第1章变频器和调速系统的认知.ppt

1、第1章变频器和调速系统的认知,1 .1变频调速的认知 1 .2变频器的选用 1 .3变频器的安装 1 .4变频器的调试 1 .5变频器的维护与险修,1 .1变频调速的认知,任务目标 (1)了解变频器的行业应用。 (2)熟悉变频器的铭牌与结构。 (3)理解通用变频器的工作原理。 任务引入 随着工农业生产对调速性能要求的不断提高和电力电子、微电子及计算机控制等技术的迅速发展，变频调速技术日趋成熟，传统的直流调速系统将逐渐被变频调速系统所取代，其框图分别如图1-1、图1-2所示，变频调速是通过变频器来实现的，那么变频器是由哪些部分组成的?它是如何实现变频调速的?,下一页,返回,1 .1变频调速的认知

2、,相关知识点 一、通用变频器的组成 1.变频器的外部特征 从外部结构来看，通用变频器有开启式和封闭式两种。开启式的散热性能较好，接线端子外露，适合于电气柜内的安装;封闭式的接线端子全在内部，须打开面盖才能看见。以西门子MM440封闭式系列变频器为例，变频器的外观如图1-3所示。 2.变频器的铭牌 通用变频器的铭牌主要包含型号(订货号)、输入电源规格、最大输出电流等内容，使用变频器必须遵循铭牌上的有关说明。以西门子MM440系列变频器为例，变频器的铭牌如图1-4所示。,上一页,下一页,返回,1 .1变频调速的认知,其中，变频器型号说明如图1-5所示。 3.变频器的内部结构 变频器是把电压、频率固

3、定的交流电变成电压、频率可调的交流电的一种电力电子装置，其实际电路相当复杂，图1-6所示为变频器的内部组成框图。 从图1-6中可以看出，变频器内部主要由以下几部分组成。 1)控制通道 (1)面板主要用于近距离基本控制与显示;,上一页,下一页,返回,1 .1变频调速的认知,(2)外接控制端子和主要用于远距离、多功能控制; (3)通信接口主要用于多电动机、系统控制。 2)主控电路部分 主控电路部分主要用来处理各种外部控制信号、内部检测信号以及用户对变频器的参数设定信号等，实现变频器的各种控制功能和保护功能，是变频器的控制中心。 3)控制电源部分 控制电源部分主要由主控电路、外控电路等部分提供稳压电

4、源。,上一页,下一页,返回,1 .1变频调速的认知,4)采样及检测电路部分 采样电路的主要作用是提供控制用数据和保护采样。尤其是在进行矢量控制时，必须测定足够的数据，提供给主控电路部分进行矢量运算。 5)驱动电路部分 驱动电路部分的主要作用是产生逆变器开关管的驱动信号，受主控电路控制。,上一页,下一页,返回,1 .1变频调速的认知,6)主电路部分 主电路部分主要包括整流和逆变两个主要功率变换部分，三相交一直一交变频器主电路的基本组成如图1-7所示，电网电压由输入端(R, S, T)接人变频器，经整流器整流成直流电压，然后由逆变器逆变成电压、频率可调的交流电压，从输出端(U, V, W)输出到交

5、流电动机。 (1)整流单元(VD1VD6)。三相不控整流电路由电力二极管VD，一VDT组成整流桥，将三相交流电整流成直流。滤波电容Cd起储能和滤波作用，其平均直流电压可用下式表示: (1.1),上一页,下一页,返回,1 .1变频调速的认知,式中，队为电源的线电压。 (2)逆变单元(VT1VT6)。由逆变管VT1VT6组成三相逆变桥， VT1VT6交替通断，将整流后的直流电压变成交流电压。目前常用的逆变管有功率晶体管(GTR)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)等。 整流单元和逆变单元的电力电子器件，是变频器主电路部分的核心，在使用时要参照有关使用手册。 二、变频调速基本原理 交流异步电动机的转速表达

6、式 n=60f(1-s)/D (1.2),上一页,下一页,返回,1 .1变频调速的认知,式中，n为异步电动机的转速(r/min) ;为定子电源频率(Hz); S为电动机转差率;P为电动机极对数。 由式(1. 2)可知，转速n与频率J.成正比，只要改变频率J.即可改变电动机的转速，当频率f在050 Hz的范围内变化时，电动机转速调节范围非常宽。 变频器就是通过改变电动机的电源频率实现速度调节的。 三、变频器的分类 变频器的分类方法很多，下面简单介绍几种主要的分类方法。,上一页,下一页,返回,1 .1变频调速的认知,1.按变换环节分类 1)交一交变频器 交一交变频器的原理框图如图1-8所示，它把恒

7、压恒频(CVCF)的交流电直接变换成变压变频(VVVF)的交流电。其主要优点是没有中间环节，故变换效率高，但其连续可调的频率范围较窄，输出频率一般为额定频率的1/2以下，电网功率因数较低，主要应用于低速大功率的拖动系统。 2)交一直一交变频器 交一直一交变频器首先将工频交流电整流成直流电，经过滤波，再将平滑的直流电逆变成频率可调的交流电，主要由整流电路、中间直流环节和逆变电路三部分组成。交一直一交变频器按中间环节的滤波方式又可分为电压型变频器和电流型变频器。,上一页,下一页,返回,1 .1变频调速的认知,(1)电压型变频器。 电压型变频器的主电路典型结构如图1-9所示。在电路中，中间直流环节采

8、用大电容滤波，直流电压波形比较平直，使施加于负载上的电压值基本上不受负载的影响，基本保持恒定，类似于电压源，因而称之为电压型变频器。 (2)电流型变频器。 电流型变频器与电压型变频器在主电路结构上基本相似，不同的是电流型变频器的中间直流环节采用大电感滤波，如图1-10所示，直流电流波形比较平直，使施加于负载上的电流基本不受负载的影响，其特性类似于电流源，所以称之为电流型变频器。,上一页,下一页,返回,1 .1变频调速的认知,2.按电压的调制方式分类 1) PAM(脉副调制) 它是通过调节输出脉冲的幅值来进行输出控制的一种方式。在调节过程中，整流器部分负责调节电压或电流，逆变器部分负责调频。 2

9、) PWM(脉宽调制) 它是通过改变输出脉冲的占空比来实现变频器输出电压的调节，因此，逆变器部分需要同时进行调压和调频。目前，普遍应用的是脉宽按正弦规律变化的正弦脉宽调制方式，即SPWM方式。,上一页,下一页,返回,1 .1变频调速的认知,3.按控制方式分类 1) U/f控制变频器 U/f控制是同时控制变频器输出电压和频率，通过保持U/f比值恒定，使得电动机的主磁通不变，在基频以下实现恒转矩调速，基频以上实现恒功率调速。它是一种转速开环控制，无需速度传感器，控制电路简单，多应用于精度要求不高的场合。 2) VC控制变频器 VC控制即矢量控制，矢量控制是一种高性能的异步电动机控制方式，其基本思想

10、是模仿直流电动机的控制原理，以三相交流绕组和两相直流绕组产生同样的旋转磁动势为准则，将异步电动机的定子电流矢量分解为产生磁场的电流分量(励磁电流)和产生转矩的电流分量(转矩电流)分别加以控制，即通过直/交变换和2/3变换来实现，其控制示意图如图1-11所示。,上一页,下一页,返回,1 .1变频调速的认知,其中 是励磁电流分量， 是转矩电流分量。它们都是由变频器的给定信号分解而成的(*表示变频器中的控制信号)。经过直/交变换，将 和 变换成两个交流分量 和 ，再经过2/3变换得到三相交流控制信号 、 、 去控制三相逆变器。可以看到，控制 和 中的任意一个，就可以控制号 、 、 ，也就控制了变频器

11、的交流输出。通过以上变换，将交流电动机的调速转化为控制两个控制量 和 ，因此，更接近直流电动机的调速。,上一页,下一页,返回,1 .1变频调速的认知,一般的矢量控制系统均需速度传感器，然而速度传感器使整个传动系统中最不可靠的环节，安装也很麻烦，因此，现代的变频器又推广使用无速度传感器矢量控制技术，它的速度反馈信号不是来自于速度传感器，而是通过CPU对电动机的一些参数进行计算得到的一个转速的实在值。对于很多新系列的变频器都设置了“无反馈矢量控制”这一功能，这里“无反馈”，是指不需要用户在变频器的外部再加其他的反馈环节，矢量控制时变频器内部还是存在反馈的。 本书中用到的西门子MM440变频器就是一

12、款高性能矢量控制变频器。,上一页,下一页,返回,1 .1变频调速的认知,3) DTC控制变频器 DTC控制即直接转矩控制，是继矢量控制之后发展起来的另一种高性能的异步电动机控制方式，其基本思想是在准确观测定子磁链的空间位置和大小并保持其幅值基本恒定以及准确计算负载转矩的条件下，通过控制电动机的瞬时输入电压来控制电动机定子磁链的瞬时旋转速度，改变它对转子的瞬时转差率，从而达到直接控制电动机输出的目的。,上一页,下一页,返回,1 .1变频调速的认知,不同于矢量控制，直接转矩控制具有鲁棒性强、转矩动态响应好、控制结构简单、计算简便等优点，它在很大程度上解决了矢量控制中结构复杂、计算量大、对参数变化敏

13、感等问题。然而作为一种诞生不久的新理沦、新技术，自然有其不完善不成熟之处，一是在低速区，由于定子电阻的变化带来了一系列问题，主要是定子电流和磁链的畸变非常严重;二是低速时转矩脉动大，限制了调速范围。 随着现代科学技术的不断发展，直接转矩控制技术必将有所突破，具有广阔的应用前景。目前，该技术已成功地应用在电力机车牵引的大功率交流传动上。 以上三种控制方式性能比较见表1-1。,上一页,下一页,返回,1 .1变频调速的认知,4)其他控制方式 在实际应用中，还有一些其他非智能控制方式在变频器的控制中得以实现，例如转差频率控制、电压空间矢量控制、自适应控制、滑模变结构控制、差频控制、环流控制、频率控制等

14、。 另外，一些智能控制方式如神经网络控制、模糊控制、专家系统、学习控制等在变频器的具体应用中也有一些成功的范例。 4.按变频器用途分类 1)通用变频器 通用变频器其特点是通用性，是变频器家族中应用最为广泛的一种。通用变频器主要包含两大类:节能型变频器和高性能通用变频器。,上一页,下一页,返回,1 .1变频调速的认知,(1)节能型变频器。 是一种以节能为主要目的而简化了其他一些系统功能的通用变频器，控制方式比较单一，一般为之少、控制，主要应用于风机、水泵等调速性能要求不高的场合，具有其体积小、价格低等优势。 (2)高性能通用变频器。 是一种在设计中充分考虑了变频器应用时可能出现的各种需要，并为这

15、种需要在系统软件和硬件方面都做了相应的准备，使其具有较丰富的功能如:PID调节、PC闭环速度控制等。高性能通用变频器除了可以应用于节能型变频器的所有应用领域之外，还广泛应用于电梯、数控机床等调速性能要求较高的场合。,上一页,下一页,返回,1 .1变频调速的认知,2)专用变频器 是一种针对某一种(类)特定的应用场合而设计的变频器，为满足某种需要，这种变频器在某一方面具有较为优良的性能。如电梯及起重机用变频器等，还包括一些高频、大容量、高压等变频器。 任务训练 一、训练内容 认识变频器的铭牌、外观和结构。 二、训练工具、材料和设备 西门子MM440变频器一台、通用电工工具一套。 三、成绩评价表 成

16、绩评价见表1-2。,上一页,下一页,返回,1 .1变频调速的认知,四、巩固练习 1.针对某一具体变频器，让学生借助有关工具书，进行铭牌识读，分析其类型、结构组成、工作原理等，并进行拆装。 2.简述U/f和矢量控制的基本原理。,上一页,返回,1 .2变频器的选用,任务目标 1.掌握变频器的选择方法。 2.掌握变频器容量的计算。 任务引入 目前，市场上各个厂家的变频器种类繁多，而只有合适的变频器才能使机械设备电控系统既能长期正常、安全可靠地运行，又能实现最佳性价比，变频器的正确选用是使用好变频器的第一步，那么我们该如何选用变频器?,下一页,返回,1 .2变频器的选用,(1)对于恒转矩负载，如挤压机

17、、搅拌机、传送带、工厂运输电车、起重机等，如采用普通功能型变频器，要实现恒转矩调速，常采用加大电动机和变频器容量的办法，以提高低速转矩;如采用具有转矩控制功能的高性能变频器来实现恒转矩调速，则更理想，因为这种变频器低速转矩大，静态机械特性硬度大，不怕负载冲击，具有挖土机特性。 (2)对于恒功率负载，如车床、刨床、鼓风机等，由于没有恒功率特性的变频器，一般依靠U/f控制方式来实现恒功率。 (3)对于二次方律负载，如风机、泵类等，由于负载转矩与转速平方成正比，低速时负载转矩较小，通常可选择专用或节能型通用变频器。,上一页,下一页,返回,1 .2变频器的选用,(4)对于要求精度高、动态性能好、响应速

18、度快的生产机械，如造纸机、注塑机、轧钢机等，应采用矢量控制高性能通用变频器;电力机车、电梯、起重机等领域，可选用具有直接转矩控制功能的专用变频器。 需指出，有些通用型变频器对以上三种负载都适用。 二、变频器容量的选择 变频器容量的选择由很多因素决定，如电动机容量、电动机额定电流、电动机加减速时间等，其中最主要的是电动机额定电流，电动机的额定功率作为参考。变频器的容量应按运行过程中可能出现的最大工作电流来选择。下面介绍的呆几种不同情况下变频器的容量计算与冼择方法。,上一页,下一页,返回,1 .2变频器的选用,1.轻载启动或连续运转时所需的变频器容量的计算 由于变频器的输出电压、电流中含有高次谐波

19、，电动机的功率因数、效率有所下降，电流约增加10%，因此，变频器的容量(输出电流)可按以下公式计算: ICN=1.1IM (1 .3) 式中， ICN为变频器的额定输出电流(A)，以下同; IM为电动机的额定电流(A)，以下同。 2.重载启动或频繁启动、制动运行时变频器容量的计算 ICN=(1.21.3)IM (1 .4),上一页,下一页,返回,1 .2变频器的选用,3.加减速时变频器容量的计算 变频器的最大输出转矩是由变频器的最大输出电流决定的。一般情况下，对于短时的加减速而言，变频器允许达到额定输出电流的130%150%(持续时间约1 min)，因此，电动机中流过的电流不会超过此值。 如只

20、需要较小的加减速转矩时，则可降低选择变频器的容量。由于电流的脉动原因，也应该留有10%的余量。 4.频繁加减速运转时变频器容量的计算 根据加速、恒速、减速等各种运行状态下的电流值，按下式确定: (1.5),上一页,下一页,返回,1 .2变频器的选用,式中，I1 , I2 ,In为各运行状态下平均电流(A);t1,t2，. ,tn为各运行状态下的时间(*);k为安全系数(运行频繁时取1. 2，其他条件下为1.1)。 5.多台变频器并联运行共用一台变频器时容量的计算 用一台变频器使多台电机并联运转时，对于一小部分电机开始启动后，再追加投人其他电机启动的场合，此时变频器的电压、频率已经上升，追加投人

21、的电机将产生大的启动电流，因此，变频器容量与同时启动时相比需要大些。 以变频器短时过载能力为150%, 1 min为例计算变频器的容量，若电动机加速时间在1 min以内，须满足以下两式:,上一页,下一页,返回,1 .2变频器的选用,(1.6) (1.7) 若电动机加速时间在1 min以上时，则须满足以下两式: (1.8) (1.9) 式中，PCN为变频器的额定容量(KVA); PE为电动机输出功率(kW);n为电动机的效率(通常约为0.85) ; 为电动机功率因数(通常约为0.75);Nt为电动机并联的台数(台);Ns为电动机同时启动的台数(台);Ks为变频器的额定容量(kVA)。,上一页,下

22、一页,返回,1 .2变频器的选用,三、变频器选型注意事项 在实际应用中，变频器的选用应注意以下一些事项: (1)选择变频器容量时，既要充分利用变频器的过载能力，又要不至于在负载运行时使装置超温; (2)选择变频器的容量要考虑负载性质。即使相同功率的电动机，负载性质不同，所需变频器的容量也不相同。其中，二次方律转矩负载所需的变频器容量较恒转矩负载的低; (3)在传动惯量、启动转矩大，或电动机带负载且要正、反转运行的情况下，变频器的功率应加大一级;,上一页,下一页,返回,1 .2变频器的选用,(4)要根据使用环境条件、电网电压等仔细考虑变频器的选型。如高海拔地区因空气密度降低，散热器不能达到额定散

23、热器效果，一般在1000 m以上，每增加100m，容量下降10，必要时可加大容量等级，以免变频器过热; (5)使用场所不同需对变频器的防护等级作选择，为防止鼠害、异物等进入应作防护选择，常见IP10 , IP20 , IP30 , IP40等级分别能防止 固体物进入; (6)矢量控制方式只能对应一台变频器驱动、一台电机。,上一页,下一页,返回,1 .2变频器的选用,任务训练 一、训练内容 某一恒定转矩连续运行设备，笼型交流异步电动机的主要参数如下。 额定功率:22kW;额定电压:380V额定电流:42A;额定转速:1470 r/min;额定频率:50 Hz。 试选用合适容量的变频器。 二、训练

24、工具、材料和设备 西门子MM440变频器或自定、通用电工工具一套。 三、操作方法和步骤 (1)根据电动机所带负载类型选择变频器的类型。由于是恒转矩负载，故可选用通用型变频器。,上一页,下一页,返回,1 .2变频器的选用,(2)根据电动机额定电流和运行情况等计算变频器的容量。属于控制单台电动机且连续运转，故变频器的额定输出电流计算如下: ICN=1.1IM=1.1X42=46.2(A) 因此，如选择西门子MM440系列变频器，可选用65E6440-2UC322EB165E6440-2AD330EB1等型号变频器。 四、成绩评价表 成绩评价见表1-3。,上一页,下一页,返回,1 .2变频器的选用,

25、五、巩固练习 (1)某塑料薄膜卷绕机，薄膜数据:Dmin= 0. 1m ; Dmax = 1m;电动机数据:额定功率3. 0kW;额定转速960r/min;额定电流7. 2A;传动比 =10;试通过查找资料选择合适的变频器。 (2)某加热炉鼓风机数据:55kW, 1480r/min, 102. 5A，工频运行时的实际工作电流96A。试选择合适的变频器。,上一页,返回,1 .3变频器的安装,任务目标 (1)掌握变频器的安装工艺和方法。 (2)了解变频器的安装要求和注意事项。 任务引入 变频器的安装环境、安装方式、安装中主回路和控制回路接线要求以及防雷保护等各环节及注意事项，这些安装细节是确保变频

26、器安全和可靠运行的基本条件和必要措施，直接关系着变频器及其系统运行安全和系统的可靠性，为了变频器能稳定地工作，该如何正确地进行变频器的安装?,下一页,返回,1 .3变频器的安装,相关知识点 一、变频器的安装要求 变频器属于精密设备，为了确保其能够长期、安全、可靠地运行，安装时须充分考虑变频器工作场所的条件。 1)安装场所 (1)无易燃、易爆、腐蚀性气体和液体、粉尘少。 (2)结构房或电气室应湿气少、无水浸。 (3)变频器易于安装，并有足够的空间便于维修检查。 (4)应备有通风口或换气装置，以排出变频器产生的热量。,上一页,下一页,返回,1 .3变频器的安装,(5)应与易受变频器产生的高次谐波和

27、无线电干扰影响的装置隔离。 (6)若安装在室外，须单独按照户外配电装置设置。 2)环境条件 (1)变频器的运行温度多为:040或-1050 ，要注意变频器柜体的通风性。 (2)变频器的周围湿度为90%以下。周围湿度过高，存在电气结缘降低和金属部分的腐蚀问题。如果受安装场所的限制，变频器不得已安装在湿度高的场所，变频器的柜体应尽量采用密封结构。为防止变频器停止时结露，有时装置需加对流加热器。,上一页,下一页,返回,1 .3变频器的安装,(3)变频器周围不应有腐蚀性、爆炸性或燃烧性气体以及粉尘和油雾。变频器的安装周围如有爆炸性和燃烧性气体，由于变频器内有易产生火花的继电器和接触器，所以有时会引起火

28、灾或爆炸事故。有腐蚀性气体时，金属部分产生腐蚀，影响变频器的长期运行。如果变频器周围存在粉尘和油雾时，这些气体在变频器内附着、堆积将导致结缘降低。对于强迫风冷的变频器，由于过滤器堵塞将引起变频器内温度异常上升，致使变频器不能稳定运行。 (4)变频器的标高多规定在1000 m以下。标高高则气压下降，容易产生结缘破坏。另外标高高冷却效果也下降，必须注意升温。,上一页,下一页,返回,1 .3变频器的安装,(5)安装场所的振动加速度应限制在0. 6g以内，超过变频器的允许值时，将产生部件的紧固部分松动以及继电器和接触器等的可动部分的器件误动作，往往导致变频器不能稳定运行。对于机床、船舶等事先能预见的振

29、动场合，应考虑变频器的振动问题。 3)安装方式 在安装变频器时，常见的安装方式及注意事项有 (1)为了便于通风，使变频器散热，变频器应该垂直安装，不可倒置或平放安装，如图1-12所示;另外，四周要保留一定的空间距离，如图1-13所示。,上一页,下一页,返回,1 .3变频器的安装,(2)变频器工作时，其散热片附近的温度可高达900，故变频器的安装底板与背面须为耐温材料。 (3)变频器安装在柜内时，要注意充分通风与散热，避免超过变频器的最高允许温度，如图1-14所示。 二、MM440变频器的电气安装 1.主电路部分的接线 1)主电路端子的接线 在拆下盖板以后可以拆卸和连接M M440变频器与电源和

30、电动机的接线端子，如图1-15所示。,上一页,下一页,返回,1 .3变频器的安装,变频器与电源、电动机的接线方法如图1-16所示。 2)主电路线径的选择 (1)电源与变频器之间的导线。 一般来说，和同容量电动机的导线选择方法相同。考虑到其输入侧的功率因数往往较低，应本着宜大不宜小的原则来决定线径。 (2)变频器与电动机之间的导线。 由于变频器与电动机之间的电压降会随导线距离长度的增加而增加，特别是变频器输出频率较低时，电压降所占比例将会增大，从而可能导致电动机转矩不足。所以，在选择变频器与电动机之间导线线径时，关键因素是电压降的影响，一般须满足下式:,上一页,下一页,返回,1 .3变频器的安装

31、,(1.10) 式中， 为允许的电压降(V);IM为电动机额定电流(A);R0为单位长度导线的电阻( /m) ; L为导线长度。 实际进行变频器与电动机之间连接时，须根据要求的距离计算出所需导线的R0值，从而选定合适线径的导线。常用导线的单位长度电阻值见表1-4。,上一页,下一页,返回,1 .3变频器的安装,3)变频器与电源和电动机连接时须注意以下事项: (1)变频器与供电电源之间应装设带有短路及过载保护的低压断路器、交流接触器，以免变频器发生故障时事故扩大。电控系统的急停控制应使变频器电源侧的交流接触器开断，彻底切断变频器的电源供给，保证设备及人身安全。 (2)变频器输入端L1/R , L2

32、/S , L3/T与输出端U, V, W不能接错。变频器的输入端R, S, T是与三相整流桥输入端相连接，而输出端U, V,W是与三相异步电动机相连接的晶体管逆变电路。若两者接错，轻则不能实现变频调速，电机也不会运转，重则烧毁变频器。,上一页,下一页,返回,1 .3变频器的安装,(3)变频器的输出侧一般不能安装电磁接触器，若必须安装，则一定要注意满足以下条件:变频器若正在运行中，严禁切换输出侧的电磁接触器;要切换接触器必须等到变频器停止输出后才可以。 (4)不要在变频器输出侧安装电力电容器、浪涌抑制器和无线电噪声滤波器，这将导致变频器故障或电容器和浪涌抑制器的损坏。 (5)当变频器和电动机之间

33、的接线超长时，随着变频器输出电缆的长度增加，其分布电容明显增大，从而造成变频器输出的容性尖峰电流过大而引起变频器跳闸保护。,上一页,下一页,返回,1 .3变频器的安装,(6)变频器必须可靠接地。否则装置内可能出现导致人身伤害的潜在危险。 2.控制电路端子的接线 MM440变频器的控制接线图如图1-17所示。控制电路端子主要涉及模拟信号和开关量两类信号，接线时要分别注意以下事项。 1)模拟量控制线 由于模拟量信号的抗干扰能力较低，因此，必须采用屏蔽线，屏蔽层靠近变频器一侧，接到控制电路的公共端(COM)，而不要接到变频器的地端(E)或大地，屏蔽层的另一端悬空，如图1-18所示。,上一页,下一页,

34、返回,1 .3变频器的安装,另外，接线时还应遵守以下原则: (1)尽量远离主电路，至少在100 mm以上。 (2)尽量不和主电路交叉，如果要交叉应采取垂直交叉的方式。 2)开关量控制线 开关量控制线主要包括:启动、点动、多挡速控制等控制线。一般而言，开关量控制线的布线可参照模拟信号线。另外，由于开关量信号的抗干扰能力较强，所以在近距离时，可以不采用屏蔽线，但同一信号的两根线必须绞合在一起。如果操作台离变频器较远，应先将控制信号转换成能远距离传送的信号，然后再在变频器一侧将该信号转换成变频器所要求的信号。,上一页,下一页,返回,1 .3变频器的安装,三、变频器的抗干扰及屏蔽措施 变频器的设计允许

35、它在具有很强电磁干扰的工业环境下运行。通常，如果安装的质量良好，就可以确保安全和无故障的运行。如果在运行中遇到问题，可以采取以下措施进行处理。 (1)将机柜内的所有设备都用短而粗的接地电缆可靠地连接到公共的星型接地点或公共的接地母线上。 (2)将与变频器连接的任何控制设备(如PLC)也像变频器一样用短而粗的接地电缆连接到同一个接地网或星型接地点。 (3)变频系统的供电电源与其他设备的供电电源相互独立，或在变频器和其他用电设备的输入侧安装隔离变压器，切断谐波电流。,上一页,下一页,返回,1 .3变频器的安装,(4)在变频器输入侧与输出侧串接合适的电抗器，或安装谐波滤波器，滤波器的组成必须是LC型

36、，吸收谐波和增大电源或负载的阻抗，达到抑制谐波的目的。 (5)将电动机返回的接地线直接连接到控制该电动机的变频器的接地端子PE上。 (6)截断电缆的端头时应尽可能整齐，保证未经屏蔽的线段尽可能短。 (7)控制电缆的布线应尽可能远离供电电源线，使用单独的走线槽，在必须与电源线交叉时，相互应采取90o直角交叉。 (8)与控制回路的连接线都应采用屏蔽电缆。,上一页,下一页,返回,1 .3变频器的安装,(9)确保机柜内安装的接触器应是带阻尼的，即在交流接触器的线圈上连接有RC阻尼回路;在直流接触器的线圈上连接有续流二极管。 (10)接到电动机的连接线应采用屏蔽的或带有恺甲的电缆，并用电缆接线卡子将屏蔽

37、层的两端接地。 (11)对于电磁辐射方式传播的干扰信号，主要通过由高频电容构成的滤波器来吸收削弱，它能吸收掉频率很高的、具有辐射能量的谐波成分。,上一页,下一页,返回,1 .3变频器的安装,任务训练 一、训练内容 MM440变频器的安装布线。 二、训练工具、材料和设备 西门子MM440变频器、通用电工工具一套、万用表、绝缘电阻表。 三、操作方法和步骤 (1)主电路和控制电路导线选择。 (2)明确安装布线的注意事项。 (3)对照变频器相应的接线图，按照由里向外、由低至高，先控制电路、后主电路的布线顺序。,上一页,下一页,返回,1 .3变频器的安装,四、成绩评价表 成绩评价见表1-5。 五、巩固练

38、习 (1)简述MM440变频器主电路各接线端子的功能。 (2)简述MM440变频器控制电路各接线端子的功能。,上一页,返回,1 .4变频器的调试,任务目标 (1)熟悉变频器的参数意义及设置方法。 (2)掌握变频器的调试方法。 任务引入 随着科技不断地进步，变频器不断更新、换代、升级、演变，并且其应用亦日益广泛。尤其是变频器的优良调速、节能、软启动等性能，备受广大用户青睐。作为变频器的使用者，掌握和熟悉变频器的正确现场调试方法与技术要领，对变频器正常运作、减少故障、延长使用寿命，至关重要。,下一页,返回,1 .4变频器的调试,相关知识点 一、MM440变频器的面板操作简介 (1)显示操作面板介绍

39、。 MM440变频器的标准配置操作面板为状态显示板(SDP)(标准件)，对于大多数用户来说，利用SDP和出厂默认设置值，即可使变频器投人运行。如果要访问变频器的各个参数，并能够对变频器参数进行设置，则须利用可选件基本操作面板(BOP)或高级操作面板(AOP)来修改参数，使变频器与设备匹配。各显示操作面板如图1-19所示。,上一页,下一页,返回,1 .4变频器的调试,(2)操作面板(BOP/AOP)的使用方法。 一般常用基本操作面板(BOP)显示变频器的参数序号和参数的设定值与实际值，故障和报警信息，以及设置变频器的各个参数，设置值由五位数字和单位显示。为了用基本操作面板设置参数，用户首先须将状

40、态显示面板从变频器上拆卸下来，然后将基本操作面板直接安装在变频器上，或者利用安装组合件安装在电气控制柜的门上。操作面板(BOP/AOP)按键功能见表1-6。,上一页,下一页,返回,1 .4变频器的调试,二、MM440变频器的参数调试 (1)MM440变频器的参数说明。 MM440有两种参数类型:以字母P开头的参数为用户可改动的参数;以字母:开头的参数表示本参数为只读参数。所有参数分成命令参数组(CDS)，以及与电机、负载相关的驱动参数组(DD幻两大类。每个参数组又分为三组。其结构如图1-20所示。 默认状态下使用的当前参数组是第。组参数，即CDSO和DDSO。本文后面如果没有特殊说明，所访问的

41、参数都是指当前参数组。例如，P1000的第。组参数，在BOP上显示为。 ，在本书中为了一致，均以P10000的形式表示P1000的第0组参数。,上一页,下一页,返回,1 .4变频器的调试,(2 ) MM440变频器的参数调试。 通常，一台新的MM440变频器一般需要经过图1-21所示的三个调试步骤。 参数复位:是将变频器参数恢复到出厂状态下的默认值的操作。一般在变频器出厂和参数出现混乱的时候进行此操作。 快速调试:是指用户输入电动机相关参数和一些基本驱动控制参数，使变频器可以良好地驱动电动机运转。一般在复位操作后，或更换电动机后需要进行此操作。MM440变频器的快速调试内容见表1-7。 功能调

42、试:是指用户安装具体生产工艺的需要进行的设置操作。这一部分的调试工作比较复杂，常常需要在现场多次调试。,上一页,下一页,返回,1 .4变频器的调试,在完成快速调试后，变频器就可以正常的驱动电机了。 三、变频器系统的调试 变频器系统的调试工作，一般按照“先空载、继轻载、后重载”的规律。 1.变频器的通电和预置 变频器无机(即不连接电动机)空载(即电动机不带负载)运行调试。 (1)把变频器的接地端子接地以及将其电源输入端子经过漏电保护开关接到电源上。 (2)查看变频器显示窗口的出厂显示是否正常，若不正确，应复位，否则要求供应商退换。 (3)熟悉变频器的“启动”、“停止”等操作键，观察变频器的工作情

43、况是否正常。,上一页,下一页,返回,1 .4变频器的调试,(4)进行功能预置。关于变频器的功能参数的简介详见附录。 2.变频器带机空载运行调试 即变频器接上电动机，但电动机不连接负载。 (1)先将频率设为0Hz，合上电源后，微微提升工作频率，观察电动机的旋转方向是否与要求一致，观察电动机在运行过程中是否运转灵活，有无杂音、振动等现象。 (2)将频率上升至额定频率，让电动机运行一段时间，如一切正常，按下停止按钮，观察电动机的制动情况。,上一页,下一页,返回,1 .4变频器的调试,3.变频器带负载运行调试 将电动机的输出轴与机械传动装置连接起来进行试车，主要包括以下测试内容。 1)低速运行测试 将

44、工作频率从0Hz开始逐渐增加，观察拖动系统运转是否正常。如启动困难，则可适当加大U/f比或启动频率。按负载所要求的连续运行时间进行低速持续运行，观察电动机的发热情况。,上一页,下一页,返回,1 .4变频器的调试,2)全速启动测试 将给定频率设至最大，按启动键，观察以下两点。 (1)启动电流的变化。如因启动电流过大而跳闸，则应适当延长升速时间。 (2)整个启动过程是否平稳。即观察是否在某一频率时有较大振动，如有，则应设置回避频率。 3)全速停机测试 将运行频率调至最高工作频率，按停止键，观察以下两点。 (1)直流母线电压是否过高。观察是否出现因电压过高而跳闸，如有，则应适当延长降速时间。,上一页

45、,下一页,返回,1 .4变频器的调试,(2)拖动系统能否停住。当频率降为0Hz时，观察拖动系统是否有“爬行”现象，如有则预置直流制动功能。 4)负载能力测试 即系统正常工作运行一段时间，观察以下两点。 (1)将频率设置在最高工作频率，观察电动机在该转速下能否带动额定负载，以及运转是否平稳。 (2)按负载可能出现的过载情况及持续时间进行试验，观察拖动系统能否继续工作。,上一页,下一页,返回,1 .4变频器的调试,任务训练 一、训练内容 西门子MM440变频器的参数复位设置。 二、训练工具、材料和设备 MM440变频器、通用电工工具一套、万用表、绝缘电阻表等。 三、操作方法和步骤 训练中变频器为空

46、载，其设置操作流程如图1-22所示。,上一页,下一页,返回,1 .4变频器的调试,四、成绩评价表 成绩评价见表1-8。 五、巩固练习 (1)电动机铭牌参数、运行频率参数设置。 (2)控制信号来源参数设置。 (3)简述变频器系统调试的步骤和方法。,上一页,返回,1 .5变频器的维护与险修,任务目的 (1)熟悉变频器的日常检查和定期维护。 (2)熟悉变频器的一般故障及其检修方法。 (3)掌握变频器主电路的电阻参数测试。 任务引入 在实际应用中，变频器受周围的温度、湿度、振动、粉尘、腐蚀性气体等环境条件的影响，其性能会有一些变化。如使用合理、维护得当，则能延长使用寿命，并减少因突然故障造成的生产损失

47、。如果使用不当，维护检修跟不上去，就会出现运行故障，导致变频器不能正常工作，甚至造成变频器过早的损坏，而影响生产设备的正常运行。为保证变频器长期可靠地运行，日常维护与定期检查是必不可少的。,下一页,返回,1 .5变频器的维护与险修,相关知识点 一、变频器的检查与维护 1.变频器检查注意事项 (1)操作者必须熟悉变频器的基本原理、功能、指标等，具有操作变频器运行的经验。 (2)维护前必须切断电源，使主回路电容器充分放电，确认电容放电结束后再进行操作。 2.变频器日常检查与定期维护方法 一般来说，变频器的定期检查应一年进行一次，日常检查和定期维护主要项目及方法见表1-9。,上一页,下一页,返回,1

48、 .5变频器的维护与险修,二、变频器的故障检修 1.通用变频器常见故障及处理方法 按变频器发生故障或损坏的特征，一般可分为两类:一类是在运行中频繁出现的自动停机现象，并伴随着一定的故障显示代码，其处理措施可根据随机说明书上提供的指导方法，进行处理和解决，详见附录。这类故障一般是由于变频器运行参数设定不合适，或外部工况、条件不满足变频器使用要求所产生的一种保护动作现象。,上一页,下一页,返回,1 .5变频器的维护与险修,另一类是由于使用环境恶劣，高温、导电粉尘引起的短路、潮湿引起的绝缘能力降低或击穿等突发故障(严重时，会出现打火、爆炸等异常现象)。这类故障发生后，一般会使变频器无任何显示，其处理

49、方法是先对变频器解体检查，重点查找损坏件，根据故障发生区，进行清理、测量、更换，然后全面测试，再恢复系统，空载试运行，观察触发回路输出侧的波形，波形正常后再加载运行，达到解决故障的目的。 2. MM440变频器的故障诊断 1)利用状态显示面板(SDP)诊断故障 如果变频器安装的是状态显示面板，其上的两个LED指示灯可以显示变频器的运行状态，变频器的故障状态与报警信息可以由这两个LE D指示灯显示出来，其状态说明见表1-10。,上一页,下一页,返回,1 .5变频器的维护与险修,2)利用基本操作面板(BOP)诊断故障 如果变频器安装的是基本操作面板，当发生故障时，变频器停止运行，面板显示以FXXX字母开头相应故障代码，需要故障复位才能重新运行。为了使故障码复位，可以采用以下三种方法中的一种: (1)重新给变频器加上电源电压。 (2)按下BOP上的 键。 (3)通过数字输入3(缺省设置)。 当发生报警时，变频器继续运行，面板显示以AXXX字母开头的相应报警代码，报警消除后代码自然消除。,上一页,下一页,返回,1 .5变频器的维护与险修,(1)故障信息以故障码序号的形式存放在参数u94中，相关的故障值可以在参数u