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1、第四章 通用变频器的运行与维护,4.1 通用变频器的名牌与结构 4.2 通用变频器的标准接线与端子功能 4.3 变频器功能单元操作 4.4 变频器运行 4.5 变频器的某些特殊功能 4.6 变频器的维护与故障处理 4.7 使用变频器时的注意事项,4.1 通用变频器的名牌与结构,4.1.1 通用变频器的名牌 4.1.2 通用变频器的结构,4.1.1 通用变频器的名牌,1、富士FVR-G7S系列（说明书P1） 2、三菱FR-S520S系列 3、ABB-ACS150系列 （说明书P18）,1、富士FVR-G7S系列（说明书P1） 2、三菱FR-S520S系列 3、ABB-ACS150系列 （说明书P
2、18）,4.1.2 通用变频器的结构,1、简化结构框图,2、基本结构图,3、内部结构框图,通用变频器硬件结构一般由以下几部分组成,1、整流单元：二极管整流模块。 2、逆变单元：三相桥式逆变电路。 3、滤波单元：电解电容。 4、计算机控制单元：用于控制整个系统的运行，是变频器的核心。 5、主电路接线端子：电源接线端子、电动机接线端子、 直流电抗器接线端子、制动单元和制动电阻接线端子 。 6、控制电源接线端子：外接电源给计算机控制单元。 7、控制端子：用于控制变频器的启动、停止、外部频率信号给定、故障报警输出等。 8、冷却风扇：用于变频器机体内的通风。 9、功能单元（操作面板）：用于设定变频器的功
3、能及频率。 10、旁路接触器：用于旁路直流主电路上的限流电阻。,4.1.2 通用变频器的结构,4.2 通用变频器的标准接线与端子功能,4.2.1 基本原理接线图 三菱FR-S520S系列变频器 4.2.2 主电路接线 三菱FR-S520S系列变频器 4.2.3 控制电路端子功能 三菱FR-S520S系列变频器,4.3 变频器功能单元操作,4.3.1 变频器操作面板 4.3.2 变频器功能参数 4.3.3 变频器功能参数设定,4.3.1 变频器操作面板,显示频率、电流、电压等。 设定操作模式、操作命令、功能码。 读取变频器运行信息和故障报警信息。 监视变频器运行。 变频器参数的自整定。 故障报警
4、状态的复位。 三菱FR-S520S变频器（P8）,4.3.2 变频器功能参数,三菱FR-S520S系列变频器,基本功能,扩展功能,变频器的功能参数反映了变频器所具有的功能。 变频器运行前必须对功能参数进行设定。,基本操作 三菱FR-S520S系列变频器 操作举例 三菱FR-S520S系列变频器,4.3.3 变频器功能参数设定,4.4 变频器运行（基本功能）,4.4.1 频率给定方式与选择 4.4.2 系统功能设定（功能预置） 4.4.3 V/F控制功能 4.4.4 上限频率与下限频率 4.4.5 加、减速的时间与方式,4.4.1 频率给定方式与选择,一、给定方式的基本含义 要调节变频器的输出频
5、率，必须首先向变频器提供改变频率的信号，这个信号，称为频率给定信号。所谓给定方式，就是调节变频器输出频率的具体方法, 也就是提供给定信号的方式。,4.4.1 频率给定方式与选择,二、给定方式 有面板给定和外部给定两种 1、面板给定方式 通过面板上的键盘或电位器进行频率给定(即调节频率)的方式，称为面板给定方式，面板给定又有两种情况如图所示:,(b) 键盘给定频率的大小通过键盘上的升键(键)和降键(键) 来进行给定。键盘给定属于数字量给定，精度较高。 (a) 电位器给定部分，变频器在面板上设置了电位器，如图 (a)所 示。频率大小也可以通过电位器来调节。电位器给定属于模 拟量给定，精度稍低。,多
6、数变频器在面板上并无电位器，故说明书中所说的“面板给定”，实际就是键盘给定。 变频器的面板通常可以取下，通过延长线安置在用户操作方便的地方，如图所示。,2、外部给定方式 从外接输入端子输入频率给定信号，来调节变频器输出频率的大小，称为外部给定，或远控给定。 主要的外部给定方式有: (1) 外接模拟量给定 通过外接给定端子从变频器外部输入模拟量信号(电压或电流)进行给定，并通过调节给定信号的大小来调节变频器的输出频率。,4.4.1 频率给定方式与选择,4.4.1 频率给定方式与选择,模拟量给定信号的种类有: 电压信号 以电压大小作为给定信号。给定信号的范围有:010V、210V、010V、05V
7、、15V、05V等。 电流信号 以电流大小作为给定信号。给定信号的范围有:020mA、420mA等。,4.4.1 频率给定方式与选择,(2) 外接数字量给定 通过外接开关量端子输入开关信号进行给定。 (3) 外接脉冲给定 通过外接端子输入脉冲序列进行给定。 (4) 通讯给定 由PLC或计算机通过通讯接口进行频率给定。,4.4.1 频率给定方式与选择,三、 选择给定方式的一般原则 1、 面板给定和外接给定 优先选择面板给定。因为变频器的操作面板包括键盘和显示屏，而显示屏的显示功能十分齐全。例如，可显示运行过程中的各种参数，以及故障代码等。 但由于受联接线长度的限制，控制面板与变频器之间的距离不能
8、过长。,4.4.1 频率给定方式与选择,2、数字量给定与模拟量给定 优先选择数字量给定。因为: (1) 数字量给定时频率精度较高。 (2) 数字量给定通常用触点操作，非但不 易损坏，且抗干扰能力强。,4.4.1 频率给定方式与选择,3、电压信号与电流信号 优先选择电流信号。因为电流信号在传输过程中，不受线路电压降、接触电阻及其压降、杂散的热电效应以及感应噪声等的影响，抗干扰能力较强。 但由于电流信号电路比较复杂，故在距离不远的情况下，仍以选用电压给定方式居多。,4.4.2 系统功能设定（功能预置）,以实验室三菱变频器为例 一、操作面板 二、基本操作 三、操作举例 四、基本功能参数一览表,4.4
9、.3 V/F控制功能,一、 V/F控制模式,4.4.3 V/F控制功能,1、指导思想 为了确保电动机在低频运行时，反电动势和频率之比保持不变，真正实现const，适当提高U/f比，使KUKf，从而使转矩得到补偿，提高电动机在低速时的带负载能力。如图中之曲线所示(曲线是KUKf的U/f线)。这种方法称为转矩补偿或转矩提升，这种控制方式称为V/F控制模式。,4.4.3 V/F控制功能,2、基本频率 与变频器的最大输出电压对应的频率称为基本频率，用fBA表示。在大多数情况下，基本频率等于电动机的额定频率，如图所示。,4.4.3 V/F控制功能,3、基本U/f线 在变频器的输出频率从0Hz上升到基本频
10、率fBA的过程中， 满足KU=Kf的U/f线， 称为基本U/f线，如图(a)所示。,4.4.3 V/F控制功能,4、弱磁点 当电动机的运行频率高于额定频率时，变频器的输出电压不再能随频率的上升而上升，如图(b)中之点以后所示。在这种情况下，由于U/f比将随频率的上升而下降，电动机磁路内的磁通也因此而减小，处于弱磁运行状态。因此，通常把转折点称为弱磁点。,4.4.3 V/F控制功能,二、 U/f线的选择功能 1、不同负载在低速时对转矩的要求 各类负载在低速时所呈现的阻转矩是很不一样的， 例如： (1) 二次方律负载 阻转矩与转速 的二次方成正比，如 图中的曲线所示。 低速时的阻转矩比额 定转矩小
11、得多。,4.4.3 V/F控制功能,(2) 恒转矩负载 在不同的转速下，负载的阻转矩基本不变， 如图中之曲线所示。低速时的阻转矩与额定转速时是基本相同的。 (3) 恒功率负载 在不同的转速下，负载功率保持恒定，其机械特性呈双曲线状，如图中之曲线所示。低速时的阻转矩比额定转速时还要大得多。,4.4.3 V/F控制功能,2、变频器对U/f线的设置 因为每台变频器应用到什么负载上是不确定的，而不同负载在低频时对U/f比的要求又很不一致。 为此，各种变频器在V/F控制模式下，提供了任意预置U/f比的功能。使用户可以根据电动机在低速运行时负载的轻重来选择U/f比，如图所示。,4.4.3 V/F控制功能,
12、4.4.3 V/F控制功能,3、U/f线的预置要点 (1) 预置不当的后果 如果负载在低速时的转矩较大而转矩补偿(U/f比)预置得较小，则低速时带不动负载。反之， 如果负载在低速时的转矩较轻而转矩补偿(U/f比)预置得较大，则补偿过分，低速时电动机的磁路将饱和，励磁电流发生畸变，严重时会因励磁电流峰值过高而导致“过电流”跳闸。,4.4.3 V/F控制功能,(2) 预置要点 调试时，U/f比的预置宜由小逐渐加大，每加大一档，观察在最低频时能否带得动负载？直至能带动时，还应反过来观察空载时会不会跳闸？一直到在最低频率下运行时，既能带得动负载，又不会空载跳闸时为止。,4.4.4 上限频率与下限频率,
13、一、基础概念 1、生产机械对转速范围的要求 生产机械根据工艺过程的实际需要，常常要求对转速范围进行限制。以某搅拌机为例，如图(a)所示。要求的最高转速是600r/min，最低转速是150r/min。,4.4.4 上限频率与下限频率,4.4.4 上限频率与下限频率,2、变频器的上、下限频率 根据生产机械所要求的最高与最低转速，以及电动机与生产机械之间的传动比，可以推算出相对应的频率，分别称为上限频率(用fH表示)与下限频率(用fL表示)。在上例中，如传动比2，则如图(b)所示。 二、上限频率与最高频率的关系 1、上限频率小于最高频率 2、上限频率比最高频率优先 这是因为，上限频率是根据生产机械的
14、要求来决定的，所以具有优先权。,4.4.5 加、减速的时间与方式,一、基本概念 1、工频起动和变频起动 电动机从较低转速升至较高转速的过程称为加速过程，加速过程的极限状态便是电动机的起动。 (1)工频起动 这里所说的工频起动，是指电动机直接接上工频电源时的起动，也叫直接起动或全压起动，如图(a)所示。在接通电源瞬间：,4.4.5 加、减速的时间与方式,电源频率为额定频率(50Hz)，如图(b)的上部所示。以极电动机为例，同步转速高达1500r/min。电源电压为额定电压(380V)， 如图(b)的下部所示。,4.4.5 加、减速的时间与方式,由于转子绕组与旋转磁场的相对速度很高，故转子电动势和
15、电流都很大，从而定子电流也很大，可达额定电流的(47)倍，如图(c)所示。 工频起动存在的主要问题有: （a）起动电流大。当电动机的容量较大时，其起动电流将对电网产生干扰。 （b）对生产机械的冲击很大，影响机械的使用寿命。,4.4.5 加、减速的时间与方式,(2) 变频起动 （软启动） 采用变频调速的电路如图(a)所示：,4.4.5 加、减速的时间与方式,起动过程的特点有：频率从最低频率(通常是0Hz)按预置的加速时间逐渐上升，如图(b)的上部所示。仍以4极电动机为例，假设在接通电源瞬间，将启动频率降至0.5Hz，则同步转速只有15r/min，转子绕组与旋转磁场的相对速度只有工频起动时的百分之
16、一。电动机的输入电压也从最低电压开始逐渐上升，如图(b)的下部所示。,4.4.5 加、减速的时间与方式,转子绕组与旋转磁场的相对速度很低，故起动瞬间的冲击电流很小。同时，可通过逐渐增大频率以减缓起动过程，如在整个起动过程中，使同步转速n0与转子转速nM间的转差n限制在一定范围内，则起动电流也将限制在一定范围内，如图(c)所示。 另一方面，也减小了起动过程中的动态转矩，加速过程将能保持平稳，减小了对生产机械的冲击。,4.4.5 加、减速的时间与方式,2、加速过程中的主要矛盾 (1) 加速过程中电动机的状态 假设变频器的输出频率从fX1上升至fX2，如图(b)所示。图(a)所示是电动机在频率为fX1时稳定运行的状态，图(c)所示是加速过程中
