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变频器培训 北京北科麦思科自动化工程技术有限公司系统工程部电气传动组赵鹏 讲座的主要内容 三相异步电动机的结构及原理变频器的原理安川YASKAWA变频器介绍 三相异步电动机外观 三相异步电动机结构 1 机座2 定子铁芯3 定子绕组4 转子铁芯5 转子绕组下图所示为鼠笼型电动机转子 三相异步电动机旋转原理 三相异步电动机要旋转起来的先决条件是具有一个旋转磁场 三相异步电动机的定子绕组就是用来产生旋转磁场的 工频电源相与相之间的电压在相位上是相差120度 三相异步电动机定子中的三个绕组在空间方位上也互差120度 这样 当在定子绕组中通入三相电源时 定子绕组就会产生一个旋转磁场 其产生的过程如图所示 旋转磁场的转速为 n0 60f pf 电源频率p 磁场的磁极对数n0 旋转磁场每分钟转数 为何叫异步电动机 定子绕组产生旋转磁场后 转子导条 鼠笼条 将切割旋转磁场的磁力线而产生感应电流 转子导条中的电流又与旋转磁场相互作用产生电磁力 电磁力产生的电磁转矩驱动转子沿旋转磁场方向以n1的转速旋转起来 电动机的实际转速n1低于旋转磁场的转速n 因为假设n n1 则转子导条与旋转磁场就没有相对运动 就不会切割磁力线 也就不会产生电磁转矩 所以转子的转速n1必然小于n 为此我们称三相电动机为异步电动机 如何改变电机旋转方向 电机定子旋转磁场方向与定子绕组电流的相序有关相序A B C顺时针排列 磁场顺时针方向旋转 若把三根电源线中的任意两根对调 则磁场必然逆时针方向旋转利用这一特性很方便地改变三相电动机的旋转方向 需要说明的几个公式 同步转速 n0 60f p转差率 s n0 n n0异步电动机的转速 n 60f 1 s p 异步电动机的机械特性 变频器的基本构成 主回路 整流器 整流模块 滤波器 滤波电容 逆变器控制回路 单片机 驱动电路 光电隔离电路 变频器内部电路的基本功能 整流电路 三相全波整流 对工频的外部电源进行整流 并给逆变电路和控制电路提供所需直流电源 变频器内部电路的基本功能 直流中间电路 对整流电路的输出进行平滑 以保证逆变电路和控制电源能够得到质量较高的直流电源 变频器内部电路的基本功能 逆变电路 在控制电路的控制下将平滑电路输出的直流电源转换为频率和电压都任意可调的交流电源 变频器内部电路的基本功能 控制电路 主要包括主控制电路 信号检测电路 门级驱动电路 外部接口电路及保护电路 是变频器的核心 作用是将检测电路得到的各种信号送至运算电路 使运算电路能够根据要求为变频器主电路提供们寄驱动信号 并对变频器和电机提供必要的保护 变频器的分类 按主电路工作方式分 电压型 电流型按变频器调压方法分 PAM 脉冲振幅调制 PWM 脉冲宽度调制 按照工作原理分 V F控制 SF转差频率控制 VC矢量控制 V F控制原理 V F是在改变频率的同时控制变频器的输出电压 是电动机的磁通保持一定 在电机进行调速时 应保持电机每极磁通量 m不变 如果磁通太弱没有充分利用电机的铁心 过分增大磁通会使铁心饱和 过大的励磁电流使绕组过热损坏电机 V F C1 m SPWM原理 SPWM正弦脉宽调制 其波形是与正弦波等效的一系列等幅不等宽的矩形脉冲波形 等效的原则是每一个区间的面积相等 电压型变频器主电路基本结构 应用变频器的好处 对已有的恒速电机可进行调速能够对电机进行软启动 软停止可以频繁的启动停止电机主回路无接触器也可以进行正反转可以电气制动一台变频器可以对多台电机进行速度控制 VarispeedF7 日益得到认可的变频器 结合用途的变频器特性 HighGrade 恒力矩特性 递减力矩特性 速度 速度 风机水泵等 输送带 搬运车等 负载力矩与速度按比例变化 不要过负载能力 变频器参数 失速防止电平 载波频率 最高输出频率 过负载能力 分钟 分钟 高载波 C6 01 1 C6 01 0 低载波 有低载波低噪音控制 力矩 力矩 与速度无关 负载力矩恒定 要过负载能力 变频器特性 负载特性 HighGrade 得到公认的无PG矢量控制 在所有的机械设备上都可以达到150 0 5HZ的高力矩驱动特性 00 51 5310运行频率 Hz 25020015010050 力矩 旋转型自学习时 HighGrade 三种控制方式可选择 HighGrade 任何电机都可以达到最佳运行状态 HighGrade 制动功能丰富 以下的全机种内装制动晶体管 IM 电机 HighGrade 例 编码器输出可以直接接入 HighGrade 用QUICK程序模式功能参数设置简单快捷 UserFriendly 操作简单 只要选择必要的最低限度参数 UserFriendly 操作简单 用个人电脑管理变频器参数准备了支持工具软件 开发中 读出 写入 采用脱卸式控制回路端子 在接线状态就可以交换变频器单元了 保养检修简单 冷却风扇的支架采用弹性卡扣脱卸方式 因此风扇更新简单容易 UserFriendly 用ON OFF控制 延长风扇使用寿命提高了可靠性 可以记录 监视 累计运行时间和冷却风扇累计运行时间 也可以作为保养的基准 交换变频器单元简单了 延长了风扇寿命 弹性卡扣方式交换简单容易 Energy saving Energy saving 全机种 22 W以上 内装直流电抗器 也对应12相整流 传统型 6相整流无电抗器 完善的电源高次谐波对策 12相整流3卷线变压器输入 传统型 6相整流有直流电抗器 電源電流波形例 电流畸变率 电流畸变率 请事先准备3卷线变压器 电流畸变率 Worldwide 标准装备 通信功能 当然配上选择通信卡可以对应世界各地的通信 对应世界各地的现场网络 现场总线 OBUS 标准装备 DeviceNet Profibus DP InterBus S CC Link CANopen ControlNet LONworks 开发中 Worldwide 标准品符合国际标准 申请中 欧洲安全规格 LISTED US C 规格 U 符合国际标准 适用于世界各地的电源电压 三相 系列 三相 系列 标准品也可以与公用整流变换等直流电源相连接 Specifications 容量系列 级 机种 级 机种 FWD 正转指令输入时点亮REV 反转指令输入时点亮SEQ 从控制回路端子输入的运行指令有效时点亮REF 从控制回路端子A1 A2输入的频率指令有效时点亮ALARM 发生故障 警告时点亮DRIVE 驱动模式时点亮QUICK QUICK程序模式时点亮ADV ADVANCED程序模式时点亮VERIFY 校验模式时点亮A TUNE 自学习模式时点亮 LOCAL REMOTE 切换用数字操作器控制运行和控制回路端子控制运行MENU 菜单 表示各种方式ESC 退回 回到前一个状态JOG 点动运行 LOCAL FWD REV 正转 反转 LOCAL RESET 参数的数值设定时的数位选择 故障发生时作为故障复位键DATE ENTER 决定各方式功能参数设定值增加键减少键RUN 运行 LOCAL STOP 停止 LOCAL 负载类型 机械负载与电机转矩特性有许多种类 常用有三种 1 恒转矩负载 如传送带 升降机等2 平方转矩负载 如风机水泵类3 恒功率负载 如卷扬机 机床主轴 热轧辊道应用方案 辊道是热轧带钢厂中数量最多 应用最广 占地最大 运送板坯和带钢不可少的辅助设备 辊道往往贯穿整个生产线 与生产工艺和生产率有直接的关系 辊道的作用 布置形式 结构和传动方式也是多种多样 随其所在的主要设备的不同而有所差异 辊道的作用 热轧带钢生产线上的辊道一般根据工作性质和所在位置的主要设备来分类 从板坯上料到带钢卷取通常分为 上料辊道 运输辊道 称重辊道 入炉辊道 出炉辊道 延伸辊道 工作辊道 中间辊道 输出辊道 机上辊道等 主要作用是运送轧件辅助主要设备工作 将轧件运入和运出主要设备调节轧件温度 热轧辊道传动方式 可分为集体传动和单独传动集体传动是由1台电动机通过减速机和分配机构传动1组辊子 具有相对电机容量小 电控装置少 防止轧件打滑性能好等优点 但传动机构复杂 占地面积多 设备质量大 单独传动由1台电动机传动1根辊子 具有传动机构简单 设备质量轻 占地面积少 布置灵活等优点 但相对电机容量大 电控装置多 辊道速度的确定和控制 调速辊道的控制主要取决于生产工艺要求 比如加热炉称重辊道要求定位精度高 可逆式粗轧机前后工作辊道要求要求于轧制方向和速度一致 中间辊道要求有游动功能 输出辊道要求速度于精轧和卷取速度向相匹配 变频器的周边设备 空气开关装在主回路的最前面 用于分断此回路的电源 进线电抗器根据变频器的手册 当变压器