变频器调速应用技术培训课件

变频器调速应用技术全有文档RSTUVWPBPAPO一、变频器的内部控制系统IGBT触发电路工作电源保护单片机控制系统控制器输入隔离输出隔离电源电机RSTUVWPOPAPB二、变频器一次配套外围设备电磁接触器输入交流电抗器噪声滤波器输出交流电抗器外接制动电阻直流电抗器自动空气开关1、空气开关空气断路器能正常接通和断开电路；有过电流、短路、等保护功能；不频繁操作；快速切断变频器，防止变频器及其线路故障导致电源故障。2、交流接触器用来频繁远距离接通和分断交直流电路，或大容量控制电路的自动电器。用于变频器出现故障时，自动切断主电源防止无掉电保护的变频器再起动。不要在变频器与电动机之间加接触器作保护3、输入交流电抗器主要功能是防止电源电网的谐波干扰。建议在下列情况下使用交流电抗器:1）电源容量与变频器容量之比为10：1；2）同一电源上接有其他可控硅负载；3）三相电源的电压不平衡度较大（3%）应用时可能需要改善输入侧的功率因数，一般应将输入侧功率因数提高到0.75~0.854、输出交流电抗器专门抑制变频器产生的高次谐波影响抑制变频器的感应干扰和发射干扰减小电动机电压的振动减小电动机的谐波损耗5、电噪声滤波器噪声滤波器又叫电源滤波器，简称滤波器。作用是为了防止变频器对其他设备的干扰，削弱从变频器通过电源线传导到电源或电动机中的高频信号。当在变频器与电动机之间安装滤波器时，要将电容器装在电动机侧。6、制动电阻制动电阻是能耗制动电阻,选择包括电阻的阻值和容量制动阻值根据制动功率和电压计算（一般为1.5倍额定电压）。电阻容量与制动的频繁程度，制动最长时间有关。7、直流电抗器为了限制和闸冲击电流，抑制变频器整流电路产生的高次谐波。小容量变频器已经设置在变频器的内部如：三垦变频器：75K以上三、交流变频器基本外围配线森兰端子功能举例电源电机RSTUVWEPOPAPB直流电抗器外接制动电阻FWDREVCM正转反转公共端10VVRIRGND0~10V电压4~20mA电流X1x2x3x4CM可编程多段调速口外接电压电流表头保护出口继电器外接故障信号灯点动升速、减速X5x6CM变频器端子通用功能四、变频器常用二次控制设备1、继电器、按键、信号灯2、模拟量传感器电压输出0-5V电流输出4-20mA3、状态量传感器4、数字量传感器电压输出5V、12V电流输出4到20mA各种数字总线4、调节器比例调节P积分调节I微分调节D6、专用控制器5、通用控制器电源电机RSTUVW五、交流变频器常见控制电路KMSB1SB2KMKAKMKMSB3SB4KAKAKA+VV-VREVFWDCM合闸按SB4跳闸先SB3避免了直接跳KM1、继电器控制正转电路送电按SB2停电按SB1电源电机RSTUVWKMSB1SB2KMKA1KMKA2SB3SB4KA1KA2KA2+VV-VRFCM合闸先按SB2，正转应按SB4，反转应按SB6，正停应按SB3，反停应按SB5，停电后按SB1。2、继电器控制正、反转电路KA1KA1SB5SB6KA2KA1KA2电源电机RSTUVWEPOPAPB直流电抗器外接制动电阻CMFWDREVCM正转反转公共端V+VV-IRF0~10V电压4~20mA电流X1x2x3x4CM可编程多段调速口外接电压电流表头保护出口继电器外接故障信号灯X5x6CM3、寸动（点动）运行X5-CM接通，频率上升X5-CM断开，频率保持X6-CM接通，频率下降X6-CM断开，频率保持3~QSKMRSTUVWHZFRDCMIRFACMFRQDCMKA变送器4、自动运行（闭环运行）要求：检测风机、泵输出的流量、压力、温度的变化，用变频器调速，使输出量为恒定值。开关量公共端DCM模拟量公共端ACM传感器电流反馈IRFKM25、变频器切换到工频运行3~QSKMRSTUVWFRDCMVRFV+ACMKAKM11、接触器KM1、KM2要有电气或机械连锁；2、KM2必须等到KM1跳开后才可以闭合；3、工频电网与变频器输出的相序必须一致；4、工频运行要有过载保护功能。二次回路略6、工频切换到变频运行1、接触器KM1、KM2要有电气或机械连锁；2、从工频电网运转到变频器运转的切换，要用停止按钮使电机停止后在进行。一般电机从工频切换到变频器运转时，待电机完全停止以后切换到变频器侧再起动，否则就要求变频器有自同步功能，永磁电机必须有同步检测功能，否侧要装同期继电器。7、并联运行1、一台变频器带多台电机并联运行；如小容量风机、换气扇等。2、一台频率给定器向多台变频器给出速度指令，使电机并联运行；如泵、风机、带轮输送等。8、同速运行当一个传送带需要两台电动机驱动，要求两台电动机以同一速度运行。六、变频技术在生产中的应用变频节能的三种机理一、压力节能：上水泵，以压力为控制目标二、流量节能：送风机，以流量为控制目标三、综合工艺过程节能：抽油机，以效率为控制目标不减少供水量节能、效果好举例油田注水变频控制举例变频器在抽油机控制中的应用电源开关节能控制器位置传感器载荷传感器电动机通用变频器供液量不足的井效果好七、电机调速的基础知识11fffS电源频率滑差12345678910111211232547610891112345678910111212345613121110987-1.5-1-0.500.511.5参考电压发电机相量图电压源符号波形交流电描述1、交流电路欧姆定律-1.5-1-0.500.511.51、交流电路欧姆定律电阻电感电容-1.5-1-0.500.511.5UII-1.5-1-0.500.511.5UI交流电描述电阻并电感1、交流电路欧姆定律VU100电阻串电感1、交流电路欧姆定律VU100LURUURULU功率三角形功率因数角有功功率（瓦W）P=UIR无功功率（乏VAR)Q=UILSQ视在功率（伏安VA）S=UI功率因数PcosIUsinIUIISPRcos1、交流电路欧姆定律功率因数描述1、交流电路欧姆定律变压器等值电路变压器的电压比=线圈匝数比k即E1=kE2变压器T形等值电路1、交流电路欧姆定律变压器等值电路变压器形等值电路U1定子电阻r1定子漏电抗x1转子电阻r2转子漏电抗sx20f1sf1皮带轮2、异步电动机的等值电路解释物理意义堵转时电动机与变压器副边短路有相同的等值电路S=1I2U2E1E2等效负载电阻等效2、异步电动机的等值电路U1r1x1r2sx20f1sf1E1E2U2E1r2/Sf1x1r1x20U2/SU1E2=sE1电动机简化等值电路2、异步电动机的等值电路扭矩])()[(T220122211221xxsrsrfrsUkN皮带轮R因为：功率电压越高激磁电流越大，磁场越强，扭矩越大。电源频率越低定子电抗越小磁场越强，扭矩越大。])()[(T220122211221xxsrsrfrsUk根据做扭矩特性Tn分析说明3、异步电动机机械特性r1x1x20TnTNnN3、异步电动机机械特性转矩计算公式TnTmax此结论的前提是f1一定3、异步电动机机械特性TnTst3、异步电动机机械特性转矩T转速n额定滑差S频率fF1电源频率电流I临界转矩Tmax额定电流Ie额定转矩Te临界转速nkx实际中S随转矩变，转矩由负载决定4、电源频率变化对转矩、电流的影响（电压恒定）解释物理意义随着电源频率的降低，有功电流降低无功电流上升，无功电流太大此路饱和有功电流也上升电源频率不变，电压降低扭矩降低、电流降低扭矩T转速n额定转速ne频率ffe额定频率电流IU5、电压对异步电动机的机械特性影响转矩T转速n额定滑差S频率fF1电源频率电流I临界转矩Tmax额定电流Ie额定转矩Te理想情况：频率降低、电压降低6、异步电动机的转矩控制恒转矩方式的实现过程因为：扭矩T=U’2I’2p/2πsf1所以：理想情况是U’2/f1恒定（1）恒压频比控制方式（U1/F1=固定值）U1Ue6、异步电动机的转矩控制频率f1fe转矩T转速n频率f电流IIeTe当频率较低时由于r1的影响U1与U’2不正比降低，转矩降低TmaxE1r2/Sf1x1r1x20U’2U1I’2用U1代替U’2（2）带电压提升的恒压频比控制方式也叫转矩补偿控制方式电压UUeU06、异步电动机的转矩控制E1U1r2/SU’2频率f1fe转矩T转速n频率fF1电源频率r1x1x20当频率较低时由于X20的影响E1与U’2不正比降低，转矩降低Tmax相当于用E1代替U’2（E1/F1接近固定值）（3）根据负载的稳态频率机械特性调压频比控制方式频率f电压U额定电压UeU06、异步电动机的转矩控制转速n频率fT2空载启动压力负荷1满载启动压力负荷3速度型负荷4流量型负荷1234根据实际清空调整U1/f1（4）矢量控制方式6、异步电动机的转矩控制E1r2/Sf1x1r1x20U’2U1I’2因为：扭矩T=U’2I’2p/2πsf1所以：理想恒转矩控制方式是U’2/f1恒定（U’2/F1=固定值）I通过测量电流I计算出U’2,实现U’2/f1恒定控制，一般需要准确的输入电动机参数，如：容量、极数、额定电压、额定电流、额定功率。有些变频器带参数测量功能。一般采用坐标变换进行U1/f1的比例控制。因为U’2反应了转子磁通，可以在磁路不饱和的情况下最大限度的提高U1，所以在f1很低时也能准确控制力矩。（5）恒功率方式的实现6、异步电动机的转矩控制（6）转差率控制方式（直接转与方式）通过频率测量反馈，和电压跟踪调节，实现在频率变化过程中，始终保持电动机转矩在较理想的位置扭矩T转速nfe频率f6、异步电动机的转矩控制在频率f一定的情况下测量到转差率S上升，则调节电压U1升高，使得转矩T提升，随后转差率S下降。nTne变频器控制方式比较V/f曲线的设定电压V频率f1、最高频率硬件极限（不设）2、最大频率最高保护频率3、上限频率运行上限频率4、下限频率最低起动频率5、给定频率1、变频器的基本参数x1八、变频器的参数设定t/f曲线的设定时间t频率f1、起动时间t2-t12、停止时间t3-t4t1t2t3t4频率的给定方式1、面板给定2、接口给定3、电位器给定4、直接电流、电压给定随机速运转举例(7段频率）时间t频率fF-CMX1-CMX2-CMX3-CM电源RSTUVWKMFCMX1X2X3CM实际用PLC开124根据电压等级和电机容量选择变频器•对于高速电机、潜泵电机、转子绕线电机、波动性负载、变频器容量应选的稍大一些。•对于负荷长期轻载、同时起动负荷也较轻的电机允许适当降低选型容量。根据控制方式选择变频器•手操控制器控制，简单流程开环操作；•分段自动控制，固定工艺流程；•连续自动控制，闭环操作。九、交流变频器的选择1、变频器选择基本原则（1）连续运行的场合变频器的额定电流大于等于（1.05~1.1）电动机的额定电流或电动机实际运行中的最大电流。2、变频器容量选择的具体要求（2）频繁加减速运转时变频器的额定电流等于平均电流*安全系数（1.1—1.2）变频器的额定电流应该大于等于电动机的堵转电流/变频器的允许过载倍数（4）电动机直接起动时（3）电流变化不规则的场合变频器的额定电流大于等于：电动机在输出最大转矩时的电流（5）变频器对环境过高时变频器一般适应于在-10°C~40°C。环境温度若＞40°C，每升高1°C，变频器应降5%使用•根据输出电压选择基准电压：380V3、变频器类型选择•根据输出频率选择不要超过电机和负载的容许最高速度•根据保护结构1）采用开启式结构，用风扇进行强制冷却；2）在室外或周围环境恶劣时，采用全封闭式；3）在粉尘、油雾多的环境或者棉绒多的纺织厂采用全封闭式；十、变频器的安装需要制动的电机，变频器一定要接制动电阻。不能采用熔断器保护、不易配合漏电保护。不能用三相变频器带单相负载。一定不能将电动机中性线接地。电源防雷接地屏蔽接地必须用专用的接地极，不可与电源零线接地极接在一起。1、变频器主设备的装配原则控制线