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1第3章频率给定与电动机的加、减速3．1变频器的控制通道3．1．1变频器的控制框图与控制通道图3－1变频器的内部控制框图――――――――――――――――――――――――――――――――――控制通道：（1）面板①——主要用于近距离、基本控制；（2）外接控制端子②和③——主要用于远距离、多功能控制；（3）通讯接口④——主要用于多电动机、系统控制。23．1．2常用变频器的通道选择功能型号功能码功能名称可选数据码森兰SB70F0－01主给定通道0：F0－00数字给定；1：通讯给定；2：UP/DOWN调节值；3：AI1；4：AI2；5：PFI；F0－02运行命令通道选择0：操作面板；1：端子2：通讯控制富士G11SF01频率设定0：键盘设定；1：端子（0～＋10V）设定；2：端子（4～20mA）设定；3：电压输入＋电流输入；4：有极性电压输入（－10V～＋10V）；5：有极性电压输入＋电压辅助输入；6：电压输入反动作（＋10～0V）；7：电流输入反动作（20～4mA）；F02运行操作0：键盘操作；1：由外部端子输入运行命令3．1．3变频器控制通道的出厂设定图3－2变频器的面板a）康沃G3系列b）富士G11S系列c）安川G7系列――――――――――――――――――――――――――――――――――模式转换键：MODE、PRG、MENU读出、写入键：ENTER、FUNC／DATA、DATA／ENTER33．2模拟量频率给定3．2．1给定电路实例1．接线图2．标准给定信号型号功能码功能名称可选数据码（模拟量给定标准）森兰SB70F6－00AI1输入类型0：0～10V或0～20mA1：10～0V或20～0mA2：2～10V或4～20mA3：10～2V或20～4mA4：－10～10V或－20～20mA5：10～－10V或20～－20mA富士G11SF01频率设定1：端子（0～＋10V）设定；2：端子（4～20mA）设定；3：电压输入＋电流输入；4：有极性电压输入（－10V～＋10V）；5：有极性电压输入＋电压辅助输入；6：电压输入反动作（＋10～0V）；7：电流输入反动作（20～4mA）；图3－3频率给定电路实例a）康沃CVF－G3b）富士G11c）丹佛士VLT5000――――――――――――――――――――――――――――――――――外接给定信号类别：（1）电压信号，如0～10V；（2）电流信号，如4～20mA；43．零信号与无信号4．模拟量给定的滤波图3－4零信号与无信号a）零信号b）无信号――――――――――――――――――――――――――――――――――零信号：线路工作正常，被测信号的确为0。无信号：线路发生故障，被测信号未传递过来。图3－5给定信号的滤波a）受干扰的频率给定信号b）滤波时间――――――――――――――――――――――――――――――――――数字滤波的实质：以信号改变的持续时间作为确认的依据，在所设定的时间内不能持续者，均视为干扰信号而“不予理会”。55．辅助给定应用实例（1）塑料挤出机（2）微调的实现图3－6塑料挤出机的拖动系统――――――――――――――――――――――――――――――――――――塑料挤出机共有4台电动机，都实现变频调速。其中，M！、M2、M3要求同步，且都能根据实际情况进行微调。图3－7微调的实现――――――――――――――――――――――――――――――――――――统调：由调节RP1实现。各台变频器的微调：分别由调节RP21、RP22、RP23实现。63．2．2标准频率给定线3．2．3频率给定信号不标准的处理［实例］给定信号为2～8V，要求对应的输出频率为0～50Hz。1．频率给定线图3－8标准频率给定线a）给定电压b）电压给定c）电流给定―――――――――――――――――――――――――――――――――――最高频率：与最大给定信号对应的频率。图3－9频率给定线a）操作示意图b）标准频率给定线c）任意频率给定线――――――――――――――――――――――――――――――――――基本依据：作出用户要求的频率给定线。72．任意频率给定线的预置（1）直接坐标法（2）偏置频率和频率增益图3－10任意频率给定线的预置之一a）频率给定线b）MM440的功能预置――――――――――――――――――――――――――――――――――要点：直接预置频率给定线的两个端点。图3－11任意频率给定线的预置之二a）频率给定线b）G11S的功能预置――――――――――――――――――――――――――――――――――偏置频率：给定信号为0时的频率。频率增益：给定信号为标准最大值时对应的频率与最高频率之比的百分数。83．2．4模拟量给定的正反转控制3．2．5输出频率的程序给定图3－12模拟量给定的正、反转控制a）模拟量给定的正、反转控制b）零信号为过零点c）非零信号为过零点――――――――――――――――――――――――――――――――――――死区：过零点两侧的小区间，为防止在零速时机器的微小转动而设。有效零：在非零信号为过零点时，为保证当信号缺失时转速为0而设。图3－13洗衣机脱水程序―――――――――――――――――――――――――――――――――低速脱水：187.5r/min（25Hz），3min；中速甩干：375r/min（50Hz），2min；高速甩干：675r/min（90Hz），2min。93．2．6上限频率和下限频率1．上限频率和下限频率的决定2．与上限频率须有关的因素图3－14上限频率与下限频率a）搅拌机实例b）上、下限频率――――――――――――――――――――――――――――――――――上限频率：（1）上限频率不得超过最高频率：fH≤fmax；（2）当fH＜fmax时，实际输出的最高频率为上限频率fH。下限频率：（1）起动时从0Hz开始，停机时降到0Hz。（2）运行过程中的最低频率为下限频率fL。图3－15上限频率预置须知a）上限频率与最高频率b）有效功率与上限频率c）有效转矩与上限频率――――――――――――――――――――――――――――――――――――fH＜fBA时：上限频率fH越低，电动机的有效功率越小。fH＞fBA时：上限频率fH越高，电动机的有效转矩越小。103．2．7特殊的频率给定功能1．跳线选择2．比例、联锁给定图3－16给定信号的跳线选择a）西门子变频器的跳线选择b）森兰变频器的跳线选择――――――――――――――――――――――――――――――――――――西门子变频器：跳线开关（DIP）拨向上方，为电流输入信号；拨向下方，为电压输入信号。森兰变频器：“跳线帽”盖在右侧，为电压输入信号；盖在左侧，为电流输入信号。图3－17比例、联锁给定――――――――――――――――――――――――――――――――――频率增益、偏置频率和辅助给定与主给定信号之间的关系由表达式决定。11休息15分钟123．3电动机的起动与加速3．3．1异步电动机的起动1．工频起动（1）起动电流图3－18工频起动电流及其影响a）起动方式b）初始切割速度c）起动电流d）对电源电压影响―――――――――――――――――――――――――――――――――――工频起动特点之一：转子绕组以额定同步转速切割额定磁通。故：（1）起动电流大（2）引起网络电压瞬间下降。13（2）起动过程（3）后果图3－19工频起动的起动过程a）恒转矩负载起动b）起动过程c）二次方律负载起动d）起动过程――――――――――――――――――――――――――――――――――要点：起动过程中，动态转矩很大。拖动系统从0上升到额定转速的时间很短。图3－20工频起动的后果a）皮带绷断b）齿轮撞击c）轴受剪力d）供水系统有水锤效应―――――――――――――――――――――――――――――――――――皮带从松弛状态突然绷紧；齿轮发生撞击；拖动系统的轴受到强大剪切力；供水系统产生水锤效应。142．软起动器起动3．转子串联电阻起动图3－21软起动器起动的起动特点a）起动方式b）初始状态c）起动电流d）起动过程――――――――――――――――――――――――――――――――――软起动器起动特点：转子绕组以同步转速切割较小磁通。故：（1）起动电流小。（2）起动过程中动态转矩小。（3）起动转矩小。图3－22转子串联电阻起动的特点a）起动方式b）起动电流c）动态转矩――――――――――――――――――――――――――――――――――（1）外接电阻可将起动电流限制在允许范围内。（2）动态转矩减小。（3）起动转矩大。153．3．2变频起动1．起动过程图3－23变频起动特点a）起动方式b）初始状态c）起动过程――――――――――――――――――――――――――――――――――变频起动特点：转子绕组以很低的同步转速切割额定磁通。故：（1）起动电流小。（2）起动过程中的动态转矩小，起动平稳。162．电流与加速时间的关系图3－24加速时间与电流a）加速时间定义b）加速时间长c）电流小d）加速时间短e）电流大――――――――――――――――――――――――――――――――――加速时间：频率从0Hz上升到基本频率所需要的时间。加速时间长→同步转速上升慢→转子跟得上同步转速的上升→转差小→起动电流小。加速时间短→同步转速上升快→转子跟不上同步转速的上升→转差大→起动电流大，可导致过电流跳闸。173．变频起动可能出现的问题与解决办法（1）因静磨擦力而难以起动（2）风机因自然风而反转图3－25起动频率a）传输机的阻转矩b）停机时皮带松弛c）起动频率与持续时间――――――――――――――――――――――――――――――――――――传输机的阻转矩由磨擦力构成，停机时的静磨擦系数较大。解决办法：预置起动频率，使起动瞬间有冲击力。防止皮带绷紧过快的办法：预置起动频率的持续时间，使皮带慢慢绷紧。图3－26起动前的直流制动功能a）风机因自然风而反转b）起动前的直流制动c）零速起动―――――――――――――――――――――――――――――――――风机周围有自然风，常使风叶反转。预置起动前直流制动功能，可保证零速起动。18（3）加速方式图3－27风机的起动与加速方式a）风机的机械特性b）半S形起动c）S形起动――――――――――――――――――――――――――――――――――现象：某风机起动时，在接近50Hz时容易因过电流而跳闸，加速时间需要60s，起动太慢。解决办法：风机在40Hz以下时，阻转矩在70%以下，加速时间可以缩短为10s；40Hz以上，加速过程逐渐减缓，预置“加速终了时的S字时间”为15s，总加速时间缩短为25s。称为半S加速方式。S形加速方式：主要用于惯性很大的负载，或电梯类负载。193．4变频电动机的停机与减速3．4．1电动机的变频减速时的状态1．变频降速时电动机的状态2．减速时变频器的泵升电压图3－29降速过程中的状态a）逆变电路b）电动机状态c）电流与电压的瞬时值―――――――――――――――――――――――――――――――――再生制动时发出的电将使直流电压上升，称为泵升电压。图3－28电动机的变频降速a）降速前b）降速时c）降速过程――――――――――――――――――――――――――――――――――变频调速的降速特点：通过降低频率来减速。减速瞬间的电动机状态：处于再生制动（发电机）状态。203．4．2减速时间与直流电压图3－30降速快慢与直流电压（a）减速时间定义（b）减速慢（c）直流电压（d）减速快（e）直流过电压――――――――――――――――――――――――――――――――――减速时间：频率从基本频率下降到0Hz所需要的时间。减速时间长→同步转速下降慢→转子跟得上同步转速的下降→泵生电压小。减速时间短→同步转速下降快→转子跟不上同步转速的下降→泵生电压大。213．5加、减速时间的预置3．5．1根据之一——拖动系统的惯性大小1．拖动系统的惯性2．时间常数的粗测图3－32时间常数的粗测a）拖动系统b）粗测时间常数――――――――――――――――――――――――――――――――――第一步：