电机与电气控制技术 课件 项目7 交流电动机变频调速控制电路的安装与调试

2025任务7.1.1交流异步电机的调速控制CATALOGUE目录1.交流异步电机调速原理变极调速技术变转差率调速技术变频调速技术2.3.4.调速技术应用与发展趋势课程总结与展望5.6.交流异步电机调速原理Part011、平滑性2、稳定性调速性能指标分析转速公式1.改变频率f2.改变极对数p3.改变转差率s调速三要素020301一、调速三要素变极调速技术Part02一、双速电机绕组结构与工作原理变转差率调速技术Part03机械特性曲线分析转子串电阻调速时，机械特性曲线变软，即转速随负载变化较大，但可通过增加电阻数量改善特性。例如，当转子串入电阻后，电机的机械特性曲线斜率增大，转速随负载变化更明显，但通过合理选择电阻值，可在一定程度上改善特性。01一、转子串电阻调速晶闸管调压电路原理晶闸管调压电路通过控制晶闸管的导通角实现电压调节，从而实现电机调速，具有调速范围宽、响应快的优点。例如，晶闸管调压电路可根据负载需求实时调节输出电压，实现电机的无级调速，响应速度快，适用于动态调速场合。调速性能与局限性调压调速的调速性能较好，但调速范围窄，且在低速时效率和功率因数较低，限制了其应用范围。例如，在低速运行时，电机的效率和功率因数显著降低，导致能耗增加，因此不适用于对低速性能要求较高的场合。风机水泵类负载应用风机水泵类负载采用调压调速可实现节能运行，通过调节电机转速满足不同负载需求，降低能耗。例如，在风机调速中，根据实际风量需求调节电机转速，相比传统调速方法可节能30%以上，具有显著的节能效果。二、调压调速变频调速技术Part04通过转换交流电频率和电压，调节电机转速。系统由电机、变频器等构成，相比直流系统优势显著：①结构简单，维护成本低；②可靠性高；③适用大容量场景；④结合先进技术提升性能，实现宽调速范围与高精度。一、变频调速技术发展趋势Part05高精度矢量控制高精度矢量控制通过先进的控制算法和硬件实现电机的高精度调速和转矩控制，提高设备性能。例如，在电动汽车驱动系统中，采用高精度矢量控制可实现电机的高效运行和精确控制，提高汽车的动力性能和续航里程。能效优化算法能效优化算法通过实时监测和控制电机运行状态，优化调速策略，降低能耗，提高设备运行效率。例如，在风机水泵调速系统中，采用能效优化算法可根据实际负载需求实时调节电机转速，实现节能运行，降低能耗。智能故障诊断智能故障诊断通过监测电机和调速系统的运行状态，实时诊断故障，提高设备的可靠性和维护效率。例如，在变频调速系统中，采用智能故障诊断技术可实时监测电机的温度、电流等参数，及时发现故障并报警，提高设备的可靠性和维护效率。现代智能控制技术发展趋势小结Part06变极调速变极调速：有级调速、结构简单、成本低、可靠性高，适用于机床主轴等需要固定速度的场合。变转差率调速变转差率调速：效率较低、调速范围窄，适用于特殊场合，如起重机的起升机构。变频调速变频调速：无级调速、调速范围宽、精度高、效率高，应用最广，适用于各种工业场合。调速方法三大类型对比2025谢谢大家2025任务7.1.2变频调速原理目录CONTENTS变频器分类通用变频器结构0201变频调速原理03应用案例与拓展0504控制方式对比变频调速原理Part01电压与频率的关联一、变频调速的基本条件低频转矩补偿低频时电机端电压降影响转矩输出，通过电压补偿（转矩提升）技术，补偿电压降，确保低频时仍能输出足够转矩。该控制方式适用于风机、泵类等设备，这些设备在低速时需要较高转矩来克服负载阻力，实现平稳启动。二、基频以下恒磁通调速（VVVF控制）基频以上保持额定电压不变，随着频率增加，磁通减弱，电机进入弱磁调速阶段，实现高转速运行。此调速方式适用于高速轻载场景，如机床主轴等，可满足设备在高速运转时对转速的需求，同时降低能耗。弱磁调速原理三、基频以上恒功率调速通用变频器结构Part02一、主电路通用变频器主电路三相整流桥模块控制电路负责参数设定、信号检测和驱动逆变器，实现对变频器的精确控制。通信接口如RS485/PROFINET，方便与外部设备连接。单片机或DSP作为核心器件，处理复杂的控制算法，提高变频器的控制精度和响应速度，满足不同应用场景的需求。功能与核心器件二、控制电路变频器分类Part031.交-交变频器一、按变换环节分类2.交-直-交变频器一、按变换环节分类电压型与电流型对比二、按直流电路的滤波方式分类1.电压型变频器电压型与电流型对比二、按直流电路的滤波方式分类2.电流型变频器正弦波脉宽调制(PWM)变频器脉幅调制(PAM)变频器三、按照输出电压的调制方式分类通用变频器专用变频器用途分类四、按用途分类五、按控制方式分类矢量控制变频器直接转矩控制变频器转矩连续平滑调节，调速范围宽。但控制参数的选择比较困难，需要在线调整动态响应快，适用于重载启动等需要快速响应的场景控制电路成本较低，多用于对精度要求不高的场合U/f控制变频器电压空间矢量控制变频器控制电路环节较多，且没有引入转矩的调节控制方式应用案例与拓展Part041风机通过变频调速匹配负载需求，可实现节能30%以上。变频器根据实际负载自动调整电机转速，避免电机长时间在额定功率下运行，降低能耗。风机节能2例如在工业通风系统中，根据车间实际通风需求，通过变频调速控制风机转速，不仅节能降耗，还能延长风机使用寿命。一、应用案例二、未来趋势新技术应用1、SiC器件提升变频器效率与开关频率，可使变频器在更高频率下稳定运行，提高系统效率；AI集成实现自适应控制算法优化能耗，根据负载变化自动调整运行参数。01022025谢谢大家2025任务7.1.3认识三菱FR-E700变频器

二、铭牌参数02一、认识三菱变频器01三、安装规范03目录Contents五、安全注意事项四、接线规范0405六、实训任务06一、变频器概述Part01应用场景适用于风机、泵类等设备调速控制，能实现节能运行。传送带调速控制，满足不同生产节拍需求。型号分类FR-E740系列：3相400V级，适合大功率设备。FR-E720S系列：单相200V级，适用于中小功率场景。一、产品定位V/F控制：简单实用，适合轻负载。磁通矢量控制：高精度、高动态性能。控制方式内置PID功能，可实现闭环控制。多段速控制，满足复杂工艺需求。功能集成IP20，需安装在控制柜内，防止灰尘和异物进入。防护等级二、技术特点二、外观及铭牌参数Part02操作面板频率设定：通过按键或旋钮调节。状态显示：实时显示运行频率、电流等信息。数字输入：STF/STR控制电机启停。多段速输入：RH/RM/RL组合实现不同速度。控制端子一、外观结构一、外观结构（a）正面（b）反面主电路端子输入端子：R/L1/S/L2/T/L3，确保电源连接正确。输出端子：U/V/W，连接电机，注意相序。控制端子二、主电路主电路端子输入端子：R/L1/S/L2/T/L3，确保电源连接正确。输出端子：U/V/W，连接电机，注意相序。控制端子二、主电路数字输入：STF/STR控制电机启停。多段速输入：RH/RM/RL组合实现不同速度。控制端子三、控制端子四、铭牌参数解读三、安装规范Part0301温度10℃~+50℃，高温需强制散热，防止过热损坏。02湿度≤90%RH（无凝露），潮湿环境需密封柜体，防潮。03振动≤5.9m/s²（10-55Hz），加装防震橡胶垫，减少振动影响。04海拔≤1000m，高海拔需降容使用，避免绝缘性能下降。一、环境要求安装方向垂直壁挂，禁止倒装，确保散热和操作便利。间隙要求顶部预留≥100mm散热空间，防止热量积聚。两侧预留≥50mm维护空间，便于检修。多台布置横向排列，纵向需加隔离板，防止热量相互影响。二、机械安装四、接线规范Part04接线端子电源输入：R/L1/S/L2/T/L3端子，确保连接牢固。电机输出：U/V/W端子，注意相序，避免电机反转。接地线必须使用≥2.5mm²黄绿线，确保接地可靠，防止漏电。关键参数电缆长度≤500m，长距离需降载波频率，减少干扰。推荐线径：1.5kW使用2.5mm²铜芯电缆，保证电流传输。010203主电路接线控制电路接线五、安全注意事项Part0501.确认接地电阻≤10Ω，确保接地可靠。02.检查端子无金属异物，防止短路。03.断开电源10分钟后才能接触内部，释放静电。接地检查端子检查静电放电上电前检查01禁止输出侧接电容器/浪涌吸收器，防止损坏变频器。输出侧限制02禁止湿手操作面板，防止触电。操作规范03禁止频繁启停电源，使用STF/STR信号控制，延长使用寿命。启停控制运行禁忌六、实训任务Part06实物观察根据实物填写型号、额定值、生产编号，确保信息准确。参数理解理解铭牌参数含义，为后续接线和调试做准备。任务1：铭牌参数识别接线步骤按规范完成3kW电机接线，注意相序和接地。通断检测使用万用表检测通断，确认无短路后再通电。任务2：主电路接线实操2025谢谢大家2025任务7.2三菱变频器基本操作目录CONTENTS一、三菱变频器的运行模式二、FR-E700操作面板功能详解三、参数设置与实操演示四、任务考评与总结一、三菱变频器的运行模式Part01Part01Part02Part03启动指令与频率指令启动指令决定变频器是否运行，如按键或外部信号触发。频率指令设定电机运行速度，通常通过面板或外部输入。控制需求与现场条件控制需求：根据应用场景选择简单或复杂控制模式。现场条件：考虑环境、设备布局及信号干扰等因素。运行模式选择的重要性选择合适的运行模式可提高控制精度与效率。不同模式适用于不同工况，如调试、生产等。一、运行模式概述二、常见运行模式二、常见运行模式二、FR-E700操作面板功能详解Part02面板布局与指示灯三、参数设置与实操要求Part03设置Pr.CL=1，清除所有参数。设置ALLC=1，恢复默认值。恢复出厂设置步骤设置Pr.79=1，选择面板运行模式。检查Pr.77，确保参数可写入。运行模式参数设置设置Pr.1=50Hz，设定上限频率。设置Pr.7=5s，设定加速时间。频率与时间参数一、参数设置流程PU模式运行操作接线：连接电源与电机。设置Pr.79=1，选择面板模式。旋转M旋钮，按RUN键启动。点动控制操作监视输出操作设置Pr.15=10Hz，设定点动频率。长按RUN键启动，松开停止。按SET键切换显示电流或电压。观察LED显示区，记录数据。二、实操任务利用变频器操作面板上的RUN键控制变频启动、停止及正反转，利用变频器面板上的旋钮控制电动机以50Hz正、反转运行，10Hz点动运行，并能通过变频器控制面板的旋钮按钮在0~50Hz之间调速。四、任务考评与总结Part04Part01Part02Part03工作任务参数清除：正确清除参数，恢复出厂设置。模式切换：准确切换运行模式。PU操作：熟练进行面板操作。职业素养规范操作：遵守操作规程，确保安全。资料查阅：合理使用手册与资料。个人总结安全总结：反思操作中的安全问题。改进建议：提出优化操作的建议。考评标准2025谢谢大家2025任务7.3三菱变频器控制电机正反转01一、任务目标02二、任务要求03三、任务分析04四、知识准备05五、任务实施06六、任务考评07七、小结与思考目录任务目标Part011.掌握三菱变频器外接控制端子的分类与功能，如数字量、模拟量端子。2.理解模拟量输入端子参数设定的意义，如电压、电流输入范围。1.正确接线并设置变频器参数，确保电机按要求运行。2.完成电机正反转调速调试，达到任务要求的性能指标。1.在任务实施中树立正确的团结协作、互帮互助的合作精神2.强化严谨工作态度，注重操作规范和参数设置的准确性知识目标技能目标素养目标任务目标任务要求Part02控制要求现有一台功率为1.1KW的三相异步电动机拖动传送带运行，变频器通过电动机调节传送带的速度，要求用外部开关控制变频器启停，通过外部电位器给定0~5V的电压，让变频器在0~50Hz之间进行正、反转调速运行，加减速时间为5S。利用变频器外部端子控制正反转点动，点支频率为10Hz，点动加减速时间为1S。01.实施要求1、进行硬件接线，确保接线正确、规范，避免短路、断路等问题。2、完成参数设置。3、调试运行设备，记录各设备运行情况。02.任务要求任务分析Part03某工厂使用三菱FR-E740变频器控制1.1kW三相异步电动机，通过外部电位器调节传送带速度。需求：正反转点动控制，适应不同物料分拣场景，提高生产灵活性。问题：参数设置错误导致电机反转异常，需排查端子功能与模拟量输入配置，找出问题根源。传送带调速系统工业场景案例知识准备Part0401基本控制端子（STF正转、STR反转），实现电机正反转控制。可编程多功能端子（Pr.178~Pr.184参数设定），可根据需求灵活配置功能。端子2（0-5V/0-10V）与端子4（0-20mA/4-20mA），用于频率调节与速度控制。02数字量输入端子模拟量输入端子外接端子分类数字量端子功能Pr.178设定STF端子为正转指令，Pr.179设定STR端子为反转指令，确保控制逻辑正确。模拟量输入配置Pr.73=1（端子2输入0-5V），Pr.267=0（端子4电流输入），配置输入信号类型。可逆运行配置Pr.73=11（端子2输入0-5V可逆），偏置频率调整：C3=25Hz（2.5V对应中点），实现正反转切换。关键参数设定（FR-E700）任务实施Part05电位器→端子2-5（0-5V输入），用于频率调节，控制电机速度。02正转按钮→STF端子，反转按钮→STR端子，实现外部开关控制。01硬件接线Pr.1=50Hz（上限频率），Pr.2=0Hz（下限频率），Pr.7=5s（加速时间），Pr.8=5s（减速时间），Pr.9=2.5A（电子过电流保护），Pr.73=1（

端子2输入0~5V电压信号），Pr.178=60（

端子STF设定为正转端子），Pr.179=61（

端子STR设定为反转端子）Pr.79=2（外部运行模式），完成基本参数配置。参数设置闭合正转按钮，观察电机转向与加速情况，确保正转正常。01切换反转按钮，验证反转功能，调整Pr.7/Pr.8至1S，测试点动响应，达到任务要求。02调试运行任务考评Part0601接线规范：工具使用正确，接线无错误，20分。02参数设置：参数完整且无错误，30分。03调试结果：正反转功能正常，点动响应符合要求，30分。04职业素养：安全操作、团队协作、8S执行，20分。评分标准小结与思考Part07外接端子分类与参数设定逻辑，明确数字量与模拟量端子的功能与配置。01可逆运行的配置方法，掌握正反转切换的关键参数。02知识回顾01设计一个多段速控制方案，使用RL/RM/RH端子实现3档调速（提交参数配置表）。2025谢谢大家2025任务7.4三菱变频器的多段速控制01一、任务目标02二、任务要求03三、任务分析04四、知识准备05五、任务实施06六、任务考评07七、小结与思考目录任务目标Part01知识目标1.理解多段速控制的基本概念，包括段速的定义、端子功能及控制原理。2.掌握三菱变频器端子功能设置方法，如端子RH、RM、RL、REX的组合逻辑。技能目标1.能正确设置变频器参数，完成15段速控制调试，确保设备运行稳定。2.熟练掌握硬件接线技巧，确保接线规范、牢固，避免接触不良等问题。素养目标1.在任务实施中树立正确的团结协作理念，培养协作精神。2.强化严谨工作态度，注重操作规范和参数设置的准确性。任务目标任务要求Part02控制要求使用4个外接端子（RH、RM、RL、REX）实现15段速控制，频率范围设定为运行频率分别为5Hz、8Hz、10Hz、12Hz、15Hz、20Hz、25Hz、28Hz、30Hz、35Hz、39Hz、42Hz、45Hz、48Hz、50Hz01.实施要求1、进行硬件接线，确保接线正确、规范，避免短路、断路等问题。2、完成参数设置，包括基础参数和段速参数的配置。3、调试运行设备，记录各段速对应的输出频率，填写调试表格。02.任务要求任务分析Part03多段速控制的应用场景贰除数控车床外，多段速控制还广泛应用于风机、水泵等设备，根据实际工况调整转速，实现节能和高效运行。在自动化生产线中，多段速控制可用于输送带的变速控制，满足不同生产环节的需求。生产机械的多段速需求壹数控车床主轴在加工不同工件时，需根据工艺要求调整转速，如粗加工时低速，精加工时高速。多段速控制能满足生产机械在不同工艺阶段的转速需求，提高生产效率和加工质量。工业场景需求多段速控制采用二进制编码逻辑，4个端子可组合16种状态，对应16段速。学生需理解二进制编码原理，如端子RH、RM、RL、REX分别对应二进制的第1、2、3、4位。参数组合逻辑不同的端子功能需通过参数设置进行配置，如REX端子可激活扩展段速。学生需掌握参数设置方法，正确配置端子功能，确保设备正常运行。端子功能配置任务难点知识准备Part04端子组合控制通过端子RH、RM、RL、REX的组合实现二进制编码控制，如RH闭合、RM断开、RL闭合、REX断开对应二进制1010。每种组合对应一个段速，4个端子可实现16种组合，对应16段速。二进制编码逻辑二进制编码是多段速控制的核心，学生需掌握二进制与十进制的转换方法。例如，二进制1011转换为十进制为11，对应第11段速。多段速原理基础段速包括Pr.4（高速频率）、Pr.5（中速频率）、Pr.6（低速频率），分别对应RH、RM、RL闭合时的频率。设置基础段速时，需根据实际需求确定频率值，如Pr.4=50Hz、Pr.5=30Hz、Pr.6=10Hz。基础段速设置扩展段速参数包括Pr.24~Pr.239，用于设置4~15段速。通过REX端子激活扩展段速，如Pr.179=8，表示REX端子闭合时激活扩展段速。扩展段速设置参数设置规则Pr.4：高速频率（RH闭合），设定范围0~400Hz。Pr.232：第8段速（REX+组合），设定范围0~400Hz。Pr.179：REX端子功能设置，设定范围0~15，用于激活扩展段速。010203关键参数表任务实施Part05重点检查重点检查端子RH、RM、RL、REX与控制开关的对应关系，确保接线正确。使用万用表检查接线是否导通，避免短路或断路。接线步骤按图7-30完成变频器外部接线，包括电源线、控制