变频器培训.docx

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变频器培训

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2．1　异步电念头的机械特点

2．1．1　异步电念头的天然机械特点

图2－1　异步电念头的天然机械特点

a）天然机械特点　b）机械特点的含义

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电念头的机械特点：

描述电磁转矩和转速之间关系的曲线。

天然机械特点：

在不改变任何参数时的机械特点。

幻想空载点：

阻转矩和损耗转矩都等于0时的工作点。

起动点：

刚合上电源，尚未起转时的工作点。

临界点：

产生最大年夜转矩的工作点。

机械特点说明的问题：

从电念头的角度看，转速降低，产生的电磁转矩将增大年夜。

1．天然机械特点

图2－2　机械特点的含义之二

a）拖动体系的工作点　b）机械特点的含义

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负载的机械特点：

描述负载的阻转矩与转速之间关系的曲线（曲线②）。

拖动体系工作点：

电念头机械特点（曲线①）与负载机械特点（曲线②）的交点。

负载增大年夜的过程：

TL↑→TM＜TL→nM↓→TM↑→TM＝TL

→在差不多降低了的转速下达到新的均衡。

拖动体系的不雅察成果：

负载转矩增长，拖动体系的转速将有所降低。

2．拖动体系的工作点

3．机械特点的“硬”与“软”

图2－3　机械特点的“硬”与“软”

a）硬特点　b）软特点

―――――――――――――――――――――――――――――――――――

硬特点：

负载变更时，转速的变更不大年夜。

软特点：

负载变更时，转速的变更较大年夜。

2．1．2　异步电念头的人工机械特点

图2－4　转子串联电阻的机械特点

a）转子串联电阻的电路　b）机械特点

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特点：

临界转矩不变，临界转速降低，起动转矩增大年夜。

长处：

有利于起动。

缺点：

机械特点变软。

1．转子串联电阻的机械特点

2．改变电压的机械特点

图2－5　改变电压的机械特点

a）电路图　b）机械特点

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特点：

临界转速不变，临界转矩减小，起动转矩减小。

长处：

可腻滑起动。

缺点：

晦气于起动。

图2－6　fX≤fN时的机械特点

a）变频调速　b）变频机械特点簇

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幻想空载点：

随频率的减小而下移。

临界转矩：

略有减小。

机械特点硬度：

全然不变。

长处：

可腻滑调速。

缺点：

低频时带负载才能略有减小。

3．改变频率的机械特点（kU=kf）

转矩变小的关键在磁通！

2．2　低频时临界转矩减小的缘故

图2－7　有效转矩与磁通

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（1）电磁转矩老是和负载转矩（包含损耗转矩）相均衡的。

（2）电磁转矩正比于转子电流和磁通的乘积。

（3）电流是不许可跨过额定电流的。

（4）临界转矩与磁通成正比。

2．2．1　有效转矩与磁通

2．2．2　与磁通有关的身分

2．2．3　频率降低时的磁通变更（kU＝kf）　

假设：

（1）ΔU＝30V［I1＝I1N］（约30～40V）

（2）

≈U1X－ΔU1

图2－8　低频时临界转矩减小的缘故

a）运行频率为50Hz　b）运行频率为25Hz　c）运行频率为10Hz

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低频时运行特点

变频器的输出电压：

随频率的减小而降低。

电念头的阻抗压降：

如负载不变，则阻抗压降也全然不变。

反电动势：

有所减小。

磁通：

有所减小。

临界转矩：

有所减小。

当kU＝kf，I1＝I1N时，在不合频率下的磁通量

fX（Hz）

U1X（V）

Φ1X（%）

fX（Hz）

U1X（V）

Φ1X（%）

50

380

100

20

152

87

40

304

98

10

76

66

30

228

94

5

38

23

2．3　增大年夜转矩的计策之一　——V／F操纵方法

2．3．1　V／F操纵的全然思惟　　

图2－9　电压补偿的道理

a）电压补偿的含义　b）25Hz时的补偿量　c）10Hz时的补偿量

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转矩晋升的全然思惟：

低频时恰当补偿电压，使反电动势保持不变。

1．设置转矩晋升功能

图2－10　转矩晋升量的定义

a）全然U∕f线　b）转矩晋升量

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全然U∕f线：

kU＝kf时的U∕f线。

全然频率：

与最大年夜输出电压对应的频率。

转矩晋升量：

　UC%＝×100%

2．转矩晋升后的U∕f线

图2－11　负载变更（减轻）对磁通的阻碍

a）负荷率减轻至20%　b）正常时励磁电流　c）饱和时励磁电流

――――――――――――――――――――――――――――――――――

变频器的输出电压：

只和频率有关，与负载无关。

阻抗压降：

负载减小时，阻抗压降也随之减小。

反电动势：

负载减小时，将有所增长。

磁通：

负载减小时，将有所增长，甚至可使磁路饱和，励磁电流产生尖峰波。

3．转矩晋升存在的问题

2．3．2变频器供给的U∕f线

图2－12　U∕f线的类型之一

a）U∕f线类别　b）恒转矩类U∕f线　c）二次方类U∕f线

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第一步：

预置U∕f线类别。

第二步：

预置转矩晋升量。

1．U∕f线的类型之一

图2－13　U∕f线的类型之二

a）二次方类　b）一次方类　c）恒转矩类

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二次方律负载预置范畴：

0.1～0.9（0.9对应于10%）。

一次方律负载预置范畴：

1.0～1.9（1.9对应于10%）。

恒转矩负载预置范畴：

2.0～20.0（20.0对应于10%）。

2．U∕f线的类型之二

3．U∕f线的类型之三

图2－14　U∕f线的类型之三

a）三点式U∕f线　b）多点式U∕f线　c）折线的预置

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第一步：

作出所需U∕f线。

第二步：

作出近似折线。

第三步：

预置近似折线各拐点的坐标。

图2－15　主动转矩晋升

a）主动U∕f线　b）手动晋升过程　c）主动晋升过程

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手动晋升特点：

晋升量预置后，不合频率时的补偿量也就确信。

主动晋升特点：

不论频率多大年夜，每次主动搜刮的增量都雷同。

长处：

起动转矩大年夜。

缺点：

轻易引起振荡。

4．主动转矩晋升

2．3．3　关于预置转矩晋升功能的评论辩论

1．转矩晋升量的初定

（1）满负荷时的最大年夜晋升量为：

UC%＝10%

（2）测量负载在运行过程中的最大年夜负荷率：

ξmax%＝

×100%

≈

×100%

（3）转矩晋升量约为：

UC%＝10%×ξmax%

＝0.1ξmax%

（4）依照运行情形进行调剂。

图2－16　塑料挤出机

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转矩晋升不足：

磁通小于额定磁通，故电流大年夜于额定电流。

增大年夜晋升量：

磁通接近于额定磁通，电流接近于工频运行电流。

2．晋升不足

2．晋升过分

图2－17　转矩补偿后的电流—转矩曲线

a）电压补偿线　b）补偿后的电流曲线

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转矩晋升量过大年夜的现象

负荷较重时：

磁路未饱和，转矩电流居主导地位，负载轻，电流小。

负荷较轻时：

磁路饱和，励磁电流居主导地位，负载越轻，电流越大年夜。

（1）晋升过分时的IM＝f（TL）曲线

图2－18　转矩晋升预置过分

a）风机的机械特点　b）U／f线的预置

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针对二次方律负载：

低频运行时负荷率专门低，应进行负补偿。

（2）晋升过分的实例之一

图2－19　离心浇铸机的U∕f线选择

a）离心浇铸机示意图　b）机械特点　c）U∕f线选择

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40Hz以下：

浇铸机处于轻载状况，不必补偿。

40Hz以上：

浇铸机因此处于重载状况，因已接近于全然频率，也不必补偿。

（3）晋升过分的实例之二

休　息　15　分　

2．3．4　关于预置全然频率的评论辩论

1．电念头额定电压不符时的处理

图2－20　220V电念头配380V变频器

a）对全然频率的设定　b）变频器与电念头的对应关系

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经由过程增大年夜全然频率，使与50Hz对应的电压为220V。

（1）三相220V电念头配380V变频器

图2－21　270V、70Hz电念头配380V变频器

a）对全然频率的设定　b）变频器与电念头的对应关系

――――――――――――――――――――――――――――――――――

第一步：

作出所需全然U∕f线OA。

第二步：

延长OA至B，B点对应380V。

第三步：

算出与B点对应的全然频率。

（2）270V、70Hz电念头配380V变频器

图2－22　电源电压与全然频率

a）电源电压偏低　b）降压节能

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电源电压偏低：

为了包管额定磁通和转矩，应降低全然频率。

额频时降压节能：

“大年夜马拉小车”时，恰当加大年夜全然频率，可减小与50Hz对应的电压，实现降压节能。

2．电源电压与全然频率

变频效颦赛“西施”！

2．4　增大年夜转矩的计策之二　——矢量操纵方法

2．4．1　矢量操纵的全然思惟　

图2－23直流电念头的调速

a）直流电念头构造示意图　b）直流电念头电路　c）调速后机械特点

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直流电念头的特点：

（1）有两个互相垂直的磁场。

（2）两个电路互相自力。

1．直流电念头的特点

2．矢量操纵的全然思路

图2－24矢量操纵框图

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第一步：

将给定旌旗灯号分化成两个互相垂直的磁场旌旗灯号。

第二步：

经由过程一系列等效变换，获得三相扭转磁场旌旗灯号。

实现：

（1）转子磁通和主磁通互相垂直；

（2）主磁通保持不变。

2．4．2　电念头参数的主动测量（auto-tuning）

图2－25　矢量操纵所需参数

a）铭牌数据　b）等效电路参数

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铭牌数据：

额定容量、额定电压、额定电流、额定转速、效力等。

等效电路参数：

定子绕组的电阻和漏磁电抗；转子等效电路的电阻和漏磁电抗，空载电流。

1．矢量操纵须要的参数

图2－26　电念头的空载和堵转实验

a）空载实验　b）堵转实验

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空载实验：

电念头离开负载并空转，测量空载电流。

电念头不克不及离开负载时，空载电流按40%IMN估算。

堵转实验：

电念头处于堵转状况，恰当降低电压，测量短路电压和电流。

2．电念头的空载和堵转实验

3．主动测量的相干功能

（1）安川G7系列

表2－1　主动测量相干功能（安川CIMR—G7A）

功能码

功能含义

数据码及含义

T1—01

主动测量模式

0：

扭转自测量；1：

静止自测量

T1—02

电念头额定功率

T1—03

电念头额定电压

T1—04

电念头额定电流

T1—05

电念头额定频率

T1—06

电念头的磁极数

T1—07

电念头额定转速

扭转自测量：

电念头离开负载。

变频器通电，按下RUN键，先让电念头停止1分钟，再让电念头扭转1分钟（转速约为额定转速的50%～80%）。

按下STOP键，中断自测量。

静止自测量：

电念头不离开负载。

变频器通电，按下RUN键，让电念头停止1分钟。

按下STOP键，中断自测量。

（2）V5－H系列

表2－2　主动测量相干功能（V5－H系列）

功能码

功能含义

数据码及含义

P9．01

电念头的磁极数

P9．02

电念头额定转速

P9．03

电念头额定功率

P9．04

电念头额定电流

P9．15

参数自整定

1：

静止自整定；2：

扭转自整定

自整定过程中，如显现过电流或过电压，可恰当延长加、减速时刻。

变频器与电念头容量不匹配时，应选择静止自整定。

此外，在静止自整准时，电念头的空载电流应预置为额定电流的40%。

2．4．3　有反馈矢量操纵和无反馈矢量操纵

图2－27有反馈矢量操纵方法

a）直截了当安装与接线　b）过渡轴　c）过渡轴套　d）联接附件

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有反馈矢量操纵：

外部有转速反馈的矢量操纵。

转速反馈器件：

扭转编码器，有轴型和轴套型之分。

变频电念头：

选用轴套型编码器，直截了当套在电念头输出轴上。

通俗电念头：

须经由过程过渡轴套或过渡轴以安装编码器。

联接附件：

如变频器不具备直截了当与编码器相接的端子，则经由过程专用的联接附件与编码器相接。

1．有反馈矢量操纵接法　

2．相干功能（艾默生TD3000）

功能码

功能码名称

数据码及含义（或范畴）

Fb．00

编码器每转脉冲数

0～9999p∕r

Fb．01

编码器扭转偏向

0—正偏向；1—反偏向

Fb．02

编码器断线后处理方法

0—以自由制动方法停机；

1—切换为开环V∕F操纵方法

图2－28　无反馈矢量操纵方法

a）无反馈矢量操纵示意图　b）机械特点曲线簇

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无反馈矢量操纵：

无外部转速反馈的矢量操纵。

3．无反馈矢量操纵

图2－29　不宜采取的场合

a）带多台电念头　b）容量差两档以上　c）8极以上　d）专门电机

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要点：

矢量操纵在进行矢量变换时，部分变换系数是按照4极的配用电念头容量来设定的。

是以，当电念头的磁极数和实际容量的差别较大年夜时，矢量变换将显现较大年夜误差。

4．矢量操纵方法的有用范畴

2．5　增大年夜转矩的计策之三　——直截了当转矩操纵方法

图2－30　直截了当转矩操纵框图

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1．直截了当转矩操纵属于脉冲调速方法。

2．脉冲的形成由实测转矩与基准转矩比较而得（bang－bang操纵）。

3．以保持磁通恒定作为关心操纵。

2．5．1　操纵框图

2．5．2　重要优、缺点

1．长处　

（1）动态响应才能强；

（2）只需一个参数（定子绕组电阻），初次通电就能测定。

2．缺点

（1）转矩有脉动，低频时较明显。

（2）脉冲频率较低，噪音较大年夜。

何谓有效转矩？

2．6　变频调速的有效转矩线

2．6．1有效转矩线的概念

图2－31　额定工作点与有效工作点

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有效转矩：

非额定状况下，许可长时刻运行的最大年夜转矩。

1．额定工作点与有效工作点

2．ｋU＝ｋƒ时的有效转矩线

图2－32kU＝kƒ时的有效转矩线

a）kU＝kƒ时的U∕f线　b）有效转矩线的形成　c）有效转矩线

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有效转矩线：

不合频率时有效工作点的联线。

性质：

是表示许可正常工作范畴的界线，不是特点曲线。

2．6．2电念头变频后的有效转矩线

图2－33散热和有效转矩线的关系

a）各类损掉与转速的关系　b）散热系数与转速的关系c）低频时的有效转矩线

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低频时的有效转矩取决于散热：

频率低→转速低→散热变差。

1．ƒX≤ƒN的有效转矩线

2．有效转矩线的改良

图2－34　有效转矩线的改良

a）改良前后的有效转矩线　b）外部强迫冷却　c）变频电念头

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变频电念头的重要特点：

（1）有一个直截了当与电源相接的电扇，以便散热。

（2）输出轴较长，以便安装编码器。

（3）磁路裕量较大年夜，不易饱和，用户便于操纵。

（4）槽绝缘加强，不易击穿。

3．ƒX＞ƒN的有效转矩线

∵　最大年夜输出电压与功率不变U1X≡U1N，PM≯PMN

图2－35　fX＞fN时的机械特点和有效转矩线

a）2倍频以下Ｕ∕ƒ线　b）额频以上机械特点c）有效转矩线

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高频时有效转矩的恒功率性质

一方面：

因变频器的输出电压弗成能跨过额定电压，故fX＞fN时，Ｕ∕ƒ比减小，磁通减小，临界转矩也减小。

另一方面：

频率升高→转速升高→因功率不克不及增长，故有效转矩减小。

∴　　fX↑→Ｕ∕ƒ比↓→主磁通Φ1↓→临界转矩TKX↓

2．7　电念头机械特点的调剂

机械特点软、硬可随便！

2．7．1　机械特点变硬（转差补偿）

图2－36　转差补偿

a）运行有转差　b）转差的补偿

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转差补偿：

在给定频率不变的情形下，负载增大年夜时，恰当进步输出频率。

　1．转差补偿的含义

2．转差补偿的应用举例

图2－37　转差补偿的应用

a）额定频率时的补偿　b）低频运行时的补偿

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额频运行时：

可使实际转速高于额定转速。

专门低频率时：

可使电念头专门低速运行。

2．7．2　机械特点变软（下垂特点）　

图2－38　下垂特点

a）电动扶梯上升　b）负载重，转速低

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下垂特点的含义：

加大年夜转差，使机械特点变软。

下垂特点的感化：

重负载时降低转速。

1．下垂特点的含义

2．下垂特点的应用举例

图2－39　桥式起重机的大年夜车

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大年夜车的拖动特点：

两侧各由一台电念头拖动，由同一台变频器供电。

休　息　15　分　钟

电气工程师

勿忘传念头构！

2．8　传念头构是拖动体系的构成部分

2．8．1　传念头构及其感化

图2－40　传念头构的感化

a）传动比为1　b）传动比为5

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传动比增大年夜时：

（1）转速降低

（2）转矩增大年夜

１．传念头构的感化

2．道理

λ＝

nL＝

依照能量守恒的原则，有：

＝

＝

∴TL＝TM·λ

减速器输出轴上的转矩比电念头的输出转矩增大年夜了λ倍！

图2－41　传动比与有效转矩（从负载侧看）

a）拖动体系举例　b）有效转矩线

曲线①—负载机械特点；曲线②—λ＝5时，减速器输出轴的有效转矩

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从负载侧看拖动体系

λ＝5：

TM’＝484×5＝2420N·m（曲线③）

＞TL（＝2258N·m）—能带动。

2．8．2　传动体系为啥要折算？

图2－42电念头和负载的工作点

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在同一个n＝f（T）坐标系里：

电念头轴上的数据是［50,1440］，工作点在Q1。

负载轴上的数据是［200,360］，工作点在Q2。

将Q1和Q2变成一点的方法：

所稀有据都折算到同一轴上。

１．折算的须要性

2．折算的基来源差不多则

稳态过程：

折算前后，传念头构所传递的功率不变。

动态过程：

折算前后，扭转部分储存的动能不变。

3．折算公式

（1）转速的折算nL’＝nL·λ＝nM

（2）转矩的折算TL’＝

（3）飞轮力矩的折算（GDL2）’＝

经减速器减速后，电念头轴上的飞轮力矩减小了λ2倍！

十分有利于电念头的起动。

经减速器减速后，相当于使电念头轴上的负载减轻了λ倍！

图2－43　传动比与折算转矩（从电念头侧看）

a）拖动体系举例　b）有效转矩线

曲线①—电念头额定转矩；曲线②—λ＝5时，负载的折算转矩

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从电念头侧看拖动体系

λ＝5：

TL’＝2258÷5＝451.6N·m（曲线③）

＜TMN（＝484N·m）—能带动。

实例：

某电念头，带重物作园周活动，如图所示。

运行时，达到A点后电念头开端过载，达到B点时轻易堵转，如何解决？

（上限频率为45Hz）。

将传动比加大年夜10%，则在电念头转矩雷同的情形下，带负载才能也加大年夜10%。

但这时的上限频率应加大年夜为49.5Hz。

图2－44　重物园周活动

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加大年夜传动比的成果：

使变速箱输出轴的转矩增大年夜。

或　使折算到电念头轴上的负载转矩减小。

传动比改变后，工作频率的运算举例

负载转速

传动比

电念头转速

电念头额定转速

工作频率

296（不变）

2

592

1480（不变）

20.4

4

1184

40

5

1480

50

ΔnN＝1500－1480＝20r/min

fX＝

＝

能量守恒须切记！

2．9　变频拖动体系的全然规律

2．9．1变频拖动体系必须知足哪些前提？

图2－45拖动体系的功率关系

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电念头轴上的额定输出功率必须大年夜于负载所需功率！

1．电念头与负载的功率关系

2．电念头与负载的转矩关系

图2－46　拖动体系的转矩关系

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电念头的有效转矩必须大年夜于负载的折算转矩！

2．9．2　拖动体系的重要规律与常见误区

图2－47甩掉落减速器

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