1、任务任务 1 1 电动机与拖动系统电动机与拖动系统一、异步电动机的运转状态与控制（一）异步电动机的调速在变频调速系统中，执行调速控制的对象是交流电动机，交流电动机既可以是异步电动机，也可以是同步电动机，只是同步电动机在高压传动系统用得较多。11.改变磁极对数 P定子磁场的磁极对数取决于定子绕组的结构。因此，要改变 p，必须将定子绕组绕制为可以换接成两种磁极对数的特殊形式。通常，一套绕组只能换接成两种磁极对数。如定子上安置两套可变磁极对数的绕组，则可得到 4种转速。这种方法的缺点是显而易见的，主要有：只能实现有级调速，且级数很少。由于定子绕组的设计必须照顾到两种磁极对数的情形，因此，不管工作在哪
2、种情况下，都不可能得到最佳设计，故电动机的效率将降低。22.调节电流频率f这就是变频调速所要完成的任务。至今为止，变频调速所达到的指标，已经能和直流电动机的调速性能相媲美。其主要优点有：调速范围广。通用变频器的最低工作频率为0.5Hz，如额定频率fN=50Hz，则在额定转速以下，调速范围可达到an50/0.5=100。由于定子绕组的设计必须照顾到两种磁极对数的情形，因此，不管工作在哪种情况下，都不可能得到最佳设计，故电动机的效率将降低。3在工作特性方面，不管是静态特性，还是动态特性，都能做到与直流调速系统不相上下的程度。经济性方面，变频调速装置的价格明显高于直流调速装置。但在故障率方面，由于直
3、流电动机本身的弱点，变频调速系统具有较大优势。这也是为什么变频调速技术发展十分迅速的根本原因。4（二）异步电动机的机械特性1.电磁转矩公式由电动机学知，异步电动机的电磁转矩公式以 M =f（s）的方式表达为52.自然机械特性根据式（3-1-1），可作出转矩-转差率曲线（ M -s曲线），如图 3-1-1所示。但在电力拖动系统中，为便于和负载机械特性相比较，仍希望用 n = f（M）曲线来描述电动机中转矩与转速的关系。故将 M -s曲线顺时针旋转 p/2 rad，就得到了异步电动机的自然机械特性曲线，如图3-1-2所示。67（1）理想空载点（MM=0，nM=n0）理想空载点E的位置主要反映了理想
4、空载转速的大小。在异步电动机中，理想空载转速就是旋转磁场的转速（同步转速）。这时，n=0，s=0。（2）启动点（MM=MS，nM=0）启动点S主要说明当电动机刚接通电源，尚未转动起来时的启动转矩MS的大小。异步电动机的启动转矩由式（3-1-2）决定。8（3）临界点（MM=MK，nM=nK）临界点K 的位置对于评价机械特性来说，是十分重要的，具体说明如下。9（三）异步电动机的运转状态与控制1.启动异步电动机在工频下直接启动，启动电流往往为额定电流的 3 7 倍，而启动力矩并不大。启动电流会使电网电压下降，影响其他电气设备的正常工作；而启动转矩小，常使带有较重负载的电动机启动困难甚至不能启动。10
5、112.升速和调速电动机启动之后，要使电动机加速，就必须连续地提高频率，其过程如图3-1-4所示。例如从n1升速到n3，即从f1上升到f3，实际上是从工作点1沿箭头到2再到3，达到新的稳定运行。1213实际上通常所用的加速方式有 3种： （1）限流加速 有转矩控制功能的变频器具有快速限制电流的功能，并能用最大转矩实现尽可能快的启动时间，实现限流加速。（2）限时加速没有转矩控制功能的变频系统，常用阶跃式转速设定，在系统内有斜坡积分环节，使加速随时间线性增加，以避免出现冲击电流，这时通常设有时间限制，以得到最短的加速时间，称为限时加速。（3）S 形加速为了使加速过程减缓，可采用抑制转矩变化率的方式
6、，称为 S 形加速，可使启动初期和结束时的加速度有一个渐变过程，如电梯系统。143.降速和制动（1）降速需要降速运行时，可将频率投到与转速相对应的频率实现自动降速，也可手动从原有频率下调到所需频率。（2）制动制动就是要求电动机迅速停止。电动机运行中，凡电磁转矩的方向和转子的实际旋转方向相反的状态，统称为制动状态。在多数场合，制动状态都应用于使电动机迅速停止运转；但也有的场合，如起重机在下放重物时，为了阻止重物的不断加速，电动机将在制动状态下运行。15反接制动。就是在正转切断电源后，改变相序重新接通电源，使反向转矩将电动机迅速停下来。反接的时间与电动机的惯量有关，其状态特征是：电动机的实际旋转方
7、向与电磁转矩的旋转方向相反，简言之，nM与MM方向相反。这种运行方式消耗一定能量，而且有冲击电流。倒拉式反接制动。起重机在缓慢下放重物时，有时采用这样的方法：电动机的电磁转矩力图使重物上升，但因“带不动”，结果转子的实际旋转方向被重物倒拉成反转了。1617再生制动。再生制动的原理是：当异步电动机的转子转速 nM超过同步转速 n0时，电动机便处于再生制动状态。其基本特征是：n0与nM同方向，n0nM。181920DC 制动（直流制动）。是指在电动机要停止时，变频器输出频率为零，使逆变器几个开关器件连续导通，对电动机定子输出直流，产生静止的恒幅磁场。因惯性旋转着的转子切割此磁场产生转矩制动，电动机
8、存储的动能变成电能消耗于电动机转子回路中。214.反转、四象限运行变频调速系统要求反转时，首先将频率投低，使电动机工作于再生制动状态，把动能回馈给电网，待电动机转速降为零后，再改变相序反向启动，如此可避免冲击电流，又可节能。反转以后，运行于第三象限，如要正转，仍按上述程序先再生制动（进入第四象限），再正向启动，把正反转运转过程称为四象限运行，如图 3-1-10所示。起重机、卷扬机、电梯、抽油机等升降机械设备要求在四象限运行。22二、变频调速电动机的机械特性（一）恒 U /f运行方式的机械特性稳态运行时，转差率 s值较小，可绘出 U /f为恒值的机械特性，如图 3-1-11所示。可以看出，在一定
9、负载转矩下，改变定子频率 f5 10 Hz时，转速降不变，因此不同 f时的机械特性为一簇平行曲线，如图 3-1-11中虚线所示。最大转矩随 f1 减小而减小，甚至不能带负载。（二）恒最大转矩Mm运行方式的机械特性电动机传动运行时常需要最大转矩Mm，例如启动、加减速、恒转矩负载等，常用恒Mm运行方式保证负载所需转矩。这种运行方式因可采用恒磁通来实现，故也称恒磁通运行。2324从电动机学可得转矩表达式：252627三、拖动系统与传动结构（一）拖动系统1.拖动系统的组成由电动机带动生产机械运行的系统称为拖动系统；一般由电动机、传动机构、生产机械、控制系统等部分组成，如图 3-1-15所示。28（1）
10、电动机及控制系统电动机是拖动生产机械的原动力，控制系统主要包括控制电动机的启动、调速、制动等相关环节的设备和电路。（2）传动机构传动机构是用来将电动机的转矩传递给工作机械的装置。大多数传动机构都具有变速功能，常见的传动机构有皮带、齿轮变速箱、涡轮与涡杆、联轴器等。（3）生产机械生产机械是拖动系统服务的对象，对拖动系统工作情况的评价，将首先取决于生产机械的要求是否得到了充分满足。同样，设计一个拖动系统最原始的数据也是由生产机械提供的。292.系统飞轮力矩旋转体的惯性常用转动惯量来度量，在工程上，一般用飞轮力矩 GD2来表示。拖动系统的飞轮力矩越大，系统启动、停止就越困难。可以看出，飞轮力矩是影响
11、拖动系统动态过程的一个重要参数。适当减小飞轮力矩对拖动系统的运行是有利的。30（二）传动机构的作用及系统参数1.传动比 大多数的传动机构都具有变速的功能，如图 3-1-16所示。312.拖动系统的参数折算 拖动系统的运行状态是对电动机和负载的机械特性进行比较而得到的。传动机构却将同一状态下的电动机和负载的转速值变得不一样了，使它们无法在同一个坐标系里进行比较。为了解决这个问题，需要将电动机的电磁转矩、负载转矩、飞轮力矩折算到同一根轴上，一般是折算到电动机的轴上。折算的原则是保证各轴所传递的机械功率不变和储存的动能相同。32若用nL，ML来表示负载转矩、转矩折算到电动机轴上的值，在数值上应该与
12、nM，MM相等，因此可以得到33一、变频器的分类变频器的种类繁多，新的类型不断涌现，其分类方法也有多种。（一）按电压的调制方式分类1.脉幅调制变频器脉幅调制变频器（PAM），逆变电路变频，一般采用整流电路调压，通过调节输出脉冲的幅度来改变输出电压的大小。早期的变频器多采用这种方式，在中小容量变频器中，这种方式目前几近绝迹。任务任务 2 2 变频器的分类及选择变频器的分类及选择342.脉宽调制变频器脉宽调制变频器（PW M）是通过调节输出脉冲的宽度来改变输出电压。普遍应用的是占空比按正弦规律变化的脉宽调制（SPW M）方法，由逆变电路同时调频调压。目前的变频器多采用这种方式。35（二）按工作原理
13、分类1.U /f控制的变频器U /f控制的基本特点是对变频器输出的电压和频率同时进行控制，通过使 U /f值保持常数，而得到所需的转矩特性。采用 U /f控制的变频器，控制电路结构简单，成本低，多用于对精度要求不高的通用变频器。2.转差频率控制变频器转差频率控制方式是对 U /f控制的一种改进，这种控制需要由安装在电动机上的速度传感器检测出电动机的转速，构成速度闭环，速度调节器的输出为转差频率，而变频器的输出频率则由电动机的实际转速与所需转差频率之和决定。与 U /f控制方式相比，转差频率控制方式加减速特性和限制过电流的能力较提高。363.矢量控制变频器矢量控制是一种高性能异步电动机控制方式，
14、将异步电动机的定子电流分为产生磁场的电流分量（励磁电流）和与其垂直的产生转矩的电流分量（转矩电流），并分别加以控制。由于这种控制方式中必须同时控制异步电动机定子电流的幅值和相位，即定子电流矢量，因此这种控制方式被称为矢量控制方式。374.直接转矩控制变频器直接转矩控制变频器（DTC）是交流传动中革命性的变频控制方式，利用空间矢量的分析方法，直接在定子坐标系下计算与控制电动机的转矩，采用定子磁场定向，借助于离散的两点式调节（Band-Band）产生 PW M 波信号，直接对逆变器的开关状态进行最佳控制，能在零速时产生满载转矩，无需在电动机的转轴上安装脉冲编码器来反馈转子的位置。38（三）按用途分
15、类1.通用变频器通用变频器具有通用性，可以配接多种特性不同的电动机，其频率调节范围宽，输出力矩大，动态性能好。因此，绝大多数变频器都可归于此类。2.风机、水泵用变频器其主要特点是：过载力较低，具有闭环控制 PID 调节功能，并具有“1控 X”的切换功能。3.高性能变频器 高性能变频器通常指具有矢量控制、并能进行四象限运行的变频器，主要用于对机械特性和动态响应要求较高的场合。394.具有电源再生功能的变频器当变频器中直流母线上的再生电压过高时，能将直流电源逆变成三相交流电反馈给电网，这种变频器主要用于电动机长时间处于再生状态的场合，如起重机械的吊钩电动机等。5.其他专业变频器 如电梯专业变频器、
16、纺织专业变频器、张力控制专业变频器、中频变频器等。40（四）按变换方式分类1.交-直-交变频器交-直-交变频器是先将工频交流电源转换成直流电源，然后再将直流电源转换成频率和电压可调的交流电源。由于这种变频器的交-直-交转换过程容易控制，并且对电动机有很好的调速性能，因此大多数变频器采用交-直-交变换方式。2.交-交变频器交-交变频器是将工频交流电源直接转换成另一种频率和电压可调的交流电源，由于这种变频器省去了中间环节，故转换效率较高，但其频率转换范围很窄（一般为额定频率的 1/2以下），主要用在大容量低速调速控制系统中。41（五）按直流环节的储能方式分类1.电压型变频器 电压型变频器，是指在整
17、流电路后端采用大电容作为滤波元件，在电容上可获得大小稳定的电压提供给逆变电路，这种变频器可在容量不超过额定值的情况下同时驱动多台电动机并联运行。2.电流型变频器电流型变频器，是指在整流电路后面采用大电感作为滤波元件，可以为逆变电路提供大小稳定的电流，这种变频器适用于频繁加减速的大容量电动机。42（六）按电压等级分类1.低压变频器低压变频器又称中小容量变频器。其电压等级在 1 kV 以下，单相为 220 380 V，三相为220 460 V，容量为 0.2 500 kVA。2.高中压变频器高中压变频器其电压等级在 1 kV 以上，容量多在 500 kVA 以上。43二、变频器控制方式的选择 电力
18、拖动系统的稳态工作状况取决于电动机和负载的机械特性。在选用变频器时，应结合负载的机械特性及工作过程，选择控制方式与之匹配的变频器。（一）恒转矩负载 在工矿企业中广泛使用的搅拌机、桥式起重机、卷扬机、传送带、机床进给机构、龙门刨、印刷机等均属于恒转矩负载类型。 1.恒转矩负载及其特性 恒转矩负载的转矩，不管转速如何变化均保持转矩恒定，如起重机的重物，传送带上的产品，电梯上的人重（不加减人时），在运行中转矩是不变的。4445（1）转矩特点在不同的转速下，负载的转矩基本恒定，M =常数，即负载转矩 M 的大小与转速 n的高低无关。（2）功率特点负载的功率 P（kW ）、转矩 M（NM）与转速 n（r
19、/min）之间的关系是462.变频器控制方式的选择在选择变频器时，需要考虑的因素有以下几个方面：（1）调速范围在调速范围不大，机械特性硬度要求不高的情况下，可考虑选择较为简单的只有 U /f控制方式的变频器，或无反馈的矢量控制方式。当调速范围较大时，应考虑采用有反馈的矢量控制方式。（2）负载转矩的变动范围对于转矩变动范围不大的负载，首先考虑选择较为简单的只有 U /f控制方式的变频器，对于转矩变动范围较大的负载，由于 U /f控制方式不能同时满足重载与轻载时的要求，故不宜采用。应考虑采用无反馈的矢量控制方式。47（3）负载对机械特性的要求如果负载对机械特性的要求不是很高，则可考虑选择较为简单的
20、只有 U /f控制方式的变频器，有较高要求时，则必须采用矢量控制方式。如果负载对动态响应性能要求很高，就应考虑采用有反馈的矢量控制方式。48（二）恒功率负载1.恒功率负载及其特性一些工作机械如车床、刨床、轧钢机、机床主动机构、卷取机等，其共同特点是高速时需要转矩小，低速和启动时需要转矩大，称为恒功率负载，需要恒功率调速运行。492.变频器控制方式的选择 对于中、高精度的卷取机，由于动态性能要求比较高，一般采用有矢量控制功能的变频器。50（三）二次方转矩负载 化工用的干燥机、冷冻机、吹塑机用的鼓风机，分离机用的风机；矿山、发电厂所用的鼓风机、排风机；自来水厂用的水泵、电厂用的循环水泵等机械负载都
21、属于典型的二次方转矩负载（也称为降转矩负载或二次方律负载）。511.二次方转矩负载的特点 二次方转矩负载的特点是：在低速下负载转矩非常小，高速时转矩较大。52532.变频器的选择大部分变频器厂家都提供了“风机、水泵专用变频器”，可供选用。用于风机、水泵的变频器过载能力都比较低，约为 120% ，1 min（通用变频器为 150% ，1 min）。因此在进行功能预置时必须注意，由于负载的转矩与转速的平方成正比关系，当工作频率高于额定频率时，负载的转矩有可能大大超过变频器的额定转矩，使电动机过载。一般其最高工作频率不超过额定频率。对备用水泵，可利用变频器配置的多台控制切换功能。可利用变频器配置的一
22、些其他专用的控制功能，如“睡眠”与“唤醒”功能、PID 调节功能等。54（四）机床类设备金属切削机床种类很多，除具有近似的机械特性外，在运动定位方面也有较高的要求。现以龙门刨床为例，分析它的运动、工作方式、机械特性和对变频调速的要求。1.工作方式与机械特性与其他机床一样，龙门刨床的运动可分为主运动、进给运动及辅助运动。主运动是指工作台做连续重复往返运动，进给运动是指刀架的进给，辅助运动是指调整刀架。55562.变频控制系统结构鉴于龙门刨床控制较复杂，一般采用可编程序控制器（PLC）配合变频器使用。变频器优良的调速性能可使龙门刨床电力拖动取得满意的效果。控制系统采用了再生制动，可以提供给系统快速
23、的制动能力。采用磁通反馈矢量控制，可使变频器具有低速转矩大的能力，适应刨床低速工作。57（五）注塑机塑料分热固性和热塑性两种，热塑性制品大都用注塑机制造。1.工艺分析不论大、中、小型注塑机，它的工序过程是相同的，大致是 5个工序，如图 3-2-7所示。送模具，需低压力，时间较短。合模具，左右两个模具相接，直至完全闭合，需略高压力，时间不长。保压，送料至模腔，直到成形，固化完需较高压力，时间长，占整个工艺时间的40% 60% 。58脱模具，加工成形，开启模具，到脱模完，取出加工件，时间不长，压力较高。退模具，加工件取出，模具后退原位，进行辅助工作后，待再次加工，这时需低压力，时间较短。592.变
24、频器的选择从图 3-2-7注塑机的 P =f（t）工序过程中可知，工艺的主要内容是对时间和压力的控制，同时在不同时间段，它的主液压泵压力是变化的，而且起伏较大。采用 U /f控制方式的变频器构成变频调速系统存在较大潜力的节能空间，对于动态特性要求较高的注塑机。应配置带反馈的矢量控制方式。60（六）轧钢系统在钢铁生产过程中，轧钢系统占了重要的地位。轧钢系统中的主要工作机械为各类轧钢主机，属于恒功率负载，低速时要求转矩大，高速时转矩小，即轧制小件时用高速，轧制大件时用低速，功率保持恒定。同时主传动要求有很快的动态响应和相当高的过载能力。早期用直流电动机传动，20世纪 70年代开始逐步为交流同步电动
25、机或异步电动机所取代。1.轧钢主机分类及运行要求轧钢主机按运行方式分类有低速可逆、中高速可逆及中高速不可逆等类型。它们的运行特点和要求如下：61（1）低速可逆低速可逆轧钢主机的轧机型式有开胚初轧机、板胚粗轧机、中厚板轧机，前两者用于带钢热连轧，中厚板轧机用于精轧，各种轧机的调速范围均为 0 120 r/min。（2）中高速可逆常见的中高速可逆轧钢主机的轧机型式有单机架和森吉米尔轧机两种，调速范围为 0 1 800 r/min。这类轧钢主机对控制传动系统要求是正反转（四象限运行）、调速范围大，负载扰动动态响应快。（3）中高速不可逆中高速不可逆的轧机型式为带钢冷连轧机，转速范围为 0 1 000
26、r/min。控制要求调速范围广、控制精度高、负载扰动动态响应快。622.变频器选择及电气传动方案目前轧钢主机的变频调速传动方案主要有 3种：采用晶闸管的交-交变频调速；高压交-直-交变频器；采用大功率可关断器件的交-直-交三电平 PW M 变频调速。63（七）交流传动电力机车1.交流机车牵引特性随着大功率全控型电力开关器件（GTO，IGBT）的应用和微机控制技术的发展，交-直-交传动（简称交流传动）正在逐步取代交-直传动，这是机车牵引领域的重大技术进步。机车交流传动的标志是牵引电动机采用了交流异步电动机，而以 GTO，IGBT 等全控型电力电子器件组成的变流器成为交流传动的核心技术，并显示出其
27、在交流传动中的卓越性能。6465（1）恒扭矩区（恒力矩区，A 区）在恒扭矩区，为了保持电机电流 I和转差频率 fS 不变，可控制电机端子电压 U 和逆变器频率 f，保持了 U /f不变，因此，输出扭矩即可保持恒定。当根据负载条件有必要改变扭矩，而保持 U /f不变时，就得改变转差频率，以此来改变电机电流 I，从而获得所要求的扭矩。（2）恒功率区（B 区）这是在电机端子电压在不变扭矩区中达到最大水平以后，在较宽的范围内，获得大牵引力扭矩的区域。6667（3）特性区（C 区）在特性区内，由于转差频率使用范围有一个限制，电机端子电压处在可控最大位，补偿由于增加逆变器频率而导致磁通量 降低的转差频率无
28、法再增加，U 和 f不变。因此，扭矩与速度的平方成反比降682.变流器控制方式的选择（1）转差频率控制的交流传动系统机车牵引的交流传动系统中，由于要满足恒磁通控制的要求，一些机车和动车组上采用了电压型逆变器供电，并具有电流反馈和转差闭环的双闭环控制系统，如图 3-2-10所示。（2）三点式逆变器三点式逆变器属于电压型逆变的一种，其独特之处是，一相交流输出端电压相对于直流输入电压有 3种可能的取值，即除了将直流电压回路的正极或负极送到电动机外，还可以把6970（3）矢量控制的交流传动系统为了弥补转差频率控制方式动态性能不够理想的缺陷，矢量控制的交流传动系统在铁路干线机车（如西班牙的 S252机车
29、、德国的 ICE 动车）上得到应用，如图 3-2-11所示。（4）直接转矩控制的交流传动系统目前直接转矩控制已成功应用于奥地利的1822型和瑞士的460型电力机车上。国产DFsbj，DF8cj型交流传动内燃机车也采用了直接转矩控制方式。图3-2-12为应用于交流牵引中的直接转矩控制系统。717273（八）家用电器变频调速不仅用于工农业科研等部门，而且已进入寻常百姓家，不少家用电器也采用了变频调速，最常见的是空调设备。变频空调的关键部分是变频压缩机，改变压缩机的转速即可调节室温。当室温高出整定值时，加大风速，使室温降下来，由于采用了变频技术，速度改变平滑，节电效果明显。对家用电器所用变频器的要求
30、是：尺寸要小，使家用电器体积尽可能小，减小所占空间；价格要低，降低成本；质量要好，可靠性高，使用寿命长等。7475三、变频器品牌及型号介绍 （一）变频器型号及含义每个变频器生产厂家都有各自的通用变频器产品型号。产品型号标明变频器的系列、标识码、主要参数和生产序号等内容，它包含了变频器产品铭牌的基本数据。例如，富士变频器，型号的意义如下：7677（二）常用变频器型号举例 1.三菱变频器 三菱变频器由三菱电动机株式会社生产，世界市场的占有率比较高。该品牌变频器进入中国市场已有 20多年历史，主要有以下系列：（1）矢量重负载型：FR-A740系列功率范围：0.4 500 kW 。 闭环时可进行高精度
31、的转矩 /速度 /位置控制。 无传感器矢量控制，可实现转矩 /速度控制。内置 PLC 功能（特殊型号）。 使用长寿命元器件，内置 EMC 滤波器。 网络通信功能，支持 DeviceNet，Profibus-DP，Modbus等协议。78（2）风机水泵型：FR-F740系列功率范围：0.75 630 kW 。简易磁通矢量控制方式，实现 3 Hz时输出转矩达 120% 。采用最佳励磁控制方式，实现节能运行。内置 PID，变频器 /工频切换和可实现多泵循环运行功能。内置独立的 RS485通信接口。使用长寿命元器件。内置噪声滤波器（75 kW 以上）。带有节能监控功能。79（3）经济通用型：FR-E7
32、40系列功率范围：0.1 15 kW 。磁通矢量控制，0.5 Hz时 200% 转矩输出。扩充 PID，柔性 PW M。内置 Modbus-RTU 协议。可加选多种制式的通信接口电路。80（4）简易型：FR-D740系列功率范围：0.4 7.5 kW 。通用磁通矢量控制，1 Hz时 150% 转矩输出。采用长寿命元器件。内置 Modbus-RTU 协议。内置制动晶体管。扩充 PID，三角波功能。带安全停止功能。81（5）型号举例型号：FR-A540-7.5K-CHT FR三菱变频器。A540系列号。7.5 K功率：7.5 kW 。CHT在中国销售。822.日本松下变频器 松下变频调速器，由松下
33、集团研发、生产、销售。 （1）VF0系列 体积小，操作简单，采用了调频电位器，使调频操作简单轻松。 可直接接收 PLC 的 PW M 信号并可控制电动机频率，无需模拟 I/O 单元。 8段速控制制动功能；根据外部 SW 调整频率增减和记忆功能；再生制动功能的充实。 400 V 系列型：内置制动电路；200 V 系列型：内置 0.4 1.5 kW 电阻。83（2）VF-8Z系列 具有工作稳定、性能卓越、低噪声设计等特点。 安全性：具有事故预防系统、编进密码、电子热过载保护。 可操作性：在操作面板上可编制数字参数，操作十分简单。 监控特性和节省空间的设计：独特的 PW M 控制，可以获得优良的低速
34、转矩和控制；可预设 15 kHz的载波频率，超低噪声运行。84设备功能：宽广的频率选择范围和跨越特性；完善的加 /减速功能；最大输出电压设定；点动运行；低频运行平稳；具有过载保护功能、瞬时断电再启动性能。系统特征：运行状态反馈；加 /减速与多速运行联动；多种速度控制方式；直流制动范围和时间调整；主从（比例）运行。85（3）VF0C 系列通信功能：可与 PLC、计算机通信，完成运行、频率控制、监控、参数的设定等；利用RS485通信还可以进行多台控制（最多 31台）。PID 功能：无需温度调节器等外部调节器，即可简单地控制运转温度、压力、流量等；利用自动调谐功能，还可自动调整设定值。其他追加功能：
35、多功能端子；监控功能；输出信号。 远程操作：连接远程操作单元（选件），可将操作单元安装在盘面等处进行远程操作。86复制、校对功能：可统一读取、统一写入变频器主机的设定数据。统一读取：可同时全部读取变频器主机的设定数据，保存到操作单元的内部存储器中；统一写入：可将操作单元内部存储器上的内容全部写入变频器主机。校对功能：可比较变频器主机中的设定数据和远程操作单元内部存储器中的设定数据。87（4）VF100力矩特性：具有简单矢量控制功能；具有 Auto-tuning功能。 操作特性：拆卸式的操作面板；有复制参数功能的操作面板。 网络通信：配备 RS-485通信接口。 保护功能扩充：输出短路保护（负载
36、短路、接地短路）；具有高速电流限制功能（ OC 跳闸减少）。使用性提高：装配紧密；端子接线的施工性提高；散热风扇可用 ON /OFF 控制；简易模式运转；可通过多段速功能加定时功能（或计数功能）运转。88（5）型号举例型号：DV 707H 7500 B C DV松下电器变频器；707H系列号（还有 700T系列）；7500适应交流电动机功率 7.5 kW ；B有再生电阻、有操作面板、无远程控制接口；C适用于中国规格。893.西门子变频器 西门子股份公司（SIEMENS AG FW B：SIE，NYSE：SI）是世界最大的机电类公司之一，国际总部位于德国慕尼黑。（1）变频器的主要型号矢量型 Mi
37、croMaster440 节能型 MicroMaster430 基本型 MicroMaster420 紧凑型 MicroMaster410 工程型 6SE7090（2）型号举例说明MicroMaster440为通用矢量型变频器，是适用于三相电动机速度控制和转矩控制的变频器系列。采用高性能的矢量控制技术，提供低速高转矩输出和良好的动态特性，同时具备超强的过载能力，以满足广泛的应用场合。1）主要特征电源。200 240 V 10% ，单相 /三相，交流，0.12 45 kW ；380 480 V 10% ，三相，交流，0.37 250 kW 。控制方式。矢量控制方式，可构成闭环矢量控制，闭环转矩控
38、制；高过载能力，内置制动单元；三组参数切换功能。91输入输出。数字量输入 6个，模拟量输入 2个，模拟量输出 2个，继电器输出 3个；独立I/O 端子板。采用 BiCo技术，实现 I/O 端口自由连接。其他。内置 PID 控制器，参数自整定；集成 RS485通信接口，可选 PROFIBUS-D /Device-Net通信模块；具有 15个固定频率，4 个跳转频率，可编程；可实现主 /从控制及力矩控制方式；在电源消失或故障时具有“自动再启动”功能；灵活的斜坡函数发生器，带有起始段和结束段的平滑特性；快速电流限制（FCL），防止运行中不应有的跳闸；有直流制动和复合制动方式提高制动性能。922）保护
39、功能过载能力为 200% 额定负载电流，持续时间 3 s和 150% 额定负载电流，持续时间 60 s。 过电压、欠电压保护。 变频器、电动机过热保护。 接地故障保护，短路保护。 闭锁电动机保护，防止失速保护。 采用 PIN 编号实现参数连锁。934.ABB 变频器ABB 集团，由两个国际性企业（瑞典的阿西亚公司 ASEA 和瑞士的布朗勃法瑞公司 BBCBrown Boveri）于 1988年合并而成。ABB 集团是电力和自动化技术领域的著名厂商，位列全球 500强企业。（1）变频器常用型号系列DCS500，ACS50，DCS800，ACSM1，ACS150，DCS400，ACS 1000，A
40、CS800，ACS550，ACS355等。94（2）型号举例ACS 800-01-0060-3 +P901。ACS 800-01：通用型中最常使用的一个系列。0060：kW 数，无过载应用为 55 kW 。 3：输入电压，三相 AC 380 415 V。P901：CDP312R 控制盘。955.丹佛斯变频器丹佛斯变频器由丹麦丹佛斯集团生产，迄今已有 40余年的历史。（1）品牌简介丹佛斯变频器产品从 0.18 kW 1.2 MW ，基本涵盖了低压变频器系列。其中 VLT &Reg，成为全球变频器知名品牌。96（2）型号举例VLT 2803 P S2 B20 ST RO DB F00VLT品牌：丹
41、佛斯变频器；2803功率：0.37 kW ；P工业应用；S2电压等级：S2：1/3 200 240 V；T2：3 200 240 V；T4：3 380 480 V。B20外形与密封等级；ST标准配置无制动（SB：标准型内置制动）；R0无滤波器（R1：带内置 1 A 滤波器）；DB带内置单元；F00无现场总线（F10：带 PROFIBUS DP）。976.台达变频器台达集团旗下的变频器主要有：通用矢量变频器、风机水泵专用变频器、通用经济型变频器、高性能磁束向量控制变频器。（1）常用的变频器系列CP2000-HVAC专用型；VFD-M 系列低噪声迷你系列；VFD-S系列多功能简易型；VFD-A 系
42、列低噪声泛用型；VFD-B 系列无感测向量控制型；VFD-F系列风机水泵专用型；98VFD-E 系列内置小型 PLC，高功能 /弹性扩展型；VFD-EL系列迷你型，无内置刹车电阻；VFD-C2000磁场导向矢量控制，内置 PLC；VFD-VJ系列油电伺服驱动变频器（注塑机专用）；VFD-VL系列电梯专用变频器；VFD-VE 系列高性能磁束向量变频器（张力控制）；VFD-B-P系列高性能平板型，穿墙封闭安装，适合高粉尘环境。99（2）型号举例VFD 022 S 23 AVFD台达交流电动机变频器系列；022 适应交流电动机功率 2.2 kW（004：0.4 kW ）；S 简易操作型（P：风机泵类
43、专用）；23输入电压：三相 230 V（11：单相，115 V；21：单相，230 V；43：三相，460 V）；A标准版本（A：标准版；H：高速型）。1007.森兰变频器由大陆希望集团旗下的希望森兰科技股份有限公司自主研发、生产、销售的品牌变频器，属于较优秀的国产变频器品牌之一。（1）主要变频器产品SB70，SB60/61，SB60 + /61 +，SB50，SB40，SB12，SB61Z，SB61Z +，SB100，SB200 等系列变频器，推出了国内首台专业级工程型变频器 SB80。101（2）型号举例SB100，高性能空间优化矢量变压变频算法，效率高、噪声和电磁干扰小。重载应用 150
44、% /1 min；一般应用 110% /1 min，充分发挥变频器的输出能力； 全系列内置制动单元，全系列共直流母线设计； 双极性带修正功能的高性能 PID，方便用于闭环控制； 跟踪启动功能，离心机、脱水机等负载可以随时启动； 广泛应用于纺织、印染、洗涤、线缆、包装、机械、陶瓷或各种 OE。102一、变频器的额定值 变频器的额定值主要有输入侧额定值和输出侧额定值。 （一）输入侧额定值 变频器的输入侧额定值包括输入电源的相数、电压和频率。中小容量变频器的输入额定值主要有：三相 /380 V /50 Hz、单相 /220 V /50 Hz和三相 /220 V /50 Hz。任务任务 3 3 变频器
45、容量选择及计算变频器容量选择及计算103（二）输出侧额定值变频器的输出侧额定值主要有额定输出电压、额定输出电流和额定输出容量。1.额定输出电压UCN变频器在工作时除了改变输出频率外，还同时改变了输出电压。变频器额定输出电压UCN，是指其最大的输出交流电压有效值，即变频器输出频率等于电动机额定频率时的输出电压的有效值，V。2.额定输出电流ICN变频器额定输出电流ICN，是指变频器长时间使用允许输出的最大交流电流有效值，A。主要反映变频器内部电力电子器件的过载能力。1043.额定输出容量SCN变频器额定输出容量SCN，是指变频器的三相视在输出功率，kVA，一般用式（3-3-1）计算：105二、变频
46、器容量计算在选用变频器时，先确定机械负载的特点及驱动电动机的额定功率，再根据电动机的额定电流（或电动机运行中的最大电流）来选择变频器容量。106（一）连续运转条件下的变频器容量计算由于变频器供给电动机的是脉动电流，其脉动值比工频供电值大，在选用变频器容量时，应留有适当的余量，应同时满足以下 3个条件：107（二）加减速条件下的变频器容量计算1.短时加减速 变频器的最大输出转矩由最大输出电流决定。通常对于短时加减速，变频器允许达到额定输出电流的130% 150%（依变频器容量而定），因此，在短时加减速时的输出转矩可以增大。反之，如只需要较小的加减速转矩时，可降低变频器的容量。2.频繁加减速 如果
47、是图 3-3-1所示的频繁加减速运行曲线，可根据加减速、恒速等各种运行状态下的电流值，按式（3-3-6）进行选定：108109（三）驱动多台并联运行电动机条件下的变频器容量计算当用一台变频器驱动多台电动机并联运行时，应根据下列不同情况，确定电动机电流或计算变频器容量：在电动机总功率相等的情况下，多台小功率电动机组比台数少但电动机功率较大组电动机效率低，两者电流总值并不相等。因此可根据各电动机的电流总值来选择变频器。有多台电动机依次进行直接启动，到最后一台电动机启动时，其启动条件最不利。在确定软启动、软停止时，一定要按启动最慢的那台电动机进行确定。110如有一部分电动机直接启动时，以短时过载能力
48、为 150% /60 s为例，可按下式进行计算：111在变频器驱动多台电动机时，若其中可能有一台电动机随时挂接到变频器或随时退出运行，变频器的额定输出电流可按下式计算：112（四）在电动机直接启动条件下变频器容量计算一般情况下，三相异步电动机直接用工频启动时，启动电流为额定电流的 5 耀 7倍。对于电动机功率小于 10 kW 的电动机直接启动时，可按下式计算变频器容量113（五）在大惯性负载启动条件下的变频器容量计算变频器过载容量通常为 125% /60 s或 150% /60 s，如果超过此值，按下面式子计算变频器的容量：（六）轻载条件下的变频器容量计算如果电动机的实际负载比电动机的额定输出
49、功率小，变频器容量一般可选择与实际负载相称。对于通用变频器，应按电动机额定功率选择变频器容量。114（七）变频器容量选择的其他注意事项1.选型原则在选型前，根据机械对转速和转矩的要求，确定机械要求的最大输入功率。2.启动转矩和低速区转矩电动机使用通用变频器启动时，其启动转矩同用工频电源启动时相比，多数变小。根据负载的启动转矩特性，有时不能完成启动。1153.输出电压变频器输出电压可按电动机额定电压选定。按国家标准，可分成 220 V 系列和 400 V 系列两种。对于 3 kV 的高电压电动机若要使用 400 V 级的变频器，可在变频器的输入侧装设输入变压器，在输出侧安装输出变压器，将 3 k
50、V 先降为 400 V，再将变频器的输出升至 3 kV。4.变频器的输出频率选择变频器的最高输出频率根据机种的不同而有很大差异，有 50 Hz/60 Hz，120 Hz，240 Hz或更高的频率。50 Hz/60 Hz通常在额定速度以下范围进行调速运转，大容量的通用变频器大多为此类。1165.保护结构变频器内部产生的热量大，考虑到散热的经济性，除小容量变频器外几乎都是开启式结构，采用风扇进行强制冷却。变频器设置场所在室外或周围环境恶劣时，最好装在独立盘上，采用具有冷却用热交换装置的全封闭式结构。6.电网与变频器的切换把用工频电网运转中的电动机切换到变频器运转时，一旦断开工频电网，必须等电动机完
