电气设备变频器故障处理及及维护

电气设备变频器故障处理及及维护,2017年4月,5/3/2020,1,培训内容及方式方法,培训内容：介绍两款电气仿真软件变频器的控制原理及应用变频器常见故障的处理介绍一台控制柜的改造方式方法：讲解、实际操作,5/3/2020,2,电气仿真软件介绍,1、仿真软件，专门用于仿真的计算机软件。它与仿真硬件同为仿真的技术工具。仿真软件是从50年代中期开始发展起来的。它的发展与仿真应用、算法、计算机和建模等技术的发展相辅相成。1984年出现了第一个以数据库为核心的仿真软件系统，此后又出现采用人工智能技术（专家系统）的仿真软件系统。这个发展趋势将使仿真软件具有更强、更灵活的功能、能面向更广泛的用户。目前比较风行的是虚拟现实仿真软件，比如虚拟现实仿真平台（VR-Platform）2、目标：其目标是不断改善面向问题、面向用户的模块描述能力和对模型实验的功能。不同技术水平的用户通过仿真软件能在不同的程度上采用他们表达问题的习惯语言,方便地与计算机对话,完成建模或仿真实验。3、仿真软件,5/3/20202020/5/3绍及演示,3,电动机控制常见故障,主回路（一次回路）的主要故障原因分析及检修方法1电源空气开关一送电就跳闸空气开关下桩头以下的电路存在短路（相间短路、对地短路）修理方法：可用兆欧表，万用表检查电路2接触器一吸合空气开关就跳闸（或热元件烧坏）接触器下桩头以下的电路存在短路（相间短路、对地短路）热元件相间短路电动机有短路故障至电动机的接线相间或对地短路修理方法：可用兆欧表，万用表检查电路（如没有检查出短路点可换空气开关）3接触器吸合后电动机没有声音三相电源不正常（220V控制电压）热元件二相开路电动机二相线圈开路到电动机的接线断二根4接触器吸合后电动机有嗡嗡声音，不能转动（电机单相或卡死）三相电源不正常（断一相电源）空气开关、接触器、热元件一相开路电动机一相线圈开路到电动机的接线断一根电动机轴承卡死机械负载卡死5接触器吸合后电动机运转正常，但不一会热元件就跳闸电机电流异常（用钳形电流表检查）如电流正常，热元件质量不好电动机轴承坏机械负载过大6接触器吸合后电动机运转正常，但电机温度过高电机电流过大（用钳形电流表检查）电动机轴承不好机械负载过大电机质量不合格,5/3/2020,4,控制回路故障及检修,控制回路（二次回路）的主要故障现象1控制电源空气断路器跳闸控制电路对地或线间有短路故障（用万用表检查）直流整流电路输入输出电路故障控制变压器线圈短路单极空气断路器质量不好2接触器不能吸合控制电源不正常或熔丝断、单极空气开关断开（用万用表检查）按扭开关故障（常闭触点或常开触点）接触器辅助触点、时间继电器触点、中间继电器辅助触点接触不好等接触器、时间继电器触点、中间继电器线圈开路（用万用表检查）热继电器、空气开关辅助触点断开限位开关触点不好或限位开关挡块故障控制回路接线断线3接触器、时间继电器、中间继电器能吸合但不能自保接触器辅助触点、时间继电器触点、中间继电器辅助触点接触不好自保接线断线4电磁阀不工作电磁阀线圈开路至电磁阀的接线断电磁阀的工作电源电压不对或没有,5/3/2020,5,我厂10KV高压电动机的控制,我们厂的高压电动机主要有锅炉的引风机、送风机、二次风机以及汽机专业的电动给水泵。这些电动机电压等级是10KV，是由高压断路器直接启动的，所以说对于高压电动机的控制实际上就是对于高压断路器的控制。其一次图如右图一,5/3/2020,6,10KV开关柜介绍,1、综述：10kV开关柜的主要部分包括：真空断路器、电流互感器、就地安装的微机保护装置、操作回路附件（把手、指示灯、压板等等）、各种位置辅助开关。其中，断路器与电流互感器安装在开关柜内部，微机保护、附件、电度表安装在继电器室（沿用以前的叫法，其实已经没有继电器了）的面板上，端子排与各种电源空气开关安装在继电器室内部，端子排通过控制电缆或专用插座与断路器机构连接。,5/3/2020,7,理解开关柜的二次接线，我们需要找到两份图纸：综自厂家提供的保护原理图、接线图；开关柜厂家提供的二次原理图、配线图、端子排图、断路器机构原理图。综自厂的图纸是开关柜厂家的设计原始依据，也是我们审核开关柜厂家图纸的依据。开关厂的原理图一般都是根据综自厂的原理图修改的，再示意性的画出电流、电压、信号量的输入，控制量的输出。,5/3/2020,8,2、10kV电缆出线中置柜,使用最多的10kV开关柜型式，从正面看，它明显分成三部分，最上面是继电器室，中间是断路器室，下面是空室（有的是接地刀闸避雷器等），母线等高压设备安装在背面的柜体内。如右图。,5/3/2020,9,继电器室,继电器室的面板上，安装有微机保护装置、操作把手、保护出口压板、指示灯（合位红灯、分位绿灯、储能完成黄灯）；继电器室内，安装有端子排、微机保护控制回路直流电源开关、微机保护工作直流电源、储能电机工作电源开关（直流或交流）。继电器室就是安装电流表和指示灯的位置。,5/3/2020,10,断路器室,10kV中置柜最常用的断路器是VS1真空断路器，断路器机构内的接线通过专用插座与继电器室的端子排联接。插头的一段与断路器机构固定连接，另一段是一个专用插头，配套的插座安装在断路器室的右上方，从插座引出线接至继电器室端子排。如右图,5/3/2020,11,断路器及手车的不同位置,为了搞明白二次回路，我们需要对操作过程进行一定的了解。中置柜断路器手车有三个位置：断开、试验、运行（需要注意的是，断路器手车和断路器是两个概念，断路器手车其实就是断路器和它的座）。正常运行时，断路器手车在运行位置，断路器在合闸位置，二次线插头与插座联接；手动跳闸后，断路器在分闸状态、手车在运行位置；用专用摇把将断路器手车摇出，至试验位置，可以将二次插头拔下（手车在运行位置时拔不下来）；继续摇，手车退出断路器室，处于断开位置。断开位置：断路器与一次设备（母线）没有联系，失去操作电源（二次插头已经拔下），断路器处于分闸位置；试验位置：二次插头可以插在插座上，获得电源。断路器可以进行合闸、分闸操作，对应指示灯亮；断路器与一次设备没有联系，可以进行各项操作，但是不会对负荷侧有任何影响，所以称为试验位置。运行位置：断路器与一次设备有联系，合闸后，功率从母线经断路器传至输电线路。中置柜没有传统意义上隔离开关的概念，手车在试验位置时，就相当于传统的隔离开关断开，即断路器与主电路（一次母线）有了明显断开点。,5/3/2020,12,VS1真空断路器、GZS开关柜内部剖面,断路器手车，它像个抽屉一样放在开关柜里，紫色框内就是轨道上的滑轮，红色框内是二次接线插头（处于拔下状态），绿色框内是断路器的动触头。,5/3/2020,13,接线原理图,右图可以看出，需要接入的模拟量是：母线电压、线路电压（几乎没有10kV线路会装设线路PT）、保护电流（三相，实际工程中10kV线路一般只配置两相CT）、测量电流（两相）、零序电流。,5/3/2020,14,操作回路,右图可以看出，这个操作回路比较简单。红色框内的设备（把手、压板）并不是断路器的一部分，它们由开关柜厂家提供，安装在继电器室面板上。,5/3/2020,15,装置的遥信回路。,与110kV电压等级设备的保护装置不同，35/10kV设备的保护、测控是一体化设计，即整合在一个装置中。对比一下，在RCS-941A中，你肯定找不到测量电流、开关量输入回路，它需要CSI-200E之类的测控装置或常规控制屏与它配合来提供这些功能,5/3/2020,16,操作回路,主要包括控制把手、微机操作回路与断路器机构的配合。图片有点小，在很多简化画法中，断路器机构的合闸回路往往被画成图8-3-5中的样子：又“弹簧已储能S1常开”“断路器分闸DL常闭”“合闸线圈HQ”串联组成，或者加上“试验位置SW、运行位置YW常开并联”，以表示“断路器手车只有在试验位置和运行位置时才能合闸”。,5/3/2020,17,实际上，VS1断路器往往配有一个合闸闭锁电磁铁，它有一个手车行程开关（类似于一个继电器）控制，当手车处于试验位置、运行位置以外的位置时，电磁铁失电，其辅助接点断开合闸回路，这属于中置柜的电气闭锁（中置柜的电气闭锁还有许多，比如带电不能打开开关柜后门等）。10kV中置柜具有完善的电气闭锁及机械闭锁功能，在手车处于非试验/运行位置时，机械闭锁功能会自动完成对合闸操作的闭锁，所以不需要再在合闸回路里利用SW、YW进行闭锁。（试验位置S8、运行位置S9很多时候也被标成SW、YW以便理解）,5/3/2020,18,开关量输入回路,对中置柜而言，最主要的信号包括：试验位置（S8常开）、运行位置（S9常开）、地刀合位（QE常开）、弹簧未储能（S1常闭）。断路器的位置可以不用接入，因为微机保护可以根据自身操作回路的HWJ、TWJ判别。,5/3/2020,19,B相电流互感器的作用,B相电流互感器的作用：在一般书上提到都是只装A、C相电流互感器，现在为什么装B相CT呢？这主要是考虑到小电流接地选线功能。10kV架空线路，在单相接地时允许继续运行一段时间，但是需要确定是哪条线路接地，以便尽快查线检修，即“选线”。选线的依据是，该线路的零序电流是否为零。零序电流为三相电流的矢量和，正常时理论值为零，单相接地时，实测零序电流不为零，即可判断该线路故障，所以，需要配置三相CT来计算零序电流。对于电缆出线而言，在高压（10kV）电缆上配置了专用的零序电流互感器，不需要再用三相CT之和来计算，所以配置A、C两相CT来实现保护功能即可，这与书上的说法并不矛盾。,5/3/2020,20,什么是五防,五防，通常指的是高压开关柜的“五防”或者变配电室的“五防一通”。高压开关柜的五防为:1、防止带负荷分、合隔离开关。（断路器、负荷开关、接触器合闸状态不能操作隔离开关。）2、防止误分、误合断路器、负荷开关、接触器。（只有操作指令与操作设备对应才能对被操作设备操作）3、防止接地开关处于闭合位置时关合断路器、负荷开关。（只有当接地开关处于分闸状态，才能合隔离开关或手车才能进至工作位置，才能操作断路器、负荷开关闭合）4、防止在带电时误合接地开关。（只有在断路器分闸状态，才能操作隔离开关或手车才能从工作位置退至试验位置，才能合上接地开关）5、防止误入带电间隔。（只有隔室不带电时，才能开门进入隔室）,5/3/2020,21,高压开关柜的“五防,高压开关柜的“五防”1、高压开关柜内的真空断路器小车在试验位置合闸后，小车断路器无法进入工作位置。（防止带负荷合闸）2、高压开关柜内的接地刀在合位时，小车断路器无法进合闸。（防止带接地线合闸）3、高压开关柜内的真空断路器在合闸工作时，盘柜后门用接地刀上的机械与柜门闭锁。（防止误入带电间隔）.4、高压开关柜内的真空断路器在工作时合闸，合接地刀无法投入。（防止带电挂接地线）5、高压开关柜内的真空断路器在工作合闸运行时，无法退出小车断路器的工作位置。（防止带负荷拉刀闸）,5/3/2020,22,变频器的原理及应用,变频器的原理及应用变频器的故障现象处理方法高压变频器的维护及简单故障处理,5/3/2020,23,我国变频器的应用及发展前景,随着生产技术的不断发展，直流拖动的薄弱环节逐步显露出来。由于换向器的存在，直流电机的维护量加大，单机容量、最高转速以及使用环境都受到限制。人们开始转向结构简单、运行可靠、维护方便、价格低廉的异步电动机。但异步电动机的调速性能难以满足生产的需要。于是，从20世纪30年代开始，人们致力于交流调速技术的研究，然而进展缓慢。在相当长的时期内，直流调速一直以其优异的性能统治着电气传动领域。20世纪60年代以后，特别是70年代以来，电力电子技术、控制技术和微电子技术的飞速发展，使得交流调速性能可以与直流调速相媲美。目前，交流调速已进入逐步代替直流调速的时代。近十余年来，我国的变频器产业从无到有不断壮大，发展迅速。据统计，我国现有大大小小的变频器生产厂70多家，年销售额在7亿元左右，但这只占全国变频器市场容量的一小部分，80%90%的国内市场被各种国外变频器所占领。回顾我国变,5/3/2020,24,我国变频器的应用及发展前景,频器的发展历程，结合我国国情开发出性能优越、适销对路的产品，逐步扩大市场份额，是国人的期盼。我国是一个发展中国家，许多产品的科研开发能力落后于发达国家。随着改革开放，经济高速发展，一个庞大的市场形成了，它既对国内市场开放，同时也对国外公司开放，很多先进的产品从发达国家进口。20世纪80年代末，大连电机厂从日本冬芝公司引进了一条变频器生产线，变频器的型号为130G，功率器件用的是大功率晶体管GTR，CPU是MCS-51芯片，调制方式是SPWM，控制策略是V/F=C，这可能是我国最早有规模的组装国外较先进的变频器，虽然这种变频器在当时不是最好的，但比用可控硅作为功率器件的变频器要先进得多，后者在工业应用中，负载过重时启动,5/3/2020,25,我国变频器的应用及发展前景,困难，经常出现功率器件GTR损坏，因此低速转矩和可靠性都较差。同时在我国销售的富士变频器是G5/P5，三垦变频器是SVF，在性能和可靠性上与130G不相上下。20世纪90年代初，台湾普传进入内地，带来的产品是pi89变频器，电源还不是开关电源，功率器件用的是大功率晶体管GTR，CPU是8085芯片，调制方式是SPWM，控制策略是V/F=C。台湾普传在内地的营销策略和其它的厂商不同，它是采用组建合资公司的形式。在不长的时间内，在广阔的国土上，先后组建了庆普、汉普、西普、上普、南普、纺普、普达、普天等合资公司，研发中心设在深圳，后来又在大连建了一个合资厂，这是当时国内最大和最完善的变频器营销网络。各合资公司组装变频器的机箱，主控制板都是在台湾做好后运来的。由于充分的整合国内的资源，台湾普传那几年的销售业绩非常好，pi89变频器成了当时国内变频器市场上的主打产品。由于其它方面的原因，以及后来性能和质量更好的,5/3/2020,26,我国变频器的应用及发展前景,变频器进入我国，pi89变频器市场在不长的时间内很快萎缩，直至被淘汰出局。从台湾普传进入内地到现在已经过去十多年了，这十多年中，有过很多变频器厂商，前后算来接近百家。近几年，变频器的厂商发生了相当大的变化，进来的快，出去的也快，到现在剩下的也就几十家。另外，在国内还有不少国外和台湾厂商的独资公司、合资公司，如北京ABB、天津SIEMENS、富士、台安、台达等在国内都有独资公司或合资公司。在组装变频器的过程中，我国技术人员有机会接触变频器的先进技术和管理方法，这些人员成了国内变频器技术一支重要力量。市场竞争成就了国内几家大公司的崛起，如华为、森兰。作为国内最大的变频器制造商，森兰从做V/F控制的变频器开始，逐步完善和提高变频技术，通过多年的技术实践、积累和,5/3/2020,27,我国变频器的应用及发展前景,对国外先进技术的消化吸收，已经能够开发出具有先进水平转子磁链定向，磁通观测采用自校正算法的矢量控制变频器，实现了磁场和力矩的完全解耦，做到频率为1Hz时达到200%的额定转矩，即使在零频也有100%的转矩，如SB80系列变频器。由此可见，尽管国内与国外在变频技术上相比还有差距，但已经大大缩小了。3国内变频技术的现状和发展前景国内已经有较多的变频器生产厂，但大部分的产品都是V/F控制和电压空间矢量控制变频器，使用在调速精度和动态性能要求不高的负载上应该没有问题。工业应用中绝大部分都是这种负载，变频器在这种场合应用最重要的要求是可靠性，国产变频器占国内市场份额不高的主要原因是产品品质不过硬。V/F控制和电压空间矢量控制变频器比矢量控制变频器从技术上来看要简单得多，,5/3/2020,28,我国变频器的应用及发展前景,由于国内厂家大部分都是手工作坊式的生产，工艺欠佳，检测手段有限，品质的一致性和稳定性难以保证。同样是V/F控制的变频器，国外的产品比国内的产品品质要好，这可能是生产工艺方面的差距。差距最大的是半导体功率器件的制造业，至今在国内这仍是一个空白。变频器技术的另外一个层面是应用技术。多年来，国家经贸委一直会同国家有关部门致力于变频器技术的开发及推广应用，在技术开发及技术改造方面给予了重点扶持，组织了变频调速技术的评测推荐工作，并把推广应用变频调速技术作为风机、水泵节能技改专项的重点投资方向，同时鼓励单位开展同贷同还方式，抓开发、抓示范工程、抓推广应用，还处理了风机、水泵节能中心，开展信息咨询和培训。,5/3/2020,29,我国变频器的应用及发展前景,19951997年，3年间我国风、水泵变频调速技术改造投入资金3.5亿元，改造总容量达100万千瓦，可年节电7亿度，平均投资回收期约2年。据有关资料表明，我国变频调速技术应用已经取得了相当大的成绩，每年有数十亿元的销售额，说明我国的变频器应用已非常广泛。从简单的手动控制到基于RS-485网络的多机控制，与计算机和PLC联网组成复杂的控制系统。在大型综合自动化系统，先进控制与优化技术，大型成套专用系统，如连铸连轧生产线、高速造纸生产线、电缆光纤生产线、化纤生产线、建材生产线等，变频器的作用是电气传动控制，其控制的复杂性、控制精度和动态响应都有很高的要求，已经完全取代了直流调速技术。近年来，变频器在功能上，利用先进的控制理论，开发出了诸如卷取、提升、主从等控制功能，使应用系统的构成更加方便和容易，使变频器的应用技术提高到一个新的水平。,5/3/2020,30,应用变频器的原因,A调速节能：由流体力学可知，P（功率）=Q（流量）H（压力），流量Q与转速N的一次方成正比，压力H与转速N的平方成正比，功率P与转速N的立方成正比，如果水泵的效率一定，当要求调节流量下降时，转速N可成比例的下降，而此时轴输出功率P成立方关系下降。即水泵电机的耗电功率与转速近似成立方比的关系。例如：一台水泵电机功率为55KW，当转速下降到原转速的4/5时，其耗电量为28.16KW，省电48.8%，当转速下降到原转速的1/2时，其耗电量为6.875KW，省电87.5%.,5/3/2020,31,无功补偿节能,无功功率不但增加线损和设备的发热，更主要的是功率因数的降低导致电网有功功率的降低，大量的无功电能消耗在线路当中，设备使用效率低下，浪费严重，由公式P=SCOS，Q=SSIN，其中S视在功率，P有功功率，Q无功功率，COS功率因数，可知COS越大，有功功率P越大，普通水泵电机的功率因数在0.6-0.7之间，使用变频调速装置后，由于变频器内部滤波电容的作用，COS1，从而减少了无功损耗，增加了电网的有功功率。,5/3/2020,32,软启动节能,由于电机为直接启动或Y/D启动，启动电流等于（4-7）倍额定电流，这样会对机电设备和供电电网造成严重的冲击，而且还会对电网容量要求过高，启动时产生的大电流和震动时对挡板和阀门的损害极大，对设备、管路的使用寿命极为不利。而使用变频节能装置后，利用变频器的软启动功能将使启动电流从零开始，最大值也不超过额定电流，减轻了对电网的冲击和对供电容量的要求，延长了设备和阀门的使用寿命。节省了设备的维护费用。,5/3/2020,33,变频器是不是一定节能,变频器是通过轻负载降压实现节能的，拖动转距负载由于转速没有多大变化，即便是降低电压，也不会很多，所以节能很微弱，但是用在风机环境就不同了，当需要较小的风量时刻，电机会降低速度，我们知道风机的耗能跟转速的1.7次方成正比，所以电机的转距会急剧下降，节能效果明显。如果我们用在油井上，就会因为在返程使用制动电阻白白浪费很多电能反而更废电。当然，如果环境要求必须调速，变频器节能效果还是比较明显的。不调速的场合变频器不会省电，只能改善功率因数。,5/3/2020,34,变频调速技术的基本原理,变频调速技术的基本原理是根据电机转速与工作电源输入频率成正比的关系，即n=60f（1s）/p式中：n为电动机的转速；f为工作电源输入频率；s为电动机转差率；p为电机磁极对数。通过改变电动机供电电源频率可以达到改变电机转速的目的。变频器就是基于上述原理，集交直交电力电子变换技术、微电脑控制技术等于一身的综合性电气产品。,5/3/2020,35,中国变频器的发展历程及前景,相对于工业化国家来说，我国变频器行业起步比较晚，到20世纪90年代初，国内企业才开始认识变频器的作用，并开始尝试使用，国外的变频器产品正式涌进中国的市场。我国变频器的发展大致可以以下几个阶段：1变频器研制阶段这个阶段始20世纪70年代末到80年代中，主要是机械部天津电气传动所（电压型）和机械部西安电力电子技术所（电流型），研制出产品，但可靠性差，需要完善。20世纪80年代初，大连电机厂引进了日本东芝技术，装备出产品，有一定影响。2通用变频器国外进口阶段20世纪80年代中到90年代末，十多年时间主要是引进国外变频器，最早的是日本三垦SVF型和日本富士G5/P5型，北京和深圳为最早推荐的两个城市，对钢铁、石油、石化、化工、化纤、供水等行业影响较大。接着，三菱、安川、东芝、松下、明电舍、ABB、AB、西门子、丹佛斯、伦茨等相继进入中国，使通用变频器的应用更加广泛。这期间西门子、ABB、AB、罗宾康、西技来克的高压变频器有了一定的应用。台湾普传、辽无一厂、南自、成都佳灵、山东惠丰都研制出国产变频器。天传所和冶金自动化院研制出交-交变频装置。3通用和高压变频大发展阶段20世纪90年代末到现在是通用变频和高压,5/3/2020,36,变频大发展阶段,变频大发展阶段。这个阶段有4个特点：A.国外名牌全部进入中国并有部分在中国建厂；B.压频式国产通用变频器有170多家；C.高压变频器除国外品牌外，出现了20多家；D.无论通用变频器或高压变频器技术都有相当大的提高，技术更臻成熟，使用领域更加广阔。随着国内企业对频器认识的深入和大量外国产品的入境，我国变频器市场得以快速启动。20世纪80年代中期，我国变频器年销售量仅为数千万元，几乎都是国外品牌，经过十余年的推广和使用，变频器已得到广大企业用户的认可，20世纪90年代，变频器才得以大规模进人中国，在空调、电梯、冶金、机械、电子、石化、造纸、纺织等行业有十分广阔的应用空间。据北京康斯公司1999年的调查结果,1998年我国变频器销售量达到28.8亿元，年增长率为15左右。日本品牌进入中国较早，对中国变频器市场较为熟悉，有针对性地推出了适合我国国情的变频器产品,5/3/2020,37,本土化战略,，将变频器定位于节能器，小功率，专业化，在节能领域或OEM配套方面表现较为突出。我国中、低压变频器市场曾出现日本品牌一统天下的局面，但近几年日本品牌的市场份额逐步被欧美和内资品牌蚕食。尤其是ABB和西门子两大外资顶级品牌，市场份额远超其他品牌，具有大部分外资品牌难以企及的综合实力。台湾品牌进入中国大陆市场也相对较早，多数产品带有日本品牌的痕迹。目前较有代表性的台湾品牌有台达、台安、东元等。韩国变频器品牌目前只有LS在中国占据一定的市场份额。二、本土化战略回顾中国变频器产业的发展历程，外资公司大面积抢滩中国，在本土化上作了很多卓有成效的努力。纵观这些跨国公司在中国的发展，最成功的战略要算本土化战略，包括关系本土化、市场本土化、人员本土化以及研究本土化。ABB是实施本土化战略最成功的外资企业之一，北京ABB电气传动系统有限公司是ABB集团在中国地区交、直流传动产品的主要供货厂商，1994年,5/3/2020,38,公司成立，1995年ACS500、ACV700对稳态性能的影响加大比例系数Kp，在系统稳定的情况下，可以减小静差，提高控制精度，但是加大Kp只是减少静差，不能完全消除,5/3/2020,变频器恒压供水的调试,(2)积分系数Ki对动态性能的影响积分系数Ki通常使系统的稳定性下降。Ki太大，系统将不稳定;Ki偏大，振荡次数较多;Ki太小，对系统性能的影响减少;而当Ki合适时，过渡特性比较理想;对稳态性能的影响积分系数能消除系统的静差，提高控制系统的控制精度。但是若Ki太小时，积分作用太弱，以致不能减小静差。(3)微分系数Kd微分控制可以改善动态特性，如超调量减少，调节时间缩短，允许加大比例控制，使静差减小，提高控制精度。但当Kd偏大或偏小时，超调量较大，调节时间较长，只有合适的时候，才可以得到比较满意的过渡过程。对系数实行“先比例，后积分，再微分”的整定步骤。,5/3/2020,变频器恒压供水的调试,(1)首先只整定比例部分。即将比例系数由小到大，并观察相应的系统响应，直到得到反应快，超调小的响应。(2)加入积分环节。整定时首先置积分系数Ki一个较小的值，并将第(1)步中整定的比例系数略为缩小(例如缩小为原值的0.8倍)，然后增大Ki，使在保持系统良好动态性能的情况下，静差得到消除。在此过程中，可根据响应的好坏反复改变比例系数与积分系数。(3)若使用比例积分调节器消除了静差，但动态过程经反复调整仍不能满意，则可加入微分环节。在整定时，可先置微分系数为0，在第一步的基础上，增大Kd，同时相应地改变比例系数和积分时间。p值设置越大，静差越小，跟踪越快，但容易出现超调震荡现象，i的值设置越大，跟踪就越慢，在实际使用中，以系统稳定和跟踪速度达到工艺要求为准，即在水泵恒压供水系统中，压力稳定为基准。,5/3/2020,变频器恒压供水的调试,不过以上PID定义仅了解一下即可，实际小项目中的变频器PID参数不用更改(出厂默认值)也可实现功能。设置变频器时，只要知道PID需要反馈量和给定量即可。反馈量即是压力的实时信号(在管道上的远传压力表-电阻式，或者是三线或两线的压力传感器。给定量即要求达到我压力值(可以在变频器的键盘上设或者用外置电位器)。,5/3/2020,变频器外部接线,对应的电压、电流型反馈量接线应设置变频器的AI1/AI2，内部参数及外部跳线(一般AI1默认为电压),5/3/2020,变频器外部接线,5/3/2020,变频器外部接线,5/3/2020,5/3/2020,参数设置,设置变频器参数以英伟腾为例：CHF/GD100/CHV160A以反馈量为0.45兆帕(二线制压力传感器4-20Ma,传感器量程0-0.6兆帕),则在变频器输入的给定量为75%(0.45除0.6)以GD100为例，由于GD100的AI1内置成了面板上的电位器，所以反馈信号接于AI2,又由于AI2出厂值是电压信号，需设置跳线将其改为电流信号。P00.01=1运行指令通道=端子P00.03=50最大输出频率P00.04=50频率上限P00.05=15频率下限P00.06=7AI2功能为PID反馈小功率变频器，加减速时间不必设置，保持默认，P01.08=0变频器的停车方式，此为减速停车，若变频器为工频变频转换或一拖几的控制时，停车方式应为自由停车。,5/3/2020,参数设置,P01.19=0,为变频器运行频率低于下限时为以频率下限运行P02组为电机参数，能实际电机铭牌上参数设控制端子组及继电器输出组根据线路实际功能设置即可P05.37=1V,AI2下限设为1V对应反馈4mAP05.39=10V,AI2上限为10V对应反馈20mAP09组为PID组P09.00=0给定值由键盘设定P09.01=75,给定值P09.02=1，反馈信号由AI2进入变频器(反馈源选择)P09.03=0，PID输出特性为正，由于为恒压供水，即当反馈小于给定时要加速，大于给定时要减速。P17.24为反馈量显示可以实时监控(只有GD100有此功能)由于英威腾变频器几种系列的参数大同小异，其他几种变频器只要照上更改相应参数即可。,5/3/2020,变频器的通电和预置,熟悉键盘，即了解键盘上各键的功能，进行试操作，并观察显示的变化情况等。按说明书要求进行“起动”和“停止”等基本操作，观察变频器的工作情况是否正常，同时也要进一步熟悉键盘的操作。进行功能预置，预置完毕后，先对几个较易观察的项目如升速和降速时间、点动频率、多挡变速时的各挡频率等检查变频器的执行情况是否与预置的内容相符合。将外接输入控制线接好，逐项检查各外接控制功能的执行情况，同时检查三相输出电压是否平衡。,5/3/2020,131,变频器的空载试验步骤,1）先将频率设置于0位，合上电源后微微提升工作频率，观察电动机的起转情况及旋转方向是否正确。如方向相反，则予以纠正。（2）将频率上升至额定频率，让电动机运行一段时间。如一切正常，再选若干个常用的工作频率，也使电动机运行一段时间。（3）将给定频率信号突降至0（或按停止按钮），观察电动机的制动情况,5/3/2020,132,ABB变频器ACS510系列,5/3/2020,133,ABB变频器外部控制连接,5/3/2020,134,一.助手型控制盘,特点ACS510助手型控制盘具有下列性能:液晶显示语言选择与变频器的连接可随时插拔拷贝功能可实现将参数复制到控制盘的存储器中可用于参数备份或拷贝参数到其它的ACS510上去。相关的帮助文字。,5/3/2020,135,面板介绍,5/3/2020,136,菜单,5/3/2020,137,二、基本型控制盘,基本型控制盘性能：带液晶显示的数字控制盘。在任何时候能与变频器即插即拔。拷贝功能-参数能上传到控制盘的存储器中，接着将参数从控制盘下装到其它的变频器中，或者用于系统的备份。,5/3/2020,138,基本型控制盘,5/3/2020,139,参数含义,1.Group99:启动数据此参数组专门用于配置：设置变频器。输入电机数据。,LANGUAGE（语言）选择所显示的语言。根据所选的控制盘的不同，有不同的语言选择。亚洲语言控制盘：0=英文1=中文2=韩语3=日语,5/3/2020,140,应用宏,9902APPLICMACRO(应用宏)选择一个应用宏。应用宏自动设置参数，使ACS510得以完成某些特定的应用。1=ABB标准宏2=3-线宏3=交变宏4=电动电位器宏5=手动/自动宏6=PID控制宏7=PFC控制宏15=SPFC控制宏,5/3/2020,141,9905MOTORNOMVOLT(电机额定电压,9905MOTORNOMVOLT(电机额定电压)定义电机额定电压。必须等于电机铭牌上的值。ACS510输出到电机的电压无法大于电源电压。,5/3/2020,142,9906MOTORNOMCURR(电机额定电流),9906MOTORNOMCURR(电机额定电流)定义电机额定电流。必须等于电机铭牌上的值。允许范围：(0.2.2.0)*I2n。,5/3/2020,143,9907MOTORNOMFREQ(电机额定频率),定义电机额定频率。范围：10.500Hz(通常是50或60Hz)。设定频率点，使得变频器输出电压在该点时等于电机额定电压。弱磁点=电机额定频率X供电电压/电机额定电压。,5/3/2020,144,9908MOTORNOMSPEED（电机额定转速）定义电机额定转速。必须等于电机铭牌上的值。9909MOTORNOMPOWER（电机额定功率）定义电机额定功率。必须等于电机铭牌上的值。,5/3/2020,145,Group01:运行数据这组参数包括了变频器装置的运行数据，包括实际信号。实际信号值由变频器装置测量或通过计算获得，且不能由用户设置。,5/3/2020,146,5/3/2020,147,Group10:输入指令这组参数所含内容:定义用于控制起停，方向的外部控制源(外部1和外部2)。电机方向锁定或允许电机正反转。,1001EXT1COMMANDS（外部1命令）定义外部控制1(EXT1)设定起、停和方向。0=NOTSEL没有外部命令源控制起、停和方向。1=DI12-线控制起停。DI1控制起/停。(DI1得电=起动;DI1断电=停止)。参数1003定义方向。选择1003=3(双向)等效于1003=1(正向)。2=DI1,22-线控制起停、方向。DI1控制起/停。(DI1得电=起动;DI1断电=停止)。DI2控制方向(参数1003应该设为3(双向)。(DI2得电=反转;失电=正转)。,5/3/2020,148,Group10:输入指令,5/3/2020,149,5/3/2020,150,Group11:给定选择这组参数定义了：变频器如何选择控制源。给定1和给定2的来源和性质。,1101KEYPADREFSEL(控制盘给定选择)在本地方式下，选择控制盘给定方式。1=REF1(Hz)频率给定(Hz)。2=REF2(%)给定(%)1102EXT1/EXT2SEL(外部1/外部2选择)此参数用于选择外部1/外部2。这样，定义了相关的起停和方向指令以及给定。0=外部1选择外部控制1(外部1)。参见1001EXT1COMMANDS定义外部1的起/停/方向。参见1103REF1SELECT定义外部1的给定。1=DI1DI1的状态决定了外部1/外部2的取向。(DI1得电=外部2;DI1失电=外部1)。,5/3/2020,151,2.6=DI2.DI6数字输入口的状态决定了外部1/外部2的取向。参见DI1。7=外部2选择外部控制2(外部2)。参见1002EXT2COMMANDS定义外部2的起/停/方向。参见1106REF2SELECT定义外部2的给定。8=COMM外部1/外部2由串行通讯控制字选择。控制字1的位5(参数0301)定义了外部控制取向(外部1还是外部2)。,5/3/2020,152,Group14:继电器输出这组参数定义了每个输出继电器动作的条件。,1401RELAYOUTPUT1(继电器输出1)定义继电器1动作的条件继电器1动作代表的意义。0=NOTSEL(未选择)继电器未使用且不动作。1=READY(准备)当变频器准备就绪时动作。要求：运行允许信号给出。无故障。供电电压在允许范围之内。急停信号未给出。,5/3/2020,153,2=RUN(运行)变频器运行时继电器动作。3=FAULT(-1)(故障反)设备正常时吸合，故障时分断。4=FAULT(故障)设备故障时动作。5=ALARM(报警)有报警信号时继电器动作。6=REVERSED(反向)电机反转时继电器动作。7=STARTED（已起动）接到起动命令时继电器动作(哪怕允许运行信号没有给出)。接到停止命令或故障发生时继电器断开。1402RELAYOUTPUT2(继电器输出2)1403RELAYOUTPUT3(继电器输出3),5/3/2020,154,Group16:系统控制这组参数定义了系列系统控制参数，如锁定、复位和使能控制等。,1601RUNENABLE(运行允许)选择允许运行信号源。0=NOTSEL(未选择)允许变频器不需要连接外部允许运行信号就可以起动。1=DI1定义DI1作为允许运行信号。只有DI1得电，变频器才允许运行。如果信号电压下降，DI1信号丢失，变频器将自由停车直到再次接到允许运行信号时，才可能重新起动。,5/3/2020,155,2.6=DI2DI6定义DI2DI6作为允许运行信号。7=COMM允许运行信号来自总线控制字。1602PARAMETERLOCK(参数锁定)控制盘参数是否锁定。本锁定不限制通过应用宏修改参数。本锁定不限制通过现场总线修改参数。只有当密码输入正确时才允许改变本参数。,5/3/2020,156,0=LOCKED（锁定）不允许使用控制盘修改参数值。可以通过在参数1603中输入正确的密码打开参数锁定。1=OPEN（打开）允许通过控制盘修改参数值。2=NOTSAVED(不存储)允许通过控制盘修改参数值，但不保存在永久存储器中。设置参数1607PARAMSAVE为1(保存)存储参数值到存储器中。,5/3/2020,157,Group21:起动/停止这组参数定义了电机起动和停止的方式。ACS510支持多种起动和停止方式。,2101STARTFUNCTION(起动功能)选择起动方式。1=AUTO(自动起动)选择自动起动模式。2=DCMAGN(直流励磁)选择直流励磁起动模式。注意!该模式不能用于正在旋转的电机。注意!变频器在预磁时间(参数2103)过后起动电机，即使电机没有完全磁化。通过直流电流在励磁时间(由参数2103决定)内磁化电机。通常变频器在预磁时间过后立即起动。3=SCALARFLYSTART(标量跟踪起动)选择跟踪起动模式。变频器起动前，电机已在运转，采用此方法变频器将自动追随电机的当前转速平稳起动。注意!第一次使用该模式时，会显示报警信息FIRSTSTART（首次启动）。,5/3/2020,158,4=TORQBOOST(转矩提升)选择自动转矩提升模式。在需要很大的起动转矩时，该功能非常必要。转矩提升只存在于起动阶段。当输出频率大于20Hz或实际值与给定值相等时，转矩提升会自动消失。初始阶段通过直流电流在励磁时间(由参数2103决定)内磁化电机。参见参数2110TORQBOOSTCURR（转矩提升电流）。5=FLYSTART+TORQBOOST(跟踪+转矩提升)同时选择跟踪和转矩提升功能。首先运行跟踪起动程序，电机开始磁化。如果发现电机转速为零，这时启动转矩提升功能。8=RAMP(斜坡起动)从零速直接起动。,5/3/2020,159,2102STOPFUNCTION(停车功能)选择停车方式。1=COAST(自由停车)直接切断电机电源，电机自由停车。2=RAMP(积分停车)选择积分停车。积分时间由参数2203DECELERTIME1（减速时间1）或2205DECELERTIME2（减速时间2）决定，取决于哪个被激活。,5/3/2020,160,2104DCCURRCTL（直流电流控制）选择是否使用直流电流作制动。0=NOTSEL（未选择）禁止直流电流动作2=DCBRAKING（直流制动）在调制结束后向电机注入直流制动电流。如果参数2102STOPFUNCTION（停车功能）设置为1(COAST自由停车)，在起动命令取消后开始制动。如果参数2102STOPFUNCTION（停车功能）设置为2(RAMP积分停车)，在积分停止后开始制动。,5/3/2020,161,2107DCBRAKETIME(直流制动时间)定义直流注入时间，如果参数2104设置为2(DCBRAKING直流制动)2108STARTINHIBIT(禁止起动)禁止起动控制。在下列过程中发出的起动命令无效(需要重新给出起动命令)：故障复位时。允许运行信号发出时接到的起动命令时。控制模式从本地切换到远程时。从外部1切换到外部2时。从外部2切换到外部1时。0=OFF（关闭）禁止起动无效。1=ON（开启）禁止起动有效。,5/3/2020,162,2110TORQBOOSTCURR(转矩提升电流)设定最大的转矩提升电流。启动转矩介绍当给处于停止状态下的异步电动机加上电压时的瞬间，异步电动机产生的转矩称为启动转矩。启动转矩表征了电动机的启动能力，它与启动方式有关（如星三角起动，变频调速起动等），直接启动鼠笼式异步电动机一般为额定力矩的0.8到2.2倍。通常启动转矩为额定转矩的125%以上。2.作用可以补偿低频时的电压降，改善低速区域的电机转矩低下。可以根据负载的情况调节低频时的电机转矩，提高启动时的电机转矩。,5/3/2020,163,Group22:加速/减速这组参数设定了加速减速积分曲线的斜率。,加减速时间设置的意义在电动机加速时须限制频率设定的上升率以防止过电流，减速时则限制下降率以防止过电压加速时间设定要求：将加速电流限制在变频器过电流容量以下，不使过流失速而引起变频器跳闸；减速时间设定要点是：防止平滑电路电压过大，不使再生过压失速而使变频器跳闸。加减速时间可根据负载计算出来，但在调试中常采取按负载和经验先设定较长加减速时间，通过起、停电动机观察有无过电流、过电压报警；然后将加减速设定时间逐渐缩短，以运转中不发生报警为原则，重复操作几次，便可确定出最佳加减速时间。,5/3/2020,164,2202ACCELERTIME1(加速时间1)设定曲线1，由0Hz升到最高频率所需时间。实际的加速时间也取决于参数2204RAMPSHAPE（积分曲线形状）。2203DECELERTIME1(减速时间1)设定曲线1，由最高频率降到0Hz所需时间。实际的减速时间也取决于参数2204RAMPSHAPE（积分曲线形状）。,5/3/2020,165,Group30:故障功能这组参数定义了变频器可能认知的故障情况，以及变频器检测到这些故障后应有的反应。,3005MOTTHERMPROT(电机过热保护)定义电机过热时，保护如何动作。0=NOTSEL(不动作)不动作和/或电机热保护功能不起作用。1=FAULT(故障)当计算出的电机温度达到90C时,发出报警信号（2010MOTOVERTEMP电机过温）；当温度达到110C时，发出故障信号（9MOTOVERTEMP电机过温），同时惯性停车。2=ALARM(报警)当计算出的电机温度达到90C时,发出报警信号(2010MOTOVERTEMP电机过温)。,5/3/2020,166,3010STALLFUNCTION(堵转功能),该参数定义电机堵转的保护功能。当变频器运行在堵转范围内(参见图示)超过参数3012STALLTIME（堵转时间）所设定时间后，堵转保护激活。0=NOTSEL(未选择)堵转功能未使用。1=FAULT(故障)当变频器运行在堵转范围内超过参数3012STALLTIME（堵转时间）所设定时间：变频器惯性停车。发出故障信号。2=ALARM(报警)当变频器运行在堵转范围内超过参数3012STALLTIME（堵转时间）所设定时间：发出报警信号。当变频器运行离开堵转范围，并超过参数3012STALLTIME（堵转时间）所设定时间的一半时，报警信号消失。,5/3/2020,167,3017EARTHFALULT（接地故障）,如果变频器检测到电机或电机电缆的接地故障，定义变频器在该故障时的反应。传动在运行时和非运行时都在检测接地故障。参看参数3023WIRINGFAULT（接线故障）。0=DISABLE（禁止）传动不检测接地故障。1=ENABLE（允许）传动将会报出故障16(EARTHFAULT接地故障)，如果正在运行将会自由停车。,5/3/2020,168,变频器的故障检查检测,在变频器的R、S、T和U、V、W端子上，用万用表电阻挡，改换测笔的正负极性，根据读数即可判定模块的好坏。一般不导通时读数为，导通时为数欧姆或几十欧姆。模块测试所用的电路和符号如图所示，模块的好坏可按表所示进行判断,5/3/2020,169,变频器主电路图,5/3/2020,170,模块测试判断表,5/3/2020,171,大功率晶体管（GTR）的简易测量,如果大功率晶体管（GTR）有问题，在没有GTR测试设备的条件下可用万用表简易判断，步骤如下：（1）关断输入电源，确保CHARGE灯不亮后，拆除端子上的R、S、T和U、V、W接线。（2）拆除控制电路板上的连接件，将电路板连同附件板一起从设备上拆下。（3）如果模块是并联使用，拔出模块B2、E2和B2x、E2x中的