变频器教育用资料

1、变频器教育用资料,目 录第1章：电机的原理和控制方法第2章：变频器的原理和特性第3章：变频器的运行特性第4章：变频器驱动、外围器件的选定第5章：变频器的功能和优点第6章：变频器驱动的注意点第7章：高次谐波和噪音第8章：保养点检第9章：附录,1章：电机的原理和控制方法,2,电机,以动力为主要目的的电机,以动态应答为主要目的的电机,直流电机（并励、串励、复励,交流电机,感应电机 （鼠笼式、线圈式） 同步电机 （磁场线圈式、永磁式） 涡流电机 （VS-MOTOR,伺服电机,直流伺服电机 交流伺服电机 （SM形、IM形,3,电机的种类,1-1.电机的种类和特性 1-1-1.电机的种类,a)鼠笼式感应电

2、机的结构（全封闭外扇形的例子,感应电机的结构,输出轴,定子外壳,端子箱,外风扇,定子线圈,轴承,内风扇,转子短路环,风扇罩,转子铁芯,定子铁芯,中心高 （机座号,端盖,b) 鼠笼式转子（除去铁芯部分,1-1-2.感应电机的结构,4,阿拉戈圆盘 (若使磁铁旋转，则圆盘也随之旋转,若使磁铁旋转，则鼠笼式的转子也同方向随之转动,磁极,旋转轴,铝盘,5,N,S,1-1-3.阿拉戈圆盘,FL,FR,e,IM,I2,旋转磁场,N,S,B,F,I,F ：力,B ：磁力线密度,I ：电流,1-1-4.螺旋法则,左手螺旋法则,右手螺旋法则,6,电流的方向,磁力线的方向,右螺旋,A、右手螺旋法则,电流的方向,B、

3、线圈的电流和磁力线的方向,磁力线的方向,电流的方向,线圈的 始绕点,线圈的 终绕点,从纸的表面向里面的方向 从纸的里面向表面的方向,7,电流产生的磁力线,1-1-5.电流产生的磁力线,三相电机，使用三相交流电代替磁铁的旋转，产生了【旋转磁场,U,V,W,U,V相,V,W,U,V,W,8,0,2,极）旋转磁场的原理,U,V,W 线圈的始绕点 U,V,W线圈的终绕点,1-1-6.旋转磁场的原理（一,U,V,W,U,V,W,1个周期,电流 ） 三相交流,磁场方向,三相交流（电源）和磁场方向,感应电机,U相,4极电机的旋转磁场,线圈的配置,三相交流电流,U相,V相,W相,U,V,W,1-1-6.旋转磁

4、场的原理（二,9,将上式换算一下，得到如下结果,因而,同步旋转速度 旋转磁场的速度又叫同步旋转速度 (NS)，此速度由定子线圈结构所决定的磁极数（极数）P和 电源频率f决定,旋转速度 转子的速度N(min-1)比同步旋转速度NS略慢。此相差的量叫做转差,NS : 同步旋转速度 ( min-1,f : 频率( Hz,10,min-1,min-1,NS：是由电机的规格决定的固有值。S ：根据负载大小变化的值,感应电机的速度,1-1-7.感应电机的速度,S,N,S,N,N,S,S,N,S,N,N,S,S,N,N,N,N,S,S,S,2p,4p,8p,6p,a) 同步旋转速度 (min-1,b) 极数

5、 (p,11,极数和同步旋转速度,1-1-8.极数和同步转速,12,3600,1800,0,4P,60Hz的时候 ( min-1,感应电机的特性,1-1-9.感应电机的特性（一,额定旋转速度,同步旋转速度,600,700,500,1800,起动电流,额定电流,空载电流,转 矩,最大转矩,起动转矩 额恒转矩,反相制动领域,反相制动,转差（额定,电动领域,再生制动领域,感应发电机,电 流,感应电机的特性表,1-1-9.感应电机的特性（二,13,三相鼠笼式感应电机根据起动转矩的不同进行的分类,14,1-1-10.三相鼠笼式感应电机的分类,电机的基本记号,附加记号,保护外罩形,机械起动特性,FE：全封

6、闭外扇形 EE：全封闭形 BD：防滴保护形 FG：耐压防爆形,I ：变频器 K ：外力冷却扇 M ：带PG ：屋外 F ：防爆 C ：防腐蚀 1 ：法兰1形 5 ：法兰5形 7 ：法兰7形 8 ：法兰8形,15,1-1-11.电机的基本记号,1,16,感应电机的速度变化,感应电机的控制方式,1-1-12.感应电机的控制方式,p,S,负载转矩,电机产生的转矩和负载转矩的交点为运行速度,极数大,P改变方式,极数切换电机,S改变方式,定子电压控制,S改变方式,转子电阻控制,f改变方式,定子频率控制 变频驱动,频率小,电压小,转子电阻大,不带端子箱的结构，在保护记号前加“BODY,17,防滴保护形,1

7、-1-13.电机的种类（一,18,全封闭外扇形,1-1-13.电机的种类（二,19,屋外形防腐蚀形,1-1-13.电机的种类（三,増安型，耐压，内压,20,防爆形,1-1-13.电机的种类（四,磁通量和电压、频率的关系如下所示,例 题 速度减半(60Hz30Hz)的场合 为使磁通量保持恒定，按照上面的式子，设置变频器的输出电压和频率,200,100,电压 （,0,30,60,21,频率 （ Hz,实际上，为了补偿电机的电压降，低频率 时的电压要提高150%-200,变频器驱动时的电机特性,1-2.变频器驱动时的电机特性,电机额恒转矩的计算公式如下所示,例 题 7.5kW4P，额定旋转速度 17

8、40 (min-1)的场合,额恒转矩 TM 974,电机额恒功率 P (kW,额定旋转速度 N (r/min,kgfm,额恒转矩 TM,电机额恒功率 P (W,额定旋转速度 N (min-1,Nm,60,2,额恒转矩 TM,7.5103,1740,Nm,41.2,60,2,22,电机额恒转矩,1-2-1.电机额恒转矩,MKS 单位：M（米）,K（千克）,S（秒） SI 单位：System International,1kgf = 9.8 (N,MKS单位的场合,SI单位的场合,MKS单位的场合,SI单位的场合,S,N,S,N,N,S,2p,4p,则转子的转速N (min-1)，可以如下表示,因

9、此,旋转速度 以同步速度NS为基准，定义转差率S,旋转磁场的旋转速度（ NS,NS,f,p,120,1,min,1,min,1-2-2.电机的旋转速度,例 题 = 60Hz,P = 4P，S = 3,NM,min-1,1-0.03,18000.97,1746,23,负载转矩变动的场合 负载转矩增大时，电机旋转速度减慢（转差增大）；负载转矩减小时，旋转速度加快。 此时，负载转矩越大，电机电流也越大,电机外加电压变化时。 电机的发生转矩和电压的平方成正比。 电压降低的话，则电机旋转速度减慢。 （转差增大,电压变动和速度变化,负载变动和速度变化,24,负载变动和电压变动,负载转矩一定,负载转矩小,负

10、载转矩大,输出转矩,1-2-3.负载变动和电压变动,输出转矩,旋转速度,转矩,转矩,电压大,电压小,旋转速度,变频器驱动时的特征由于是从低频起动，起动电流与商用电源运行时相比得到大幅控制。旋转速度和电源频率无关可任意设定,V/f运行的例子,电机电流转矩特性比较,1-2-4.电机电流和转矩特性比较,25,变频器的过载耐量,电流,电流,转 矩,转 矩,7.5kW 4P的例,在日本国内，由于电源频率会因地区不同而异， 因此标准电机备有三种规格,三额定值的比较,1-2-5.三额定值的比较,26,各额定电源的额定电流以I(200/50),I(200/60),I(220/60)表示，则有以下的关系 50H

11、z时的电流为最大。 I(200/50) I(200/60) I(220/60) 可以看出，50Hz和60Hz时的电机额恒转矩不同,50Hz和60Hz的不同点,1-2-6. 50Hz和60Hz的不同点,50 Hz时的转矩,60 Hz时的转矩,50Hz时，转矩（力）大，电机的电流也大。因此电机的温升要比60Hz时的高,20%UP,27,变频率器的输出电压不会高于电源电压。 因此，频率超过50Hz或60Hz(基波频率)时，输出电压为定值。 电机电压 ( V )，频率 ( f )和转矩的关系如下所示,K ： 参数I ： 电流 ： 磁力线,由于只有频率变动，如上示所示电机电流值如果一定时，则转矩和频率呈

12、反比关系。 此领域称之为恒功率领域,频率超过50Hz/60Hz时的运行情况,转矩,1-2-7.频率超过50Hz和60Hz时的运行情况,28,IPM电机的旋转原理 IPM电机的旋转原理，就是利用同步状态下的磁铁转矩和磁阻转矩，这两个转矩的产生机制,IPM Interior Permanent Magnet （磁铁转矩磁阻转矩 = IPM电机,S,S,定子线圈,转子,S,磁铁转矩,定子线圈,转子,转矩,永磁铁和固定线圈的相互作用所产生的 转矩,1-2-8.IPM电机（一,磁阻转矩,定子线圈产生的旋转磁场流向转子，并和转子 线圈相互作用所产生的转矩,29,什么是IPM电机？ 由电枢（固定侧）和励磁（

13、旋转侧）构成。 电枢上绕有三相线圈，这和感应电机一样，是形成旋转磁场用的。 磁场是由永磁铁形成的N，S极的磁极。 这种关系就如下图所示，定子上的旋转磁极（N，S极）和转子磁极（n，S极），模块化。 旋转磁场N，S极旋转时，磁极S，n极被吸引，并以同样速度旋转,S,N,S,n,电枢（定子,励磁（转子,旋转磁场,旋转方向,1-2-8.IPM电机（二,30,下表是鼠笼式感应电机和SPM电机、IPM电机、ISM电机的转子结构的不同点，以及特性、特征的不同点,1-2-8.IPM电机（三,31,2章：变频器的原理和特性,32,33,变频器的结构,2-1.变频器的结构（一,整流回路 (整流器部,直流中间回路

14、 (平滑回路部,逆变换回路 (变频器部,交流电,商用电源,交流,控制回路部,M,电机,VVVF,交流,交流,直流,电压,电压,电压,电流,电流,电流,交流,交流,直流,2-1.变频器的结构（二,电圧 电流,IM,U,脉冲列输出,R,S,电圧 电流,电圧 电流,多功能模拟输出 （输出频率、电流等,故障输出,多功能接点输出 （运行中、速度一致等,多功能输入,顺控公共点,模拟输入 （速度设定,脉冲列输入,数字操作器,模拟 监视,电源,输入端子,输出端子,整流回路,平滑回路,逆变换回路,正转,反转,二极管,电容,通信输入,IGBT,34,R,S4,S3,S1,S2,直流电源,交流的形成方法,Ed,单相

15、变频器的原理,2-2.变频器的原理（一,0,电流波形,S1 S4 ON,S1 S4 ON,S2 S3 ON,ON,ON,ON,开关 S1,S4 S2,S3,Ed,Ed,35,三相变频器 基本回路,2-2.变频器的原理（二,三相变频器基本回路,S1,S2,S3,S4,S5,S6,U-V,V-W,W-U,0,60,120,180,240,300,360,60,120,180,240,300,a,开关图,输出电压,三相交流的形成方法,U,V,P,N,S3,S1,S5,S4,S6,S2,直流电源,电机,W,区间“a”的电流流动,36,IM,电机,三相交流,Ed,直流电源,晶体管变频器基本回路,Ed,E

16、d,2-2.变频器的原理（三,绝缘栅双极晶体管 IGBT,37,变频器使用的主要半导体电子元件,2-2.变频器的原理（四,38,Ed:直流电压,39,电压形变频器的控制方式,2-3.变频器的控制特性,P,N,C,MC 电阻短路用电磁接触器,R,D3,D2,D1,D6,D5,D4,40,V,V,Ed,VS,抑制浪涌电流的电阻,整流器部和浪涌电流控制回路,VS（V,2-4.整流器的控制特性,二极管,平滑电容,峰值过高,I,t,t,峰值变小，防止二极管的破损,I,a) 无抑制浪涌电流的电阻时,b) 有抑制浪涌电流的电阻时,41,0,0,浪涌电流,2-5.浪涌电流控制回路,三相电源,IM,电压电流检出

17、,N,0,t,加减速中断信号,V,0,f,PWM信 号发生器,基极 驱动器,电压指令,加减速调整器,V/f设定器,频率指令,速度(频率)指令,晶体管 基极信号,电流检出器,电机,变频器,整流器,42,V / f 控制 PWM 变频器,2-6.V/f控制和矢量控制（一,43,在V/f控制方式下，当E/f磁通量保持恒定时，会补偿电机定子线圈的电压降低量,V / f 控制时的电压频率特性,2-6.V/f控制和矢量控制（二,a) 电机一相的等价回路,b) 矢量图,V : 电机端子电压 r1 :定子线圈电阻 E : 电机（内部）感应电压 r2 :转子线圈电阻 I1 : 电机定子电流 l1 : 定子线圈漏

18、电感 I2 : 电机转子电流 M : 励磁电感 IM : 励磁电流（定子电流的励磁电流成分） S : 转差 ：位相角 ：功率因数角,感应电机的等价回路和矢量图,2-6.V/f控制和矢量控制（三,44,t,N,PWM控 制,速度指令,转矩指令,加减速调整器,速度反馈信号,速度控制器,速度控制,电流指令演算器,电流振幅指令,转矩电流指令,各相电流指令,计算器,瞬时电流控制回路,转差频率指令,励磁电流指令,速度控制，转矩控制切换器,电流相位指令,三相(或二相)电流反馈信号,PG(速度检出器)(脉冲发生器,电机,电流检出器,变频器,整流器,三相电源,M,45,矢量控制 PWM变频器,2-6.V/f控制

19、和矢量控制（四,矢量控制时的瞬时电流演算,电机定子电流 I1 = IM2 + I2 励磁电流、转子电流相位差 tan = 因此， = tan-1 将对应于转差S的频率作为 fS、 则从电机定子频率得到 反应电势E从转子电流 I2得到 E = 2f MIM = I2 从上述两式得到 fS =,I2 IM,r2 S,1 r2 I2 2 M IM,和电机的旋转数N对应的频率fn为 （P：极数） 5因此变频器的输出频率f为 定子频率f和旋转磁场的转速 （=2f）成比例， 由的积分， 相位角能够变动。 = d t =2f d t 由上面的和（+），就能得到 电机定子电流的瞬时相位。 3. 的补充 , 代

20、入后,I2 IM,2-6.V/f控制和矢量控制（五,46,2-6.V/f控制和矢量控制（六,实际电机,变频器,电机控制,假想电机,电压（交流,电机电流 实际值,误差,电机电流 推定值,观测增益,磁通（推定值） 速度（推定值,磁通观测器的概略图,47,2-6.V/f控制和矢量控制（七,48,2-7.自学习（一,何谓自学习功能 用矢量控制驱动参数不明的电机场合，只需设定电机铭牌值，就能使电机自动运行、电机参数（适用电机的 电气参数）自动被设定的功能。 变频器自学习和伺服系统的自学习（调查负载的大小）从根本上说是不一致的,自学习的必要性 选择矢量控制或电机导线过长时，或者想最适宜地使用变频器内置的各

21、功能时，自学习是很必要的。 矢量控制是不受磁通和转矩干挠的，按指令控制转矩的控制方式。使用矢量控制时必须把电机参数设定给变 频器。若电机参数不吻合，将得不到矢量控制原有的特性。 即便使用V/f控制，若电机电缆过长，会由于电缆阻抗导致输出电压损耗，使电机失速。为解决这一问题，最大 限度地发挥电机的功能，自学习是很有必要的。 因此，运行前请务必进行自学习,电机参数 为确保高速（额定频率的约90%以上）领域的性能，选择电机时，请选择电机的额定电压在变频器输入电源电 圧90%以下的电机。变频器的输入电压和电机额定电压相同的场合，会出现变频器的输出电压不足，乱调或振 动等情况，得不到矢量控制原有的性能。

22、 没有特别指定电机额定电圧的场合，请按如下方法选择额定电压的电机。 200 V级（200 V/220 V电源）：电机额定电圧180 V 400 V级（400 V/440 V电源）：电机额定电圧360 V 变频器输入电源电压在上述情况以外的场合，或只为抑制输出电流而提高电机电圧的场合，请选择变频器输 入电源电圧（公称电圧）的约90%作为额定电压的电机,自学习的分类 F7内置有旋转形、停止形、线间电阻（停止）的3种自学习模式。 请参照下表，实施最适宜的自学习,49,选択、切替,V/F控制,带PGV/F控制,线间电阻,线间电阻,1,T1-00,电机1/2的选择,2,T1-01,自学习模式选择,3,T

23、1-02,电机输出功率,0.40,0.40,0.40,0.40,0.40,0.40,0.40,0.40,4,T1-03,电机额定电圧,200,200,180,180,5,T1-04,电机额定电流,1.90,1.90,1.90,1.90,1.90,1.99,1.99,1.99,6,T1-05,电机基频,60.0,60.0,58.3,58.3,7,T1-06,电机的极数,8,T1-07,电机基本转速,1800,1800,1750,1750,9,T1-08,PG脉冲数,600,600,10,通常不显示。只有在选择了多功能模拟输入电机切换指令时，才显示,1中的某一个设为,停止形,旋转形,停止形,线间电

24、阻的,停止形自学习,无PG矢量控制,顺,序,参数,No,名称,自学习时设定参数一览,带PG矢量控制,旋转形,按 RUN 键，自学习开始,2（,1,A1-02=0,FEQ 200V 0.4kw 4P,自学习的方法,30,S,带PG：EEK-IM 180V 0.4kw 4P,11,自学习结束后，按 Menu键，然后按 Enter 键就可以运行了,2-8.自学习（二,50,3章：变频器的运行特性,51,V/f 控制的场合,起动转矩,3-1.加速特性,起动时，1.5Hz时负载转矩比电机产生的 转矩大，电机不旋转。2Hz时，电机转矩 增大，开始运行,52,a) 加速时间设定适宜的场合,b) 加速时间的设

25、定过短的场合,53,加速特性,I,I,t,t,t,t,3-1.加速特性（一,变频器功率和电机功率相同时的过载能力,变频器功率大于电机功率时的过载能力,输出频率 f,电机转速 N,转差大,额定电流,额定电流,变频器输出频率(是设定的加速时间,电机旋转速度,电机电流,加速时间自动延长,峰值电流被限制在一定值以下,54,加速中失速防止,3-1.加速特性（二,55,失速防止功能的实际测定例,3-1.加速特性（三,56,减速时间设定值td,转差 (负,N紧急减速的场合 转差：负,f,f,N,t,N 缓慢减速的场合 转差:正,减速特性,3-2.减速特性（一,变频器输出频率(是设定的减速时间,电机旋转速度,

26、直流电压,直流母线电压被限定在一定值以下,57,减速时间自动延长,减速中失速防止,3-2.减速特性（二,变频器输出频率,负 荷,58,运行中失速防止,3-3.运行中失速防止,过负载,59,t,直流制动时间,f,t,f,直流电流,N,N,t,直流制动 开始频率,f,直流电流,直流制动时间,N,f,减速停止时直流制动,全领域直流制动,C）自由运行停止,停止特性,3-4.停止特性,60,变频器效率,变频器输出输出 变频器输入 输出 + 损失,综合效率变频器效率电机效率,电机输出 变频器输入,电机效率,电机输出 电机输入,输入输出电流相关图,3-5.变频器的效率和功率因数（一,a) 商用电源运行,b)

27、 变频器运行,61,INV的输入电流是包含高次谐波的歪波电流。因此说 INV的输入电流是包含高次谐波的综合实效电流。按上面公式所算出来的功率因数，有时会和功率因数计实测的值不同,输入电压电流波形,3-5.变频器的效率和功率因数（二,er,eS,et,er-S,er-t,eS-t,eS-r,et-r,et-S,电源相电压,电源电流,R相,S相,T相,高次谐波电流的产生,电源线间电压,3-5.变频器的效率和功率因数（三,62,功率因数改善效果电源功率因数90%(100%负载,AC电抗器的连接方法,3-5.变频器的效率和功率因数（四,连接方法 连接到变频器的输入侧,R S T,MCCB,电源,AC电

28、抗器,变频器,X Y Z,U V W,AC电抗器,63,1. 电抗器和变频器间的接线尽力设 短在5m以下。 尺寸比电源连接线稍宽。 *2. G7的200V级 18.5110kW 的机种 400V级 18.5300kW 的机种 内置直流电抗器。 功率因数改善效果在9395%左右。 *3.不设置电抗器的场合。INV一般的电源功率因数是6090、具体会因电源阻抗不同，而有差异,功率因数改善效果电源功率因数9395%(100%负载时,64,3,DC电抗器的连接例,3-5.变频器的效率和功率因数（五,DC电抗器,P N,P N,P N,65,不同电源的变频器输入电流波形例,3-5.变频器的效率和功率因数

29、（六,P N,P N,66,不同电源的变频器输入电流波形例2,3-5.变频器的效率和功率因数（七,DC电抗器+AC电抗器的场合是28,4章：变频器驱动、外围器件的选定,67,变频器产品系列,驱动器,0.1,0.2,0.4,0.75,1.5,3.7,5.5,55,75,110,160,容量（kW,超级节能可调速驱动器 Varispeed F7S 无PG 对应IPM电机矢量控制 递减转矩负载用,超级节能可调速驱动器 VS-686SS5 恒转矩负载用 递减转矩负载用,高性能 电流矢量控制 通用变频器 Varispeed F7 节能强劲矢量控制,驱动器,电梯专用变频器 Varispeed L7 感应同

30、步电机兼用矢量控制,IM/PM 兼用 驱动器,300,小型超级节能可调速驱动器 Varispeed V7 pico PM电机无传感器控制,环保型电机驱动器 矩阵变频器 Varispeed AC 节能驱动器,22,7.5,45,VS mini V7,VS mini J7,三相200V级,三相400V级,单相200V级,Varispeed G7,Varispeed F7,三相400V级,三相400V级,三相200V级,三相200V级,三相400V级,单相200V级,三相200V级,三相400V级,Varispeed AC,三相200V级,Varispeed L7,三相200V级,Varispeed

31、 V7 pico,三相200V级,三相400V级,三相400V级,Varispeed F7S,VS-686SS5,三相400V级,三相200V级,三相200V级,高性能适应环境矢量控制 通用变频器 Varispeed G7 电平控制,小型通用矢量控制变频器 VS mini V7 超小型 电圧矢量控制,小型通用变频器 VS mini J7 接触器型超小型低噪音,安川变频器系列一览表,68,无PG矢量,带PG矢量,4-1.功率选择的基本思考方法（一,69,电机选择,变频器选择,电机种类,电机功率,变频器功率,变频器机种,周围器件选购件,控制柜,机械规格,运行方法,负载的种类和特性,变频器的功率选择

32、,变频器的機種选定,变频器的机种选择,周围器件选购件,设置方法,投资效果,决 定,探讨项目,决定项目,功率选择的顺序,4-1.功率选择的基本思考方法（二,70,负载转矩,负载输出,速度,转矩输出,负载转矩,负载输出,速度,转矩输出,代表性的负载转矩特性,转矩输出,0,1.0,1.0,2.0,负载转矩,负载输出,1.0,2.0,2.0,转矩输出,1.0,1.0,1.0,1.0,1.0,4-1.功率选择的基本思考方法（三,负载转矩,负载输出,2.0,71,变频电机 （恒转矩 1:10 的例,标准电机,低速领域的电机过热预警 低速领域时，外部分扇转速低， 所以冷却能力降低。 因此，如果在低速时不降低

33、负载的话，就会有电机过热的可能性,即使在低速领域，也没问题 是设计为变频器用的、即使在低速 时使用，温度也在规格值以内,注意点 上述特性是连续运行时容许的转矩。起动时等电机短时间发生的转矩，则标准电机和恒转矩电机没有差别,标准电机容许负载特性,变频电机容许负载特性,60,320,0.5,55,72,变频器专用电机和标准电机的不同点,4-1.功率选择的基本思考方法（四,容许负载转矩,容许负载转矩,连续,连续,变频器功率（）电机功率（） ）标准三相电机的极数,例,有必要探讨变频器功率 ）电机极数以上 ）电机额定电圧200（或）以下 ）台变频器驱动台以上电机 ）需要短时间加减速的场合负载惯性大的场合

34、 5）运行停止的频度高,例,检查要点：变频器额恒功率电流1.05电机额定电流电机台数。但是2台以上的电机运行的场合，所有电机同时起动停止,变频器使用时的注意事项,4-1.功率选择的基本思考方法（五,73,负载转矩,加速转矩,减速转矩,TL,Ta,Td,Ta,TL,Td,必要的抱闸转矩,必要的电机转矩,TaTL,Ta,2jN,60ta,能起动吗 电机起动转矩要比负载的起动转矩大,TL,fV,2N,Nm,能加速吗 电机转矩要在加速所必须的转矩（Ta+TL）以上,电机的温度没问题吗 温度上升在规定值以内。 能减速吗 减速时必须有抱闸转矩。 减速时有能量消耗或电源反馈能力吗,电机输出转矩的大小是关键。

35、 转矩因电机功率、变频器功率、控制方式、 BOOST量而改变,变频器的反馈能力是关键。 反馈能力因变频器功率和 制动单元的选择而改变,运行曲线和负载转矩的计算,f = 9.8 F (kgfm,4-2.根据运行曲线选择,ta,td,2jN,60td,TA,TB=（TdTL,74,加减速时的频率和电机速度的关系,加速中 NS N,恒速中 NS N,减速中 NS N,变频器输出频率,电机旋转速度,NS ：变频器频率决定的同步旋转速度 N ：电机旋转速度,注) 负载转矩大时，会有NSN的情况,减速,加速,4-3.制动电阻的选择（一,75,a) 电动模式,b) 再生制动模式,IM,商用电源,机械能,电流

36、流向,电流流向,i,S 0,1制动电阻器（放电电阻器）*2监视直流电压，若直流电压超过规定值，晶体管ON，进行放电。 晶体管是变频器内置制动晶体管，另外使用制动单元,IM,商用电源,机械能 旋转能 位置能,电流流向,i,1,R,2(ON,热能,S 0,电流流向和再生制动,4-3.制动电阻的选择（二,76,制动曲线的模块化反复加减速（旋转运行或横向运行,4-3.制动电阻的选择（三,TB：最大制动转矩 （本图N2 = 0）（Nm） PBmax：最大制动功率 （kW,PBave：平均 （kW） 负载時间率： 制动时间： tB = t3,77,TB：最大制动转矩 （Nm） PBmax：最大制动功率 （

37、kW） Teq：等价通电时间 （SeC） PBave：中最大的一个：此例是 PB2 负载时间率,等价模型：电阻消耗功率,起升负载,4-3.制动电阻的选择（四,Teq = tB,TBmax,PBmax,78,电阻值的计算方法 最大电阻值R（max） 最小电阻值R（min）：样本中可以连接的阻值。 制动电阻值RB 2.额定功率PR,VC=380V(200V级)=760V(400V级,m：功率增加率可从表中读取。ED：工作周期是,制动电阻的选择,4-3.制动电阻的选择（五,的条件决定,最大制动功率,的条件决定,W,79,3.制动单元的过电流耐量和内置晶体管的过负载耐量 3-1制动单元的场合 制动电流

38、 3-2内置晶体管的场合 制动转矩,动作时间,制动电阻的选择,4-3.制动电阻的选择（六,IB,IB,tB,t,T,T,使用率,晶体管ON的时间,最大制动功率,200V级的场合380V,A,电机的额定转矩,最大制动转矩,秒,80,电源变压器,断路器或 漏电断路器,接触器,噪音滤波器,DC电抗器,噪音滤波器,接触器,热继电器,制动电阻器,接触器,AC电抗器,外围器件及其连接,4-4.外围器件和选购件（一,零相电抗器,81,外围器件 (1,4-4.外围器件和选购件（二,82,外围器件 (2,4-4.外围器件和选购件（三,83,标准配置RS-422/485通信功能（MEMOBUS/ModbuS协议）

39、，若另外再加装通信选择卡则能对应主要的现场网络。 能够容易地实现和上位电脑或PLC的连接，生产设备的集中管理，减少接线,7系列变频器,MECHATOROLINK,MEMOBUS,LONWORKS,ControlNet,CANOpen,DeviCeNet,CC-Link,ProfibuS-DP,InterbuS-S,对应各种 控制器的 SYSTEM,4-4.外围器件和选购件（四,84,对应各种通信的变频器,对应开环现场网络,4-4.外围器件和选购件（五,85,各通信方式，是各公司的商标或注册商标。 SI-W内置DDC（Digital Direct Controller)功能,5章：变频器的功能和

40、优点,86,87,t,f,软启动,软启动,t,f,正转,反转,变频器,反转,正转,运行指令,变频器使用时的优点 1,5-1.变频器使用时的优点（一,88,f,60Hz,120Hz,V,400Hz,电气制动,变频器的使用时的优点,5-1.变频器使用时的优点（二,89,变频器,变频器的使用时的优点,5-1.变频器使用时的优点（三,变频器输出电圧,变频器输出电流,变频器输入电流,150,150,100%电流,100%电流,100%电压 (100%速度,t,t,t,变频器运行时的电机及电源侧电流,5-1.变频器使用时的优点（四,90,IM,R/L1 S/L2T/L3,U/T1V/T2W/T3,AMFM

41、AC MP,S1 S2 S3S4S5S6S7S8 S9 S10 S11 S12,MAMBMC,RP A1 A2 A3 AC,输出选项,输入选项,选择卡,数字式 操作器,电源,P1 P2 PC P3 C3 P4 C4,VariSpeed G7,功 能,5-2.功能（一,正转 反转,91,软件功能概要,5-2.功能（二,92,6章：变频器驱动的注意点,93,94,变频器的安装,6-1.变频器的安装环境和安装方法（一,a) 左右的空间,b) 上下的空间,95,变频器的安装方向和空间,周围温度 -10 40 周围湿度 90 RH 以下 振动,6-1.变频器的安装环境和安装方法（二,空气,空气,96,周

42、围温度 -10 45 周围湿度 90 RH 以下 振动,全封闭形控制柜的安装方式,6-1.变频器的安装环境和安装方法（四,全封闭形控制柜,上部外壳,柜内上部空气温度,冷却扇,柜内安装型变频器,下部外壳,变频器入气温度,冷却扇,下部外壳,周围温度,a) 最好的接地示例,E,E,E,b) 较好的接地示例,C) 错误的接地示例,E,E,E,E,E,E,不要构成回路,97,设置数台变频器时的接线,6-2.接线（一,98,一般标准电机的容许负载特性,运行,运行,停止,T,ED100,T,6-2.接线（二,或15分,或20分,或40分,连续,频率（Hz,转矩,6-3.特殊电机的应用,极数变换电机 此电机和

43、标准电机的额定电流不同，因此请确认好电机的最大电流后，再选择变频器。极数的切换必须在电 机停止以后再进行。 若在运行过程中进行切换，反馈过电压或过电流保护回路会动作，电机自由运行停止。 水中电机 此电机额定电流比标准电机大，因此选择变频器功率时要注意。 另外，电机和变频器间的接线距离过长的场合，由于电压降会造成电机最大转矩降低的结果。因此接线时请 选择足够粗的电缆。 防爆形电机 驱动耐圧防爆形电机或安全増防爆形电机时，必须进行电机和变频器的组合防爆检测。 驱动现有的防爆形电机场合也同样。另外由于变频器本体是非防爆结构，因此请将变频器设置在安全的场所。 齿轮电机 根据润滑方式和制造厂家的不同，连

44、续使用的转速范围不同。尤其是油脂润滑的场合，若仅在低速领域连续 运行，会有烧结的危险。另外超过60Hz的高速使用的场合，请和制造厂家商谈。 同步电机 起动电流或额定电流比标准电机大。变频器选择时，请和厂家商谈。 群控制时，若多数的同步电机个别投入切断的场合，会发生偏离同步的可能性。 单相电机 单相电机不适用于变频器驱动的可变速运行。电容起动方式下，若电容流过高次谐波电流，则电容有破损的 危险。分相起动方式或反向起动方式下，由于内部的离心力开关不动作，会有烧损起动线圈的可能性。因此 请换用三相电机,99,7章：高次谐波和干扰,100,基本波和高次谐波,商用电源,平滑 电容器,整流部,电机,桥形整

45、流器,变频部,高次谐波,干扰,变频器内部回路,7-1.高次谐波,101,102,干扰和高次谐波的不同点,7-1-1.高次谐波及其影响,er,es,et,er-s,er-t,es-t,es-r,et-r,et-s,电源相电压,电源电流,R相,S相,相,EDC,V,er-s,er,es,et,r,s,t,电源线间电压,7-1-2.高次谐波和噪音,103,高次谐波电流的产生,高次谐波电流的抑制,a) AC电抗器的场合,变频器,电机,AC电抗器,商用电源,b) DC电抗器的场合,变频器,电机,DC电抗器,商用电源,电抗器的连接方法,7-1-2.高次谐波对策,104,整流部,电机,电源,M,控制回路,D

46、C/DC整流器,变频部,C,C,变频器的概略构成图,7-2.干扰的产生原因,i 干扰电流,105,干扰的传播途径,7-2-1.干扰的种类（一,106,传感器,传导干扰,7-2-1.干扰的种类（二） ）传导干扰,107,电磁感应干扰,7-2-1.干扰的种类（三） ）电磁感应干扰,108,静电感应干扰,7-2-1.干扰的种类（三） ）静电感应干扰,109,变频器内产生的干扰，以输入侧或输出侧的电缆为天线向空中发散，对外围器件产生影响的干扰就是放射干扰()。放射干扰不仅限于电缆，电机的机壳或变频器的控制柜都有可能成为天线,放射干扰,7-2-1.干扰的种类（四） ）放射干扰,110,7-2-2.干扰故

47、障的防止,111,挡板(钢板,动力线,挡板(钢板,信号线,信号线,底部管道的场合,放架子上的场合,干扰对策例：接线的分离,7-2-3.干扰对策（一,绝缘物,导电体,112,金属接线管的接地,7-2-3.干扰对策（二,113,变频器,变频器,0V(公共端,0V(公共端,中继端子,变频器自身的干扰对策,7-2-3.干扰对策（三,114,变频器,a) 功率性滤波器,b) 感应性滤波器 (零相电抗器,电源,电源,C) LC滤波器,115,噪音滤波器的种类,7-2-3.干扰对策（四,变频器,电源,变频器,电机,116,在线间电抗器的急变点（电机端子部）产生浪涌波的反射,浪涌电压的产生和反射,7-3.浪涌

48、电压（一,一个脉冲的上升部分,产生波,反射波,变频器,端子部外加的 浪涌电压,浪涌电压对策,7-3.浪涌电压（二,117,PWM变频器,滤波器,电机端子电压 (无滤波器的场合,没有设置滤波器的场合，输出电压上升时会产生浪涌电压，使电机的绝缘劣化,电机,118,使用滤波器抑制 浪涌电压对电机影响,7-3.浪涌电压（三,无滤波器回路,a) 试验回路,b) 波形观测结果 (5S/div，250V/div)扩大图,Filter,有滤波器回路,变频器输出,电机输入,使用滤波器抑制浪涌电压,IM,7-3.浪涌电压（四,119,3电平控制方式的特点,120,电平控制,轴电压,7-3.浪涌电压（五,2电平控制

49、方式（原来,3电平控制方式,放射（无线电）干扰,浪涌电压,电源,传导(电源)干扰,变频器,电机,漏电流,相电压,电平,相电压,电平,线间电压,线间电压,相电压2电平、线间3电平的输出电压波形,相电压3电平、线间5电平的输出电压波形,直流母线电压,电平,电平,抑制效果,电平,G7 【电平控制,以往产品 【电平控制,VPN,VPN,VPN,VPN,相电圧,线间 电圧,VPN : 直流母线电压输入电压,3电平控制,7-3.浪涌电压（六,121,b) 轴电压测定实例 (轴轴间,C) 轴电压波形,Hz,商用电源驱动,122,7-4.轴电压,轴电压的实际测定例,a) 轴电压测定回路例 (轴轴间,转子,定子

50、,直结侧,测定器,无感应电阻（1k,变频器,V/f特性：恒转矩,电机,变频器,商用电源,变频器驱动,轴电压,世界首创矩阵变频器,环保型电机驱动装置矩阵变频器,环保型的电机驱动装置Varispeed AC 不同于现有的电压形PWM变频器, 采用交流-交流直接变换方式的矩阵变频技术,Worlds First: Matrix Converter Drive,Varispeed AC,应用例 有再生电源优点的用途 起重机、电梯、扶梯、离心分离机、卷取机等 需要对电源高次谐波采取措施的用途 大厦，实验室等的空调，给水泵，电梯等,电源再生机能 Using Regenerative Energy as a

51、Power Source 矩阵变频器可进行电动再生运转,可将马达的制动能量返送回电源。 Yaskawas Matrix Converter handles both regen and motoring, making it possible to utilize motor braking regen as a power source,世界首创！Worlds 1st,矩阵变频器和通用变频器的比较 Comparing General Purpose Drives and the Matrix Converter,双向开关 双向IGBT bipolar switch bipolar IGBT,

52、电动 motoring power,AC,再生 regen power,三相 交流电源 3-phasepower supply,U相输出开关 U-phase output switch,AC滤波器 AC Filter,Varispeed AC,V相输出开关 V-phase output switch,W相输出开关W-phase output switch,输入电压 Input Voltage,输入电流 Input Current,Switches: 18,An Environment Friendly, Powerful Innovation,Different from convention

53、al inverters relying on pulse width modulation, the Matrix Converter utilizes technology that converts AC power directly into AC power,Excellent for applications that benefit from power supply regen: cranes, elevators, escalators, centrifuges, winders, etc. Effective suppression of power line harmon

54、ics: cooling fans for building and laboratory automation,water supply pumps, elevators. Minimal harmonic distortion Power supply regen function DC bus capacitors Can operate continuously at low speeds,矩阵变频器技术 Matrix Converter Technology 新式的构造 简单的高效变频器 A highly efficient Drive with the latest technol

55、ogy and a brilliantly simple design,输入电压 Input Voltage,输入电流 Input Current,M,交流 电动机 IM,SUR,SUS,SUT,SVR,SVS,SVT,SWR,SWS,SWT,AC,特点 无电源高次谐波有电源再生功能 无主回路电容器可连续低速运转 AC-AC 直接变换,8章：保养点检,123,故障曲线,初期故障 期间,故障率（,8-1.保养点检时的注意事项,时间,偶发故障期间,磨损故障期间,耐用寿命,规定的故障率,a,b,124,根据JEMA资料,125,日常点检和定期点检,8-2.点检项目,注)使用条件 周围温度：年间平均

56、30 负载率：80%以下 运行率：12小时日以下,126,部品交换的标准,8-3.部品的交换,注)市场上销售的钳形表，因厂家不同而存在特性方面的不同。尤其是低频率时，测定值有极端偏小的倾向，这一点还请注意,127,测定时的注意点,8-4.主回路的测定方法（一,128,PWM变频器的各种电压计的显示,8-4.主回路的测定方法（二,0.5级可动铁片形电压计,数字式AC功率计,检测表（通用品,电压,基本波电压（FFT,检测表（JIS、CI202、AA级适用品,0.5级整流形电压计,变频器,电机,4极、空载,频率（Hz,测定时的注意点,8-4-1.测定时的注意事项,变压器变频器,129,电流不平衡率,

57、最大电流）-（最小电流,额定输入电流（平均值,输入功率因数（,输入功率,输入电压,输入电流（三相平均实际值,130,硬件框图,8-5.保护功能,电机,整流器部,直流中间回路,变频器部,控制电源,电压检出,电流检出,基极 驱动回路,不挥发性寄存器,数字式 操作器,三相电源,外部时序信号,外部频率指令,时序指令 输入回路,频率指令 输入回路,时序信号输出回路,频率计,门驱动,变频器自身的保护,过电流故障OC 过电压故障OV 接地GF 主回路低电压UV1 冷却扇过热OH 制动晶体管故障rr 变频器过负载OL2 电机过负载OL1 过转矩检出OL3，OL4点灯 CPU故障CPF 过转矩检出OL3,OL4闪烁 不足转矩检出UL3,UL4闪烁 变频器过热警告 (OH2) 散热片过热警告 (OH,保 护,电机过热的保护,其他,运行的状态不适宜,保护功能动作的警告,警告,131,保护功能的目的和种类,8-5-1.保护功能,主回路过电压：OV,约410V(约820V,约380V(约760V,减速中失速防