变频器常用的控制电路.ppt

上节作业 1 变频器的电气制动方法有哪些 介绍不同方法的特点 2 变频器的外接输入控制信号的类别 外接输出控制端子的种类有哪些 第四章变频器常用的控制线路 主要内容 变频器输入端子控制方法变频器的外接主电路变频器的起停控制电路变频器正反转控制电路变频器的外接两地控制电路变频器并联控制电路变频器制动及保护控制电路工频切换电路变频器多段速电路 4 1变频器输入端子控制方法 一 模拟控制端子信号输入方法1 模拟电压控制端子VRF改变模拟输入电压值 可以改变变频器的输出频率 应用时的两种情况及特点 2 模拟电流控制端子IRF大多是反馈信号或远程控制信号 二 接点控制端子的通断控制接点控制端子是以 通 断 来进行控制的 因此其控制信号也是以 有 和 无 相区别 应用时可由以下信号进行控制 1 接点开关控制将需要控制的端子由手动开关 继电器触点开关及PLC的接点输出量等进行控制 图4 2所示为用继电器的KA1 KA2动合触点控制变频器的正转和反转 用点动开关SB控制复位等 接点开关控制的控制电路与变频器没有直接的电联系 应用时无需考虑它们之间的相互影响 2 晶体管开关控制用晶体管的 饱和 与 截止 作为开关信号 当给晶体管基极加入控制信号时 晶体管饱和导通 此时相当于开关闭合 当没有控制信号时晶体管截止 此时相当于开关断开 3 光电耦合器开关控制由光电耦合器作为端子的开关控制信号 当给光电耦合器通入电流 光电二极管发光 光电三极管饱和导通 相当于开关闭合 当光电耦合器没有信号输入 光电三极管截止 相当于开关断开 光电耦合器控制的控制电路与变频器之间各自构成回路 也没有电的联系 使用方便 4 2变频器的外接主电路 4 2 1外接主电路的接线 LAC1 电源侧交流电抗器 Zl 进线侧无线电干扰抑制电抗器 LDC 直流电抗器 RB 制动电阻 PW 制动单元 LAC2 输出侧交流电抗器Z2 输出侧无线电干扰抑制电抗器 4 2 2外接主电路主要电器的功能和选择 1 低压断路器QF 1 主要作用低压断路器QF主要有两个作用 一是隔离作用 当变频器需要检修时 或者因某种原因而长时间不用时 将QF切断 使变频器与电源隔离 二是保护作用 当变频器的输入侧发生短路等故障时 进行保护 2 选用原则由于 变频器在刚接通电源的瞬间 对电容器的充电电流可高达额定电流的2 3倍 变频器的进线电流是脉冲电流 其峰值常可能超过额定电流 变频器允许的过载能力为150 1min 所以 为了避免误动作 低压断路器的额定电流IQN 1 3 1 4 IN 其中IN为变频器的额定电流 2 接触器KM 1 主要作用 可通过按钮方便地控制变频器的通电与断电 变频器发生故障时 可自动切断电源 注意 请不要用接触器起动和停止变频器 这样将降低变频器的寿命 2 选择原则由于接触器自身并无保护功能 不存在误动作的问题 故选择原则是 主触点的额定电流IKN IN 3 输出接触器变频器的输出端一般不接接触器 如由于某种需要而接入时 如工频切换电路图4 2所示的KM2 则因为电流中含有较强的谐波成分 故变频器的主触点的额定电流IKN 1 5IMN 其中IMN是电动机的额定电流 图4 2工频切换主电路 4 制动电阻RB和制动单元YB 1 主要作用电动机在工作频率下降过程中 将处于再生制动状态 拖动系统的动能要反馈到直流电路中 使直流电压UD不断上升 该电压通常称为泵升电压 甚至可能达到危险的地步 因此 必须将再生到直流电路的能量消耗掉 使UD保持在允许范围内 制动电阻RB就是用来消耗这部分能量的 制动单元YB是由GTR或IGBT及其驱动电路构成 其功能是当直流回路的电压UD超过规定的限值时 接通耗能电路 使直流回路通过制动电阻RB释放能量 2 制动电阻的连接一般每个变频器制造厂家都会为变频器提供合适的制动单元 称为独立选件单元 连接专用外接制动电阻 选件 内置制动电阻是连接在P和PR端子上 当内置制动电阻在频繁地制动时 由于散热能力不足 需要安装外接制动电阻 选件 替代内置制动电阻 连接FR BU制动单元 选件 如图4 3所示 为了提高减速时的制动能力 连接FR BU制动单元选件 注意 连接时应使变频器端子 P N 与FR BU制动单元的端子的记号相同 接错时会损坏变频器 另外 对7 5kW以下型号的变频器 请拆下PR PX间的短路片 图4 3制动单元的接线 4 3变频器的起停控制电路 图4 4变频器起停控制电路 接触器KM 控制变频器接通或断开电源 中间继电器KA 控制变频器起动或停止 通过接触器KM的按钮SB1可以使变频器运行或停止 可以通过变频器起动控制用端子 STF STR 来使变频器运行或停止 此时应设定Pr 79 2 外部操作模式 只有当接触器接通电源后 KM的常开触点闭合 此时按下变频器起动按钮SB3 中间继电器线圈KA才会得电并自锁 KA的常开触点闭合 接通变频器的STR或STF端子 变频器开始运行 在KA线圈电路中串联KM的常开触点 是保证KM未吸合前 继电器KA线圈不得电 从而防止先接通KA的误动作 而当KA接通时 其常开触点闭合使停止按钮SB2失去作用 从而保证了只有在电动机先停机的情况下 才能使变频器切断电源 在图4 4所示的控制电路中 串入了报警输出端子B C的常闭触点 其作用是当变频器发生故障而报警时 B C触点断开 使KM和KA线圈失电 将变频器的电源切断 1 将控制回路的电源端子R1 S1接到变频器主触点之前在变频器的保护回路动作后 需要保持异常信号的输出时 请将控制回路的电源端子L11 L21连接到KM的一次侧 2 改变电动机的旋转方向如果电动机的旋转方向反了 可以不必更换电动机的接线 而通过以下方法来更正 1 继电器的常开触点KA由正转端子STF接到反转端子STR上 2 接至STF端子上的接线不变 而通过功能预置来改变旋转方向 例如三菱FR S540变频器就可以通过将Pr 7的设定值变为1来实现 3 变频器电源侧接接触器的原因当变频器通过外接信号进行控制时 一般不推荐由接触器KM来直接控制电动机的起动和停止 这是因为 1 控制电路的电源在尚未充电至正常电压之前 其工作状况有可能出现紊乱 尽管近代的变频器对此已经作了处理 但所作的处理仍须由控制电路来完成 因此 其准确性和可靠性难以得到充分的保证 2 通过接触器KM切断电源时 变频器已经不工作了 电动机将处于自由制动状态 不能按预置的减速时间来停机 3 变频器在刚接通电源的瞬间 充电电流是很大的 会构成对电网的干扰 因此 应将变频器接通电源的次数降低到最少程度 PLC控制的变频器起停电路 1 设计思路采用PLC控制变频器起停运行时 首先根据控制要求 确定PLC的输入输出 并给这些输入输出分配地址 这里的PLC采用三菱FX2N 48MR继电器输出型PLC 变频器采用三菱FR A540变频器 其起停控制的I O分配如表4 1所示 图4 9变频器起停控制电路 2 参数设置由于变频器采用外部操作模式 所以设定Pr 79 2 3 程序设计 4 4变频器正反转控制电路 图4 5继电器控制的变频器正反转电路 按钮SB1 SB2用于控制接触器KM 从而控制变频器接通或切断电源 按钮SB3 SB4用于控制正转继电器KAl 从而控制电动机的正转运行 按钮SB5 SB4用于控制反转继电器KA2 从而控制电动机的反转运行 在KA1和KA2线圈电路中串入KM的常开触点 是为了实现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 在SB2按钮两端并联继电器KA1 KA2的常开触点用以防止电动机在运行状态下通过KM直接停机 作业 1 外接主电路主要电器的功能和选择2 绘制变频器的起停控制电路3 分析变频器正反转控制电路的工作原理 4 5变频器的外接两地控制电路 1 电位器控制如图4 6所示 当三位选择开关SA合至A时 由电位器RPA调节转速 当SA合至B时 由电位器RPB调节转速 变频器起动端子STF一直闭合 图4 6电位器实现的两地控制电路 2 升降速端子控制 为了克服电位器控制缺点 采用变频器中的升 降速端子进行两地控制 如图4 7所示 SB3和SB4是A地的升 降速按钮 SB5和SB6是B地的升 降速按钮 首先通过参数预置使变频器的RH和RM端子具有升降速调节功能 Pr 79 2 外部操作模式 Pr 59 1 使 遥控方式 有效 Pr 182 2 在遥控方式中 使RH端子具有升速功能 Pr 181 1 在遥控方式中 使RM端子具有降速功能 只要 遥控方式 有效 通过RH和RM端子的通断就可以实现变频器的升降速 而不用电位器来完成 在A地按下SB3或在B地按下SB5按钮 RH端子接通 频率上升 松开按钮 则频率保持 即具有记忆功能 在A地按下SB5或在B地按下SB6按钮 RM端子接通 频率下降 松开按钮 则频率保持 从而在异地控制时 电动机的转速都是在原有的基础上升降的 很好地实现了两地控制时速度的衔接 图4 7升降速端子实现的两地控制电路 变频器的并联运行 比例运行多用于传送带 流水线的控制场合 一 由模拟电压输入端子控制的并联运行1 运行要求 1 变频器的电源通过接触器由控制电路控制 2 通电按钮能保证变频器持续通电 3 运行按钮能保证变频器连续运行 且运行过程中变频器不能断电 4 停止按钮只用于停止变频器的运行 而不能切断变频器的电源 5 任何一个变频器故障报警时都要切断控制电路 从而切断变频器的电源 2 主电路的设计过程 1 空气开关QF控制电路总电源 KM控制两台变频器的通 断电 2 两台变频器的电源输入端并联 3 两台变频器的VRF COM端并联 4 两台变频器的运行端子由继电器触点控制 4 6变频器并联控制电路 3 控制电路的设计过程 1 两台变频器的故障输出端子串联在控制电路中 2 通电按钮与KM的动合触点并联 使KM能够自锁 保持变频器持续通电 3 断电按钮与KM线圈串联 同时与运行继电器动合触点并联 受运行继电器的封锁 4 运行按钮与运行继电器KA的动合触点并联 使KA能够自锁 保持变频器连续运行 5 停止按钮与KA线圈串联 但不影响KM的状态 4 变频器功能参数码设定 两变频器的速度给定用同一电位器 若同速运行 可将两变频器的频率增益等参数设置相同 若比例运行 根据不同比例分别设置各自的频率增益 每台变频器的输出频率由各自的多功能输出端子接频率表指示 5 电路工作过程分析二 由升降速端子控制同速运行1 运行要求 1 两台变频器要同时运行 运行速度一致 且调速通过各自的UP DOWN端子实现 即两变频器的UP DOWN端子要由同一个器件控制 2 两台变频器能通过各自的UP DOWN端子微调输出频率 3 两台变频器的规格型号 加 减速时间必须相同 4 任何一个变频器故障报警时均能切断控制电路 变频器主电路由KM断电 5 各台变频器的输出频率要由面板上的LED数码显示屏或数字频率计进行指示 6 此控制电路多应用于控制精度不很高的场合 如纺织 印染 造纸等多个控制单元的联动传动中 2 主电路设计过程 1 空气开关QF控制电路总电源 KM控制两台变频器的通 断电 2 两台变频器的电源输入端并联 3 两台变频器的FWD端子 UP端子 DOWN端子分别由同一继电器的动合触点控制 4 两台变频器的UP端子 DOWN端子接入按钮可进行频率微调 3 控制电路的设计过程 1 两台变频器的故障输出端子串联在控制电路中 2 通电按钮与KM的动合触点并联 使KM能够自锁 保持变频器持续通电 3 断电按钮与KM线圈串联 同时与控制运行的继电器动合触点并联 受运行继电器的封锁 变频器连续运行 5 停止按钮与KA线圈串联 但不影响KM的状态 6 控制UP DOWN端子触点的继电器在主电路断电时不能得电 可将KM辅助动合触点与运行端子 UP端子 DOWN端子继电器线圈串联实现 4 变频器功能参数码的设定 1 分别设定两台变频器的多功能输入端子为UP端子和DOWN端子 2 变频器由外端子控制运行 5 电路工作过程分析变频器的总故障报警动断接点30B 30C串联在控制电路中 可在发生故障报警时切断变频器电源 图4 9升 降速端子控制同速运行 4 7变频器制动及保护控制电路 一 电阻制动1 复习变频器制动单元 制动电阻工作原理2 制动单元 制动电阻保护电路除了选择时要满足制动需要外 还要有一定的保护措施 以防止制动单元 制动电阻过热而造成火灾事故 常用的制动电阻保护电路如图4 10所示 3 保护原理当制动电阻由于频繁使用过热时 安装在电路中的KH热动断继电器触点断开 使变频器的外部报警THR端子与CM断开 变频器立即停止输出 并发出报警 二 电动机带抱闸的控制电路某些工作场合 当电动机停止运行后不允许其再滑动 例如起重设备 当重物悬在空中时如果电动机停止运转 必须立即将电动机转子抱住 不然重物会下滑 这是不允许的 因此需要电动机带有抱闸功能 1 抱闸原理当电磁线圈未通电时 由机械弹簧将闸片压紧 使转子不能转动处于静止状态 当给电磁线圈通入电流 电磁力将闸片吸开 转子可以自由转动 处于抱闸松开状态 2 电路工作过程分析将变频器的多功能接点输出端子设为频率到达功能 动合触点输出 频率到达预置为0 5Hz 1 抱闸控制f 0 5Hz时 变频器内部常开接点断开 抱闸继电器线圈失电 机械弹簧将闸片压紧转轴 转子不转动 静止 2 松闸控制f 0 5Hz时 变频器内部常开闭合 抱闸继电器线圈得电 电磁力将闸片吸开 转轴自由转动 电动机起动运行 3 控制电路常用的电动机抱闸控制电路如图4 11所示 电路工作过程3 各器件的作用KD 抱闸继电器L 抱闸线圈VD1 整流二极管VD2 续流二极管三 报警及保护控制电路1 理由2 报警过程分析 如图4 12所示 1 30A 30B是总报警输出 当出现报警时其动合触点闭合 外电路接有电铃HA 指示灯HL1 发出声光报警 2 Y1是变频器的多功能输出端子 设定为 运行中 常闭接点控制 变频器运行时该端子呈低阻状态KA得电 动合触点闭合 HL2发光指示 说明变频器处于运行状态 变频器停止输出时 Y1端子高阻状态 KA失电 动合触点断开 HL2灭熄 说明变频器处于停止工作状态 3 THR为紧急停止端子 该端子与CM闭合时 变频器停止输出 此端子可接入外界需要保护的各种开关 如压力开关 温度开关 水位开关 限位开关等 4 8变频器的工频切换电路 4 8 1继电器控制的工频切换电路1 控制要求有些变频器内部不具备工频与变频的自动切换功能 欲实现该功能 可以利用继电器来实现 1 用户可根据工作需要选择 工频运行 或 变频运行 2 在 变频运行 时 一旦变频器因故障而跳闸时 可自动切换为 工频运行 方式 同时进行声光报警 2 继电器控制电路 如图4 8所示 接触器KMl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用于将工频电源直接接至电动机 热继电器FR用于工频运行时的过载保护 在图4 8中 接触器KM2和KM3绝对不允许同时接通 互相间必须有可靠的互锁 否则 变频器的输出端子U V W直接接电源而