变频器方四4.9ppt课件.ppt

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1、变频器方四4.9项目项目4 变频调速系统的基本控制电路变频调速系统的基本控制电路 任务1 变频器与PLC的连接任务2 变频器的基本控制任务3 变频器的工频/变频切换电路任务4 上位机对变频器的控制如何实现变频调速的自动控制：只要将变频器和继电器配合使用就能达到。继电器分为三种：第一种是应用线圈通电控制触点吸合的传统继电器；第二种是数字继电器，又称可编程控制器（PLC），它可通过软件来改变控制过程；第三种是PC机，应用串行接口与变频器进行通信。继电器与变频器之间的连接如图所示。 1、知识目标、知识目标 （1）掌握PLC和变频器联机方法。 （2）掌握继电器、PLC与变频器组合的电动机正反转控制方法

2、。 （3）掌握PLC控制工频-变频切换的原理。 （4）熟悉计算机与变频器连接方法。 2、技能目标、技能目标 （1）根据相关控制要求设置有关参数。 （2）学会进行PLC与变频器的连接和控制程序的编制。 （3）能熟练掌握变频调速系统的基本控制电路的维修与调试。 （4）掌握计算机与变频器的通信规格、参数设定、数据格式和编程方法。 学习目标学习目标 任务描述任务描述使用PLC通过RS485总线控制变频器，使电动机按控制要求运转。任务分析任务分析如何处理PLC联机控制变频器目前在工业自动化系统中的应用知识导航知识导航一、一、PLC与变频器的连接方式与变频器的连接方式1、利用PLC的模拟量输出模块控制变频

3、器PLC的模拟量输出模块输出05V电压信号或420 mA电流信号，作为变频器的模拟量输入信号，控制变频器的输出频率，如图所示。其缺点是在大规模生产线中，控制电缆较长，尤其是DA模块采用电压信号输出时，线路上有较大的电压降，影响了系统的稳定性和可靠性。 任务1 变频器与PLC的连接 2、利用、利用PLC的开关量输出控制变频器的开关量输出控制变频器PLC（MR型或MT型）的输出端、COM端直接与变频器的STF（正转启动）、RH（高速）、RM（中速）、RL（低速）、S G等端口分别相连。PLC可以通过程序控制变频器的启动、停止、复位，也可以控制变频器高速、中速、低速端子的不同组合，实现多段速度运行。

4、PLC的开关输出量一般可以与变频器的开关量输入端直接相连，如图所示。这种控制方式的接线简单，抗干扰能力强。但是，因为它是采用开关量来实施控制的，其调速曲线不是一条连续平滑的曲线，也无法实现精细的速度调节。这种开关量控制方法的调速精度无法与采用扩展存储器的通信控制方式相比。（1）采用RS-485无协议通信方法控制变频器PLC采用RS串行通信指令编程。采用RS-485无协议通信方法控制变频器的优点为硬件简单，造价最低，可控制32台变频器；缺点是编程工作量较大。（2）采用RS-485的Modbus-RTU通信方法控制变频器三菱新型F700系列变频器使用RS-485端子，利用Modbus-RTU协议与

5、PLC进行通信。采用RS-485的Modbus-RTU通信方法控制变频器的优点是Modbus通信方式的PLC编程比RS-485无协议方式要更加简单便捷，缺点是PLC编程的工作量仍然较大。（3）采用现场总线方式控制变频器三菱变频器可内置各种类型的通信选件，如用于CC-Link现场总线的FR-A5NC选件、用于Profibus-DP现场总线的FR-A5AP(A)选件、用于DeviceNet现场总线的FR-A5 ND选件等。三菱FX系列PLC有对应的通信接口模块与之对接。优点为速度快，距离远，效率高，工作稳定，编程简单，可连接的变频器数量多；缺点是造价较高，远远高于采用扩展存储器通信控制方式的造价。

6、3、PLC与通信接口的连接与通信接口的连接 首先为变频器设置与通信有关的参数，如“站号”、“通信速率”、“停止位长/字长”、“奇偶校验”等。变频器内的参数用于设置通信参数。参数设定通过操作面板或变频器设置软件FR-SWl-SETUP-WE在PU口进行。三、通信方式三、通信方式PLC与变频器之间通信需要遵循通用的串行接口协议(uss)，按照串行总线的主从通信原理来确定访问的方法。总线上可以连接一个主站和最多31个从站，主站根据通信报文中的地址字符来选择要传输数据的从站，在主站没有要求它进行通信时，从站本身不能首先发送数据，各个从站之间也不能直接进行信息的传输。 二、变频器通信参数的设置二、变频器

7、通信参数的设置 1.对三菱变频器进行参数设置 PLC和变频器之间进行通信，通信规格必须在变频器的初始化中设定，如果没有进行初始设定或有一个错误的设定，数据将不能进行传输。Pr.122号参数一定要设成9999。 2.复位变频器 3.对三菱PLC进行设置，PLC通信格式D8120=H009F 三菱FX系列PLC在进行计算机链接(专用协议)和无协议通信(RS指令)时，均需对通信格式(D8120)进行设定，其中，包含波特率、数据长度、奇偶校验、停止位和数据格式等。 4.电缆制作及PLC与变频器连接（1）RS485接口采用RJ45插座，连接电缆采用10BASE-T电缆。（2）在电缆与PU接口连接时，必须

8、要首先卸下操作面板；（3）不能将PU接口连入计算机的局域网卡、传真机调制解调器或电话接口，否则，由于电子规格的不同，可能会损坏变频器。（4）通信电缆使用五芯电缆，插针2和8不使用。 5.编写通信程序实现通信任务实施任务实施 任务描述 利用变频器改造异步电动机正反转两地控制的控制线路 任务任务2 变频器的基本控制变频器的基本控制任务分析任务分析电动机的正反转是利用继电器、接触器来控制电动机的正反转，利用PLC控制变频器的交流拖动系统与传统的方法相比，在操作、控制、效率、精度等各个方面都具有无法比拟的优点，可以简单、方便地实现电动机的正反转等多种控制要求 。知识导航知识导航1、利用变频器控制电动机

9、电源电路利用变频器进行调速控制时，只须改变变频器内部逆变电路功率器件的开关顺序，即可达到对输出进行换相的目的，很容易实现电动机的正反转切换，而不需要专门的正反转切换装置。由前面的知识可知，变频器对电动机的正反转控制是通过控制变频器STR、STF两个端子的接通与断开来实现的 。 利用STR、STF两个端子的接通与断开控制的缺点是反转控制前，必须先断开正转控制，正转和反转之间没有互锁环节，容易产生误动作。 为了克服上述存在的问题，通常将开关改为应用继电器和接触器来控制变频器STR、STF两个端子的接通与断开 .按钮SB2、SB1用于控制接触器KM，从而控制变频器的接通或切断电源。按钮SB4、SB3

10、用于控制正转继电器KA1，从而控制电动机的正转运行与停止。按钮SB6、SB5用于控制反转继电器KA2，从而控制电动机的反转运行与停止。 注意：注意：正转与反转运行只有在接触器KM已经动作、变频器已经通电的状态下才能进行。与按钮 SB1常闭触点关联的KA、 KA2触点用以防止电动 机在运行状态下通过 KM直接停机。 2、利用继电器与变频器组合来控制电路、利用继电器与变频器组合来控制电路 PLC与变频器组合对电动机正反转控制，只需利用PLC的输出端子来控制变频器的STR、STF两个端子，按下SB1，输入继电器X0得到信号并动作，输出继电器Y0动作并保持。Y0动作后，Yl动作，上电指示灯HL1亮。按

11、下SB3，X2得到信号并动作，输出继电器Yl0动作，变频器的STF接通，电动机正转起动并运行。同时，Y2也动作，正转指示灯HL2亮。按下SB4，X3得到信号并动作，输出继电器Y11动作。变频器的STR接通，电动机反转起动并运行。同时，Y3也动作，反转指示灯HL3亮。 当电动机正转或反转时，X2或X3的常闭触点断开，使SB2（即Xl）不起作用，从而防止变频器在电动机运行的情况下切断电源。如果再按下SB2，则Xl得到信号，使Y0复位，指示灯HL1灭，变频器不能运行。电动机运行时，如果按下SB5，则X4得到信号，一方面使Y0复位，同时Y4动作，指示灯HL4亮。 3、利用、利用PLC与变频器组合的电动

12、机正反转控制电路与变频器组合的电动机正反转控制电路 1、设计电路 三相交流输入电源与主回路端(R，S，T)之间的连线一定要接1个无熔丝开关。最好能另串接1个电磁接触器(MC)以在变频器保护功能动作时可同时切断电源(电磁接触器的两端需加装R-C吸收电路)。 任务实施任务实施2、元器件摆放根据设计的电路图，首先确定变频器、交流接触器位置，然后逐步确定其他电器。元器件布置要整齐、匀称、合理。并排安装数台变频器时，相互向应留出100mm以上的间隔；上下安装数台变频器时，相互间应留出200mm以上的间隔。 3、元器件固定用划针确定位置，再进行元器件安装固定。元器件要先对角固定，不能一次拧紧，待螺钉上齐后

13、再逐个拧紧。 按电路图的要求确定走线方向进行布线。截取长度合适的导线，选择适当剥线钳钳口进行剥线。线号套管必须齐全，每一根导线的两端都必须套上编码套管。标号要写清楚，不能漏标、误标。接线不能松动、露出铜线不能过长、不能压绝缘层，从一个接线桩到另一个接线桩的导线必须是连续的，中间不能有接头，不得损伤导线绝缘及线芯。各元器件与行线槽之间的导线，应尽可能做到横平竖直，变换走向要垂直。变频器的接地专门有一个接地端子“E”，应将此端子与大地相接。变频器输入电源R、S、T并无相序分别，可任意连接使用。5、检查线路 按电路图或电气接线图从电源端开始，逐段核对接线及接线端子处的线号。用万用表检查线路的通断，用

14、500V兆欧表检查线路的绝缘电阻，检查主、控电路熔断器。6、变频器参数输入 变频器参数可根据电动机的铭牌规定设定，有些参数也可以由变频器自动测量设定。上限频率与下限频率是调速控制系统所要求变频器的工作范围，它们的大小应根据实际工作情况设定，避免造成电动机因运转速度过低可能产生过热现象，或是因速度过高造成机械磨损等。 4、布线、布线 变频器的输出端接上电动机，但电动机与负载断开，进行通电试验。观察变频器配上电动机后的工作情况，同时校准电动机的旋转方向。 先将频率设置于0位，合上电源后，微微提升工作频率，观察电动机的起转情况，以及旋转方向是否正确，如方向相反，则予以纠正。 将频率上升至额定频率，让

15、电动机运行一段时间。如一切正常，再选若干个常用的工作频率，也使电动机运行一段时间。 将给定频率信号突降至0位(或按停止按钮)，观察电动机的制动情况。信号灯等进行调试。 特别提示：安装完毕的控制线路板，必须认真检查并经过老师同意后才能通电试运转。在通电试运转时，应认真执行安全操作规程的有关规定，一人监护，一人操作。空载试运转时接通三相电源，合上电源开关，用试电笔检查，氖管亮表示电源接通。依次按动正反转按钮，观察接触器动作是否正常，两地控制都须经反复几次操作，正常后方可进行带负载试运转。 7、空载试运转（1）起转试验：使工作频率从0Hz开始微微增加，观察拖动系统能否起转、在多大频率下起转。如起转比

16、较困难，应设法加大启动转矩。具体方法有：加大启动频率，加大U/f比，以及采用矢量控制等。（2）启动试验：将给定信号调至最大，按启动键，观察启动电流的变化及整个拖动系统在升速过程中运行是否平稳。若因启动电流过大而跳闸，则应适当延长升速时间，如在某一速度段启动电流偏大，则设法通过改变启动方式(S曲线)来解决。（3）停机试验：将运行频率调至最高工作频率，按停止键，观察拖动系统的停机过程中是否出现因过电压或过电流而跳闸，有则应适当延长降速时间。当输出频率为0Hz时，观察拖动系统是否有爬行现象，有则应适当加强直流制动。 特别提示：特别提示：带负载试运转，拉下电源开关，接通电动机检查接线无误后，再合闸送电

17、，启动电动机。在负载的最低工作频率下，应观察电动机的发热情况。9、切断电源，整理现场、切断电源，整理现场 带负载试运转正常，经指导老师确认后断开电源。先拆除三相电源线，再拆除电动机线，整理现场。8、带负载试运转、带负载试运转 基本的操作步骤：理解试题和检查元器件分析控制要求输入输出点分配编写程序设计电路图元器件摆放元器件固定布线检查线路程序输入空载试运转带负载试运转断开电源，整理现场。 （1）理解试题和检查元器件是指：认真阅读和理解试题要求，要重点检查电路图、配线板、行线槽、导线及各种元器件是否齐全。检查所用元器件的外观应完整无损，附件、备件齐全，所用元器件要合格。（2）简单分析控制要求 根据

18、系统需完成的控制任务，对被控对象的控制过程、控制规律、功能和特性进行详细分析。根据电器控制电路的设计方法，建立变频控制的电气控制系统电路图。因为变频器外部端子控制模式有多种，所以在设计时，应先确定变频器外部端子控制模式中的一种。（3）设计电路图时注意：设计线路一般都是在基本控制线路的基础上增加一些功能，相对都比较简明。要根据自己设计的电路图进行安装与调试，所以一定要认真理解的设计要求，所设计的电路要满足机械设备对电气控制线路的要求和保护要求。在满足工艺要求的前提下，力求使控制线路简单、合理、正确和安全，操作和维修要方便。配线距离长或接近强干扰源或大负荷频繁通断的外部信号，最好加中间继电器进行再

19、次隔离。为了保证输出触点的安全和防止干扰，当执行元件为感性负载时，交流负载线圈两端应加入浪涌吸收回路，如阻容电路或压敏电阻。 （4）布线时注意：当变频器和其他设备或有多台变频器一起接地时，每台设备都必须分别与地线相接，不允许将一台设备的接地端与另一台的接地端相接后再接地。（5）检查线路注意：布线的同时要不断检查是否按线路图的要求进行布线。重点检查主回路有无漏接、错接及控制回路中容易接错之处。用500V兆欧表检查线路的绝缘电阻，绝缘电阻不应小于0.5M主、控电路熔断器选择要正确。 拓展内容拓展内容 任务描述 用FX2系列PLC控制工频/变频切换 任务分析任务分析 变频器拖动系统中不能停止运行常需

20、要进行变频工频运行切换 知识导航知识导航 一台电动机变频运行，当频率上升到50Hz（工频）并保持长时间运行时，应将电动机切换到工频电网供电，让变频器休息或另作他用；另一种情况是当变频器发生故障时，则需将其自动切换到工频运行，同时进行声光报警。 任务任务3 变频器的工频变频器的工频/变频切换电路变频切换电路 1、手动切换控制线路原理、手动切换控制线路原理 图4-13为工频运行与变频运行手动切换控制线路。其中，图4-13（a）为主电路，图4-13（b）为控制电路。图中， KM1用于将电源接至变频器的输入端； KM2用于将变频器的输出端接至电动机， KM3用于将工频电源接至电动机。因为在工频运行时，

21、变频器不可能对电动机进行过载保护，所以接入热继电器FR作为工频运行时的过载保护，我们把FR的常闭触点接在了变频与工频的公共端，所以在变频运行时热继电器也有过载保护功能。由于变频器的输出端子是绝对不允许与电源相接的，因此， KM2与KM3是绝对禁止同时导通的，相互之间加了可靠的互锁。 SA为变频运行与工频运行的切换开关。SB2既是工频运行的起动按钮，也是变频运行的电源接入按钮。SB1既是工频运行的停止按钮，也是变频运行的电源切断按钮，与SB1并联的KA的常开触点保证了变频器正在运行期间，不能切断变频器的电源。SB4为变频运行的起动按钮， SB3为变频运行的停止按钮。 当SA处于工频位置时，按下按

22、钮SB2，电动机以工频运行，按下按钮SB1电动机停转。在工频运行期间， SB3和SB4不起作用。 当SA处于变频位置时，按下按钮SB2，接通变频器的电源，为变频器运行做准备，按下按钮SB1切断变频器电源，变频器不能运行。接通变频器的电源后，按下按钮SB4，变频器运行，按下按钮SB3，变频器停止运行。 在变频运行时，不能通过SB1停车，只能通过SB3以正常模式停车，与SB1并联的KA常开触点保证了这一要求。一、手动控制切换电路一、手动控制切换电路 2、手动切换与故障自动切换的控制电路、手动切换与故障自动切换的控制电路同时R1的常开触点R1（R1A，R1C）闭合，一方面接通由蜂鸣器HA和指示灯HL

23、组成的声光报警电路，另一方面使时间继电器KT线圈通电，其常开触点延时闭合，自动接通工频运行电路，电动机以工频运行。此时操作人员应及时将SA拨到工频运行位置，声光报警结束，及时检修变频器。图4-14工频与变频转换控制电路在变频运行时，不能通过SB1停车，只能通过SB3以正常模式停车，与SB1并联的KA常开触点保证了这一要求。控制电路正常运行、停车、手动切换与图4-13相同，但当变频运行变频器出现故障时，变频器内部继电器R1的常闭触点R1（R1B，R1C）断开，交流接触器KM1、KM2线圈断电，切断变频器与交流电源和电动机的连接。 1、电路图、电路图二、用二、用PLC控制工频控制工频/变频切换变频

24、切换2、梯形图 1）将选择开关SA2旋至“工频运行位”，使输入继电器X0动作，为工频运行做好准备。 2）按启动按钮SB1，输入继电器X2动作，使输出继电器Y2动作并保持，从而接触器KM3动作，电动机在工频电压下启动并运行。 3）按停止按钮SB2，输入继电器X3动作，使输出继电器Y2复位，而接触器KM3失电，电动机停止运行。 注意：如果电动机过载，热继电器触点FR闭合，输入继电器Y2、接触器KM3相继复位，电动机停止运行。（2）变频通电段）变频通电段 1）首先将选择开关SA2旋至“变频运行”位，使输入Xl动作，为变频运行做好准备。 2）按下SB1，输入X2动作，使输出Y1动作并保持。一方面使接触

25、器KM2 动作，电动机接至变频器输出端；另一方面，又使输出Y0动作，从而接触器KM1 动作，使变频器接通电源. 3）按下SB2，输入X3动作，在Y3未动作或己复位的前提下，使输出Y1复 位，接触器KM2复位，切断电动机与变频器之间的联系。同时，输出Y0与接触器 KM1也相继复位，切断变频器的电源。 （1）工频运行段）工频运行段 1）按下SB3，输入X4动作，在Y0已经动作的前提下，输出Y3动作并保持， 继电器KA动作，变频器的STF接通，电动机升速并运行。同时，Y3的常闭触点使停止按钮SB2暂时不起作用，防止在电动机运行状态下直接切断变频器的电源。 2）按下SB4，输入X5动作，输出Y3复位，

26、继电器KA失电，变频器的STF断开，电动机开始降速并停止。 （4）变频器跳闸段）变频器跳闸段 如果变频器因故障而跳闸，则输入X7动作，一方面Y1和Y3复位，从而输出Y0、接触器KM2和KM1、继电器KA也相继复位，变频器停止工作；另一方面，输出Y4和Y5动作并保持，蜂鸣器HA和指示灯HL工作，进行声光报警。同时，在Y1已经复位的情况下，时间继电器T1开始计时，其常开触点延时后闭合，使输出Y2动作并保持，电动机进入工频运行状态。 （5）故障处理段）故障处理段 报警后，操作人员应立即将SA旋至“工频运行”位。这时，输入继电器X0动作，一 方面使控制系统正式转入工频运行方式;另一方面，使Y4和Y5复

27、位，停止声光报警。（3）变频运行段）变频运行段 I/O口分配表2、硬件电路设计主回路端子(R、S、T)接三相电源输入端，(U、V、W)接三相异步电动机。元器件的摆放要整齐、合理并应考虑其散热、电磁兼容性。导线布线时要注意PLC与变频器的控制线互相干扰。 3、梯形图的设计工频起动（通电）工频停止（断电）变频起动变频通电变频断电变频运行变频停止变频故障报警变频、工频延时切换故障复位。4、PLC控制工频/变频切换控制程序任务实施任务实施1.设计电路按电路图或电气接线图从电源端开始，逐段核对接线及接线端子处的线号。用万用表检查线路的通断，用500V兆欧表检查线路的绝缘电阻，检查主、控电路熔断器。6、变

28、频器参数输入变频器参数可根据电动机的铭牌规定设定。按照控制要求输入保护参数，上限、下限频率等。7、带负载运行之前，先空载试运转。发现问题及时切断电源。5、检查线路 任务描述任务描述 利用计算机实现对变频器的控制 任务分析任务分析 利用RS485的接口，用通信电缆和计算机连接起来，通过在计算机上编制用户程序实现对变频器进行运行状态的监控、运行频率的设定、启动、停止等操作。 知识导航知识导航随着现代化工业的不断发展和自动化技术的不断进步，现代化工厂中自动化控制系统普遍用计算机作为上位监控的监控终端，组态软件因其功能的不断完善和应用的简易性，已经广泛应用于工业生产的上位监控中。变频器除单独使用外，多

29、数情况是作为工业自动化控制系统的一个组成部分，尤其是作为被监控的驱动终端存在。因此，在工业自动化系统中，上位机和作执行与检测器件的变频器之间可以相互配合，共同完成控制任务。PC可以控制变频器的运行方式和给定频率，监控变频器的各个参数。任务任务4 上位机对变频器的控制上位机对变频器的控制 由于变频器的PU口是一个RS485接口，因此相应的计算机也必须有RS485接口。计算机作为主机只能是一台，可以连接多台变频器，连接的变频器应分配不同的站号，为了防止干扰影响，配线应尽可能短。计算机与变频器的标准连接采用5根线，带有RS-485的计算机与一台变频器的具体接线图如图4-17所示。带有RS-485的计

30、算机与n台变频器的具体接线图如图4-18所示。一、计算机与变频器之间的硬件连接一、计算机与变频器之间的硬件连接 由于目前使用的计算机串行接口多采用RS-232C，因而需外加RS-232C与RS-485 的电平转换器。带有RS-232C接口的计算机与多台变频器组合的连接示意图如图4-19所示。二、计算机与变频器之间的通讯规格二、计算机与变频器之间的通讯规格三、变频器的初始化参数设定三、变频器的初始化参数设定 计算机与变频器之间的数据传输是自动以ASCII码式进行的。通讯时计算机作为发送单元，启动通讯过程，而变频器只能作为接收单元。通讯过程可分为三个阶段：通讯请求阶段、变频器响应阶段和计算机对响应

31、数据应答阶段（并不是所有功能都需三阶段）。 四、计算机与变频器的通讯过程四、计算机与变频器的通讯过程 *1 表示如果发现用户程序通讯请求发送到变频器的数据有错误时，从用户程序通讯执行再试操作。如果连续再试次数超过参数设定值，变频器进入到报警停止状态。*2表示发现从变频器返回的数据错误时，从变频器给计算机返回“再试数据3”。如果连续数据错误次数达到或超过参数设定值，变频器进入到报警停止状态。图中2为变频器数据处理时间,除变频器复位外，其它均有数据通讯，4为计算机处理延迟时间，无通讯操作，图中空白处均表示无通讯操作。 （1）从计算机到变频器的通讯请求数据格式 五、计算机与变频器的通讯数据格式五、计

32、算机与变频器的通讯数据格式（2）数据写入时从变频器到上位计算机的应答数据格式 （3）读出数据时从变频器到计算机的应答数据格式 （4）读出数据时从计算机到变频器的发送数据格式）读出数据时从计算机到变频器的发送数据格式 3、数据格式中的数据定义、数据格式中的数据定义变频器站号范围在H00HIF (0031)之间设定 1、按照图把计算机与变频器连接好 安装FX2N-485-BD通信模板和FX2N-ROM-E1功能扩展存储器时，用RJ45电缆分别将其连接变频器的PU端，在网络末端变频器的信号接收端RDA、RDB之间连接一只100终端电阻，以消除由于信号反射的影响而造成的通信障碍。 2、变频器通信参数的

33、设置 为了正确地建立通信，必须为变频器设置与通信相关的参数，如“站号”、“通信速率”、“停止位长/字长”、“奇偶校验”等。按照表4-5对三菱变频器通信参数进行设置。参数的设定通过操作面板或变频器设置软件FR-SW1-SETUP-WE在PU口进行。 3、复位变频器确保设定的参数有效。 4、编写通讯程序，实现通讯。 任务实施任务实施 学习目标学习目标 1、知识目标、知识目标（1）掌握变频器的选择方法。（2）掌握变频器容量的计算。（3）了解变频器的安装要求和注意事项。 2、技能目标、技能目标（1）掌握变频器的安装工艺与方法。（2）能够进行变频器的选择与计算。（3）能够进行变频器的日常维护与检修。项目

34、项目5 变频器的选择、安装及维护变频器的选择、安装及维护 任务描述任务描述 选用合适容量的变频器 任务分析任务分析 选择一台适合生产的变频器，变频器的类型一般要根据负载要求选择。 知识导航知识导航选择变频器一般要根据负载要求选择。生产机械的特性分为恒转矩负载、恒功率负载和风机、泵类负载转矩等二次方率负载。(1)对于恒转矩负载，如搅拌机、传送带、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，静态机械特性硬度大，不怕负载冲击，具有挖土机特性。(2)对于

35、恒功率负载，如车床、刨床、鼓风机等，一般依靠U/f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。(4)对于要求精度高、动态性能好、响应速度快的生产机械，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;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。任务任务1 变频器的选择变频器的选择（一）根据控制功能综合考虑，将变频器按实际情况分为：1、普通功能型U/f控制变频器2、具有转矩控制功能的U/f控制变频器3、矢量控制高性能型变频器（二）选择一台适合生产的变频器，变频

36、器的类型一般要根据负载要求选择 1、对于恒转矩类负载 2、对于要求精度高、机械特性和动态性能好、速度响应快的生产机械 3、对于恒功率负载 4、对于风机、泵类负载 5、具有电源再生功能的变频器6、其他专用变频器一、变频器类型的选择 （一）连续运转时所需的变频器容量的计算 （二）加减速时变频器容量的选择 （三）频繁加减速运转时变频器容量的选定 （四）一台变频器传动多台电动机，且多台电动机并联运行，即成组传动 （五）电动机直接起动时所需变频器容量的计算 （六）大惯性负载起动时变频器容量的计算 （七）轻载电动机时变频器的选择二、变频器容量的计算（一）选择目的1、保证变频器驱动系统能够正常工作2、提供对

37、变频器和电动机的保护3、减少对其他设备的影响（二）设备的配件选择1、常规配件 电源变压器1 避雷器2 电源侧断路器3 电源侧交流接触器4 电动机侧交流接触器5 工频电网切换用接触器6 热继电器 7三、变频器的外围设备及其选择图5-1 变频器及其外围设备 专用配件需从变频器厂配置 （1）电抗器 2、专用配件 交流电抗器 图5-2 交流电抗器结构图直流电抗器 图5-3 直流电抗器结构图（2）滤波器 用于变频器直流电路改善功率因数 图5-4 交流电抗器结构图 磁芯少，匝数多属于抗干扰器件，按照结构的不同分为两类：磁芯少，匝数多； 磁芯多，匝数少。这样的结构，目的是为了得到相同而稳定的磁通。 任务描述

38、任务描述 某水泥厂回转窑驱动用变频器报警客户参数设置不当变频器已损坏 任务分析任务分析 主控板出问题造成的，没有遵循EMC规范，强弱电没有分开布线、接地不良没有使用屏蔽线，致使I/O口被烧毁。知识导航知识导航1安装环境（1）环境温度 （2）环境湿度 （3）振动 （4）安装场所 （5）对环境空气的要求 任务任务2 变频器的安装、布线及抗干扰变频器的安装、布线及抗干扰（1）墙挂式安装 由于变频器本身具有较好的外壳，故一般情况下，允许直接靠墙安装，称为墙挂式安装。 （2）柜式安装 当周围的尘埃较多时，或和变频器配用的其他控制电器较多而需要和变频器安装在一起时，采用柜式安装。 3配线配线(1)主电路配

39、线与接线 首先应检查一下电缆的线径是否符合要求，然后注意将主电路和控制电路的配线分开，分别走不同的路线。在不得不经过同一接线口时也应在两种电缆之间设置隔离壁，以防动力线的噪音侵入控制线，造成变频器异常。其次，变频器主电路的基本接线和实物图如图5-8和5-9所示。变频器的输入端和输出端是绝对不允许接错的。万一将电源进线接到了U，V，W端，则不管哪个逆变管导通，都将引起两相间的短路而将逆变管迅速烧坏，如图5-10所示。 2安装方式安装方式图5-10 变频器输入端与输出端接错的后果 注意注意：不能用接触器KM的触头来控制变频器的运行和停止，应该使用控制面板上的操作键或接线端子上的控制信号；变频器的输

40、出端不能接电力电容器或浪涌吸收器；电动机的旋转方向如果和生产工艺要求不一致，最好用调换变频器输出相序的方法，不要用调换控制端子FWD或REV的控制信号来改变电动机的旋转方向。 为了防止操作者触电，必须保证变频器的接地端可靠接地。应注意以下几点： 1）应按照规定的施工要求进行布线,或参考变频器使用说明书； 2) 绝对避免同电焊机、动力机械、变压器等强电设备共用接地电缆或接地极； 3）布线时也应与强电设备的接地电缆分开； 4)尽可能缩短接地电缆的长度； 5)在存在多台变频器时，其接地电缆应按照图5-12所示进行布线 （3）控制电路布线 一般来说，控制电路布线应特别注意以下几点: 1)控制电路的布线

41、应和主电路及其它动力线分开。 2)因变频器的故障信号和多功能接点输出信号等有可能同高压继电器相连，所以应该将其连线与控制电路的其它端子和接点分开。 3)模拟量控制线 模拟量控制线主要包括： 输入侧的给定信号线和反馈信号线。 输出侧的频率信号线和电流信号线（2）接地线配线）接地线配线a）柜外冷却方式 b）柜内冷却方式图5-6单台变频器的柜式安装 图5-5墙挂式安装图5-9 通用变频器的主电路接线端子实物图（a）最好的接地布线方式 （b）正确的接地布线 （c）错误的接地布线图5-12多台变频器的接地布线要领图5-13屏蔽层的一般接法图5-14 屏蔽线与变频器的连接（a）-普通屏蔽线的连 （b）-对

42、屏蔽线进行中继连接时的连接三、变频器的抗干扰三、变频器的抗干扰（一）外界对变频器的干扰（一）外界对变频器的干扰电源侧的补偿电容，电网内有电容量较大的晶闸管作为换向设备时，引起的电压凹凸且不连续 采取的抗干扰措施：输入电路中接入交流电抗器 1、干扰产生的原因、干扰产生的原因 2、干扰信号主要是频率很高的谐波成分、干扰信号主要是频率很高的谐波成分 （二）变频器对外界的干扰（二）变频器对外界的干扰3、干扰信号的传播、干扰信号的传播方式及途径方式及途径（1）空中辐射方式：即以电磁波的方式向外辐射RTSEVVVFL2L1L3图5-17 变频器抗空中辐射方式干扰原理（2）电磁感应方式：即通过线间电感感应（

43、3）静电感应方式：即通过线间电容感应（4）线路传播方式：即主要通过电源网络传播 （1）对于空中辐射方式：通过吸收的方式来削弱，通常采用并联电容的方法，如图5-17（无线电抗干扰滤波器）。 （2）对于通过感应方式（静电或电磁）：通过正确的布线和采用屏蔽线来削弱，屏蔽线的接法见图5-14屏蔽线与变频器的连接。 （3）对于线路传播方式：主要通过增大线路在干扰频率下的阻抗来削弱，实际相当于串联一个小电感，见图5-18，其作用是：在基频时，它的阻抗是微不足道的，但对于在频率较高时的谐波电流，却呈现出很高的阻抗，起到有效的抑制作用。4、抗干扰措施 元器件布置图元器件布置图应标明所有元器件的具体安装部位、尺

44、寸与要求。元器件布置图应完整、清晰地反映控制系统全部元器件的实际安装情况。图纸可以指导、规范现场生产与施工，并为今后系统的安装、调试、维修提供帮助。电气连接图 电气接线图应能准确、完整、清晰地反映系统中全部元器件相互间的连接关系；为了方便施工，在必要时可以通过插头连接表等形式，直接、清晰地反映控制系统各单元之间的相互连接关系。电气接线图的元器件名称、代号等必须与原理图相符，且能够反映出各元器件的实际连接要求，如线号、线径、导线的颜色等。电气接线图要逐一标明设备上每一走线管、走线槽内的连接线(包括备用线)的数量、规格、长度；所采用的防护措施(如采用金属软管型号、规格、长度等)；所需要的标准件(如

45、软管接头及管夹的数量、型号、规格等)、连接件(如采用插头的型号、规格)等。任务实施任务实施 系统连接线的布置必须合理、规范，以减少、消除线路中的干扰，提高可靠性。连接线、电缆原则上应根据电压等级与信号的类型，采用“分层敷设等方法进行隔离；通过金属屏蔽密封。当输入输出连线无法与动力线“分层敷设时，应尽可能采用屏蔽电缆，并将屏蔽层接地；同时，输入信号与输出信号不宜布置在同一电缆内，应采用单独的连接电缆。 不同电压、不同类型的信号线或动力线与信号线，应尽量避免在同一接线端子排、同一插接件上连接；在无法避免时，应通过备用端子、备用引脚将其隔离，以防止连接线间的短路并减小线路间的相互干扰。 用于系统模拟

46、量输入输出、脉冲输入输出的连接线必须采用“双绞屏蔽线，在有条件的场合，最好使用“双绞双屏蔽的电缆进行连接。采用隔离变压器时，隔离变压器到变频器与交流伺服驱动器之间的连线应尽可能地短，以减小线路中的干扰。 变频器与交流伺服驱动器的电源连接线应有足够的线径，以减小线路的压降；电源进线应进行绞接处理，防止高频干扰。信号电缆是容易受到干扰的部位，应保证它与动力线的距离在3050mm以上。 系统的接地系统必须完整、规范、合理，连接线应有足够的线径，设备的各控制部分应采用独立的接地方式，不能使用公共地线。控制系统使用的屏蔽线，应通过标准电缆夹等器件，将屏蔽层进行良好的接地。3内部连接要求内部连接要求 变频

47、电机、伺服电机的电枢连接线，应尽可能采用屏蔽电缆进行连接，以减小其对其他设备的干扰。 控制系统的电气柜与设备间的连线应有良好的防护措施，应用接地良好的金属软管、屏蔽电缆、金属走线槽等进行外部防护，使之既有机械强度、损伤防护措施又有良好屏蔽作用。 电气柜与设备间的连接电缆、走线管、走线槽等必须使用安装螺钉、软管接头、管夹等部件进行良好的固定。 系统电气柜与设备间的连接应考虑到运输、拆卸等的需要，对于设备中的独立附件，应通过安装插接件、分线盒等措施，保证这些独立附件与主机间分离的需要。4外部连接要求 任务案例任务案例 变频器上电后显示正常，一运行即显示过流，说明IGBT模块损坏或驱动板有问题 任务

48、分析任务分析 变频器多次过载或电源电压波动较大使得变频器脉动电流过大主控板CPU来不及反映并采取保护措施所造成的。 知识导航知识导航 1.过电流保护 2.过载保护3.过电压保护 4.欠电压保护和瞬间停电的处理 5.其他保护功能 任务任务3 变频器的保护功能变频器的保护功能 (1)过电流的原因 一种就是在加速、减速过程中，由于加、减速时间设置过短而产生的过电流；另一种是在恒速运行时，由于负载或变频器的工作异常而引起的过电流。如电动机遇到了冲击，变频器输出短路等 (2)变频器对过电流的处理 在感性负载启动过程中短时间的过电流是不可避免的。为了避免频繁跳闸给生产带来不便，一般的变频器都设置了失速防止

49、功能（即防止跳闸功能），只有在该功能不能消除过电流或过电流峰值过大时，变频器才会跳闸，停止输出。(3)失速防止功能 1.过电流保护过电流保护 在传统的电力系统中，通常采用热继电器对电动机进行过载保护。热继电器具有反时限特性，即电动机的过载电流越大，电动机的升温增加越快，允许电动机持续运行的时间就越短，继电器的跳闸也越快。 采用微处理器作为变频器的主控单元，可以很方便地实现热继电器的反时限特性。通过检测变频器的输出电流，并和存储单元中的保护特性进行比较。当变频器的输出电流大于过载保护电流时，微处理器将按照反时限特性进行计算，算出允许电流持续时间t，如果在此时间内过载情况消失，变频器工作依然是正常

50、 的，但若超过此时间过载电流依 然存在，则变频器将跳闸，停止 输出，如图5-25所示。使用变频 器的该功能，只适用于一个变频 器带动一台电动机。2.过载保护 如果一个变频器带有多台电动机，则由于电动机的容量比变频器小得多，变频器将无法对电动机的过载进行保护，通常在每个电动机上再加装一个热继电器。 图中横坐标是热继电器的过载倍数，过载1.2倍时，允许持续时间是1min，也就是说超过1min，变频器将会跳闸。 3过电压保护 (1)产生过电压的原因 一类是在减速制动过程中，由于电动机处于再生制动状态，若减速时间设置得太短，因再生能量来不及释放，引起变频器中间电路的直流电压升高而产生的过电压；另一类是