变频调速器原理及应用.DOC

变频调速器原理及应用实验指导书（自动化类专业） 淮北职业技术学院 机电工程系 2009年7月22日目 录 1、实验须知.32、三菱变频调速器及调速原理.43、实验一：外部操作模式的变频调速实验.5 4、实验二：PU操作模式的变频调速实验.10 5、实验三：组合操作模式的变频调速实验.19附录：.21安全事项危险 当通电或变频器正在运行时,请不要打开前盖板,否则会发生触电。 在前盖板拆下时请不要运行变频器,否则可能会接触到高电压端子和充电部分而造成触电事故。 即使电源处于断开时，除布线，定期检查外，请不要拆下前盖板。否则，由于接触变频器充电回路可能造成触电事故。 布线或检查，请在断开电源，经过 10 分钟以后，用万用表等检测剩余电压消失以后进行。 请不要用湿手操作开关，以防止触电。 对于电缆, 请不要损伤它，对它加上过重的应力，使它承载重物或对它钳压。否则会导致触电。 请勿在通电中进行通风扇的更换,否则会发生危险。 实验期间严禁触摸旋转电机，带强电端子。 若实验过程中设备出现故障，请报告老师，检查前断开电源，10分钟以后，用万用表等检测剩余电压消失后方可进行。 不要随便将物品放在实验仪器上。 不要频繁启/停变频器。 频率设置不要超过60Hz实验须知一、预习 参加实验的学生应事先预习，以免实验过程中因准备不充分而跟不上实验进度 。预习内容包括：1、指导书中有关三菱变频调速器的介绍及与本次实验有关的内容。2、教科书中三相异步电动机变频调速的原理及实现过程。3、实验要求中的思考题。二、实验过程1、 严格遵守实验室纪律，注意人身、设备安全。2、 实验前仔细检查选件和外部设备的接线是否都连接无误。3、 认真操作，仔细观察实验现象，做好记录。4、 发生故障时立即断电（按实验箱左上角的红色急停按钮）并报告指导老师。5、 实验结束后，将实验结果交指导老师检查，经同意后关断电源。6、 按原样整理好实验仪器、设备及有关资料。三、实验报告 参加实验的学生应认真按期完成实验报告，报告格式如下：1、 用幅面16K纸，加封面装订。2、 封面上应包括：实验名称、分院及专业、班级、姓名、实验日期及完成报告日期。3、 正文应包括：实验名称、实验目的、使用仪器、实验原理、简要的实验步骤、实验数据、有关曲线及实验现象。4、 必须对可能造成实验结果与理论结果间的偏差的因素作出分析、讨论。实验一 变频调速装置的操作面板使用及外部操作模式实验一、实验目的1、 熟悉变频调速实验系统装置。2、 了解外部操作模式控制感应电动机的实现。3、 掌握变频器操作面板功能和模式切换的方法。二、实验预习要求1、掌握教科书中有关三相异步电动机变频调速原理及实现过程。2、了解教科书中有关三相异步电动机变频调速的特点。4、 预习实验指导书变频调速器的相关介绍和本实验的内容。三、实验仪器和设备1、三相鼠笼式异步电动机 1台2、磁粉制动器（作为加载器） 1台3、M10-DP-303-E 直流可调稳压电源 1台 4、三菱交流变频调速器(带有FR-DU04操作面板)。 1台5、变频调速系统实验电气控制箱 1台四实验内容变频器能用“外部操作模式”,“PU操作模式”,“组合操作模式”和“通讯操作模式”。 “外部操作模式”即：通过对连接到变频器端子输入的外部信号(频率设定电位器,启动开关等) 的操作达到控制变频器的运行。当电源接通时，接通启动信号(STF，STR)，则开始运行。具体内容：（1） 了解变频器端子接线图；掌握操作面板的使用；（2） 掌握变频调速器操作面板模式切换方法；（3） 观察正转、反转开关控制时电机的运行情况；（4） 观察电机分别在高/中/低速运行时的情况及频率的变化情况（本次实验中高/中/低速的频率设定采用默认值，分别为60HZ/30HZ/10HZ，若要改变，可参考后面PU操作时的参数设定方法）。五、实验步骤与注意事项1、 （注意不要用手去触摸电缆和接线点）2、 根据附录1 变频装置端子接线图及各端子说明，思考如何通过外部控制实现电机正反转；3、 确认电机变频器连接正常；4、 合上电气控制箱三相交流电源开关，打开变频调速系统断路器开关，再打开系统电源开关；5、 对着变频器操作面板，学习附录2操作面板（FR-DU04）的名称和功能；6、 把变频调速器工作切换至外部操作模式，确认变频调速器的运行状态为外部操作模式（EXT）；7、 空载时，将电器箱启动开关打到正转或反转状态，此时表示运转状态的FWD或REV闪烁。8、 改变电气控制箱上调速档开关，使之分别打到高/中/低速档，观察电机的运行状况和操作面板显示频率的变化，可用变频调速器操作面板上SET键切换频率/电流/电压的监视模式，记录不同速度时的频率和定子线电压的值。注：1、由于在变频器内有漏电流，为了防止触电，在使用以前，请确保变频器和电机接地正确。2、由于本实验使用的电源是380V，因此在使用时，一定要千万当心。六、实验报告参见“实验须知”中关于“实验报告”的部分。七、思考题通过外部控制，如何实现感应电动机正反转、分段速度、和连续速度运行。从电机原理叙述感应电动机正反转实现的原理。实验二、PU操作模式的变频调速实验一、实验目的1、熟悉变频调速实验系统装置。2、熟悉并掌握变频调速器操作面板的使用。3、掌握操作面板参数设定并能够通过改变参数控制电动机运行。二、实验预习要求在实验一的基础上预习本次实验的内容。三、实验仪器和设备1、三相鼠笼式异步电动机 1台2、磁粉制动器 1台3、M10-DP-303-E 直流可调稳压电源 1台 4、三菱交流变频调速器(带有FR-DU04操作面板)。 1台5、变频调速系统实验箱 1台四实验内容变频器能用“外部操作模式”,“PU操作模式”,“组合操作模式”和“通讯操作模式”。 PU操作模式即：用变频器本身操作面板的参数设置，实现变频器运行。（1）掌握变频调速器操作面板的使用方法（参照附录2）（2）测试空载时电机定子线电压与给定频率间的关系，及频率与电机转速之间的关系，并理解恒转矩特性与恒功率特性，并绘制v/f曲线。（3）记录感应电动机极对数，额定转速，额定功率等电机名牌数据。 （4）实验数据记录表格：给定频率f （HZ）定子线电压（v）同步转速n1（r/min） 实际转速n（r/min） 五、实验步骤与注意事项1、合上电气控制箱上的三相交流电源开关，打开变频调速系统断路器开关，再打开系统电源开关，确认变频调速器的运行状态。2、熟悉变频调速器上操作面板的使用（见附录2）3、将变频调速器操作模式切换到“PU操作模式”。4、电机不加负载，在空载的情况下，用操作面板在频率设定模式下按UP/DOWN来设定运行频率，按SET 键写入设置的频率。5、按FWD或 REV启动变频器，观察电机转速的变化。把对应的值填入上面的表格内，并画出v/f、f /n1曲线。频率设置可在060Hz范围内，请不要超过60Hz。（注：在电机工作过程中，如果发生报警或保护功能动作，请按STOP/RESET键，复位变频器。）(如果电机不转,请确认Pr.13“启动频率”。在点动频率设定为比启动频率低的值时,电机不转。)六、变频器参数设定变频器需要进行参数设定以保证正确工作，如工作模式的切换，上下限频率的设置、设定要求（见表1），表1中各参数的功能叙述见附录3，参考附录2中参数设置方法。在实验前，变频器已经正确设定，一般不用改动。一些常规参数的设定如下：1、要设置其他参数，必须使变频器处于PU操作模式，Pr.79应先设定为“1”（操作见附录3）这样才能对其他参数进行正确的设定。其余表内参数可以使用默认值，也可另行设定。参数设定后，再根据运行模式，设置变频装置的操作模式。 2、在空载情况下，设定参数Pr.15“点动频率”和Pr.16“点动频率加/减速时间”的值，设定PU点动运行。按FWD或REV键，则运行。（如果电机不转，请确认Pr.13“启动频率”。在点动频率设定为比启动频率低的值时，电机不转。）3、在空载的情况下，设定Pr.4、Pr.5、Pr6的值通过外部操作来观察电机的运行情况。其中Pr.79应先设定为“1”（PU操作），然后设定其他参数，最后再把Pr79设定为“2”（外部操作）。其余表内参数可以使用默认值，也可另行设定。*4、加上50ma、100ma负载后，重做上述步骤2和3（注：负载即为磁粉制动器），观察电机的转速与空载时的转速有无何变化。表1：参数号Pr名称默认值设定范围备注0转矩提升60至30%代表百分数设定0HZ时的电压。本实验采用默认。1上限频率120HZ0至120HZ2下限频率0HZ0至120HZ3基底频率50HZ0至400HZ4多段速度设定（高速）60HZ0至400HZ5多段速度设定（中速）30HZ0至400HZ6多段速度设定（低速）10HZ0至400HZ7加速时间5s0至3600s当Pr.21=00至360s当Pr.21=18减速时间5s0至3600s当Pr.21=00至360s当Pr.21=113启动频率0.5HZ0至60HZ15点动频率5HZ0至400HZ16点动加/减速时间0.5s0至3600当Pr.21=00至360s当Pr.21=119基底频率电压99990至1000V8888，99998888：电源电压的95%9999：与电源电压相同20加/减速基准频率50HZ1至400HZ21加/减时间单元00，10：0至3600秒1：0至360秒60智能模式选择00至871适用电机00至8 ，13至1820，23，240：适合标准电机的热特性77参数写入禁止选择00，1，279操作模式选择00至80：PU或外部操作可切换1：PU操作模式2：外部操作模式注：1、由于在变频器内有漏电流，为了防止触电，在使用以前，请确保变频器和电机接地正确。2、由于本实验使用的电源是380V，因此在使用时，一定要千万当心。3、对于点动运行，加速时间和减速时间不能分别设定。4、请把Pr.15“点动频率”的设定值设定在Pr.13“启动频率”的设定值之上。七、实验报告参见“实验须知”中关于“实验报告”的部分。八、思考题 1、 本实验对异步电动机采用了v/f控制的方式，它是一种开环调速控制方式（无速度检出），思考一下v/f控制的基本原理和特征是什么？2、 变频调速器由主回路和控制回路两部分组成，这两部分各自在电路中的作用？附录1：端子接线图及说明三菱变频器主回路端子排的排列：三菱变频器控制回路端子排的排列：部分端子说明端子记号 端子名称 说明R，S，T交流电源输入连接工频电源，当使用高功率因素转换时，确保这些端子不连接（FRHC）。 U，V，W变频器输出接三相鼠笼电机。 R1，S1控制回路电源与电源端子R，S连接。在保持异常显示和异常输出时或当使用高功率因素转换器时（FR-HC）时，请拆下R-R1和S-S1之间的短路片，并提供外部电源到此端子。 STF正转启动STF信号处于ON便正转，处于OFF便停止 STR 反转启动STR信号ON为逆转，OFF为停止 STOP启动自保持选择使STOP信号处于ON，选择启动信号自保持RH，RM，RL 多段速度选择用RH，RM和RL信号的组合可以选择多段速度 JOG点动模式选择ON时选择点动运行，用（STF，STR）点动运行 MRS输出停止MRS信号为ON（20ms以上）变频器输出停止，用电磁制动停止电机时，用于断开变频器的输出。 RES复位用于解除保护回路动作的保持状态，使端子RES信号处于ON在0.1秒以上，然后断开。 AU电流输入选择只在端子AU信号处于ON时，变频器才可以用直流420mA作为频率设定信号。 CS瞬停电再启动选择处于ON，瞬间停电再恢复时变频器便可自动启动。出厂设置中为不能再启动。 SD公共输入端子（漏型）接点输入端子和FM端子的公共端。直流24v，0.1A作为频率设定信号。 PC直流24v电源和外部晶体管公共端，接点输入公共端（源型）连接可编程时，将晶体管输出用的外部电源公共端接到这个端子时，可以防止因漏电引起的误动作，此端子可用于直流24v，0.1A电源输出。当选择源型时，这端子作为接点输入的公共端。 2频率设定（电压）输入05VDC（或010vDC）时5v（10VDC）对应于为最大输出频率。输入输出成正比。 4频率设定（电流）DC420mA，20mA为最大输出频率，输入输出成正比例，在AU处于ON时该信号才有效。5频率设定公共端频率设定信号和模拟输入端子AM的公共端子。不能接地。 A，B，C异常输出指示变频器因保护功能动作而输出停止的转换接点，异常时：B-C不导通（A-C导通）：正常时：B-C导通（A-C不导通） RUN变频器正在运行输出频率为启动频率以上时为低电平，正在停止或正在直流制动时为高电平，容许负荷为DC24v 0.1A OL过负荷报警当失速保护功能动作时为低电平，失速保护解除时为高电平。容许负荷为DC24V，0.1A。SE集电极开路输出公共端端子RUN，SU，OL，IPF，FU的公共端子附录2：操作面板（FR-DU04）的名称、功能和使用1、按MODE键改变监视显示2、在特定操作模式下的功能设定A. 显示 监视器显示运转中的指令 EXT指示灯亮表示外部操作； PU指示灯亮表示PU操作； EXT和PU灯同时亮表示PU和外部操作组合方式。 监视显示在运行中也能改变注：1.按下标有*1的SET键超过1.5秒能把监视模式改为上电监视模式。2.按下标有*2的SET键超过1.5秒能显示包括最近4次的错误指示。B. 频率设定在PU操作模式下，用操作面板设定运行频率。C. 参数设定方法 参数以“Pr.数字”表示。不同的数字表示变频器不同的功能。例：Pr.3设定基底频率；Pr.13设定启动频率。 一个参数值的设定既可以用数字键设定也可以用UP/DOWN键增减。 在Pr.状态下，按SET键出现P.000，通过UP/DOWN键和SET键来设定各位数字。 按SET键1.5秒写入设定值。 D. 操作模式注：E. 帮助模式在HELP状态下，按UP/DOWN键改变帮助模式。 报警记录在报警记录E.H15模式下用UP/DOWN键能显示最近的4次报警。（带有“.”的表示最近的报警。）当没有报警存在时，显示E._ _0.在报警记录下也可查看报警发生时的频率，电流，电压等，具体操作如下图： 报警记录清除 参数清除 将参数值初始化到出厂设定值，标准值不被初始化。 （Pr.77设定为“1”时（即选择参数写入禁止），参数不能被消除。） 全部消除将参数值和校准值全部初始化到出厂设定值附录3：参数功能详述参数号名 称备 注0转矩提升在v/f系统中，由于连线及电机绕组的电压降引起的有效电压衰减，使电机转矩不足，在低速时，非常明显。所以预先估计电压降并增加电压以补偿低速时转矩的不足。这就是转矩提升。1上限频率如果频率设定值高于此上限频率值，则输出频率被钳位在上限频率。2下限频率如果频率设定值低于此下限频率值，则输出频率被钳位在下限频率。3基底频率用于调整变频器输出频率到电机额定值，当用恒转矩电机时，通常额定频率设定为50HZ。4多段速度设定（高速）高速频率最好不要超过它的上限频率（默认120HZ），低速频率也不要小于启动频率（否则无法启动）。本实验通过外部控制挡开关来调节。5多段速度设定（中速）6多段速度设定（低速）7加速时间用于设定电机加/减时间。慢慢地加速时设定为较大值，快速加速时设定为较小值。具体量程取决于参数Pr.21的设定值。8减速时间13启动频率设定在启动信号ON时的开始频率，启动频率必须小于设定频率，否则变频器将不能工作。注意：当Pr.13设定值小于Pr.2的设定值时，即使没有指令频率输出，只要启动信号为ON，电机也可在设定频率下旋转。15点动频率请把Pr.15