以看到，控制 和和 中的任意一个，就可以控制中的任意一个，就可以控制 号号 、 、 ，也就控制了变频器的交流输出。通过以上，也就控制了变频器的交流输出。通过以上 变换，将交流电动机的调速转化为控制两个控制量变换，将交流电动机的调速转化为控制两个控制量 和和 ， 因此，更接近直流电动机的调速。因此，更接近直流电动机的调速。 * M i 上一页 下一页 返回 * T i * M i * T i * i * i * A i * B i * C i * M i * T i * A i *
20、B i * C i * M i * T i 1 .1变频调速的认知变频调速的认知 一般的矢量控制系统均需速度传感器，然而速度传感器使整一般的矢量控制系统均需速度传感器，然而速度传感器使整 个传动系统中最不可靠的环节，安装也很麻烦，因此，现代个传动系统中最不可靠的环节，安装也很麻烦，因此，现代 的变频器又推广使用无速度传感器矢量控制技术，它的速度的变频器又推广使用无速度传感器矢量控制技术，它的速度 反馈信号不是来自于速度传感器，而是通过反馈信号不是来自于速度传感器，而是通过CPU对电动机的对电动机的 一些参数进行计算得到的一个转速的实在值。对于很多新系一些参数进行计算得到的一个转速的实在值。对于
21、很多新系 列的变频器都设置了列的变频器都设置了“无反馈矢量控制无反馈矢量控制”这一功能，这里这一功能，这里 “无反馈无反馈”，是指不需要用户在变频器的外部再加其他的反，是指不需要用户在变频器的外部再加其他的反 馈环节，矢量控制时变频器内部还是存在反馈的。馈环节，矢量控制时变频器内部还是存在反馈的。 本书中用到的西门子本书中用到的西门子MM440变频器就是一款高性能矢量控变频器就是一款高性能矢量控 制变频器。制变频器。 上一页 下一页 返回 1 .1变频调速的认知变频调速的认知 3) DTC控制变频器控制变频器 DTC控制即直接转矩控制，是继矢量控制之后发展起来的控制即直接转矩控制，是继矢量控制
22、之后发展起来的 另一种高性能的异步电动机控制方式，其基本思想是在准确另一种高性能的异步电动机控制方式，其基本思想是在准确 观测定子磁链的空间位置和大小并保持其幅值基本恒定以及观测定子磁链的空间位置和大小并保持其幅值基本恒定以及 准确计算负载转矩的条件下，通过控制电动机的瞬时输入电准确计算负载转矩的条件下，通过控制电动机的瞬时输入电 压来控制电动机定子磁链的瞬时旋转速度，改变它对转子的压来控制电动机定子磁链的瞬时旋转速度，改变它对转子的 瞬时转差率，从而达到直接控制电动机输出的目的。瞬时转差率，从而达到直接控制电动机输出的目的。 上一页 下一页 返回 1 .1变频调速的认知变频调速的认知 不同于
23、矢量控制，直接转矩控制具有鲁棒性强、转矩动态响不同于矢量控制，直接转矩控制具有鲁棒性强、转矩动态响 应好、控制结构简单、计算简便等优点，它在很大程度上解应好、控制结构简单、计算简便等优点，它在很大程度上解 决了矢量控制中结构复杂、计算量大、对参数变化敏感等问决了矢量控制中结构复杂、计算量大、对参数变化敏感等问 题。然而作为一种诞生不久的新理沦、新技术，自然有其不题。然而作为一种诞生不久的新理沦、新技术，自然有其不 完善不成熟之处，一是在低速区，由于定子电阻的变化带来完善不成熟之处，一是在低速区，由于定子电阻的变化带来 了一系列问题，主要是定子电流和磁链的畸变非常严重了一系列问题，主要是定子电流
24、和磁链的畸变非常严重;二是二是 低速时转矩脉动大，限制了调速范围。低速时转矩脉动大，限制了调速范围。 随着现代科学技术的不断发展，直接转矩控制技术必将有随着现代科学技术的不断发展，直接转矩控制技术必将有 所突破，具有广阔的应用前景。目前，该技术已成功地应用所突破，具有广阔的应用前景。目前，该技术已成功地应用 在电力机车牵引的大功率交流传动上。在电力机车牵引的大功率交流传动上。 以上三种控制方式性能比较见以上三种控制方式性能比较见表表1-1。 上一页 下一页 返回 1 .1变频调速的认知变频调速的认知 4)其他控制方式其他控制方式 在实际应用中，还有一些其他非智能控制方式在变频器的在实际应用中，
25、还有一些其他非智能控制方式在变频器的 控制中得以实现，例如转差频率控制、电压空间矢量控制、控制中得以实现，例如转差频率控制、电压空间矢量控制、 自适应控制、滑模变结构控制、差频控制、环流控制、频率自适应控制、滑模变结构控制、差频控制、环流控制、频率 控制等。控制等。 另外，一些智能控制方式如神经网络控制、模糊控制、专另外，一些智能控制方式如神经网络控制、模糊控制、专 家系统、学习控制等在变频器的具体应用中也有一些成功的家系统、学习控制等在变频器的具体应用中也有一些成功的 范例。范例。 4.按变频器用途分类按变频器用途分类 1)通用变频器通用变频器 通用变频器其特点是通用性，是变频器家族中应用最
26、为广通用变频器其特点是通用性，是变频器家族中应用最为广 泛的一种。通用变频器主要包含两大类泛的一种。通用变频器主要包含两大类:节能型变频器和高性节能型变频器和高性 能通用变频器。能通用变频器。 上一页 下一页 返回 1 .1变频调速的认知变频调速的认知 (1)节能型变频器。节能型变频器。 是一种以节能为主要目的而简化了其他一些系统功能的通是一种以节能为主要目的而简化了其他一些系统功能的通 用变频器，控制方式比较单一，一般为之少、控制，主要应用变频器，控制方式比较单一，一般为之少、控制，主要应 用于风机、水泵等调速性能要求不高的场合，具有其体积小、用于风机、水泵等调速性能要求不高的场合，具有其体
27、积小、 价格低等优势。价格低等优势。 (2)高性能通用变频器。高性能通用变频器。 是一种在设计中充分考虑了变频器应用时可能出现的各种是一种在设计中充分考虑了变频器应用时可能出现的各种 需要，并为这种需要在系统软件和硬件方面都做了相应的准需要，并为这种需要在系统软件和硬件方面都做了相应的准 备，使其具有较丰富的功能如备，使其具有较丰富的功能如:PID调节、调节、PC闭环速度控制等。闭环速度控制等。 高性能通用变频器除了可以应用于节能型变频器的所有应用高性能通用变频器除了可以应用于节能型变频器的所有应用 领域之外，还广泛应用于电梯、数控机床等调速性能要求较领域之外，还广泛应用于电梯、数控机床等调速
28、性能要求较 高的场合。高的场合。 上一页 下一页 返回 1 .1变频调速的认知变频调速的认知 2)专用变频器专用变频器 是一种针对某一种是一种针对某一种(类类)特定的应用场合而设计的变频器，特定的应用场合而设计的变频器， 为满足某种需要，这种变频器在某一方面具有较为优良的性为满足某种需要，这种变频器在某一方面具有较为优良的性 能。如电梯及起重机用变频器等，还包括一些高频、大容量、能。如电梯及起重机用变频器等，还包括一些高频、大容量、 高压等变频器。高压等变频器。 任务训练任务训练 一、训练内容一、训练内容 认识变频器的铭牌、外观和结构。认识变频器的铭牌、外观和结构。 二、训练工具、材料和设备二
29、、训练工具、材料和设备 西门子西门子MM440变频器一台、通用电工工具一套。变频器一台、通用电工工具一套。 三、成绩评价表三、成绩评价表 成绩评价见成绩评价见表表1-2。 上一页 下一页 返回 1 .1变频调速的认知变频调速的认知 四、巩固练习四、巩固练习 1.针对某一具体变频器，让学生借助有关工具书，进行铭针对某一具体变频器，让学生借助有关工具书，进行铭 牌识读，分析其类型、结构组成、工作原理等，并进行拆装。牌识读，分析其类型、结构组成、工作原理等，并进行拆装。 2.简述简述U/f和矢量控制的基本原理。和矢量控制的基本原理。 上一页返回 1 .2变频器的选用变频器的选用 任务目标任务目标 1
30、.掌握变频器的选择方法。掌握变频器的选择方法。 2.掌握变频器容量的计算。掌握变频器容量的计算。 任务引入任务引入 目前，市场上各个厂家的变频器种类繁多，而只有合适的目前，市场上各个厂家的变频器种类繁多，而只有合适的 变频器才能使机械设备电控系统既能长期正常、安全可靠地变频器才能使机械设备电控系统既能长期正常、安全可靠地 运行，又能实现最佳性价比，变频器的正确选用是使用好变运行，又能实现最佳性价比，变频器的正确选用是使用好变 频器的第一步，那么我们该如何选用变频器频器的第一步，那么我们该如何选用变频器? 下一页 返回 1 .2变频器的选用变频器的选用 (1)对于恒转矩负载，如挤压机、搅拌机、传
31、送带、工厂运输对于恒转矩负载，如挤压机、搅拌机、传送带、工厂运输 电车、起重机等，如采用普通功能型变频器，要实现恒转矩电车、起重机等，如采用普通功能型变频器，要实现恒转矩 调速，常采用加大电动机和变频器容量的办法，以提高低速调速，常采用加大电动机和变频器容量的办法，以提高低速 转矩转矩;如采用具有转矩控制功能的高性能变频器来实现恒转矩如采用具有转矩控制功能的高性能变频器来实现恒转矩 调速，则更理想，因为这种变频器低速转矩大，静态机械特调速，则更理想，因为这种变频器低速转矩大，静态机械特 性硬度大，不怕负载冲击，具有挖土机特性。性硬度大，不怕负载冲击，具有挖土机特性。 (2)对于恒功率负载，如车
32、床、刨床、鼓风机等，由于没有对于恒功率负载，如车床、刨床、鼓风机等，由于没有 恒功率特性的变频器，一般依靠恒功率特性的变频器，一般依靠U/f控制方式来实现恒功率。控制方式来实现恒功率。 (3)对于二次方律负载，如风机、泵类等，由于负载转矩与对于二次方律负载，如风机、泵类等，由于负载转矩与 转速平方成正比，低速时负载转矩较小，通常可选择专用或转速平方成正比，低速时负载转矩较小，通常可选择专用或 节能型通用变频器。节能型通用变频器。 上一页 下一页 返回 1 .2变频器的选用变频器的选用 (4)对于要求精度高、动态性能好、响应速度快的生产机械，对于要求精度高、动态性能好、响应速度快的生产机械， 如
33、造纸机、注塑机、轧钢机等，应采用矢量控制高性能通用如造纸机、注塑机、轧钢机等，应采用矢量控制高性能通用 变频器变频器;电力机车、电梯、起重机等领域，可选用具有直接转电力机车、电梯、起重机等领域，可选用具有直接转 矩控制功能的专用变频器。矩控制功能的专用变频器。 需指出，有些通用型变频器对以上三种负载都适用。需指出，有些通用型变频器对以上三种负载都适用。 二、变频器容量的选择二、变频器容量的选择 变频器容量的选择由很多因素决定，如电动机容量、电动变频器容量的选择由很多因素决定，如电动机容量、电动 机额定电流、电动机加减速时间等，其中最主要的是电动机机额定电流、电动机加减速时间等，其中最主要的是电
34、动机 额定电流，电动机的额定功率作为参考。变频器的容量应按额定电流，电动机的额定功率作为参考。变频器的容量应按 运行过程中可能出现的最大工作电流来选择。下面介绍的呆运行过程中可能出现的最大工作电流来选择。下面介绍的呆 几种不同情况下变频器的容量计算与冼择方法。几种不同情况下变频器的容量计算与冼择方法。 上一页 下一页 返回 1 .2变频器的选用变频器的选用 1.轻载启动或连续运转时所需的变频器容量的计算轻载启动或连续运转时所需的变频器容量的计算 由于变频器的输出电压、电流中含有高次谐波，电动机的由于变频器的输出电压、电流中含有高次谐波，电动机的 功率因数、效率有所下降，电流约增加功率因数、效率
35、有所下降，电流约增加10%，因此，变频器，因此，变频器 的容量的容量(输出电流输出电流)可按以下公式计算可按以下公式计算: ICN=1.1IM (1 .3) 式中，式中， ICN为变频器的额定输出电流为变频器的额定输出电流(A)，以下同，以下同; IM为电动机为电动机 的额定电流的额定电流(A)，以下同。，以下同。 2.重载启动或频繁启动、制动运行时变频器容量的计算重载启动或频繁启动、制动运行时变频器容量的计算 ICN=(1.21.3)IM (1 .4) 上一页 下一页 返回 1 .2变频器的选用变频器的选用 3.加减速时变频器容量的计算加减速时变频器容量的计算 变频器的最大输出转矩是由变频器
36、的最大输出电流决定的。变频器的最大输出转矩是由变频器的最大输出电流决定的。 一般情况下，对于短时的加减速而言，变频器允许达到额定输一般情况下，对于短时的加减速而言，变频器允许达到额定输 出电流的出电流的130%150%(持续时间约持续时间约1 min)，因此，电动机中流，因此，电动机中流 过的电流不会超过此值。过的电流不会超过此值。 如只需要较小的加减速转矩时，则可降低选择变频器的容量。如只需要较小的加减速转矩时，则可降低选择变频器的容量。 由于电流的脉动原因，也应该留有由于电流的脉动原因，也应该留有10%的余量。的余量。 4.频繁加减速运转时变频器容量的计算频繁加减速运转时变频器容量的计算
37、根据加速、恒速、减速等各种运行状态下的电流值，按下式根据加速、恒速、减速等各种运行状态下的电流值，按下式 确定确定: (1.5) 上一页 下一页 返回 n21 nn2211 CN ttt tItItI kI 1 .2变频器的选用变频器的选用 式中，式中，I1 , I2 ,In为各运行状态下平均电流为各运行状态下平均电流(A);t1,t2，. ,tn为各为各 运行状态下的时间运行状态下的时间(*);k为安全系数为安全系数(运行频繁时取运行频繁时取1. 2，其他，其他 条件下为条件下为1.1)。 5.多台变频器并联运行共用一台变频器时容量的计算多台变频器并联运行共用一台变频器时容量的计算 用一台变
38、频器使多台电机并联运转时，对于一小部分电机用一台变频器使多台电机并联运转时，对于一小部分电机 开始启动后，再追加投人其他电机启动的场合，此时变频器开始启动后，再追加投人其他电机启动的场合，此时变频器 的电压、频率已经上升，追加投人的电机将产生大的启动电的电压、频率已经上升，追加投人的电机将产生大的启动电 流，因此，变频器容量与同时启动时相比需要大些。流，因此，变频器容量与同时启动时相比需要大些。 以变频器短时过载能力为以变频器短时过载能力为150%, 1 min为例计算变频器的为例计算变频器的 容量，若电动机加速时间在容量，若电动机加速时间在1 min以内，须满足以下两式以内，须满足以下两式:
39、 上一页 下一页 返回 1 .2变频器的选用变频器的选用 (1.6) (1.7) 若电动机加速时间在若电动机加速时间在1 min以上时，则须满足以下两式以上时，则须满足以下两式: (1.8) (1.9) 式中，式中，PCN为变频器的额定容量为变频器的额定容量(KVA); PE为电动机输出功率为电动机输出功率 (kW);n为电动机的效率为电动机的效率(通常约为通常约为0.85) ; 为电动机功率因数为电动机功率因数 (通常约为通常约为0.75);Nt为电动机并联的台数为电动机并联的台数(台台);Ns为电动机同时启为电动机同时启 动的台数动的台数(台台);Ks为变频器的额定容量为变频器的额定容量(
40、kVA)。 )1( cos3 2 0 sst E CN kNN PK P 上一页 下一页 返回 )1( 3 2 sstMCN kNNII )1( sstMCN kNNII )1( cos3 0 sst E CN kNN PK P 1 .2变频器的选用变频器的选用 三、变频器选型注意事项三、变频器选型注意事项 在实际应用中，变频器的选用应注意以下一些事项在实际应用中，变频器的选用应注意以下一些事项: (1)选择变频器容量时，既要充分利用变频器的过载能力，选择变频器容量时，既要充分利用变频器的过载能力， 又要不至于在负载运行时使装置超温又要不至于在负载运行时使装置超温; (2)选择变频器的容量要考
41、虑负载性质。即使相同功率的电选择变频器的容量要考虑负载性质。即使相同功率的电 动机，负载性质不同，所需变频器的容量也不相同。其中，动机，负载性质不同，所需变频器的容量也不相同。其中， 二次方律转矩负载所需的变频器容量较恒转矩负载的低二次方律转矩负载所需的变频器容量较恒转矩负载的低; (3)在传动惯量、启动转矩大，或电动机带负载且要正、反在传动惯量、启动转矩大，或电动机带负载且要正、反 转运行的情况下，变频器的功率应加大一级转运行的情况下，变频器的功率应加大一级; 上一页 下一页 返回 1 .2变频器的选用变频器的选用 (4)要根据使用环境条件、电网电压等仔细考虑变频器的选型。要根据使用环境条件
42、、电网电压等仔细考虑变频器的选型。 如高海拔地区因空气密度降低，散热器不能达到额定散热器如高海拔地区因空气密度降低，散热器不能达到额定散热器 效果，一般在效果，一般在1000 m以上，每增加以上，每增加100m，容量下降，容量下降10，必，必 要时可加大容量等级，以免变频器过热要时可加大容量等级，以免变频器过热; (5)使用场所不同需对变频器的防护等级作选择，为防止鼠使用场所不同需对变频器的防护等级作选择，为防止鼠 害、异物等进入应作防护选择，常见害、异物等进入应作防护选择，常见IP10 , IP20 , IP30 , IP40等级分别能防止等级分别能防止 固体物进入固体物进入; (6)矢量控
43、制方式只能对应一台变频器驱动、一台电机。矢量控制方式只能对应一台变频器驱动、一台电机。 上一页 下一页 返回 15 . 21250、 1 .2变频器的选用变频器的选用 任务训练任务训练 一、训练内容一、训练内容 某一恒定转矩连续运行设备，笼型交流异步电动机的主要某一恒定转矩连续运行设备，笼型交流异步电动机的主要 参数如下。参数如下。 额定功率额定功率:22kW;额定电压额定电压:380V额定电流额定电流:42A;额定转额定转 速速:1470 r/min;额定频率额定频率:50 Hz。 试选用合适容量的变频器。试选用合适容量的变频器。 二、训练工具、材料和设备二、训练工具、材料和设备 西门子西门
44、子MM440变频器或自定、通用电工工具一套。变频器或自定、通用电工工具一套。 三、操作方法和步骤三、操作方法和步骤 (1)根据电动机所带负载类型选择变频器的类型。由于是恒根据电动机所带负载类型选择变频器的类型。由于是恒 转矩负载，故可选用通用型变频器。转矩负载，故可选用通用型变频器。 上一页 下一页 返回 1 .2变频器的选用变频器的选用 (2)根据电动机额定电流和运行情况等计算变频器的容量。属根据电动机额定电流和运行情况等计算变频器的容量。属 于控制单台电动机且连续运转，故变频器的额定输出电流计于控制单台电动机且连续运转，故变频器的额定输出电流计 算如下算如下: ICN=1.1IM=1.1X
45、42=46.2(A) 因此，如选择西门子因此，如选择西门子MM440系列变频器，可选用系列变频器，可选用65E6440- 2UC322EB165E6440-2AD330EB1等型号变频器。等型号变频器。 四、成绩评价表四、成绩评价表 成绩评价见成绩评价见表表1-3。 上一页 下一页 返回 1 .2变频器的选用变频器的选用 五、巩固练习五、巩固练习 (1)某塑料薄膜卷绕机，薄膜数据某塑料薄膜卷绕机，薄膜数据:Dmin= 0. 1m ; Dmax = 1m;电动机数据电动机数据:额定功率额定功率3. 0kW;额定转速额定转速960r/min;额定电流额定电流 7. 2A;传动比传动比 =10;试通
46、过查找资料选择合适的变频器。试通过查找资料选择合适的变频器。 (2)某加热炉鼓风机数据某加热炉鼓风机数据:55kW, 1480r/min, 102. 5A，工频，工频 运行时的实际工作电流运行时的实际工作电流96A。试选择合适的变频器。试选择合适的变频器。 上一页返回 1 .3变频器的安装变频器的安装 任务目标任务目标 (1)掌握变频器的安装工艺和方法。掌握变频器的安装工艺和方法。 (2)了解变频器的安装要求和注意事项。了解变频器的安装要求和注意事项。 任务引入任务引入 变频器的安装环境、安装方式、安装中主回路和控制回路变频器的安装环境、安装方式、安装中主回路和控制回路 接线要求以及防雷保护等
47、各环节及注意事项，这些安装细节接线要求以及防雷保护等各环节及注意事项，这些安装细节 是确保变频器安全和可靠运行的基本条件和必要措施，直接是确保变频器安全和可靠运行的基本条件和必要措施，直接 关系着变频器及其系统运行安全和系统的可靠性，为了变频关系着变频器及其系统运行安全和系统的可靠性，为了变频 器能稳定地工作，该如何正确地进行变频器的安装器能稳定地工作，该如何正确地进行变频器的安装? 下一页 返回 1 .3变频器的安装变频器的安装 相关知识点相关知识点 一、变频器的安装要求一、变频器的安装要求 变频器属于精密设备，为了确保其能够长期、安全、可靠变频器属于精密设备，为了确保其能够长期、安全、可靠
48、 地运行，安装时须充分考虑变频器工作场所的条件。地运行，安装时须充分考虑变频器工作场所的条件。 1)安装场所安装场所 (1)无易燃、易爆、腐蚀性气体和液体、粉尘少。无易燃、易爆、腐蚀性气体和液体、粉尘少。 (2)结构房或电气室应湿气少、无水浸。结构房或电气室应湿气少、无水浸。 (3)变频器易于安装，并有足够的空间便于维修检查。变频器易于安装，并有足够的空间便于维修检查。 (4)应备有通风口或换气装置，以排出变频器产生的热量。应备有通风口或换气装置，以排出变频器产生的热量。 上一页 下一页 返回 1 .3变频器的安装变频器的安装 (5)应与易受变频器产生的高次谐波和无线电干扰影响的装置应与易受变
49、频器产生的高次谐波和无线电干扰影响的装置 隔离。隔离。 (6)若安装在室外，须单独按照户外配电装置设置。若安装在室外，须单独按照户外配电装置设置。 2)环境条件环境条件 (1)变频器的运行温度多为变频器的运行温度多为:040或或-1050 ，要注意变频，要注意变频 器柜体的通风性。器柜体的通风性。 (2)变频器的周围湿度为变频器的周围湿度为90%以下。周围湿度过高，存在电以下。周围湿度过高，存在电 气结缘降低和金属部分的腐蚀问题。如果受安装场所的限制，气结缘降低和金属部分的腐蚀问题。如果受安装场所的限制， 变频器不得已安装在湿度高的场所，变频器的柜体应尽量采变频器不得已安装在湿度高的场所，变频
50、器的柜体应尽量采 用密封结构。为防止变频器停止时结露，有时装置需加对流用密封结构。为防止变频器停止时结露，有时装置需加对流 加热器。加热器。 上一页 下一页 返回 1 .3变频器的安装变频器的安装 (3)变频器周围不应有腐蚀性、爆炸性或燃烧性气体以及粉尘变频器周围不应有腐蚀性、爆炸性或燃烧性气体以及粉尘 和油雾。变频器的安装周围如有爆炸性和燃烧性气体，由于和油雾。变频器的安装周围如有爆炸性和燃烧性气体，由于 变频器内有易产生火花的继电器和接触器，所以有时会引起变频器内有易产生火花的继电器和接触器，所以有时会引起 火灾或爆炸事故。有腐蚀性气体时，金属部分产生腐蚀，影火灾或爆炸事故。有腐蚀性气体时
