变频调速器原理及应用

1、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、二菱变频调速器及调速原理A. 43、实验一：kf71t /r÷-I* IZrAZ<Jtet4lZSVH/< C外部操作模式旳变频调速实验 54、实验二：PU操作模式的变频调速实验.105、实验三： 组合操作模式的变频调速实验.19附录： 21安全事项丛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

2、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60Hz26实验须知、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

3、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。、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、

4、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。、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。

5、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-DUo4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

6、；（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

7、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

8、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。、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-DUo4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

9、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（HQ定子线电压（V）同步转速n（r/min）I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

10、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。 ）

11、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

12、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

13、电压。本实验米用默认。1上限频率120HZ0 至 120HZ2下限频率OHZ0 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 P

14、r.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180:适合标准电机的热特性20， 23， 2477参数写入禁止选择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，

15、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3宝回踣純于J 1EA 1BiML FX 在 . a j 7 U 申歸-二拦岌宾.H ST "'-,:VnlJ7V-71C77Q?r ：

16、>? 洱吧谕人於善清"*AiVJr4iJE-EIr 时丁岀、杵i!:5 -.STRIrJ- PQ ynw.用画片七用強-列讯汕申H卅片呱迭-AF-S IItiijt*5Ifq QReS Ufl.>4 U:CS;*妆齐h1 <31IbC ；、；" !曲 IOiCD 4r-. I - -it-* ：SUaHHe(ifJU rm；' 述:JCUlWiii)'二! 卩 o jWG.ii'人、 Ql CCC 1O :tj K *li.÷ r亦；JUdRll ' -mtt .八帳拟疇扌鬧出Dco-v:9.三菱变频器主回路端子排

17、的排列:FF-A540-0.4K, C-. 75KI 2. 2K1 3. TK-CHS1UWPlPlPPR ®RlSl'卜PX ®JMI电硒幅示 ©SSti肉寸三菱变频器控制回路端子排的排列: n9CANIOE103541RLFNRHItTlSTOPR5=TESFNSEnunSUIPFCLFUSaSTF-RJM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（FR HC ）。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

18、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

19、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4 20mA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

20、（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疋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 0.1AOL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。S

21、E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-DUo4的名称、功能和使用FROlJC-4!J1SLREL亠 /IkHgQ HiJFJEEXrS3C(F函显示LRK 4 立車位搞示IhQft車) ACy* V 电即Sfttti础I槿按就袁示按键说掰可團于选择式或设定鰹式“用于定彌奉和莽殽的IS定，LAVt Tl 權用于連感增加我降低运行損率一撞下这个鍵可改变揃辜. 在设定模戎中按下此槌,则可i绣设定參败，F D用 zs.FEVffl÷5f.-TCIF上14FEXT確用于轉止运行.*用于保护功能功柞瞻出停止时复位变獅招（用干主1）.準位显示.

22、远行状态显示Jg示说阴HZ显示频率时点亮h显乔电流时S -V扯乔电压时点売MM监示显示模氏时点亮*PUPUjft蟆式时瘾豆4EKT外部时点.亮*FW&正转时闪烁.BEV反转时闪烁1按MODE犍改变监视显示FU1IFr-IJD"-fcFR-DU=IgjFR-DJ Q4 orr ULkJJ:¾&aoo：| 卄EKt! Hl> -C«E5HELP： 1' Mi±WA-4M«ft慕戳Ifi足蛍式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

23、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 Wt宰盅示电;盘监示电压监示FfUD4FR-0D4FR-QUD4FR-OUD4丼冒闿 一_-I EOC ；：J叵IIIiI *1IE*1.Gf*2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'EE*改变進定频車FR-CUe14 3 曲itc-y j *wt-5u.uu SSaoO:凹t C. .FtAaCi.STItC. 参数设定方法?参数以“ Pr.数字”表示。不同的数字表示变

24、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/DOWNI增减。?在Pr.状态下，按SET键出现P.000，通过UP/DOWNI和SET键来设定各位数字。?按SET键1.5秒写入设定值。*sIE4间检闪瘵l1EiAS0 9坝枉的设定Ifi3fflB 人f r t ffl 眾 TMiKJFF ”鶴止迪转IjW¼ev的好吓庁w的m¾- 岛处“或持旌接控制誥子 WiF (fiTTiHS>1bWP rV-IJLffi 的值.Pr.7=1 - PIJ 理怙(S 式 a¾的蓦Ig丁削革闪炼“ Oaw

25、¾w. MA2tt时- j wa s-i-tt I( £ Ifiifi 宦D.操作模式-PU ft艸 am H=FR-D UljiI-FU Jk注:E.帮助模式在HELPI犬态下，按UP/DOWN键改变帮助模式 aVl I *a,*iiRa?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:EIg *置近的AJTr>DjFUUIfltf B 眉.v叵InI站JWIjhlrJiS3«S9tI«

26、;»>M叫c：wl?报警记录清除;育除所有报聲迅恳.FFDLB4 FDUQ4严C . f J C* ,U L'k-S4HI'IK* ：9Cr<L : «* 小« « * *« 9 讣眄I，廿取再?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“ T时（即选择参数写入禁止），参数不能被消除。）cIgtl« : «9 IET?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手名称备注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50HZ4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）。5多段速度设定（中速）本实验通过外部控制挡开关来调节。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