变频器原理课件精.ppt

变频器原理课件第1页，本讲稿共39页绪论本章主要内容：变频器的概念和用途 变频器的发展历程 变频器的应用现状和发展趋势 课程内容及学习要求 学时：1第2页，本讲稿共39页n变频器的概念变频器的概念n变频器的用途变频器的用途三相交流电网 3 AC,400V,50 Hz开关或接触器开关或接触器 变频器异步电动机 转速可调050Hz可调可调1.变频器的概念和用途第3页，本讲稿共39页n 直流调速系统直流调速系统的优缺点的优缺点2.变频器的发展历程n 交流调速系统交流调速系统的优缺点的优缺点n 变频器的诞生变频器的诞生n 变频器的发展与成熟变频器的发展与成熟第4页，本讲稿共39页n起步较晚起步较晚n已进入已进入 “黄金时期黄金时期”n国外品牌国外品牌n国内品牌国内品牌n变频调速的效果变频调速的效果n市场空间市场空间3.我国变频器的应用现状第5页，本讲稿共39页n向向专用型专用型方向发展方向发展n向向人性化人性化方向发展方向发展n易用性易用性不断提高不断提高4.变频器的发展趋势q功率结构模块化q智能化（信息化）q优化电网接口第6页，本讲稿共39页n课程性质课程性质 “变频器原理与应用变频器原理与应用”是是“数学数学”、“物理物理”、“电工基础电工基础”、“电子技术电子技术”、“电力电子技术电力电子技术”、“电力拖动电力拖动”、“电气控制电气控制”等课程等课程的后续课程的后续课程 ，又与，又与 “交直流调速系统交直流调速系统”、“控制控制技术技术”等专业课程有着横向联系。等专业课程有着横向联系。n课程的主要任务课程的主要任务掌握变频器的结构和工作原理。掌握变频器的结构和工作原理。掌握安装、调试变频器的基本技能。掌握安装、调试变频器的基本技能。掌握设计变频调速系统的基本方法。掌握设计变频调速系统的基本方法。5.课程的内容第7页，本讲稿共39页n课程结构课程结构第8页，本讲稿共39页n涉及面广涉及面广 变频器是高科技的产品，技术含量高。变频器是高科技的产品，技术含量高。n实践性强实践性强 侧重变频器的典型应用。侧重变频器的典型应用。n考核办法考核办法实验实验 2020分分考试考试 8080分分n授课学时授课学时 12 12 学时学时n实验学时实验学时 4 4 学时学时 6.课程特点及要求第9页，本讲稿共39页n主要教材和参考书主要教材和参考书教材教材 王兆义王兆义.变频器应用与实训指导变频器应用与实训指导.高等教育出版社高等教育出版社,2005,2005参考资料参考资料 G120 G120操作手册（简明版）操作手册（简明版）电子文档电子文档 CU240S CU240S操作手册（英文版）操作手册（英文版）电子文档电子文档第10页，本讲稿共39页总结 重点重点：变频器的概念和用途。：变频器的概念和用途。难点难点：变频器的发展趋势。：变频器的发展趋势。绪论 变频器的概念和用途 变频器的发展历程、应用现状和发展趋势 课程内容及学习要求第11页，本讲稿共39页第1章 基础知识本章主要内容：1.1 三相异步电动机1.2 三相异步电动机的起动和制动1.3 电力电子器件简介1.4 脉冲宽度调制（PWM）原理1.5 变频器的组成和分类第12页，本讲稿共39页1.1 三相异步电动机本节主要内容：三相异步电动机结构及工作原理 三相异步电动机的电磁特性 三相异步电动机的机械特性 三相异步电动机的调速方式第13页，本讲稿共39页1.三相异步电动机结构及工作原理三相感应电三相感应电动机动机定子定子气隙气隙转子转子机座机座端盖端盖转子铁心转子铁心轴轴转子绕组转子绕组定子铁心定子铁心定子绕组定子绕组鼠笼型鼠笼型绕线型绕线型第14页，本讲稿共39页机座机座机座机座端盖端盖端盖端盖风扇风扇风扇风扇接线盒接线盒接线盒接线盒定子绕组定子绕组定子绕组定子绕组鼠笼转子鼠笼转子鼠笼转子鼠笼转子端环端环端环端环散热筋散热筋散热筋散热筋轴轴轴轴轴承轴承轴承轴承图图图图1.1 1.1 三相感应电机的结构图三相感应电机的结构图三相感应电机的结构图三相感应电机的结构图第15页，本讲稿共39页图图图图1.2 1.2 三相感应电机的结构图三相感应电机的结构图三相感应电机的结构图三相感应电机的结构图第16页，本讲稿共39页第17页，本讲稿共39页n 鼠笼型转子鼠笼型转子第18页，本讲稿共39页n 绕线式转子绕线式转子 第19页，本讲稿共39页ABCCBAit1AZBXCYN NS S2N NS S3N NS S4N NS S5N NS S6N NS SN NS SN NS SN NS SN NS SN NS SN NS SN NS Se2,i2f ff fT,T,n nn n1 1n 三相感应式电动机的工作模型三相感应式电动机的工作模型规定规定规定规定电流从首端流入、末端流出时为正。123456第20页，本讲稿共39页n 旋转磁场旋转磁场旋转磁场的转速（同步速）旋转磁场的转速（同步速）电网频率电网频率电机的极对数电机的极对数第21页，本讲稿共39页转差转差定义为：定义为：即转子与旋转磁场之间存在相对运动，是感应电动机即转子与旋转磁场之间存在相对运动，是感应电动机稳定运行的必要条件。稳定运行的必要条件。转差率转差率定义为：定义为：其大小反映了电机的转速，即其大小反映了电机的转速，即n 转差率转差率第22页，本讲稿共39页E1=4.44K1N11m=U1+U E11m 将将U忽略，则忽略，则E1U11m 2.三相异步电动机的电磁特性n 感应电动势感应电动势E1n U1/1=常数常数第23页，本讲稿共39页n 机械特性的参数表达式机械特性的参数表达式其中：其中：p p为电机极对数；为电机极对数；U1U1为相电压有效值为相电压有效值 r1r1为定子每相绕组的内阻为定子每相绕组的内阻 x1x1为每相漏阻抗为每相漏阻抗 r2r2为折算到定子侧的每相电阻为折算到定子侧的每相电阻 x2x2为折算到定子侧的漏电阻为折算到定子侧的漏电阻电机参数一定，电机参数一定，且且U U1 1，f f1 1不变时，不变时，T T仅与仅与S S有关有关。机械特性曲线机械特性曲线3.三相异步电动机的机械特性第24页，本讲稿共39页D D:理想空载点理想空载点理想空载点理想空载点(同步点同步点同步点同步点)C:C:额定运行点额定运行点额定运行点额定运行点B:B:最大转矩点最大转矩点最大转矩点最大转矩点 (拐点）拐点）拐点）拐点）A:A:起动点起动点起动点起动点临界转差率临界转差率临界转差率临界转差率最大转矩最大转矩最大转矩最大转矩起动转矩起动转矩起动转矩起动转矩理想空载点额定运行点最大转矩点起 动 点n 机械特性中四个关键点机械特性中四个关键点图图1.3 感应电机的机械特性感应电机的机械特性第25页，本讲稿共39页n异步电动机的异步电动机的调速原理调速原理变频变频变频变频 (他控式、自控式）他控式、自控式）他控式、自控式）他控式、自控式）变极变极变极变极调压调压调压调压串电阻串电阻串电阻串电阻串级串级串级串级电磁转差离合器电磁转差离合器电磁转差离合器电磁转差离合器耗能型有级调速设备费用高4.三相异步电动机的调速方式 第26页，本讲稿共39页n 异步电动机的异步电动机的变极调速变极调速2 2p p=4=4A1X1X2A2AXN NS SN NS SA A1 1A A2 2X X1 1X X2 2AXA A1 1A A2 2X X1 1X X2 2AXA A1 1A A2 2X X1 1X X2 2AXA1X1X2A2AXN NS S2 2p p=2=2第27页，本讲稿共39页调压调速调压调速1 12 23 3c cb ba a不变不变不变不变n 异步电动机的异步电动机的改变转差率调速改变转差率调速图图图图1.6 1.6 变转差率调速时的机械特性变转差率调速时的机械特性变转差率调速时的机械特性变转差率调速时的机械特性第28页，本讲稿共39页不变不变不变不变1 12 2轻载调速轻载调速范围不大范围不大调速前：调速前：1，S1调速后：调速后：2，S2绕线式感应电动机转子串电阻调速（串级调速）绕线式感应电动机转子串电阻调速（串级调速）图图图图1.7 1.7 串电阻调速时的机械特性串电阻调速时的机械特性串电阻调速时的机械特性串电阻调速时的机械特性第29页，本讲稿共39页调速原理调速原理连续可调连续可调、连续可调连续可调主要设备主要设备变频器变频器V1V3V5V4V6V2M逆变逆变可调可调整流整流n 异步电动机的异步电动机的变频调速变频调速图图图图1.4 1.4 变频器的结构变频器的结构变频器的结构变频器的结构第30页，本讲稿共39页 变频调速时的机械特性变频调速时的机械特性同步点同步点最大转矩点最大转矩点：起动点起动点：不变不变最大转矩对应的转速降：最大转矩对应的转速降：不变不变保持保持保持保持 不变不变不变不变弱磁调速弱磁调速1 12 2图图图图1.5 1.5 变频调速时的机械特性变频调速时的机械特性变频调速时的机械特性变频调速时的机械特性ffn:恒功率恒功率调速；调速；第31页，本讲稿共39页变极调速变极调速变转差率调速变转差率调速变频调速变频调速n 异步电动机的异步电动机的三种三种调速方式的比较调速方式的比较第32页，本讲稿共39页1.2 三相异步电动机的起动和制动本节主要内容：三相异步电动机的起动方法 三相异步电动机的制动方法 第33页，本讲稿共39页1.三相异步电动机的起动方法 q 要求要求:有不太大的起动电流有不太大的起动电流足够大的起动转矩足够大的起动转矩动态转矩动态转矩T T很小很小q 起动方法起动方法:直接起动直接起动降压起动降压起动低频起动低频起动第34页，本讲稿共39页图图图图1.8 1.8 低频启动时的机械特性低频启动时的机械特性低频启动时的机械特性低频启动时的机械特性第35页，本讲稿共39页2.异步电动机的制动方法q电动机的制动状态：指电磁转矩T与转子转速n方向 相反的状态。q制动方式:直流制动：直流制动：回馈制动反接制动 第36页，本讲稿共39页q直流制动 制动原理 制动过程图图图图1.8 1.8 直流制动原理直流制动原理直流制动原理直流制动原理图图图图1.9 1.9 直流制动机械特性直流制动机械特性直流制动机械特性直流制动机械特性第37页，本讲稿共39页q回馈制动 制动原理 回馈制动的条件：nn1 图图图图1.10 1.10 回馈制动机械特性回馈制动机械特性回馈制动机械特性回馈制动机械特性第38页，本讲稿共39页小结 重点重点：三相异步电动机三相异步电动机的启动和制动方式的启动和制动方式难点难点：各种启动和制动方式的工作原理：各种启动和制动方式的工作原理1.2 三相异步电动机的起动和制动三相异步电动机的起动方式三相异步电动机的制动方式直接起动直接起动降压起动降压起动低频起动低频起动直流制动直流制动回馈制动回馈制动反接制动反接制动第39页，本讲稿共39页