电工项目及教程 2

《维修电工考级项目训练教程》（第三版）赵承荻王玺珍主编高等教育出版社2026年1月出版项目19三相异步电动机的变频调速控制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。01.变频器控制三相异步电动机正反转1.技能训练目标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。2.相关知识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。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。表9-6操作面板设置参数流程操作步骤操作面板显示结果1按“MODE”键，访问参数2旋转转盘，直到显示P.793按“SET”键，显示现在设定值4旋转转盘，直到数值变更为15按“SET”键，参数和设定值闪烁，参数写入完成3.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。表9-7操作面板控制参数参数号出厂值设置值说明所有参数恢复到出厂状态转矩提升上限频率下限频率加速时间减速时间电子过电流保护点动频率RUN键旋转方向选择操作模式选择99990扩展功能显示选择频率设定/键盘锁定操作选择(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02.变频器外端子控制三相异步电动机的正反转调速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。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。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。（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转矩提升上限频率下限频率模拟量输入选择（端子2输入DC0~5V）操作模式选择（外部/PU组合运行模式）99990扩展功能显示选择6060ON接通正转，OFF停止6161ON接通反转，OFF停止（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。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。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。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。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。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。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表9-9变频器快速调试步骤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。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。整流后变成脉动直流，波形如图9-37所示。图9-37（a）为对称三相电压波形，图9-37（b）为整流后的直流脉动波形。三相交流电源经过VD1~VD6整流后成为脉动的直流，通过滤波电容可以把脉动直流转变成平缓的直流电源。逆变器V1~V6把直流电转变成频率可调的三相交流电，供三相异步电机使用。控制V1、V2、V3、V4、V5、V6的逻辑导通顺序，使其以某个频率导通，如图9-38所示，则会输出一个三相交流电源，使电动机工作。为了对V1~V6进行保护，给每个逆变器件分别并联了一个续流二极管，当电动机进入制动