变频器原理与应用

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1、 變頻器原理與應用自動化技委會 應知應會教材ConfidentialPage:Page:1 1/25/25前 言 課程對象：自動化職系相關人員上課時間：共3Hr課程特色：圖文式教學變頻調速技朮在工業上的應用已有相當長的時間技 朮也較為成熟。國際國內有多家廠商從事此領域產 品的生產制造。在我公司許多設備上也經常看到不 同品牌的變頻器在使用因此有必要開設此課程以 使相關人員對變頻調速原理有基本認識從而加強 在該領域的應用。課 程 目 標 本課程主要是對變頻調速的基本原理以及變頻 器在選用使用中的問題加以講解使學員對變 頻器有更進一步的了解并能正確地加以應用。在本次課程中，你將學習到1.變頻器的基本

2、原理2.變頻器選型方法3.變頻器使用中的注意事項目 錄1. 變頻器的基本原理 2. 選型方法 3. 變頻器安裝 4. 運轉參數設置 5. 應用時常見問題ConfidentialPage:Page:4 4/23/23一.變頻調速原理三相異步電動機主要有 定子和轉子組成當在 定子繞組上加上三相交 流電時在定子旋轉磁場 作用下轉子開始旋轉 而轉子的轉速大小取決 于旋轉磁場的頻率及轉 差率大小。 三相异步电动机調速原理 三相異步電機轉速轉矩特性 三相異步電機調速原理S f (1-s）S ： 電機轉速 （rpm） ： 交流電頻率（Hz） ： 馬達極數 （P） ： 電機轉差率轉差率s=S0-S S0S0:

3、 同步轉速 S 實際轉速0速度S轉矩 T額定轉矩啟動轉矩同步轉速 0（s=0）實際轉矩（s=1）最大轉矩動作區輸出區 （正力矩）發電區 （負力矩）1轉差電機轉速與交流電頻率成正比一.變頻調速原理a) 將商用交流電源通過整流電路變為直流電 b) 將變換后的直流電經過逆變電路轉變成電壓頻率 可調的交流電 a) 通過調整變頻器的輸出頻率進而達到控制電機转 速的目的整流電路 變頻器的基本組成交流電源逆變電路 平 波 電 容三相異步電機控制電路 外部控制電路 變頻器控制原理一.變頻調速原理整流逆变輸入電源電壓 變頻器的整流逆變過程整流后輸出直流電壓逆變后調幅調頻電壓輸出電壓的平均 值為正 弦曲線交流電源

4、通過整流電路變為直流電再經過平波逆變（正弦波控制）將交流電源轉變為幅度和頻 率可調的電壓。一.變頻調速原理MOTOR交流電源驅動保護電路控制電路過壓保護防沖擊電路（逆變電路）DC/DC電源變換電路MDB（整流回路）MDB（整流電路）平波電容制動電路操 作 面 板 变频器基本控制图外部控制一.變頻調速原理 電源（電源類型電壓等級）相數 ： 單相三相 電壓 ： 頻率 ： 電源容量 ： 應大于變頻器額定容量（通常應大于1.5倍）電源電壓一般波動范圍、。具體體請參考變頻器說明書 輸入過高的電壓會導致變頻器損壞。上限值（230V AC10%）2高電壓！電源電壓上限（）選擇與供電電源及電機額 定電壓相匹配

5、的電壓輸 入電源相數注 意交流電源斷路器NFB變頻器熱繼電器MOTOR電磁接觸器二 變頻器選型要點種類 ： 三相異步電機 電壓 ： 額定容量 ： 、 額定電流 ： 、 要點變頻器容量選擇變頻器額定電流電機額定電流 變頻器額定容量電機額定容量變頻器 電機變頻器 電機 電機電源（額定功率電源類型電壓等級）交流電源斷路器NFB變頻器熱繼電器MOTOR電磁接觸器二 變頻器選型要點 MID變頻器型號示意MID043A1X系列 適用的電機功率 01100W 02200W 04400W 08750W 121500W電壓規格33 AC220V21 AC220V11 AC100V系列系列符號電位器放電電阻A無無

6、B有有 V無無 M有有 保護構造示意(IEC60529) IP 保護特性記號針對固體異 物的防護等 級06級 逐級加嚴針對水的浸 入防護等級 08級逐 級加嚴針對油的浸 入防護等級 f,g ,h,c,d,e如IP20f表示能防止直徑12.5cm以上的固體(手指等)無法侵入內部針對水的浸入無特殊保護不受任何方向的油滴油沫的有害影響依防護等級采取 適當的安裝防護 措施依選型要點選擇適 當型號的變頻器二 變頻器選型要點A A 安安裝裝場所場所四四周周應應有有足足夠夠的的 空空間間以以保障保障通通風風散散熱熱 B B 請勿在狹小密閉空間內安裝請勿在狹小密閉空間內安裝 C C 采用垂直挂壁式安裝采用垂直

7、挂壁式安裝 10cm以上10cm以上5cm 以上5cm 以上变频器 周圍空間A A 安安裝裝場所場所周周圍圍溫溫度度應應在在-1050-1050度度 必要時加散熱風扇 B B 避免陽光直射避免陽光直射高溫高溫潮濕灰塵潮濕灰塵 切削切削金屬粉末金屬粉末 C C 請勿在室外使用請勿在室外使用 周圍環境三 變頻器安裝(松下MID) 布線要點(主電路)A.電源輸入端為R,S,T(三相)/R,T(二相)/L,N (二相) 請勿與輸出端U,V,W接反 B.B. U,V,W之間及與地之間不得短路 C.C. 地線端子地線端子(E)(E)為變頻器框架地線請按第三種的標 准接地(100 1.6以上) 根據變頻器型

8、號選擇短路器接觸器熱繼電器等R/LST/NUVWE變頻器型號適用電 機短路器電磁接觸器熱敏繼電器電線(KW)(額定電流)3P+1a(電流調整范圍)(m)MID011A1X0.1BBP25(5A)BMF61842NBMF902E(0.95/1.45)2MID021A1X0.2BBP25(5A)BMF61842NBMF904E(1.72/2.6)2MID041A1X0.4BBP25(10A)BMF61842NBMF907E(0.98/4.2)2MID012(3)*1X0.1BBP25(5A)BMF61842NBMF901E(0.5/0.75)2MID022(3)*1X0.2BBP25(5A)BMF

9、61842NBMF902E(0.95/1.45)2MID042(3)*1X0.4BBP25(5A)BMF61842NBMF904E(1.72/2.6)2MID082(3)*1X0.75BBP25(10A)BMF61842NBMF907E(0.98/4.2)2MID152(3)*1X1.5BBP25(15A)BMF61842NBMF915E(5.0/8.0)2三 變頻器安裝(松下MID) 布線要點(外部控制電路) 控制線路應進可能短并采用屏蔽以及與主電路隔開 防止電氣干擾造成誤動作 加在輸出端的電壓為加在輸出端的電壓為DC24V DC24V 電流不大與電流不大與50mA50mA且注意極且注意極

10、性性 若輸出直接驅動感性負載請插入續流二極管若輸出直接驅動感性負載請插入續流二極管 24V DC續流二極管續流二極管 MID輸出 側內部回 路O1COM +8V DC2.5kI1I4MID輸入側內部回路GR三 變頻器安裝(松下MID)外部控制5V5VFINGI1I2I3I4O1COM MID系列有三種運轉方式由參數18來選擇正轉停止開關(I1)反轉停止開關(I2)頻率設定選擇(I3)外部強制觸發(I4)緩 進 運 轉 圖 例第一加速第一減速第0速 第0速 緩進頻率自由運轉停止注:自由運轉/外部強制觸發/第二加減速時間/觸發復位由47確定4頻率設定反轉正轉四速運 轉2頻率設定反轉正轉二速運 轉J

11、OG 注緩進運轉反轉正轉緩進運 轉I4I3I2I1參數18端子板機能運轉方 式四 運轉參數設置(松下 MID)正轉停止開關(I1)反轉停止開關(I2)頻率設定選擇(I3)第二加速時間(I4)二速運轉圖例第一加速第一減速第0速第0速正轉反轉 參數18= 二速運轉2第二減速 第1速第一加速第二加速第二減速I3-G之間頻率設定開路第零速短路第1速四 運轉參數設置(松下MID)正轉停止開關(I1)反轉停止開關(I2)頻率設定選擇(I3)頻率設定選擇(I4)四速運轉圖例第0速正轉反轉 參數18= 四速運轉4第1速加減速第2速第3速第3速加減速I3-G之間I4-G之間頻率設定開路開路第零速短路開路第1速開

12、路短路第2速短路短路第3速四 運轉參數設置(松下MID) MID系列頻率設定參數參數00設定第0速頻率 參數01設定第1速頻率(二四速運轉時有效) 參數02設定第2速頻率 (四速運轉時有效 ) 參數03設定第3速頻率(四速運轉時有效) 參數20設定緩進頻率(緩進運轉時有效) 參數21312232第一加減速第二加減速時間 注意1 加減速時間不能太短否則會產生過電流2 在超過額定頻率下運行請考量電機壽命2 在超過額定頻率下運行請將基准頻率設為額定值 四 運轉參數設置(松下MID) V/F特性參數參數35基准頻率請結合電機的額定值設置一般為50/60HZ（）輸出電壓調整范圍 (30240HZ)100

13、0 輸出頻率最高輸出電壓（）輸出電壓1000 輸出頻率最高輸出電壓參數37V/F降低特性可調整符合負載特性的V/F曲線基准頻率（）輸出電壓調整范圍 (0100%)1000 輸出頻率最高輸出電壓（）輸出電壓1000 輸出頻率最高輸出電壓參數36最高輸出電壓可調整低頻時的輸出電壓參數19堵轉可調整低頻領域內電壓但過大 會產生過電流故障1.0 2.01.0 恆轉矩方式:適合于重力負載負載 如輸送機,起重機等 . 2.0 降低轉矩方式: 適合于流體負載 如風機氣泵等提高電壓可提升扭矩四 運轉參數設置(松下MID) 一台變頻器可否控制多台電機額定電流變頻器注意請最好使用一台變頻器對應一台 馬達確實要使用

14、多台馬達時必須 遵守以下原則 一台變頻器切換使用多台電機MC1MC2變頻器注意因電機啟動瞬間會產生6到8倍的 額定電流故請在電機和變頻器停 止時再用接觸器切換五 應用時常見問題(松下MID)變頻器額定電流I1+I2+I3+。+In 小容量變頻可否拖動輕負載大容量電機因不同容量電機電感不 同大容量電機電流波 動大易產生過電流1.5 輕負載電機變頻器 0.750.75 輕負載電機變頻器 0.75 通電前 必須確認電源電壓在變頻器額定值以 內否 則可能發熱起火冒煙甚至怪叫（電 容器）凸波吸收器動作電壓 （型以上）凸波吸收器（）五 應用時常見問題(松下MID)顯示異常內容原因/對策電機不轉布線有誤 運

15、轉頻率為0 電機缺相 負載過重電機轉速不變負載過重請減輕負載電機轉速不穩定負載變動太大減輕負載的變動 或增大變頻器容量電機轉速有偏差負載過重 輸入電壓不正常 電機極數電壓規格不正常 異異常常及及處處理理( (1)1)正常正常正常正常五 應用時常見問題(松下MID)顯示異常內容THr當電機電流超過電子熱敏繼電器的 設定值的狀態持續下去時則被看作過載 出現斷路檢查電機是否過載減輕負載 更換大容量變頻器 改變運行圖 調整加減速時間L電壓不足報警（電壓不足時間超過15Ms以上發生）檢查電源電壓 檢查變頻器輸入側接線是否松脫過電流變頻器輸出電流超過額定2倍以上時電壓下降過大負載慣性矩過大負載短路接地調整加減速時間太短