通用交流變頻調速器工作原理結構應用及維修演示課件

1、1異步電動機變頻調速運行原理異步電動機轉速關系式1.異步電動機轉速關系式 n=n0(1-s) 60f n0= - p式中：n：異步電動機輸出軸轉速 n0：旋轉磁場轉速（同步轉速） f：供電電源頻率 P：電動機極對數(shù) S: 轉差率2.異步電動機每相電動勢關系式: E=4.44fkEm 式中:E:氣隙磁通在定子每相中感應電動勢的有效值 f:定子頻率 kE:系數(shù) m:每相氣隙磁通量 U=IRS+E 式中:U:相電壓 I:相電流 RS:定子電阻恒壓頻比控制時變頻調速的機械特性基頻以上變頻調速的機械特性2一.交流異步電動機調速系統(tǒng)分類與簡介1.1 分類3用飽和電抗器 用晶閘管調壓調速 調壓調速1.2 常

2、用異步電動機調速系統(tǒng)簡介1.2.1 異步電機調壓調速系統(tǒng) 異步電機調壓調速方法 自耦變壓器 帶直流磁化繞阻的飽和電抗器 晶閘管交流調壓器(JDD系列)用飽和電抗器 用晶閘管 調壓調速 調壓調速4 異步電機調壓時的機械特性轉速負反饋閉環(huán)控制的交流變壓調速系統(tǒng) 原理圖轉速負反饋閉環(huán)控制的交流變壓調速系統(tǒng) 靜特性 異步電機在不同電壓下的機械特性高轉子電阻異步電機在不同電壓的機械特性51.2.2 滑差離合器調速系統(tǒng) 機械特性 系統(tǒng)靜特性滑差離合器調速系統(tǒng)裝置簡圖帶轉速負反饋的滑差離合器閉環(huán)調速系統(tǒng)61.2.3 線繞轉子異步電機轉子回路串電阻調速系統(tǒng)轉子串電阻的繞線轉子電機有級調速 圖例轉子串對稱電阻時

3、的機械特性 圖例轉子電阻斬波調速基本電路 圖例71.2.4 繞線轉子異步電機串級調速系統(tǒng)右圖中:S0異步電機在串級調速時對應于某一 理想空載n0的理想空載轉差率 電氣串級調速系統(tǒng)原理圖 大電機 小電機機械特性81.2.5 繞線轉子異步電機雙饋調速系統(tǒng) 雙饋調速系統(tǒng)原理圖雙饋調速系統(tǒng)超同步與次同步工作雙饋調速系統(tǒng)的優(yōu)點(1)在同樣的額定功率和調速范圍之下，雙饋調速系統(tǒng)可以在電機同步轉速上、下 進行調速，其附加的串級調速裝置的容量可比單純采用次同步串級調速時的裝 置容量減小一半。(2)由于轉差功率可以雙向傳送，能實現(xiàn)再生制動，使系統(tǒng)有良好的動態(tài)響應。(3)在超同步串級調速運行時，變壓器側整流器2U

4、R的控制角2值較小，因而變壓 器從電網吸取的無功功率也較小。91.2.6 繞線轉子異步電機內饋調速系統(tǒng)內饋調速系統(tǒng)能量原理圖斬波內饋調速系統(tǒng) 該系統(tǒng)的特征采用了內饋調速的特殊異步機，在內饋電機的定子槽中，與原邊繞阻同槽嵌放一個內饋繞阻。 內饋調速是基于轉子的電磁功率控制調速，與串級調速相比，由于加強了電機調速的內因，內饋調速沒有外附的變壓器，而且定子不含無謂循環(huán)傳輸?shù)碾娹D差功率，進一步減小了損耗，因此內饋調速具有結構簡單、調速效率高的優(yōu)點。10二. 通用交流變頻調速器2.1 變頻器主回路2.1.1 電路圖112.1.2 結構圖122.2 變頻器控制電路2.2.1 控制電路框圖132.2.2 變

5、頻器接線圖142.3 變頻器工作原理2.3.1 三相逆變器工作原理 驅動信號波形123456U相電壓V相電壓W相電壓V-W線電壓W-U線電壓U-V線電壓交流輸出波形(負載為電阻性、星形接法）152.3.2 雙極性調制方法驅動信號波形123456交流輸出波形162.4 變頻器容量的選擇計算2.4.1 連續(xù)運行時變頻器容量的計算 IUN1.1IMN 或IUN1.1IMax 式中：IUN變頻器的額定輸出電流 IMN電動機的額定電流(銘牌值) IMax電動機實際運行中最大電流2.4.2 頻繁加減速時變頻器容量的計算 式中:I1I5各運行狀態(tài)下平均電流 t1t6各運行狀態(tài)的時間 K0安全系數(shù),運行頻繁時

6、取1.2, 其他取1.1172.4.3 直接起動時變頻器容量的計算 式中:IMK在額定電壓、額定功率下電動機起動時的堵轉電流 Kug變頻器的允許過載倍數(shù)，一般取1.3-1.52.4.4 多臺電動機共用一臺變頻器供電時變頻器容量的計算(1) 多臺電動機同時起動 Iun1.1(IMN1+IMN2+IMNnn)(2) 在整定軟起動，按起動時間最長的那臺電動機進行整定，同理整定軟停止 時，按慣量最大的電動機停止時間整定。(3) 部分電動機直接起動 式中：IMK所有直接起動電動機在額定電壓、額 定功率下起動電流總和 IMN所有非直接起動電動機額定電流總和 同時必須滿足下式 IUN IMN 式中： IMN

7、全體電動機額定電流的總和2.5 變頻器外圍配件的選擇2.5.1 空氣開關 主要作用：隔離作用，保護作用。 選擇原則：額定電流應(1.31.4)變頻器額定電流2.5.2 輸入接觸器 主要作用：可通過按鈕方便地控制變頻器的通電與斷電，變頻器發(fā)生故障 時，可自動切換電源。 選擇原則：主觸點的額定電流應變頻器額定電流。2.5.3 輸出接觸器 變頻器的輸出端一般不接接觸器，如需要接入時，因變頻器輸出電流中含有較強的諧波成分，故主觸點的額定電流應1.1倍變頻器額定電流。 2.5.4 主電路線徑的選擇 電源與變頻器之間的導線：一般說來，和同容量普通電動機的電線選擇方法相同，但考慮到其輸入側功率因素往往較低，

8、應本著宜大不宜小的原則來決定線徑。 變頻器與電動機之間的導線：由于頻率下降時，電壓也隨著下降，在電流相等的情況下，線路電壓降U在輸出電壓中占的比例將上升，而電動機得到電壓的比例下降，有可能導致電動機發(fā)熱。所以，在決定變頻器與電動機之間導線時，最關鍵的因素便是線路電壓降U的影響。一般要求： U(23)%UN UN：變頻器輸出額定電壓2.5.5 在某些應用場合需要增加一些必需的配件(1) 變頻器輸入側串聯(lián)線路電抗器或零序電抗器(2) 變頻器直流回路串聯(lián)直流電抗器(3) 在變頻器的輸入端及輸出端串聯(lián)噪聲濾波器 19示意圖202.6 變頻器異常診斷與處理 2.6.1 異常及對策故障代碼故障內容可能的原

9、因對策OC加速中過電流加速時間太短調整加速度時間負載慣量過大減小負載慣量減速中過電流減速時間太短高速減速度時間負載慣量過大減小負載慣量運行中過電流負載變化急劇檢測并減小其變化率驅動電路異常請委托經銷商檢查起動中過電流負載所需起動力矩過大調速轉矩提升曲線及加/減速模式起動頻率過高調整偏置頻率干擾過電流接地不良接觸不良1.檢查接地線是否接觸良好2.檢查屏蔽線是否正確接地3.檢查接插件是否插好21故障代碼故障內容可能的原因對策OU過電壓電源電壓過高檢查電源電壓是否過高負載慣量過大1.減小負載慣量或增大變頻器容量2.加裝制動單元（或制動電阻）3.調整過電壓保護、停車、回路過電壓處理方式等功能的參數(shù)減速

10、過快調整減速度時間LU欠電壓電源電壓過低檢查電源電壓是否過低電源瞬時停電檢查轉速追蹤功能的設定參數(shù)電源故障檢查電網容量是否不足，電源電壓波形是否良好，有否較大的沖擊電流或缺相、短路直流回路接觸不良檢查主回路充電繼電器接觸不良檢查充電繼電器22故障代碼故障內容可能的原因對策OL過載負載太重減輕負載電流互感器故障檢查電流互感器參數(shù)設定不當調整偏置頻率，頻率設定信號增益，轉矩提升，電子熱過載繼電器等功能的參數(shù)OH過熱環(huán)境溫度過高改善環(huán)境變頻器周圍空間過小冷卻風扇不運轉檢查風扇的電源和風扇本身FB熔斷器熔斷過電流查明熔斷原因后更換其他故障：E2PROM（鍵盤），CPU等故障。查明原因后更換或 修正，一

11、般委托經銷商檢查更換。232.6.2 常見異?，F(xiàn)象及對策異?，F(xiàn)象可能的原因和對策電機不轉鍵盤無顯示檢查是否停電,輸入電源是否缺相,輸入電源線是否接錯鍵盤無顯示,但機內充電指示燈亮檢查與鍵盤相關的接線、插座等是否存在問題測量機內各控制電源電壓，以此確認開關電源是否正常工作如果開關電源工作不正常，可檢查開關電源進線（P、N）插座是否接好，起振電阻是否損壞或穩(wěn)壓管是否正常PN端子無電壓或電壓偏低檢查充電回路電機有嗡嗡聲電機負載太重，設法降低未發(fā)現(xiàn)異常確認是否處于跳閘狀態(tài)或跳閘后沒有復位，是否處于掉電再起動狀態(tài)，鍵盤是否重新設定過，是否進入程序運行狀態(tài)，多段速度運行狀態(tài)，特定的運行狀態(tài)或非運行狀態(tài)。可

12、試用恢復出廠值的辦法確認運行指令是否給出檢查運轉頻率是否設定為024異?，F(xiàn)象可能的原因和對策電機不能順利加減速加減速時間設定不合適電流限幅值設定太小減速時過電壓保護動作載波頻率設定不合適，負載過重或出現(xiàn)振蕩電機雖能旋轉但不能調速頻率上下限設定不合適頻率設定偏低或頻率增益設定大小檢查使用的調速方式是否與設定的頻率給定相吻合檢查負載是否過重，是否處于失速狀態(tài)電機在運轉中轉速變動負載過重或過輕，盡量減小其變化變頻器與電機額定值嚴重不符頻率設定電位器接觸不良電機的旋轉方向相反調整輸出端子U、V、W的相序電機的轉速太高或過低V/F特性選擇不當V/F特性的基頻選擇錯誤，重新設定電機的額定電壓不標準或不規(guī)范

13、電源電壓過低頻率設定信號增益設定錯誤輸出頻率設定錯誤252.7 變頻器保養(yǎng)與檢修2.7.1 檢查與保養(yǎng)檢查時間檢查部位檢查項目檢查事項檢查方法檢查標準日常定期顯示LED顯示器顯示是否有異常視覺按使用狀態(tài)確認冷卻系統(tǒng)風機有無異常聲音或振動視覺、聽覺無異常本體周圍環(huán)境溫度、濕度、灰塵、有害氣體視覺、嗅覺、感覺輸入端電壓輸入、輸出電壓是否異常測定R S T及U V W端子按標準規(guī)范之規(guī)定主回路全貌緊固件是否松動、是否有過熱痕跡、有否放電現(xiàn)象、灰塵是否太多、風道是否堵塞目視、緊固、擦拭無異常電解電容表面有無異常目視無異常導線導電排有否松動目視無異常端子螺栓或螺釘有否松動緊固無異常262.7.2 必須定

14、期更換的器件器件名稱標準更換年數(shù)冷卻風扇1-3年濾波電容4-5年印刷電路板5-8年2.7.3 儲存與保管 變頻器購入后不立即使用,需暫時保管或長期儲存時,應做到下述各項:應放于標準規(guī)范所規(guī)定溫度范圍內且無潮、無灰塵及無金屬粉塵且通風良 好的場所。如果超過一年仍未使用，則應進行充電試驗，以使機內主回路濾波電容器 的特性得以恢復。充電時，可使用調壓器慢慢升高變頻器的輸入電壓，直 至額定輸入電壓，通電時間要在1-2小時以上。上述試驗至少每年一次。不可隨意實施耐壓試驗，它將導致變頻器壽命降低。對于絕緣試驗，可于 使用前，用500伏兆歐表測量，其絕緣電阻不得小于4M。272.7.4 測量與判斷使用一般勾

15、表測量電流時，在輸入端的電流會有不平衡的現(xiàn)象，一般 差異在50%以內屬于正常，若差異在70%時應通知原廠更換整流橋， 或檢查輸入三相電壓是否偏差超過5V。輸出三相電壓若采用一般三用表測量時，因載波頻率的干擾，所讀的 數(shù)據(jù)均不準確，只能作參考。輸出的電壓不會高于輸入端電壓的有效值，若有超過表示電表被干擾，而非輸出不正常。28三. 變頻器調速系統(tǒng)國家標準3.1 即將發(fā)布的新國家標準3.1.1 名稱 GB/TXXXX-200X 調速電氣傳動系統(tǒng) 第二部分:一般要求低壓交流變頻電氣傳動系統(tǒng)額定值的規(guī)定 (IEC 618002:1998,IDT)3.1.2 說明 本標準等同采用IEC618002:199

16、8調速電氣傳動系統(tǒng) 第二部分：一般要求低壓交流變頻調速電氣傳動系統(tǒng)額定值的規(guī)定。 Adjustable speed electrical Power drive systemsPart2:General requirementsRating specifications for low voltage adjustable frequency a.c power drive systems本標準在技術內容和編寫格式上與IEC61800-2：1998一致。 通過等同采用IEC國際標準，使我國調速電氣傳動系統(tǒng)標準與國際標準一致，以適應國際間貿易、技術經濟交流的需要。29 本標準是GB/TXXXX調

17、速電氣傳動系統(tǒng)系列標準之一，是一份基礎產品標準。它包括了適用于一般用途的低壓交流變頻調速電氣傳動系統(tǒng)的基本要求和試驗方法。該系統(tǒng)包括了電力變流器、控制設備和一臺或數(shù)臺電動機。不適用牽引傳動和電動車輛傳動。3.1.3 內容目次 前言概要: 范圍和目的 引用標準 符號定義: 系統(tǒng) 變頻器 傳動系統(tǒng)運行特性 COM,BDM和變流器的輸入輸出參數(shù)，變流器電路和電路元件 感應電動機 控制電流功能特性: 運行特性 故障監(jiān)測 最低要求的狀態(tài)指示 I/O器件使用條件: 安裝和運行 設備有效 運輸額定值: BDM輸入、輸出額定值 效率和損耗 變壓器和電抗器性能要求: 穩(wěn)壓性能 動態(tài)性能 動力制動和動力減速 其他

18、性能要求試驗: 試驗類型 試驗實施 單個部件試驗項目 電氣傳動系統(tǒng)試驗項目 性能試驗用儀器 產品信息: 標志 PDS或CDM/BDM要標明的信息安全和警告標志: 警告標志 PDS的安全和特性附錄 電動機的考慮 網側的考慮 輔助設備 控制方案 保護 拓樸 監(jiān)控特性 303.2 目前引用的標準3.2.1 標準名稱 GB 379789 電控設備 第二部:裝有電子器件的電控設備 GB 1266890 交流電動機半導體變頻調速裝置總技術條件 JB/T 711893 小型變頻變壓調速電動機及電源技術條件3.2.2 必須做的檢驗項目 樣品進行電氣性能檢驗前經以下處理1.按GB379789 第4.15進行耐震

19、動試驗2.按GB379789 第4.11條進行高低溫循環(huán)試驗3.按GB379789 第4.12條進行高溫存放試驗4.按GB379789 第4.13條進行環(huán)境溫度性能試驗 樣品經以上處理后外殼結構及內部各部件無機械傷和變形，電氣系統(tǒng)無電接觸下不良現(xiàn)象，焊點無脫落，接插件無松動。31樣品經以上處理后進行下述電氣性能檢驗1.按JB/T711893 B5.2條進行絕緣電阻檢驗2.按JB/T711893 B5.4條進行輕載試驗3.按JB/T711893 B5.5條進行啟動性能試驗4.按JB/T711893 B5.6條進行正反相序試驗5.按GB/T711893 B5.8條進行輸出電壓試驗6.按GB/T71

20、1893 B5.9條進行輸出頻率試驗7.按GB/T711893 B5.10條進行負載與過載試驗8.按GB/T711893 B5.11條進行溫升試驗9.按GB/T711893 B5.12條進行制動試驗10.按GB/T711893 B5.7條進行保護功能試驗11.按GB/T711893 B5.13條進行抗干擾試驗檢驗結果,應全部符合檢驗依據(jù)的標準。32變頻器調速系統(tǒng)應用舉例4.1 風機應用 風機依其工作原理有離心式、軸承式、混流式、橫流式、往復式、回轉式（如 羅茨風機）及噴射式等。目前在需要調節(jié)風量的場合，還常都是利用調節(jié)檔板來控制，用電效率非常低，是一個耗能大戶。 采用VF系列變頻器之優(yōu)點：1. 取代檔板流量控制可以節(jié)約用電超過30%以上2. 電機沒有起動沖擊電流,能夠緩慢起動3. 調低速度可以降低風機噪聲及機械震動4. 具有PI調節(jié)功能,可以閉環(huán)控制