变频器应用概论PPT讲稿.ppt

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1、变频器应用概论变频器应用概论第1页，共68页，编辑于2022年，星期六第一章第一章 变频器应用概论变频器应用概论l1.1 变频器结构变频器结构l变频器是变频器是用于电动机调速的工业电力电子电器用于电动机调速的工业电力电子电器。内部由单片机控。内部由单片机控制电子电路，将恒压恒频的工频交流电变为变频变压的交流电，驱动制电子电路，将恒压恒频的工频交流电变为变频变压的交流电，驱动交流电动机调速工作。交流电动机调速工作。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，控制端子分，控制端子分为主电路端子、输入控制端子和输出指示端子。为主电路端子、输入控制端

2、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，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（例如什么样的工作（例如PID恒压供水控制、矢量速度控制、降速制动恒压供水控制、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中去。控制等），就将和该控制有关的参数预置到变频器中去。第2页，共68页，编辑于2022年，星期六第一章第一章 变频器应用概论变频器应用概论l1.1.1 变频器的外端子变频器的外端子

3、l1.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。第3页，共68页，编辑于2022年，星期六第一章第一章 变频器应用概论变频器应用概论l端子连接端子连接第4页，共68页，编辑于2022年，星期六第一章第一章 变频器应用概论变频器应用概论 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

4、子:一般有两个，一个是一般有两个，一个是模拟电压控制端子，多由电位器控制；一个模拟电压控制端子，多由电位器控制；一个 是模拟电流控制，多作为是模拟电流控制，多作为PID控制反馈端子。控制反馈端子。2）接点输入控制端子）接点输入控制端子 包括独立功能控制端子包括独立功能控制端子 和多功能控制端子。该类端子通过开关控制。和多功能控制端子。该类端子通过开关控制。独立功能控制端子独立功能控制端子 主要有正转、反转、主要有正转、反转、点动、运行停止、复位等端子，其功能固定。点动、运行停止、复位等端子，其功能固定。其控制方式有两种，开关控制和脉冲控制其控制方式有两种，开关控制和脉冲控制（由参数设置来确定）

5、。（由参数设置来确定）。第5页，共68页，编辑于2022年，星期六第一章第一章 变频器应用概论变频器应用概论l多功能输入控制端子多功能输入控制端子l多功能输入控制端子通过功能预多功能输入控制端子通过功能预置，可以实现多种功能。置，可以实现多种功能。l1)多挡速控制多挡速控制（以富士机三档为（以富士机三档为例）例）a.由由E01、E02、E03定义定义X1、X2、X3端子为多挡速控制端子，该端端子为多挡速控制端子，该端子在进行组合闭合时，如图子在进行组合闭合时，如图b），），输出输出7段速。在段速。在7段速中，还要向段速中，还要向变频器预置每段的加减速时间、变频器预置每段的加减速时间、每段的段速

6、频率。每段的段速频率。第6页，共68页，编辑于2022年，星期六第一章第一章 变频器应用概论变频器应用概论l2）作为升降速端子）作为升降速端子l在多功能端子中任选两个端子，在多功能端子中任选两个端子，通过功能预置为升降速端子。通过功能预置为升降速端子。第7页，共68页，编辑于2022年，星期六第一章第一章 变频器应用概论变频器应用概论l3）预置为外部故障紧急停车）预置为外部故障紧急停车THR（ES）端子）端子l该端子可以作为变频器外部的保护该端子可以作为变频器外部的保护检测，如电动机轴承过热、供水池检测，如电动机轴承过热、供水池干涸，制动电阻过热等。干涸，制动电阻过热等。4）报警复位端子报警复

7、位端子RST：故障报警后，先解除故障，故障报警后，先解除故障，再给复位端子与公共端之间加再给复位端子与公共端之间加正脉冲，变频器才可重新起动。正脉冲，变频器才可重新起动。5）PID控制取消端子控制取消端子H2：由功：由功能参数码设定，可控制能参数码设定，可控制PID功能功能的有效和无效的有效和无效。第8页，共68页，编辑于2022年，星期六第一章第一章 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，用于指示输出输出指示端子，用于指示输出频率、输出电流、输出电压等，频率、输出电流、输出电压等，由功能参数值决定可指

8、示的输出由功能参数值决定可指示的输出量，是一个复合功能输出端子。量，是一个复合功能输出端子。各个物理量指示的切换由键盘上各个物理量指示的切换由键盘上的功能转换键控制。的功能转换键控制。2）开关量指示输出端子）开关量指示输出端子 输出开关信号，用于监视变频器所输出开关信号，用于监视变频器所处的工作状态。分为集电极开路输处的工作状态。分为集电极开路输出指示端子出指示端子 和继电器输出报警端子。和继电器输出报警端子。第9页，共68页，编辑于2022年，星期六第一章第一章 变频器应用概论变频器应用概论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。变频器主要作为变频器报警用。变频器

9、故障跳闸时，内部触点动作，控故障跳闸时，内部触点动作，控制外部电路报警。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 也是多功能输出端子，可也是多功能输出端子，可通过功能预置为不同功能。通过功能预置为不同功能。当操作台和变频器不在一处当操作台和变频器不在一处时，可由该端子输出变频器时，可由该端子输出变频器运行状态的指示信号。运行状态的指示信号。可用于指示变频器可用于指示变频器运行中、运行中、频率到达、过载、欠电压、频频率到达、过载、欠电压、频率检出等。率检出等。第10页，共68页，编辑于2022年，星期六第一章第一章 变频器应用概论变频器应用概论l1.2 变频器的常用功能变频器的常用功

10、能l1.2.1 加速时间和减速时间加速时间和减速时间 1.加速时间加速时间 为了保证变频器启动时电动机不为了保证变频器启动时电动机不过流，变频器启动时输出频率从过流，变频器启动时输出频率从零逐渐上升，通过一定的时间达零逐渐上升，通过一定的时间达到工作频率。到工作频率。为了保证电动机正为了保证电动机正常起动而又不过流，变频器必须常起动而又不过流，变频器必须设定加速时间。设定加速时间。第11页，共68页，编辑于2022年，星期六第一章第一章 变频器应用概论变频器应用概论2.减速时间设置的必要性减速时间设置的必要性1）减速制动）减速制动负载需要停机时，为了使电动机负载需要停机时，为了使电动机尽快尽快

11、停止，变频器采用降速停机的停止，变频器采用降速停机的方法。在变频器降速过程中，电动机的方法。在变频器降速过程中，电动机的转速高于了变频器的转速高于了变频器的输出频率，输出频率，电动机变为电动机变为发电机，发电机，将机械能变为电能，这个电能将机械能变为电能，这个电能由制动电阻所消耗，使电动机得到制动力矩而停止转动。由制动电阻所消耗，使电动机得到制动力矩而停止转动。第12页，共68页，编辑于2022年，星期六第一章第一章 变频器应用概论变频器应用概论2）防止水泵空化现象）防止水泵空化现象 水泵制动时防止空化现象要设置减速时间，水泵制动时防止空化现象要设置减速时间，快速停车会造成管道快速停车会造成管

12、道“空化空化”现象，一旦管道出现空化现象，外界大气压会把管道压现象，一旦管道出现空化现象，外界大气压会把管道压瘪，损坏管道。瘪，损坏管道。为了防止水泵快速停止，设置一定的减速时为了防止水泵快速停止，设置一定的减速时间。间。第13页，共68页，编辑于2022年，星期六第一章第一章 变频器应用概论变频器应用概论1.2.2 回避频率（跳跃频率、跳转频率）回避频率（跳跃频率、跳转频率）当系统在某个频率出现谐振时，变频器可以将谐振频率回避掉。变当系统在某个频率出现谐振时，变频器可以将谐振频率回避掉。变频器一般可设置三个以上回避频率。频器一般可设置三个以上回避频率。设置回避频率的方法：设置回避频率的方法：

13、1)设定回避频率的上端和下端频率，如设定回避频率的上端和下端频率，如43Hz、39Hz，则回避，则回避39Hz43Hz；2)设定回避频率值和回避频率范设定回避频率值和回避频率范 围，如围，如41Hz、3Hz，则回避，则回避38Hz 44Hz；3)只设定回避频率，回避频率范只设定回避频率，回避频率范 围由变频器内定。围由变频器内定。第14页，共68页，编辑于2022年，星期六第一章第一章 变频器应用概论变频器应用概论1.2.3 频率增益和频率偏置功能频率增益和频率偏置功能 1频率增益频率增益 频率增益频率增益:输出频率与输入模拟控制信号的比率，即输出频率与输入模拟控制信号的比率，即f/X。输入模

14、拟控制信号是指由模拟控制端子输入的电压（输入模拟控制信号是指由模拟控制端子输入的电压（05V，010V）或电流（）或电流（420mA）控制信号。）控制信号。设置频率增益的目的：设置频率增益的目的：1）设置不同的频率增益，使多台电动机按比例运行。）设置不同的频率增益，使多台电动机按比例运行。2）设置相同的频率增益，使多台电动机同速运行）设置相同的频率增益，使多台电动机同速运行。第15页，共68页，编辑于2022年，星期六第一章第一章 变频器应用概论变频器应用概论2频率偏置频率偏置 是指控制线不过原点，存在初始值。分为正向偏置和反向偏置。是指控制线不过原点，存在初始值。分为正向偏置和反向偏置。正向

15、偏置正向偏置：输入模拟信号为：输入模拟信号为0时输出频率大于时输出频率大于0；反向偏置反向偏置:输入模拟信号大于某一值时才有输出频率。输入模拟信号大于某一值时才有输出频率。设置频率偏置的目的设置频率偏置的目的：1)正偏置可以给电动机预加转矩正偏置可以给电动机预加转矩2)负偏置可防止噪声干扰。负偏置可防止噪声干扰。第16页，共68页，编辑于2022年，星期六第一章第一章 变频器应用概论变频器应用概论1.2.4 转矩补偿功能转矩补偿功能 1线性补偿线性补偿 在额定电压和基本频率下线性补偿在额定电压和基本频率下线性补偿 起动电压从起动电压从0可提升到最大值的可提升到最大值的20%，通过步进的方法设置

16、。，通过步进的方法设置。第17页，共68页，编辑于2022年，星期六第一章第一章 变频器应用概论变频器应用概论2.分段补偿分段补偿在额定电压和基本频率下分段补偿，有正补偿、负补偿两种。在额定电压和基本频率下分段补偿，有正补偿、负补偿两种。正补偿正补偿：补偿曲线在标准：补偿曲线在标准U/f曲线的上方，适用于高转矩运行的场合。曲线的上方，适用于高转矩运行的场合。负补偿负补偿：补偿曲线在标准：补偿曲线在标准U/f曲线的下方，适用于低转矩运行的场合。曲线的下方，适用于低转矩运行的场合。第18页，共68页，编辑于2022年，星期六第一章第一章 变频器应用概论变频器应用概论3.平方率补偿平方率补偿 补偿曲

17、线为抛物线，是根据风机和泵类负载特性设置的。因此多用于风补偿曲线为抛物线，是根据风机和泵类负载特性设置的。因此多用于风机和泵类负载的补偿，达到节能运行的目的。使用时通过步机和泵类负载的补偿，达到节能运行的目的。使用时通过步进的方进的方法设置。法设置。说明说明：转矩补偿实质是脱离了：转矩补偿实质是脱离了标准的标准的U/f线，使工作时电流线，使工作时电流增加增加(正补偿正补偿)或减小或减小(负补偿负补偿)，正补偿过头正补偿过头会使变频器过流会使变频器过流跳闸，电动机发热；跳闸，电动机发热；负补偿过负补偿过头头会使起动困难，电动机堵转。会使起动困难，电动机堵转。第19页，共68页，编辑于2022年，

18、星期六第一章第一章 变频器应用概论变频器应用概论l1.2.5 变频器制动控制变频器制动控制l1.制动电阻制动制动电阻制动 变频器停机时，当变频器停机时，当输出频率低于电动机的转速时，电动机变为发电输出频率低于电动机的转速时，电动机变为发电机，向变频器回馈电能机，向变频器回馈电能，给滤波电容充电。当电容上的电压上升到，给滤波电容充电。当电容上的电压上升到700V以上，制动以上，制动 单元单元VTB导通，制动电阻导通，制动电阻RB放放 电制动，将回馈电能消耗掉，电制动，将回馈电能消耗掉，使电动机得到制动力矩而制动。使电动机得到制动力矩而制动。制动电阻制动应用于具有回馈制动电阻制动应用于具有回馈 电

19、能的场合。没有回馈电能，电能的场合。没有回馈电能，不用采用回馈制动。不用采用回馈制动。第20页，共68页，编辑于2022年，星期六第一章第一章 变频器应用概论变频器应用概论 回馈电能产生过程：回馈电能产生过程：下图为电动机产生回馈电能图解。下图为电动机产生回馈电能图解。第21页，共68页，编辑于2022年，星期六第一章第一章 变频器应用概论变频器应用概论l2.制动电阻的应用场合制动电阻的应用场合l1）用于频率下降时制动）用于频率下降时制动l当变频器停机时，为了尽快停机，使变频器的输出频率低于电动当变频器停机时，为了尽快停机，使变频器的输出频率低于电动机转子的旋转频率，产生回馈电能，由制动电阻制

20、动。机转子的旋转频率，产生回馈电能，由制动电阻制动。l2）用于起重机械制动）用于起重机械制动l起重机械重物下降时，电动机转子旋转频率高于变频器输出频起重机械重物下降时，电动机转子旋转频率高于变频器输出频率，产生回馈电能，由制动电阻制动。率，产生回馈电能，由制动电阻制动。第22页，共68页，编辑于2022年，星期六第一章第一章 变频器应用概论变频器应用概论l5.回馈制动回馈制动l回馈制动是将电动机的再生电能回馈到电网的制动方法回馈制动是将电动机的再生电能回馈到电网的制动方法。变频器。变频器通过回馈制动单元，将电动机的再生电能反馈到电网中，从通过回馈制动单元，将电动机的再生电能反馈到电网中，从而使

21、整个调速系统处于回馈制动状态。多用于频繁制动的大、而使整个调速系统处于回馈制动状态。多用于频繁制动的大、中型变频控制系统。中型变频控制系统。第23页，共68页，编辑于2022年，星期六第一章第一章 变频器应用概论变频器应用概论l回馈制动电路的功能有两个：回馈制动电路的功能有两个：l1）整流）整流l在整流过程中，是由储能电抗器、开关管、续流二极管三者在整流过程中，是由储能电抗器、开关管、续流二极管三者配合工作的。为了使整流过程中相电流连续，在相电压较低配合工作的。为了使整流过程中相电流连续，在相电压较低时，由储能电感储能、放能完成电压的上升。时，由储能电感储能、放能完成电压的上升。l2）电能回馈

22、）电能回馈l工作原理与输出逆变基本相同。工作原理与输出逆变基本相同。第24页，共68页，编辑于2022年，星期六第一章第一章 变频器应用概论变频器应用概论1.2.6 过载保护功能过载保护功能 1.对自身的保护对自身的保护 变频器过流、过压、过功率、断电等均可进行自动保护，并变频器过流、过压、过功率、断电等均可进行自动保护，并发出报警信号，甚至自动跳闸断电。变频器在出现过载及故发出报警信号，甚至自动跳闸断电。变频器在出现过载及故障时，一方面由显示屏发出文字报警信号，一方面由接点开障时，一方面由显示屏发出文字报警信号，一方面由接点开关输出报警信号；当故障排除后，要由专用的复位控制指令关输出报警信号

23、；当故障排除后，要由专用的复位控制指令复位，变频器方可重新工作。复位，变频器方可重新工作。说明说明：变频器的保护参数值可以进行设置。如变频器的实际：变频器的保护参数值可以进行设置。如变频器的实际过流能力为过流能力为100A，根据工作需要可以设定为，根据工作需要可以设定为80A，当变频器工作，当变频器工作电流达到电流达到80A时，变频器过流跳闸时，变频器过流跳闸。第25页，共68页，编辑于2022年，星期六第一章第一章 变频器应用概论变频器应用概论2对电动机的保护功能对电动机的保护功能1)电子热继电器电子热继电器 代替机械热继电器，对电动机进行过热保护。当达代替机械热继电器，对电动机进行过热保护

24、。当达到保护电流，经过一定时间后，变频器跳闸。设置电子热继电器时，到保护电流，经过一定时间后，变频器跳闸。设置电子热继电器时，变频器只能接一台电动机。变频器只能接一台电动机。2)应用应用 先设置功能是否有效，再设置具体参数。参数设置是动作先设置功能是否有效，再设置具体参数。参数设置是动作电流与变频器额定电流的百分比，动作电流要按电动机的额定电流与变频器额定电流的百分比，动作电流要按电动机的额定电流进行设置电流进行设置。第26页，共68页，编辑于2022年，星期六第一章第一章 变频器应用概论变频器应用概论1.2.7 瞬时停电再起动功能瞬时停电再起动功能 瞬时停电再起动功能：是指电源瞬瞬时停电再起

25、动功能：是指电源瞬间停电又很快恢复供电的情况下，间停电又很快恢复供电的情况下，变频器是继续停止输出，还是自动变频器是继续停止输出，还是自动重起。可根据具体使用情况选择重起。可根据具体使用情况选择“瞬时停电后不起动瞬时停电后不起动”或或“瞬时停电瞬时停电后再起动后再起动”。1.瞬时停电后不起动瞬时停电后不起动 瞬瞬 时停电后继续停止输出，并时停电后继续停止输出，并发出报警信号。电源正常后，发出报警信号。电源正常后，输入复位信号才会重新起动输入复位信号才会重新起动第27页，共68页，编辑于2022年，星期六第一章第一章 变频器应用概论变频器应用概论2.瞬时停电后再起动瞬时停电后再起动 瞬间停电又很

26、快恢复供电后，变频器自动重起。自动重起时的瞬间停电又很快恢复供电后，变频器自动重起。自动重起时的输出频率可根据不同的负载进行预置，大惯性负载，以原速重输出频率可根据不同的负载进行预置，大惯性负载，以原速重新起动；小惯性负载，以较低频率重新起动。新起动；小惯性负载，以较低频率重新起动。第28页，共68页，编辑于2022年，星期六第一章第一章 变频器应用概论变频器应用概论l1.3 异步电动机的工作特性异步电动机的工作特性l变频器驱动的为交流异步电动机或交流同步电动机，这些电动机工作变频器驱动的为交流异步电动机或交流同步电动机，这些电动机工作在电网上时在电网上时存在启动电流大或启动时的同步引入问题存

27、在启动电流大或启动时的同步引入问题，工作在，工作在变频器上时变频器从低速启动，对电动机变频器上时变频器从低速启动，对电动机 的低速启动特性必须的低速启动特性必须进行研究。进行研究。l1.3.1异步电动机的工作原理异步电动机的工作原理l1.旋转磁场旋转磁场l现象：现象：用手转动马蹄形磁铁笼型转子就会跟着一起旋转。用手转动马蹄形磁铁笼型转子就会跟着一起旋转。原理：原理：在转动马蹄形磁铁时，磁铁和笼型转子有了相对运动，在转动马蹄形磁铁时，磁铁和笼型转子有了相对运动，笼型转子笼型转子导线切割磁力线产生感应电流；该电流又和旋转磁导线切割磁力线产生感应电流；该电流又和旋转磁场相互作用，产生感应电磁力，该电

28、磁力使转子产生电磁转场相互作用，产生感应电磁力，该电磁力使转子产生电磁转矩矩，随着磁场的转动方向而转动。，随着磁场的转动方向而转动。第29页，共68页，编辑于2022年，星期六第一章第一章 变频器应用概论变频器应用概论第30页，共68页，编辑于2022年，星期六第一章第一章 变频器应用概论变频器应用概论l2.由定子电流产生旋转磁场由定子电流产生旋转磁场第31页，共68页，编辑于2022年，星期六第一章第一章 变频器应用概论变频器应用概论l3.转速差转速差n与与转子子转矩矩T、定子、定子电流流IN的关系的关系l转子要想随着旋子要想随着旋转磁磁场一起一起转动，转子和旋子和旋转磁磁场必必须维持持一定

29、的一定的转速差，速差，转子子导线中才能中才能产生感生感应电流，由感流，由感应电流流产生生电磁磁转矩，矩，转子才能子才能转动。转速差是速差是电动机正常工作的保机正常工作的保证。实验证明，在明，在输出出额定定转矩矩情况下，有情况下，有l nI 2(转子感应电流转子感应电流)Tl由于由于转子子电流流I 2是来自定子是来自定子电流流IN，所以下面公式成立，所以下面公式成立 l n I2 T INl转速差速差为：n=n1 n （n=0，n=n1）l式中，式中，n 转速差，速差，单位位r/niml n1 旋旋转磁磁场转速，速，单位位r/niml n 电动机机转子子转速，速，单位位r/nim第32页，共68

30、页，编辑于2022年，星期六第一章第一章 变频器应用概论变频器应用概论l1.3.2 异步电动机特点异步电动机特点l1.转子要想转动，必须存在转速差转子要想转动，必须存在转速差n，n越大，越大，转子感子感应电流越大，流越大，转子子转矩越大。矩越大。l2.转子子导线的的导体体电阻越小，阻越小，在相同的在相同的n作用下，作用下，产生的感生的感应电流越大，流越大，电动机的机械特性越硬。机的机械特性越硬。l1.3.3.异步异步电动机的启机的启动l异步电动机在启动时，变频器的输出频率异步电动机在启动时，变频器的输出频率l从从0上升，当上升到上升，当上升到额定额定转速差转速差n时，电l动机机转子具有子具有额

31、定定转矩矩。如果此。如果此时电动机机l的的负载大于大于额定定转矩，矩，转子不能子不能转动，变频器的器的频l率率继续上升，上升，电动机定子机定子电流增大，流增大，变频l器器过流跳流跳闸。第33页，共68页，编辑于2022年，星期六第一章第一章 变频器应用概论变频器应用概论l1.3.4 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）。l2.电动机启机启动时过流跳流跳闸，是因，是因为变频器的器的输出出频率大于了率大于了n。一。一是是变频器的器的频率上升速度太快，率上升速度太快，电动

32、机的机的转子子转速跟不上速跟不上变频器器频率的率的变化，造成化，造成n增大增大。二是。二是电动机的机的负载重，重，变频器器频率上升率上升时转子子转不起来，造成不起来，造成n增大。增大。l解决方法：解决方法：负载惯性大性大，延，延长加速加速时间；负载重重，进行行变频器器低低频转矩矩补偿，提高启，提高启动转矩。矩。第34页，共68页，编辑于2022年，星期六第一章第一章 变频器应用概论变频器应用概论l3.旋转磁场的转速旋转磁场的转速l即即p=1：电流变化一个周期，旋转磁场正好在空间转过一：电流变化一个周期，旋转磁场正好在空间转过一周。对周。对50Hz工频交流电而言，旋转磁场每秒在空间旋转工频交流电

33、而言，旋转磁场每秒在空间旋转50周，其转速为：周，其转速为：n1=60f1=6050r/min=3000r/min。l p=2：电流变化一周，旋转磁场只转过：电流变化一周，旋转磁场只转过0.5周，比磁极对周，比磁极对数数p=1情况下的转速慢了一半，情况下的转速慢了一半，n1=60f1/2=1500r/min。l p=3：电流变化一周，旋转磁场仅旋转了：电流变化一周，旋转磁场仅旋转了1/3周，即周，即n1=60f1/3=1000r/min。以此类推，当旋转磁场有。以此类推，当旋转磁场有p对磁对磁极，旋转磁场的转速为极，旋转磁场的转速为l式中，式中，f1电源频率，单位电源频率，单位Hz；P 磁极对

34、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。第35页，共68页，编辑于2022年，星期六第一章第一章 变频器应用概论变频器应用概论l4.电动机磁极数和同步转速电动机磁极数和同步转速l2极电机：极电机：n1=3000r/minl4极电机：极电机：n1=1500r/minl6极电机：极电机：n1=1000r/minl8极电机：极电机：n1=750r/minl10极电机：极电机：n1=600r/minl12极电机：极电机：n1=500r/minl转差频率和转速差：转差频率和转速差：f=n/60第36页，共68页，编辑于2022年，星期六第一章第一章 变频器应

35、用概论变频器应用概论l1.4 三种电动机的机械特性三种电动机的机械特性l1.4.1 笼型三相感应电动机笼型三相感应电动机第37页，共68页，编辑于2022年，星期六第一章第一章 变频器应用概论变频器应用概论l该电动机的转子为导条，转子电阻很小，机械特该电动机的转子为导条，转子电阻很小，机械特性很硬，当负载变化时，电动机的转速变化很小。性很硬，当负载变化时，电动机的转速变化很小。广泛应用于广泛应用于各种传动中各种传动中，如果没有特殊要求，变，如果没有特殊要求，变频器传动一般选择笼型转子电动机。频器传动一般选择笼型转子电动机。第38页，共68页，编辑于2022年，星期六第一章第一章 变频器应用概论

36、变频器应用概论第39页，共68页，编辑于2022年，星期六第一章第一章 变频器应用概论变频器应用概论l电动机特性：电动机特性：l电动机的转子电阻可调，通过改电动机的转子电阻可调，通过改l变转子电阻，可改变电动机的机变转子电阻，可改变电动机的机l械特性。械特性。l1）应用场合）应用场合：广泛用于：广泛用于桥式起桥式起l重机、卷扬机、龙门吊车等重机、卷扬机、龙门吊车等。可。可l得到最大起动转矩、进行小范围得到最大起动转矩、进行小范围l调速；利用调速；利用下垂特性下垂特性平衡多台电平衡多台电l动机驱动同一负载的输出转矩等。动机驱动同一负载的输出转矩等。l2）缺点）缺点：转子电阻消耗大量的电：转子电阻

37、消耗大量的电l能，操作复杂，故障率高。能，操作复杂，故障率高。第40页，共68页，编辑于2022年，星期六第一章第一章 变频器应用概论变频器应用概论l该电动机所应用的设备在变频器调速改造时，其具有的特性该电动机所应用的设备在变频器调速改造时，其具有的特性可以由变频器取代，调速电阻不用。但调速电阻可以保留，可以由变频器取代，调速电阻不用。但调速电阻可以保留，当变频器出现故障时，仍可用老系统工作。当变频器出现故障时，仍可用老系统工作。l在新设计的在新设计的起重起重系统中，因变频器具有绕线式电动机的启动转系统中，因变频器具有绕线式电动机的启动转矩大、负载下垂等特性，完全可以选用笼型电动机，因笼型矩大

38、、负载下垂等特性，完全可以选用笼型电动机，因笼型电动机的价钱便宜、工作可靠。电动机的价钱便宜、工作可靠。第41页，共68页，编辑于2022年，星期六第一章第一章 变频器应用概论变频器应用概论l3.永磁同步电动机永磁同步电动机l我国是稀土材料生产大国，储量占世界总储量的我国是稀土材料生产大国，储量占世界总储量的80%以上。用稀以上。用稀土材料制造的永磁性同步电动机，可以大大节约电能。永磁土材料制造的永磁性同步电动机，可以大大节约电能。永磁电动机的转子为永磁体，按照定子的磁极对数制造出相应的电动机的转子为永磁体，按照定子的磁极对数制造出相应的磁极（磁极（2极、极、4极、极、6极、极、8极极），转动

39、时定子磁极和转子磁极异），转动时定子磁极和转子磁极异性相对应（异性相吸），旋转磁场吸着转子同速转动。性相对应（异性相吸），旋转磁场吸着转子同速转动。第42页，共68页，编辑于2022年，星期六第一章第一章 变频器应用概论变频器应用概论l永磁电动机的特点：永磁电动机的特点：l1）因为同步电动机因为同步电动机没有转子感应电流和转速差没有转子感应电流和转速差，没有转子损，没有转子损耗，因此比异步电动机损耗减小耗，因此比异步电动机损耗减小10%左右。左右。l2）同步电动机变频控制时，没有转速差，电动机转速和变同步电动机变频控制时，没有转速差，电动机转速和变频器的输出转速相同，速度控制准确。频器的输出转

40、速相同，速度控制准确。l3）变频器可从变频器可从0频启动，电动机同步引入容易。频启动，电动机同步引入容易。l因为变频器控制同步电动机有上述优点，其用途越来越广。因为变频器控制同步电动机有上述优点，其用途越来越广。l变频器采用同步电动机，变频器采用同步电动机，l是我国节能应用的推广项目。是我国节能应用的推广项目。第43页，共68页，编辑于2022年，星期六第一章第一章 变频器应用概论变频器应用概论4.变频器专用电动机变频器专用电动机l1）变频器在进行变频调速时，电动机的转速有时很低。因）变频器在进行变频调速时，电动机的转速有时很低。因为电动机是通过自身风冷散热，低速时因电流不减，发热量为电动机是

41、通过自身风冷散热，低速时因电流不减，发热量不减，电动机发热严重不减，电动机发热严重(变频器输出频率低于变频器输出频率低于40Hz时，电动机散时，电动机散热能力下降一半热能力下降一半)。l2）由于变频器输出的是）由于变频器输出的是PWM波，对电动机的耐压有更高要波，对电动机的耐压有更高要求。求。l3）变频电动机特点变频电动机特点：采用笼型结构，装有专用轴流风机，保证：采用笼型结构，装有专用轴流风机，保证电机在不同转速下均有较好的冷却效果电机在不同转速下均有较好的冷却效果l电机经过抗环境腐蚀设计能够保持较长寿命。电机经过抗环境腐蚀设计能够保持较长寿命。l配置深沟槽滚球轴承使得电机寿命大大延长。配置

42、深沟槽滚球轴承使得电机寿命大大延长。第44页，共68页，编辑于2022年，星期六第一章第一章 变频器应用概论变频器应用概论l4）专用电动机选择）专用电动机选择l工作频率高于工作频率高于50Hz，到高达，到高达100Hz。l工作频率低于工作频率低于40Hz以下，严重散热不良时。以下，严重散热不良时。l调速比大于或等于调速比大于或等于10，且频繁变化。，且频繁变化。l因传动需要，更适合用专用电动机的场合。因传动需要，更适合用专用电动机的场合。第45页，共68页，编辑于2022年，星期六第一章第一章 变频器应用概论变频器应用概论l1.4 电动机和变频器容量的选择电动机和变频器容量的选择l在变频器的安

43、装、调试或维修过程中，经常会遇到电动机和变频器容在变频器的安装、调试或维修过程中，经常会遇到电动机和变频器容量的选择问题。量的选择问题。l1.4.1 电动机的机械特性分析电动机的机械特性分析l电动机的机械特性就是电动机的机械特性就是转速和转矩转速和转矩之间的关系。之间的关系。l当电动机的当电动机的转速和转矩在额定值附近变化转速和转矩在额定值附近变化时，二者基本上成正时，二者基本上成正比关系，即比关系，即l n Tl1.电动机有较强的机械硬度电动机有较强的机械硬度l当转矩大范围变化时，转速的当转矩大范围变化时，转速的l变化范围较小，速度稳定性好。变化范围较小，速度稳定性好。第46页，共68页，编

44、辑于2022年，星期六第一章第一章 变频器应用概论变频器应用概论l2.有较强的过载能力有较强的过载能力lTN为额定转矩，为额定转矩，TM为最大转矩，过载能力定义为：为最大转矩，过载能力定义为：l =TM/TNl过载能力，一般为过载能力，一般为l1.82.2倍。当负载倍。当负载转矩转矩l大于大于，电动机堵转。，电动机堵转。l根据特性曲线，过载电流根据特性曲线，过载电流l也为额定电流的也为额定电流的1.82.2倍。倍。l3.起动转矩起动转矩l变频器因为低频起动，起动变频器因为低频起动，起动l转矩可大于转矩可大于TST。第47页，共68页，编辑于2022年，星期六第一章第一章 变频器应用概论变频器应

45、用概论l4.电动机容量的选择电动机容量的选择l电动机长期工作，其电动机长期工作，其额定电流和负载的平均工作电流相等额定电流和负载的平均工作电流相等，以保，以保证电动机工作时不过载过热；证电动机工作时不过载过热；l如果电动机为冲击性负载，当冲击负载电流小于电动机的过载能如果电动机为冲击性负载，当冲击负载电流小于电动机的过载能力电流（力电流（=1.82.2倍倍），且作用时间较短（且作用时间较短（1min左右），电动左右），电动机的容量仍可按机的容量仍可按负载的平均功率选。负载的平均功率选。第48页，共68页，编辑于2022年，星期六第一章第一章 变频器应用概论变频器应用概论l5.变频器的容量按负载

46、的瞬时电流选择变频器的容量按负载的瞬时电流选择l变频器因为过载能力差，（过载能力为变频器因为过载能力差，（过载能力为150200%，时间，时间2030s）。在选择变频器容量时一般不考虑过载能力，即）。在选择变频器容量时一般不考虑过载能力，即变频器的变频器的容量按负载的瞬时冲击电流选取容量按负载的瞬时冲击电流选取，且容量不能大于电动机容量的，且容量不能大于电动机容量的2倍倍(因因=1.82.2倍倍)。l在工程中，如果负载为均匀负载，变频器的容量和电动机的容量相同。在工程中，如果负载为均匀负载，变频器的容量和电动机的容量相同。如风机、水泵等；如果负载为冲击性负载，且冲击性不大，变频器的如风机、水泵

47、等；如果负载为冲击性负载，且冲击性不大，变频器的容量可以比电动机高一个档次。如泥沙泵、风机的风道有落尘等；大容量可以比电动机高一个档次。如泥沙泵、风机的风道有落尘等；大冲击负载，冲击强度大，作用时间短，如回转窑，变频器的容量可以冲击负载，冲击强度大，作用时间短，如回转窑，变频器的容量可以比电动机的容量大一倍。比电动机的容量大一倍。第49页，共68页，编辑于2022年，星期六第一章第一章 变频器应用概论变频器应用概论l1.5 变频器的变频器的4种控制模式种控制模式l变频器在应用中，有的对电动机的变频器在应用中，有的对电动机的转速控制精度要求不高转速控制精度要求不高，电动，电动机能调速就可以满足要

48、求，这种情况可以选用机能调速就可以满足要求，这种情况可以选用开环基本开环基本U/f控制。控制。l变频器在过程控制中，要求稳定过程量，而不是电动机的转速。变频器在过程控制中，要求稳定过程量，而不是电动机的转速。这种这种情况就必须选用带有情况就必须选用带有PID控制的转差频率控制变频器，该变频器为控制的转差频率控制变频器，该变频器为闭环工作。闭环工作。l在在电动机转速（或转矩）的控制中电动机转速（或转矩）的控制中，要求控制，要求控制精度高、快速性好，精度高、快速性好，变频器必须闭环控制，这种控制就必须选用变频器必须闭环控制，这种控制就必须选用 矢量控制、直接转矩控制，有的也可以选用矢量控制、直接转

49、矩控制，有的也可以选用PID控制。控制。第50页，共68页，编辑于2022年，星期六第一章第一章 变频器应用概论变频器应用概论l1.5.1 变频器基本变频器基本U/f 控制控制问题的提出问题的提出：在工程中，有些负载：在工程中，有些负载需要调速需要调速，但速度控制精度要但速度控制精度要求不高，对速度的快速性也没有什么要求求不高，对速度的快速性也没有什么要求，如搅拌机类，工作，如搅拌机类，工作时需要改变速度的大小和方向，但对速度的精度没有要求。时需要改变速度的大小和方向，但对速度的精度没有要求。这一类负载变频器可以这一类负载变频器可以开环控制开环控制，连接方法见下图。，连接方法见下图。控制特点控

50、制特点：基本：基本U/变频器通过压频变换器使变频器的输出电压与输变频器通过压频变换器使变频器的输出电压与输出频率成比例的改变，即出频率成比例的改变，即控制控制U/=常数常数。第51页，共68页，编辑于2022年，星期六第一章第一章 变频器应用概论变频器应用概论l1.三相异步电动机的电磁特性与基本三相异步电动机的电磁特性与基本U/f控制控制l给三相异步电动机的定子绕组加上电源电压给三相异步电动机的定子绕组加上电源电压U1后，绕组中便后，绕组中便产生感应电动势产生感应电动势E1，根据电动机理论，根据电动机理论，E1的表达式为的表达式为：E1=4.44K1N1f1m 式中式中,E1定子绕组的感应电动