第1章变频器应用概论新精选文档.ppt

第第1章变频器应用概章变频器应用概论新论新本讲稿第一页，共四十一页第第1章章 变频器应用概论变频器应用概论l1.1 变频器的外端子与应用变频器的外端子与应用l变频器是用于电动机调速的工业电力电子电器，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。控调速系统。l变频器为了正常工作，其变频器为了正常工作，其外部要有一系列的控制端子外部要有一系列的控制端子，控制，控制端子分为主电路端子、输入控制端子和输出指示端子。端子分为主电路端子、输入控制端子和输出指示端子。l为了确定变频器的工作状态，变频器有一系列的为了确定变频器的工作状态，变频器有一系列的功能参数功能参数，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、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。中去。本讲稿第二页，共四十一页第第1章章 变频器应用概论变频器应用概论l1.1.1主电路端子主电路端子l该端子是连接电源的该端子是连接电源的RST端子端子 、连接电动机的、连接电动机的UVW端子以端子以及连接制动电阻、直流电抗器及连接制动电阻、直流电抗器的端子等。的端子等。RST端子通过隔离开关和接触器端子通过隔离开关和接触器接到交流电源上；接到交流电源上；UVW端子通过端子通过电缆连接到电动机。电缆连接到电动机。本讲稿第三页，共四十一页第第1章章 变频器应用概论变频器应用概论 1.1.2.输入控制端子输入控制端子1.模拟量输入控制端子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；一个子，多由电位器控制；一个 是模拟电流是模拟电流控制，多作为控制，多作为PID控制反馈端子。多用控制反馈端子。多用于电动机调速。于电动机调速。本讲稿第四页，共四十一页第第1章章 变频器应用概论变频器应用概论l应用：变频器在进行闭环应用时，模拟电压端子（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）作为信号给定；模拟电流端子（定；模拟电流端子（C1）作为反馈信号输入端。）作为反馈信号输入端。本讲稿第五页，共四十一页第第1章章 变频器应用概论变频器应用概论2）数字输入控制端子）数字输入控制端子 该端子用开关控制，闭合有效，断开无效。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、报警应用：运行控制、段速控制、复位控制、报警控制等。控制等。现在新型变频器多为一端多能，即多功端子。通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。过参数预置，选择所需功能。本讲稿第六页，共四十一页第第1章章 变频器应用概论变频器应用概论99为参数化，参数化后还可以设置其他功能。例如：例如：如果选定输入数字端子如果选定输入数字端子1，该端子，该端子又作为反转控制，则参数设置为：又作为反转控制，则参数设置为：P0701=12，当该端子闭合，电动，当该端子闭合，电动机反转运行。机反转运行。本讲稿第七页，共四十一页第第1章章 变频器应用概论变频器应用概论富士变频器共有富士变频器共有9个多功能端子，分为个多功能端子，分为X1X9，用参数，用参数E01E09设设置，置，E01=20，X1有效，功能为有效，功能为PID切换，闭合切换，闭合PID无效。无效。本讲稿第八页，共四十一页第第1章章 变频器应用概论变频器应用概论3.输出信号指示控制端子输出信号指示控制端子1）模拟量输出指示端子）模拟量输出指示端子 输出指示端子，用于指示输出频输出指示端子，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，是能参数值决定可指示的输出量，是一个复合功能输出端子。各个物理一个复合功能输出端子。各个物理量指示的切换由键盘上的功能转换量指示的切换由键盘上的功能转换键控制。键控制。本讲稿第九页，共四十一页第第1章章 变频器应用概论变频器应用概论l富士变频器富士变频器l由由F30设置指示模设置指示模l拟量的比率，拟量的比率，l由由F31设置指示量。设置指示量。l如：如：F31=0，指示，指示l输出频率。输出频率。本讲稿第十页，共四十一页第第1章章 变频器应用概论变频器应用概论l1.频率指示应用频率指示应用本讲稿第十一页，共四十一页第第1章章 变频器应用概论变频器应用概论2）数字（开关）量输出）数字（开关）量输出指示端子指示端子 输出开关信号，用于输出开关信号，用于监视变频器所处的工作监视变频器所处的工作状态。分为集电极开路状态。分为集电极开路输出指示端子输出指示端子 和继电和继电器输出报警端子。器输出报警端子。3）应用）应用本讲稿第十二页，共四十一页第第1章章 变频器应用概论变频器应用概论富士变频器数字指示端子共富士变频器数字指示端子共5个，用个，用Y1Y5表示，用表示，用E20E24参数选择，参数选择，E20定义定义Y1，E21定义定义Y2，例如：例如：E21=0，Y1端子指示变频器正在运行中。端子指示变频器正在运行中。本讲稿第十三页，共四十一页第第1章章 变频器应用概论变频器应用概论该图为端子应用连接图。该图为端子应用连接图。继电器接点输出报警端子继电器接点输出报警端子 主要作为变频器报警用。变主要作为变频器报警用。变频器故障跳闸时，内部触点频器故障跳闸时，内部触点动作，控制外部电路报警。动作，控制外部电路报警。集电极开路输出端子集电极开路输出端子 作为运行中指示。作为运行中指示。模拟端子用于频率输出指示。模拟端子用于频率输出指示。本讲稿第十四页，共四十一页第第1章章 变频器应用概论变频器应用概论l4.通讯端子接口通讯端子接口l该端子接口是该端子接口是PLC、上位机和变频器进行通讯控制时所用端子。该、上位机和变频器进行通讯控制时所用端子。该端子一般都为端子一般都为RS232和和RS485串行通讯接口。串行通讯接口。l结论：结论：变频器为了实现控制功能，必须通过端子来进行。选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，必须用了哪个端子，必须通过参数预置，该端子才能生效。通过参数预置，该端子才能生效。本讲稿第十五页，共四十一页第第1章章 变频器应用概论变频器应用概论l1.2 变频器控制中的电流和电压变频器控制中的电流和电压l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。流，所以必须分析电动机的电流情况。l1.2.1异步电动机的工作原理异步电动机的工作原理l1.旋转磁场与转速差旋转磁场与转速差l转速差速差为：n=n1 nlnI 2TlI2转子电流转子电流lT转子转矩转子转矩l由于由于I2是来自定子是来自定子电流流I1 故有：故有：n I2 T I1本讲稿第十六页，共四十一页第第1章章 变频器应用概论变频器应用概论l2.结论：结论：l电动机的输出电流电动机的输出电流I1和负载转矩和负载转矩TL、转速差、转速差n 成正比。成正比。l 电动机的转子转速低于旋转磁场的转速电动机的转子转速低于旋转磁场的转速n。l n 随着随着电动机的机的转矩矩 T 的的变化而化而变化，定子化，定子电流流I1也随着也随着 T 的的变化而化而变化。当化。当 T 增加增加时，IN上升，上升，电动机的机的转速速n下降。因下降。因为电动机的机的转矩矩T就是就是负载转矩矩TL，所以有，所以有l TL（T）I1 n n 本讲稿第十七页，共四十一页第第1章章 变频器应用概论变频器应用概论l1.2.2 旋转磁场的转速旋转磁场的转速l1.由定子电流产生旋转磁场由定子电流产生旋转磁场本讲稿第十八页，共四十一页第第1章章 变频器应用概论变频器应用概论l2.旋转磁场的转速旋转磁场的转速l旋转磁场的转速和磁极的对数有关，异步电动机有旋转磁场的转速和磁极的对数有关，异步电动机有2极、极、4极、极、6极、极、8极、极、10极等，每极等，每2极为一对，极为一对，4极极=2对、对、6极极=3对、对、8极极=4对、对、10极极=5对等。磁场转速表达式为对等。磁场转速表达式为l式中，式中，f1电源频率，单位电源频率，单位Hz；P 磁极对数，磁极对数，P=1,2,3.；n1旋转磁场的转速旋转磁场的转速，单位单位r/min。l4极极电动机的机的转速速为：n1=1500r/min，n=1450r/min，l n=1500r/min-1450r/min=50r/min本讲稿第十九页，共四十一页第第1章章 变频器应用概论变频器应用概论l3.将转速差将转速差n换算为转差频率换算为转差频率fl上述上述4极极电动机的机的额定定f为：l f=502/60=1.33Hzl电动机起动过程：电动机起动过程：l当电动机从当电动机从0速起动时，速起动时，n1上升到额定上升到额定f 时，此，此时电动机机转子如果子如果还没有没有转动，电动机达到了机达到了额定定转矩，同矩，同时达到达到额定定电流。如果因流。如果因为负载重重转子子还是是转不起来，不起来，n1继续上上升，升，f进一步增大，一步增大，I1进一步增大，当一步增大，当I1达到达到过流流值，变频器器过流跳流跳闸。本讲稿第二十页，共四十一页第第1章章 变频器应用概论变频器应用概论l1.2.3 电动机短路机短路过流情况流情况l当当电动机短路，因机短路，因为没有了没有了电动机起机起动的的电磁感磁感应过程，程，变频器器一一给电就就过流，没有流，没有频率的上升率的上升过程，程，这是我是我们分析分析电动机机损坏坏造成造成变频器器过流的依据。流的依据。l结论：结论：l1.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，变化，n也就随着也就随着负载的大小而的大小而变化。化。l2.在起在起动时，当，当n1上升到上升到n时，转子才有可能子才有可能转动。l3.如果如果负载发生短路，通生短路，通电就就过流，看不到流，看不到频率上升率上升过程。程。本讲稿第二十一页，共四十一页第第1章章 变频器应用概论变频器应用概论l1.2.4 n概念的工程概念的工程应用用l1.具有机械抱具有机械抱闸的系的系统，n是是变频器松器松闸或抱或抱闸的的计算算频率率（根据（根据该计算算频率，适当增加）率，适当增加）l例：翻例：翻车抱抱闸时间长引起引起过流流l变频器：器：AB：130KW，l额定定电流流260A。l电动机：机：2x36KW，l额定定电流流160A。l抱抱闸电流达流达340A，l严重重过流。流。本讲稿第二十二页，共四十一页第第1章章 变频器应用概论变频器应用概论l抱闸频率换算：抱闸频率换算：l将将n换算为变频器的输出频率换算为变频器的输出频率fl该电动机机为10极：极：n1=600r/min，n=590r/min，l n=600r/min-590r/min=10r/minl f=105/60=0.83Hzl也就是说当变频器输出频率为也就是说当变频器输出频率为0.83Hz时，该电动机此时有时，该电动机此时有额定转矩额定转矩TN，就应该抱闸或松闸，因为该翻车机松闸时间，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严重超时，造成变频器严重过流。该变频器正常工作电流才才80A，过流值达，过流值达340A。本讲稿第二十三页，共四十一页第第1章章 变频器应用概论变频器应用概论l1.2.5 电动机的发电效应电动机的发电效应l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。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。发电发电状态也是电动机的一种常用状态。状态也是电动机的一种常用状态。电动机的做功规律为：电动机的做功规律为：ln1n，旋转磁场为主动，转子为被动，电动状态；旋转磁场为主动，转子为被动，电动状态；ln1110KW，即选择，即选择90KW变频变频器容量不够。后通过论证，选择器容量不够。后通过论证，选择160KW变频器，额定电流变频器，额定电流520A，变频器工作正常。，变频器工作正常。l 520A530A，变频器额定电流等于电动机过载电流。，变频器额定电流等于电动机过载电流。l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。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。所以选择变频器按工作电流，而不按额定功率。本讲稿第四十页，共四十一页第第1章章 变频器应用概论变频器应用概论敬请提出建议，敬请提出建议，谢谢大家！谢谢大家！本讲稿第四十一页，共四十一页