施耐德電氣變頻器產(chǎn)品培訓(xùn)教材

1、施耐德電氣VSD產(chǎn)品培訓(xùn)教材,G3 分銷商自動化產(chǎn)品培訓(xùn),培訓(xùn)內(nèi)容,變頻器基本原理 施耐德變頻器概述 總結(jié)和答疑,培訓(xùn)內(nèi)容,變頻器基本原理 施耐德變頻器概述 總結(jié)和答疑,變頻器基本原理,旋轉(zhuǎn)電機的分類： 直流電機 交流電機 交流異步電機，又稱感應(yīng)電動機 交流同步電機，有同步電動機和同步發(fā)電機之分 目前工廠中小型電機絕大多數(shù)是異步電動機 直流電機用于大功率驅(qū)動，但有被取代的趨勢 異步電機制造成本低，維護方便，控制簡單,變頻器基本原理,電機轉(zhuǎn)速的公式： 式中： n1 為電機的同步速 例如：對于工頻50Hz電源供電的異步電機，2極，4極，6極電機的同步轉(zhuǎn)速分別為3000rpm, 1500rpm, 1

2、000rpm。 實際異步電機的額定轉(zhuǎn)速通常為29*rpm，14*rpm，9*rpm，7*rpm，與同步速之間的差別即為滑差。 同步電機沒有滑差，也就是轉(zhuǎn)子（永磁磁體）轉(zhuǎn)速與定子磁場保持相同。,變頻器基本原理,從以上公式看，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的最佳方法是調(diào)節(jié)供電電源的頻率。 調(diào)節(jié)供電電源頻率的裝置就稱為變頻器。 用變頻器調(diào)速的優(yōu)勢是控制簡單，穩(wěn)定性好，效率高。 變頻器的英文標(biāo)識為VSD, VFD, Converter, Inverter, Speed Drive等等 實際也稱為VVVF：即Variable Voltage Variable Frequency, 原因是在改變電源頻率的同時，必須保證供電電壓

3、同時改變。,變頻器基本原理,標(biāo)準(zhǔn)低壓變頻器的結(jié)構(gòu)是交直交電壓型的。,進線端子 EMC濾波器 整流橋 儲能電容 預(yù)充電回路,制動晶體管 制動電阻及其保護 逆變橋 電流互感器 出線端子,變頻器的主回路進線,變頻器的進線電源可以是三相380-500V，或三相200240V，也可以是單相200240V；也可以是690V。 電源電壓在690V以下稱為低壓變頻器，1000V以上稱為中壓或高壓變頻器。 進線電源的相序不影響電機的轉(zhuǎn)向。,變頻器的整流回路整流橋,大多數(shù)變頻器采取三相全波整流，整流器件為功率二極管。 三相全波整流獲得的直流輸出電壓為進線電壓有效值的1.35倍，例如電網(wǎng)電壓為400V，則這時直流母

4、線電壓為540V左右。但隨著負載的波動，直流母線電壓也會波動。,預(yù)充電電阻和預(yù)充電接觸器,上電瞬間，整流橋輸出端將產(chǎn)生峰值1.414U的電壓，對儲能電容快速充電。 為了保護儲能電容，需要在直流母線中串聯(lián)一個電阻。在變頻器上電時，整流橋通過該電阻向整流橋充電，充電結(jié)束后，用接觸器將該電阻旁路掉。 該電阻稱為預(yù)充電電阻，該接觸器稱為預(yù)充電接觸器或預(yù)充電繼電器。,變頻器的儲能電容,變頻器運行過程中需要相對穩(wěn)定的直流母線電壓，用儲能電容保證。 該電容的形式為電解電容，對于中大功率變頻器，需要將多個電容并聯(lián)。 當(dāng)變頻器處于過載的過程中，瞬間會把直流母線電壓拉低；處于發(fā)電（制動）過程中，瞬間會升高直流母線

5、電壓，若太高變頻器則停止輸出。 有些應(yīng)用中，為了提高變頻器的動態(tài)能力，或者在斷電瞬間保持變頻器斜坡停車，需要外加蓄電池或電容，需要考慮回路其它部件的承受能力。,直流電抗器,直流電抗器是串聯(lián)在直流中間回路的一個或兩個扼流圈, 因其通過的電流為直流電流, 故亦成為直流扼流圈. 直流電抗器的作用是抑制變頻器的進線電流諧波,從而減少對電網(wǎng)的污染. 通常采用適當(dāng)大小的直流電抗器,即可使變頻器的諧波污染減少到符合標(biāo)準(zhǔn),這是一種低成本的方案.,制動單元和制動電阻,制動單元是一個或一組晶體管,與制動電阻串聯(lián)之后,接在直流母線上. 當(dāng)直流母線電壓超過某規(guī)定電壓時,制動晶體管導(dǎo)通,直流母線電容和電機向制動電阻釋放

6、能量.使直流母線電壓降低,降低到另一規(guī)定電壓后,制動晶體管截止.所以制動電阻的作用是能耗制動. 圖中Tfr為制動晶體管,PA-PB連接制動電阻。,變頻器的主回路 逆變橋,逆變橋是變頻器的核心部分,其作用是將直流電壓通過6個橋臂可控硅的反復(fù)輪流通斷形成所需要的幅值和頻率變化的三相交流輸出電壓. 逆變橋的橋臂的可控硅的類型主要是IGBT絕緣珊雙極型晶體管.,變頻器的輸出波形,輸出電壓波形為脈沖波，其形成機制稱為脈寬調(diào)制技術(shù) 輸出電流波形接近正弦波，諧波成分為導(dǎo)致變頻器輸出干擾的主要原因。 開關(guān)頻率的概念和影響。,恒轉(zhuǎn)矩區(qū)與恒功率區(qū),T/Tn,1.75 1.70,1.50,1.25,1 0.95,0

7、.75,0.50,0.25,0,0.1 0.1,25 30,50 60,75 90,100 120,F (Hz),2,3,1,4,1自冷卻電機:連續(xù)可用轉(zhuǎn)矩 2強迫通風(fēng)電機:連續(xù)可用力矩 3瞬態(tài)過轉(zhuǎn)矩(對變轉(zhuǎn)矩應(yīng)用限制為 1.1 Tn) 4恒功率段的超速力矩,負載類型,變頻器的選型和應(yīng)用, 首先要考慮的就是負載的類型 負載可以分為三大類 恒轉(zhuǎn)矩負載 例如輸送帶,提升,鉆床,擠出機,容積泵 變轉(zhuǎn)矩負載 例如離心風(fēng)機, 離心泵 恒功率負載 例如磨床, 高速車床, 繞線筒等 根據(jù)不同的負載類型,以及其它功能和性能的要求,選擇對應(yīng)系列的變頻器,恒轉(zhuǎn)矩負載,在整個運行的速度范圍內(nèi),需要相同大小的負載 當(dāng)

8、轉(zhuǎn)速變化時,負載轉(zhuǎn)矩保持不變 所需功率與轉(zhuǎn)速成正比 通常轉(zhuǎn)速限制在基本頻率以內(nèi),變轉(zhuǎn)矩負載,負載轉(zhuǎn)矩是轉(zhuǎn)速的函數(shù):在低速下需要較小的轉(zhuǎn)矩, 而在高速下需要較大的轉(zhuǎn)矩 只有兩類典型的負載:離心泵和離心風(fēng)機 額定轉(zhuǎn)速以下 設(shè)備產(chǎn)生的流量與泵或風(fēng)機的轉(zhuǎn)速成正比 設(shè)備產(chǎn)生的壓力與泵或風(fēng)機轉(zhuǎn)速的平方成正比 設(shè)備消耗的功率與泵或風(fēng)機轉(zhuǎn)速的立方成正比,變轉(zhuǎn)矩負載,對于變轉(zhuǎn)矩的離心風(fēng)機和泵,所需功率與流量成正比是節(jié)能的原理所在. 當(dāng)所需的流量為額定流量的一半時,意味著所需要的功率僅僅為額定功率的八分之一. 成年累月地積累下來,形成巨大的節(jié)能潛力.,恒功率負載,通常恒功率段是指在電機的基本頻率之上 對于一個恒功

9、率負載,實際上負載轉(zhuǎn)矩是負載物理尺寸的函數(shù) 在轉(zhuǎn)速較低時需要的轉(zhuǎn)矩較高,在轉(zhuǎn)速較高時,需要的轉(zhuǎn)矩較低. 負載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速成反比,其乘積,亦即功率為恒定值,稱為恒功率負載.,變頻器對電機有多種控制模式 不同的控制模式可以使變頻器適用于各種類型的電機和機械，可以獲得不同的靜態(tài)和動態(tài)性能 電機控制模式包括： 開環(huán)V/F模式（壓頻比模式） 開環(huán)磁通矢量控制模式（SVC） 閉環(huán)速度控制模式（FVC） 轉(zhuǎn)矩控制模式（TC） 同步電機控制模式（開環(huán)和閉環(huán)）,電機控制模式,培訓(xùn)內(nèi)容,變頻器基本原理 施耐德變頻器概述 總結(jié)和答疑,施耐德變頻器概況,ATV 312 0.3715KW,ATV61 風(fēng)機泵類變頻器,AT

10、V 12,ATV71 高力矩應(yīng)用變頻器,ATV21（HVAC專用0.3775KW,15kw,2.2 kw,1400kw,630kw,500kw,75kw,7.5kw,ATV302 0.37kW7.5kW,廣泛的行業(yè)應(yīng)用,OEM,相對簡單應(yīng)用,復(fù)雜 高要求,ATV32高端書本型0.1815KW,ATV312小功率通變頻器 操控自如，溝通無界,應(yīng)用于0.1815KW三相異步電動機的通用型變頻器 最簡單操作方式： 自帶7段碼操作與監(jiān)視界面LED 明晰的參數(shù)菜單 立即配置控制源和給定源 最實用標(biāo)準(zhǔn)配置： 6 邏輯輸入，2繼電器輸出，3模擬輸入，1模擬量輸出，均可編程和配置 內(nèi)置制動單元 帶本地控制起停

11、按鈕和電位器旋鈕 通訊協(xié)議： 自帶MODBUS和CANOPEN接口，無需添加其他卡件。 可通過選件連接到其他通訊總線,提升通訊能力： CANopen 菊花鏈, ProfibusDP，DeviceNet； 簡約的用戶界面: 通過手機進行參數(shù)配置 (Bluetooth) 直觀的導(dǎo)航按鍵，圖形操作終端 自身面板操作 強大而豐富的功能-針對應(yīng)用開發(fā)的特定功能 通過自整定實現(xiàn)優(yōu)化的特性,ATV312小功率通變頻器 操控自如，溝通無界,關(guān)注性能 在工業(yè)環(huán)境中簡單而緊湊的機械中； 關(guān)注集成 在設(shè)備的PLC構(gòu)架中； 關(guān)注人與變頻的互動 通用的人機界面實現(xiàn)溝通； 藍牙通訊 關(guān)注環(huán)境性能 關(guān)注用戶友好 提升用戶操

12、作性能,ATV312小功率通變頻器 操控自如，溝通無界,簡化 操作 為了提升機器的性能,應(yīng)用于0.1815KW三相異步電動機的通用型變頻器 驅(qū)動能力： 頻率范圍：0.5500HZ 瞬時過力矩：170%60秒-200%2秒 電機額定轉(zhuǎn)矩 制動能力：連續(xù)輸出100%電機轉(zhuǎn)矩，可過載150%60秒 適用行業(yè)： - 物料處理 - 包裝 - 專用機械 - 泵和風(fēng)機,ATV312小功率通變頻器 操控自如，溝通無界,ATV302小型通用變頻器 聰慧于心 穩(wěn)健于行,應(yīng)用于0.377.5KW三相異步電動機的通用型變頻器 最典型功率段：0.377.5KW 最簡單操作方式： 自帶7段碼操作與監(jiān)視界面 明晰的下拉菜單

13、 立即配置控制源和給定源 最實用標(biāo)準(zhǔn)配置： 6 邏輯輸入，2繼電器輸出，3模擬輸入，1模擬量輸出，均可編程和配置 內(nèi)置制動單元 帶本地控制起停按鈕和電位器旋鈕,ATV302小型通用變頻器 聰慧于心 穩(wěn)健于行,應(yīng)用于0.377.5KW三相異步電動機的通用型變頻器 最通用功能： 8段預(yù)置速 PI調(diào)節(jié) 寸動 各種停車方式 最皮實環(huán)境承受能力： 全范圍電路板加強涂層（防水霧，防塵土，防腐蝕） -10-+50滿負荷運行，可高至60降容使用 可并排安裝 電源電壓：380-15%-500+10%,ATV302小型通用變頻器 聰慧于心 穩(wěn)健于行,應(yīng)用于0.377.5KW三相異步電動機的通用型變頻器 最佳驅(qū)動能

14、力： 速度范圍：1:100（矢量控制），1:50（V/F控制） 瞬時過力矩：170%60秒-200%2秒 電機額定轉(zhuǎn)矩 制動能力：連續(xù)輸出100%電機轉(zhuǎn)矩，可過載150%60秒 最適用機械配套行業(yè)： 陶瓷，玻璃，木工等建材機械 銑刨磨鍛沖鉆等機床工具 波峰焊，電鍍，PCB等電子機械 包裝，印刷，食品，塑機等輕型機械,ATV302小型通用變頻器 聰慧于心 穩(wěn)健于行,內(nèi)在,價值,優(yōu)勢,IGBT器件 電壓寬度 工作溫度 加強涂層工藝 參數(shù)設(shè)置 內(nèi)部元器件 貨期 服務(wù),同級別最高過轉(zhuǎn)矩能力 最廣電壓（380V500V） 最寬溫度（-10 +50 ） 適應(yīng)各種環(huán)境可靠運行 簡捷、淺顯 品質(zhì)優(yōu)異，穩(wěn)定可靠

15、 4大物流中心庫存，貨期迅捷 全國快速響應(yīng),出力到位，源源不斷 適合各種電源不穩(wěn)定地區(qū) 高溫不降容，系統(tǒng)運行穩(wěn)定 促進客戶產(chǎn)品環(huán)境適應(yīng)能力，增加附加值 加快調(diào)試，贏得時間 穩(wěn)固壽命，長期運行，節(jié)省成本 幫助節(jié)約工期、提高效率，贏得競爭 幫助提升客戶品牌形象,ATV302的客戶價值,ATV61/71 功率范圍,ATV61/71覆蓋的電機功率范圍從0.75KW至630KW560/KW，690v系列可達2400KW/2000KW 三個子系列： 0,75 - 630 kW 380/480V ; UL Type 1/ IP20 電壓380V三相 0,75 - 90 kW 200/240V ; UL Ty

16、pe 1/ IP20 電壓220V三相 0,75 - 90 kW 380/480V ; UL Type 12/ IP54 電壓380V三相，高防護等級IP54 所有規(guī)格均標(biāo)配圖形操作終端 ATV61/71的75KW以下規(guī)格還可以帶有個4位7段碼顯示單元，訂貨時可帶圖形操作終端，也可不帶圖形操作終端（型號后帶Z）。,ATV71/61通用&工程型變頻器 強勢驅(qū)動 縱橫馳騁,ATV61/71 環(huán)境適應(yīng),環(huán)境溫度： 運行：-10C-+50C,不降容，最高可達60C,降容 可緊湊式并排安裝，考慮降容 儲存：-25C-+70C 相對濕度：5-95%，無凝露或滴水 最大工作高度： 1000米，不降容 100

17、0-3000米，沒升高100米，降容1 所有規(guī)格的線路板帶有三防涂層，還可以定購帶加強涂層的產(chǎn)品,6種語言，中文作為標(biāo)準(zhǔn)語言 可以顯示 8 行24個字符 通過導(dǎo)航鍵設(shè)置菜單導(dǎo)航 顯示參數(shù)變化和狀態(tài) 本地控制控制 診斷：保留最近發(fā)生的8次故障 存儲和拷貝4套配置 功能鍵 多變頻的操作方式 用戶自定義菜單或參數(shù),中文圖形操作終端,ATV61/71 電磁兼容性和諧波對策,為了減少變頻器的電流諧波污染，ATV61/71采取措施削弱： ATV61(71)HD18HD75N4內(nèi)置DC電抗器，使進線電流限制在輸出電流的1.1倍以內(nèi)。若外加DC電抗器或AC進線電抗器選件，可以限制THDI33% ATV61(7

18、1)HD90HC63N4標(biāo)配DC電抗器，限制THDI33% 若需要整體滿足電網(wǎng)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)IEEC519，可選用正弦波濾波器附件。,P (kW),15kW 75kW 500kW,可選 3%電抗器,ATV12,ATV312,ATV71,ATV71,可選 3%電抗器,ATV71,集成 3%電抗器 Irms減少60% THD =48% 符合標(biāo)準(zhǔn),內(nèi)置 1%電抗器 Irms減少30%,ATV61 風(fēng)機泵類應(yīng)用專用功能,可調(diào)節(jié)能比，2點或5點平方V/F曲線 帶有速度檢測的自動跟蹤旋轉(zhuǎn)負載 根據(jù)不同轉(zhuǎn)速的電流限幅自適應(yīng) 內(nèi)置PID調(diào)節(jié)器，靈活的給定，反饋，監(jiān)視和診斷以及手動/自動切換 電能計數(shù)和運行時間計數(shù)

19、流體缺失檢測，零流量檢測，流量限制 休眠功能和喚醒功能 物理量顯示的客戶定制：如bar,l/s,C，m3/s等 通過調(diào)整開關(guān)頻率（最高可達16KHz),可以有效地抑制電磁噪聲和諧振，開關(guān)頻率的調(diào)整可以在運行中調(diào)整，也可以根據(jù)負載情況和電機熱狀態(tài)自動隨機調(diào)節(jié)。,地鐵隧道機場,ATV71 應(yīng)用行業(yè)專用功能,完美的抱閘控制邏輯，制動狀態(tài)反饋 基于限位開關(guān)管理的定位 高速提升和稱重功能 直流母線連接 電動電位器與圍繞給定的電動電位器 完善的PID調(diào)節(jié) 轉(zhuǎn)矩控制，主從控制和負荷分配 線路接觸器控制和出線接觸器控制，接觸器狀態(tài)反饋 5種電機控制模式，ENA系統(tǒng) 故障禁止和緊急撤離 欠壓管理和直流母線供電,冶金,電力,ATV61/71 人機接口,標(biāo)準(zhǔn)配置遠程操作終端 18.5KW(ATV61)/15KW(ATV71)以下，還集成一個4位7段碼顯示終端 基于Windows界面的PowerSuite軟件 直接連接 Ethernet網(wǎng)絡(luò)連接 Modem或藍牙無線連接 快速編程 宏配置：起動-停止，泵和風(fēng)機，總線連接，PID調(diào)節(jié)等(ATV61)；起動-停止，一般應(yīng)用，主從控制，總線連接，轉(zhuǎn)矩控制，提升等(ATV71) “簡單啟動”菜單 分級結(jié)構(gòu)下拉菜單 直接訪問 參數(shù)保存和拷貝,ATV61/71 系統(tǒng)集成及通訊,集成了兩個Modbus或CANopen端口 可以集