电工项目基础 6

项目19三相异步电动机的变频调速控制电机安装维修变压器测试低压电器电力拖动主讲：《维修电工考级项目训练教程》（第三版）项目19三相异步电机的变频调速控制01三菱FR-D740变频器的基本应用与操作02变频器的工作原理项目描述电力拖动系统分为直流调速系统和交流调速系统两类。直流调速系统具有较优良的静、动态性能指标，因此，过去很长一段时间内，调速传动领域大多为直流电动机调速系统。20世纪70年代后，由于全控型电力电子器件的发展，SWPM专用集成芯片的开发、交流电动机矢量变换控制技术以及计算机的应用，使得交流变频调速逐步取代直流调速系统，成为电气传动中的主流。通过本项目的训练与学习，学生在掌握变频器理论知识的基础上，认识与掌握由变频器控制的电动机的正反转控制及调速电路，培养学生具有变频器应用方面的基本技能。学习目标1.掌握三相异步电动机变频调速的工作原理及调速的方式。2.了解三菱FR-D740变频器主电路的基本结构及变频原理。3.掌握三菱变频器的基本使用方法；熟悉变频器的运行方式与参数预置方法。4.能根据实际要求设计三相异步电动机变频调速控制电路。实训操作实训操作01、变频器面板控制三相异步电动机正反转1.技能训练目标（1）熟悉FR-D740变频器的面板操作方法。（2）掌握变频器的功能参数设置。（3）掌握变频器通过操作面板实现三相异步电动机正反转、点动及频率调节方法。实训操作利用变频器的操作面板和相关参数设置，即可实现对变频器的某些基本操作如电动机的正反转、点动等运行。FR-D740利用操作面板和相关参数的设置来实现电机的正反转、点动等运行，必需将运行模式切换到PU模式。在缺省设置时，运行模式为外部/PU切换模式。实训操作若要用操作面板进行控制，可通过两种方法实现。方法一，通过键，直接切换至PU模式，使得操作面板的PU指示灯亮。方法二，将参数Pr.79设置为1，即为PU运行模式，此时操作面板的PU指示灯亮。下面以方法二的过程为例，来介绍通过操作面板修改设置参数的流程，见表9-6。实训操作表9-6操作面板设置参数流程实训操作2.训练内容和步骤通过变频器操作面板按键启动电动机，实现正反转、点动，并通过面板实现调速控制。（1）按要求接线系统接线如图9-31所示，检查电路正确无误后，合上主电源开关QS。(2)参数设置①设定ALLC=1，按下“SET”键，开始复位，将变频器的参数恢复到工厂默认值。②设置操作面板控制参数，见表9-7。图9-31三相异步电动机变频调速主电路实训操作表9-7操作面板控制参数参数号出厂值设置值说

明ALLC01所有参数恢复到出厂状态P06%4%转矩提升P112050上限频率P200下限频率P7510加速时间P8510减速时间P902电子过电流保护P15510点动频率P4001RUN键旋转方向选择P7901操作模式选择P16099990扩展功能显示选择P16100频率设定/键盘锁定操作选择实训操作（3）变频器运行操作变频器运行的操作以30Hz为例，具体操作步骤如图9-32所示。图9-32变频器运行操作实训操作1.技能训练目标（1）掌握FR-D740变频器的模拟信号改变输出频率的方法。（2）掌握FR-D740变频器基本参数的输入方法。（3）掌握FR-D740变频器外端子控制操作方法。02、变频器外端子控制三相异步电动机的正反转调速实训操作2.相关知识FR-D740变频器可以通过5个数字输入端口对电动机进行正反转运行、正反转点动运行方向控制，可通过操作面板，旋转M旋钮可增加和减少输出频率，从而设置正反向转速的大小。也可以由模拟输入端控制电动机转速的大小。本任务的目的就是通过模拟输入端的模拟量控制电动机转速的大小。FR-D740变频器的“2”、“5”输出端为用户的给定单元提供一个高精度的+5V直流稳压电源。可利用转速调节电位器串联在电路中，调节电位器，改变输入端口AIN1十给定的模拟输入电压，变频器的输入量将紧紧跟踪给定量的变化，从而平滑无级地调节电动机转速的大小。02、变频器外端子控制三相异步电动机的正反转调速实训操作3.训练内容和步骤由外部端子控制实现电动机启动与停止功能，由模拟输入端输入可调模拟电压信号实现电动机转速的控制。（1）接线变频器模拟信号控制接线图如图9-33所示。检查电路正确无误后，合上主电源开关QS。图9-33FR-D740变频器模拟信号控制接线图实训操作（2）参数设置①恢复变频器工厂默认值，设定ALLC=1，按下SET键，开始复位。②预置模拟信号控制参数，见表9-8。表9-8模拟信号控制参数设置参数号出厂值设置值说

明P06%4%转矩提升P112050上限频率P200下限频率P7311模拟量输入选择（端子2输入DC0~5V）P7903操作模式选择（外部/PU组合运行模式）P16099990扩展功能显示选择P1786060ON接通正转

，

OFF停止P1796161ON接通反转

，

OFF停止实训操作（3）变频器运行操作①电动机正转与调速闭合开关X1，数字输入端口STF为“ON”，电动机正转运行，转速由外接电位器RP1来控制，模拟电压信号在0~5V之间变化，对应变频器的频率在0~50Hz之间变化，对应电动机的转速在0~1500r/min之间变化。当断开X1时，电动机停止运转。②电动机反转与调速闭合开关X2时，数字输入端口DIN2为“ON”，电动机反转运行，反转转速的大小由外接电位器来调节。当断开X2时，电动机停止运转。实训操作03、三菱FR-D740变频器的基本应用与操作变频器FR-D740系列是日本三菱公司广泛应用于工业场合的多功能标准变频器。它采用高性能的矢量控制技术，提供低速高转矩输出和良好的动态特性，同时具备超强的过载能力，广泛用于三相异步电动机变频调速。一、三菱FR-D740变频器的基本应用1.三菱FR-D740变频器的面板介绍FR-D740变频器操作面板如图9-34所示。图9-34FR-D740变频器面板实训操作03、三菱FR-D740变频器的基本应用与操作FR-D740变频器操作面板功能：监视器（4位LED）：用于显示频率、参数编号等。M旋钮：用于变更参数的设定值。旋转M旋钮即可调整频率或参数，按“SET”键确认设置。运行模式显示：“PU”：PU运行模式时亮灯。“EXT”：外部运行模式时亮灯。“NET”：网络运行模式时亮灯。图9-34FR-D740变频器面板实训操作03、三菱FR-D740变频器的基本应用与操作FR-D740变频器操作面板功能：停止运行：用于停止变频器运行的指令。保护功能生效时，可以进行报警复位。模式切换：用于在不同工作模式间进行切换。各设定的确定：在参数设定模式下，修改参数值后，按“SET”键可确认并保存当前设置。在运行中每按一次“SET”键，显示屏会循环显示不同运行数据，如输出频率、电流、电压及报警信息。运行模式切换：通过操作模式选择参数P79来切换PU/外部运行模式，用于指定变频器接收启动指令和频率指令的来源。图9-34FR-D740变频器面板实训操作03、三菱FR-D740变频器的基本应用与操作FR-D740变频器操作面板功能：单位显示：“Hz”：显示频率时亮灯，显示设定频率监视时闪烁。“A”：显示电流时亮灯，显示“Hz”、“A”以外的信息时“Hz”、“A”均熄灯。运行状态显示：变频器正转运行时缓慢闪烁，反转运行时快速闪烁。监视器显示：监视模式时亮灯。参数设定模式显示：参数设定模式时亮灯。启动指令：控制电机运行的按键。通过Pr.40的设定，可以选择电机的旋转方向。图9-34FR-D740变频器面板实训操作2.三菱FR-D740变频器的面外端子功能图9-35所示为三菱FR-D740变频器外端子接线图。数字量输入端子可以通过改变参数定义为不同的功能。图9-35FR-D740变频器外端子接线图实训操作二、三菱FR-D740变频器的操作FR-D740有几百个参数，其中绝大多数参数是不需要用户来设定与改变的,对普通调速来说，只需要按表9-9的步骤来进行快速调试，然后便可以使用。FR-D740变频器有四种控制模式，用户可以根据控制要求设置参数来改变运行模式参数号名称使用说明P0转矩提升（时机启动转矩）6%：0.75以下电机4%：1.5-3.7K电机3%：5.5K、7.5K电机P1上限频率输出最高频率P2下限频率输出最低频率P3基准频率电动机额定频率P43速设定（高速）RH闭合P53速设定（中速）RM闭合P63速设定（低速）RL闭合表9-9变频器快速调试步骤实训操作参数号名称使用说明P24速度设定（4速）RL、RM闭合P25速度设定（5速）RL、RH闭合P26速度设定（6速）RM、RH闭合P27速度设定（7速）RL、RM、RH闭合P7加速时间低速到高速的变化时间P8减速时间高速到低速的变化时间P44第2加速时间需开启第二功能（RT=ON）P45第2减速时间需开启第二功能（RT=ON）P29加减速曲线0：直线加减速1：S曲线加减速A（适用机械主轴）2：S曲线加减速B（适用传送带）P9电子过电流保护设为电动机额定电流P51第2电子过电流保护设为电动机额定电流P79运行模式选择0：外部/PU切换模式1：PU运行模式固定2：外部运行模式固定3：外部/PU组合运行模式参数号名称使用说明P160扩展功能显示选择0：显示所有参数9999：只显示简单模式的参数P161频率设定模式0：M旋钮频率设定模式10：电位器设定模式P178STF端子功能选择0：低速运行指令1：中速运行指令2：高速运行指令3：第2功能选择60：正转指令61：反转指令9999：无功能P179STR端子功能选择P180RL端子功能选择P181RM端子功能选择P182RH端子功能选择P251输出缺相保护0：无缺相保护1：有缺相保护清除参数、初始值Pr.CL1:清除校正用参数外的其他参数恢复到初始值。ALLC1：所有的参数都恢复到初始值（出厂状态）Er.CL1：清除过去8闪的报警历史Pr.CHEr4显示并设定初始值变更后的参数参数定改错误（外部模式写参数）表9-9变频器快速调试步骤相关知识04、变频器的工作原理一、变频调速的优点三相异步电动机的转速公式为式中，p为磁极对数，s为转差率，f为三相交流电的频率。变频调速就是改变输入到三相异步电动机交流电的频率来进行调速。目前已成为三相异步电动机调速领域的主流。变频调速的优点如下：（1）调速平滑性好，易于实现无级调速，效率高。低速时，特性静差率较高，相对稳定性好。（2）调速范围较大，精度高。变频调速系统可实现电动机转速的连续变化，故电动机的调速范围宽，运行效率也明显提高。一般来说，通用变频器的调速范围可达1：10以上，而高性能矢量控制变频器调速范围可达1：10000。（3）启动电流较小，对系统及电网无冲击，可用于频繁启动和制动场合。采用变频器对异步电动机进行驱动时，可以将变频器的输出频率降至很低时启动，电动机的启动电流很小，因而变频器输入端要求电源配置的配电容量也可以相应减小。（4）对风机、水泵类负载进行调速时，节电效果十分明显。（5）变频器具有标准的计算机通信接口，可以与其他设备一起构成自动控制系统，易于实现控制过程的自动化。相关知识二、通用变频器的结构与工作原理通用变频器的主电路如图9-36所示。VD1~VD6构成三相不控整流。图9-36通用变频器的主电路相关知识