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1、1施耐德电气施耐德电气VSD产品培训教材产品培训教材G3 分销商自动化产品培训Division - Name - Date - Language2培训内容培训内容n变频器基本原理n施耐德变频器概述n总结和答疑Division - Name - Date - Language3培训内容培训内容n变频器基本原理变频器基本原理n施耐德变频器概述n总结和答疑Division - Name - Date - Language4变频器基本原理变频器基本原理n旋转电机的分类：o直流电机o交流电机交流异步电机，又称感应电动机交流同步电机，有同步电动机和同步发电机之分n目前工厂中小型电机绝大多数是异步电动机o直
2、流电机用于大功率驱动，但有被取代的趋势o异步电机制造成本低，维护方便，控制简单Division - Name - Date - Language5变频器基本原理变频器基本原理n电机转速的公式：n式中： n1 为电机的同步速n例如：对于工频50Hz电源供电的异步电机，2极，4极，6极电机的同步转速分别为3000rpm, 1500rpm, 1000rpm。n实际异步电机的额定转速通常为29*rpm，14*rpm，9*rpm，7*rpm，与同步速之间的差别即为滑差。n同步电机没有滑差，也就是转子（永磁磁体）转速与定子磁场保持相同。Division - Name - Date - Language6变
3、频器基本原理变频器基本原理n从以上公式看，调节转速的最佳方法是调节供电电源的频率。n调节供电电源频率的装置就称为变频器。n用变频器调速的优势是控制简单，稳定性好，效率高。n变频器的英文标识为VSD, VFD, Converter, Inverter, Speed Drive等等n实际也称为VVVF：即Variable Voltage Variable Frequency,原因是在改变电源频率的同时，必须保证供电电压同时改变。Division - Name - Date - Language7变频器基本原理变频器基本原理n标准低压变频器的结构是交直交电压型的。n进线端子nEMC滤波器n整流桥n储
4、能电容n预充电回路n制动晶体管n制动电阻及其保护n逆变桥n电流互感器n出线端子Division - Name - Date - Language8变频器的主回路变频器的主回路进线进线n变频器的进线电源可以是三相380-500V，或三相200240V，也可以是单相200240V；也可以是690V。n电源电压在690V以下称为低压变频器，1000V以上称为中压或高压变频器。n进线电源的相序不影响电机的转向。Division - Name - Date - Language9变频器的整流回路变频器的整流回路整流桥整流桥n大多数变频器采取三相全波整流，整流器件为功率二极管。n三相全波整流获得的直流输出
5、电压为进线电压有效值的1.35倍，例如电网电压为400V，则这时直流母线电压为540V左右。但随着负载的波动，直流母线电压也会波动。Division - Name - Date - Language10预充电电阻和预充电接触器n上电瞬间，整流桥输出端将产生峰值1.414U的电压，对储能电容快速充电。n为了保护储能电容，需要在直流母线中串联一个电阻。在变频器上电时，整流桥通过该电阻向整流桥充电，充电结束后，用接触器将该电阻旁路掉。n该电阻称为预充电电阻，该接触器称为预充电接触器或预充电继电器。Division - Name - Date - Language11变频器的储能电容变频器的储能电容n
6、变频器运行过程中需要相对稳定的直流母线电压，用储能电容保证。n该电容的形式为电解电容，对于中大功率变频器，需要将多个电容并联。n当变频器处于过载的过程中，瞬间会把直流母线电压拉低；处于发电（制动）过程中，瞬间会升高直流母线电压，若太高变频器则停止输出。n有些应用中，为了提高变频器的动态能力，或者在断电瞬间保持变频器斜坡停车，需要外加蓄电池或电容，需要考虑回路其它部件的承受能力。Division - Name - Date - Language12直流电抗器直流电抗器n直流电抗器是串联在直流中间回路的一个或两个扼流圈, 因其通过的电流为直流电流, 故亦成为直流扼流圈.n直流电抗器的作用是抑制变频
7、器的进线电流谐波,从而减少对电网的污染.n通常采用适当大小的直流电抗器,即可使变频器的谐波污染减少到符合标准,这是一种低成本的方案.Division - Name - Date - Language13制动单元和制动电阻制动单元和制动电阻n制动单元是一个或一组晶体管,与制动电阻串联之后,接在直流母线上.n当直流母线电压超过某规定电压时,制动晶体管导通,直流母线电容和电机向制动电阻释放能量.使直流母线电压降低,降低到另一规定电压后,制动晶体管截止.所以制动电阻的作用是能耗制动.n图中Tfr为制动晶体管,PA-PB连接制动电阻。Division - Name - Date - Language14
8、变频器的主回路变频器的主回路 逆变桥逆变桥n逆变桥是变频器的核心部分,其作用是将直流电压通过6个桥臂可控硅的反复轮流通断形成所需要的幅值和频率变化的三相交流输出电压.n逆变桥的桥臂的可控硅的类型主要是IGBT绝缘珊双极型晶体管.Division - Name - Date - Language15变频器的输出波形变频器的输出波形n输出电压波形为脉冲波，其形成机制称为脉宽调制技术n输出电流波形接近正弦波，谐波成分为导致变频器输出干扰的主要原因。n开关频率的概念和影响。Division - Name - Date - Language16恒转矩区与恒功率区恒转矩区与恒功率区T/Tn1.751.70
9、1.501.2510.950.750.500.2500.10.1253050607590100120F(Hz)23141自冷却电机:连续可用转矩2强迫通风电机:连续可用力矩3瞬态过转矩(对变转矩应用限制为 1.1 Tn)4恒功率段的超速力矩Division - Name - Date - Language17负载类型负载类型n变频器的选型和应用, 首先要考虑的就是负载的类型n负载可以分为三大类o恒转矩负载例如输送带,提升,钻床,挤出机,容积泵o变转矩负载例如离心风机, 离心泵o恒功率负载例如磨床, 高速车床, 绕线筒等n根据不同的负载类型,以及其它功能和性能的要求,选择对应系列的变频器Divi
10、sion - Name - Date - Language18恒转矩负载恒转矩负载n在整个运行的速度范围内,需要相同大小的负载n当转速变化时,负载转矩保持不变n所需功率与转速成正比n通常转速限制在基本频率以内Division - Name - Date - Language19变转矩负载变转矩负载n负载转矩是转速的函数:在低速下需要较小的转矩, 而在高速下需要较大的转矩n只有两类典型的负载:离心泵和离心风机n额定转速以下o设备产生的流量与泵或风机的转速成正比o设备产生的压力与泵或风机转速的平方成正比o设备消耗的功率与泵或风机转速的立方成正比Division - Name - Date - La
11、nguage20变转矩负载变转矩负载n对于变转矩的离心风机和泵,所需功率与流量成正比是节能的原理所在.n当所需的流量为额定流量的一半时,意味着所需要的功率仅仅为额定功率的八分之一.n成年累月地积累下来,形成巨大的节能潜力.Division - Name - Date - Language21恒功率负载恒功率负载n通常恒功率段是指在电机的基本频率之上n对于一个恒功率负载,实际上负载转矩是负载物理尺寸的函数n在转速较低时需要的转矩较高,在转速较高时,需要的转矩较低.n负载转矩与转速成反比,其乘积,亦即功率为恒定值,称为恒功率负载.Division - Name - Date - Language2
12、2n变频器对电机有多种控制模式n不同的控制模式可以使变频器适用于各种类型的电机和机械，可以获得不同的静态和动态性能n电机控制模式包括：o开环V/F模式（压频比模式）o开环磁通矢量控制模式（SVC）o闭环速度控制模式（FVC）o转矩控制模式（TC）o同步电机控制模式（开环和闭环）电机控制模式电机控制模式Division - Name - Date - Language23培训内容培训内容n变频器基本原理n施耐德变频器概述施耐德变频器概述n总结和答疑Division - Name - Date - Language24施耐德变频器概况施耐德变频器概况 ATV 312 0.3715KW ATV61
13、风机泵类变频器 ATV 12ATV71 高力矩应用变频器ATV21（HVAC专用0.3775KWn15kwn2.2 kwn1400kwn630kwn500kwn75kwn7.5kwATV3020.37kW7.5kW广泛的行业应用广泛的行业应用OEM相相对对简简单单应应用用复复杂杂高高要要求求ATV32高端书本型0.1815KWDivision - Name - Date - Language25ATV312小功率通变频器小功率通变频器 操控自如，沟通无界操控自如，沟通无界n应用于0.1815KW三相异步电动机的通用型变频器o最简单操作方式：自带7段码操作与监视界面LED明晰的参数菜单立即配置控
14、制源和给定源o最实用标准配置：6 逻辑输入，2继电器输出，3模拟输入，1模拟量输出，均可编程和配置内置制动单元带本地控制起停按钮和电位器旋钮o通讯协议：自带MODBUS和CANOPEN接口，无需添加其他卡件。可通过选件连接到其他通讯总线Division - Name - Date - Language26n提升通讯能力：oCANopen 菊花链, ProfibusDP，DeviceNet；n简约的用户界面:o通过手机进行参数配置 (Bluetooth)o直观的导航按键，图形操作终端o自身面板操作n强大而丰富的功能-针对应用开发的特定功能n通过自整定实现优化的特性ATV312小功率通变频器小功率
15、通变频器 操控自如，沟通无界操控自如，沟通无界Division - Name - Date - Language27n关注性能 在工业环境中简单而紧凑的机械中；n关注集成 在设备的PLC构架中；n关注人与变频的互动o通用的人机界面实现沟通； o蓝牙通讯n关注环境性能n关注用户友好关注用户友好 o提升用户操作性能ATV312小功率通变频器小功率通变频器 操控自如，沟通无界操控自如，沟通无界简化简化 操作操作 为了提升机器的性能为了提升机器的性能Division - Name - Date - Language28n应用于0.1815KW三相异步电动机的通用型变频器o驱动能力：频率范围：0.550
16、0HZ瞬时过力矩：170%60秒-200%2秒 电机额定转矩制动能力：连续输出100%电机转矩，可过载150%60秒o适用行业： - 物料处理 - 包装 - 专用机械 - 泵和风机ATV312小功率通变频器小功率通变频器 操控自如，沟通无界操控自如，沟通无界Division - Name - Date - Language29ATV302小型通用变频器 聪慧于心聪慧于心 稳健于行稳健于行n应用于0.377.5KW三相异步电动机的通用型变频器o最典型功率段：0.377.5KWo最简单操作方式：自带7段码操作与监视界面明晰的下拉菜单立即配置控制源和给定源o最实用标准配置：6 逻辑输入，2继电器输出
17、，3模拟输入，1模拟量输出，均可编程和配置内置制动单元带本地控制起停按钮和电位器旋钮Division - Name - Date - Language30ATV302小型通用变频器 聪慧于心聪慧于心 稳健于行稳健于行n应用于0.377.5KW三相异步电动机的通用型变频器o最通用功能：8段预置速PI调节寸动各种停车方式o最皮实环境承受能力：全范围电路板加强涂层（防水雾，防尘土，防腐蚀）-10-+50满负荷运行，可高至60降容使用可并排安装电源电压：380-15%-500+10%Division - Name - Date - Language31ATV302小型通用变频器 聪慧于心聪慧于心 稳健
18、于行稳健于行n应用于0.377.5KW三相异步电动机的通用型变频器o最佳驱动能力：速度范围：1:100（矢量控制），1:50（V/F控制）瞬时过力矩：170%60秒-200%2秒 电机额定转矩制动能力：连续输出100%电机转矩，可过载150%60秒o最适用机械配套行业：陶瓷，玻璃，木工等建材机械铣刨磨锻冲钻等机床工具波峰焊，电镀，PCB等电子机械包装，印刷，食品，塑机等轻型机械Division - Name - Date - Language32ATV302小型通用变频器 聪慧于心聪慧于心 稳健于行稳健于行内在内在价值价值优势优势nIGBT器件器件n电压宽度电压宽度n工作温度工作温度n加强涂层
19、工艺加强涂层工艺n参数设置参数设置n内部元器件内部元器件n货期货期n服务服务n同级别最高过转矩能力同级别最高过转矩能力n最广电压（最广电压（380V500V）n最宽温度（最宽温度（-10 +50 ）n适应各种环境可靠运行适应各种环境可靠运行n简捷、浅显简捷、浅显n品质优异，稳定可靠品质优异，稳定可靠n4大物流中心库存，货期迅捷大物流中心库存，货期迅捷n全国快速响应全国快速响应n出力到位，源源不断出力到位，源源不断n适合各种电源不稳定地区适合各种电源不稳定地区n高温不降容，系统运行稳定高温不降容，系统运行稳定n促进客户产品环境适应能力，增加附加值促进客户产品环境适应能力，增加附加值n加快调试，赢
20、得时间加快调试，赢得时间n稳固寿命，长期运行，节省成本稳固寿命，长期运行，节省成本n帮助节约工期、提高效率，赢得竞争帮助节约工期、提高效率，赢得竞争n帮助提升客户品牌形象帮助提升客户品牌形象ATV302的客户价值的客户价值Division - Name - Date - Language33ATV61/71 功率范围功率范围nATV61/71覆盖的电机功率范围从0.75KW至630KW560/KW，690v系列可达2400KW/2000KWn三个子系列：o0,75 - 630 kW 380/480V ; UL Type 1/ IP20电压380V三相o0,75 - 90 kW 200/240V
21、 ; UL Type 1/ IP20电压220V三相o0,75 - 90 kW 380/480V ; UL Type 12/ IP54电压380V三相，高防护等级IP54n所有规格均标配图形操作终端nATV61/71的75KW以下规格还可以带有个4位7段码显示单元，订货时可带图形操作终端，也可不带图形操作终端（型号后带Z）。ATV71/61通用&工程型变频器 强势驱动强势驱动 纵横驰骋纵横驰骋Division - Name - Date - Language34ATV61/71 环境适应环境适应n环境温度：o运行：-10C-+50C,不降容，最高可达60C,降容o可紧凑式并排安装，考虑降容o储
22、存：-25C-+70Cn相对湿度：5-95%，无凝露或滴水n最大工作高度：o1000米，不降容o1000-3000米，没升高100米，降容1n所有规格的线路板带有三防涂层，还可以定购带加强涂层的产品Division - Name - Date - Language35o6种语言，中文作为标准语言中文作为标准语言o可以显示 8 行24个字符o通过导航键导航键设置菜单导航 o显示参数参数变化和状态 本地控制本地控制控制o诊断：保留最近发生的保留最近发生的8次故障次故障o存储和拷贝和拷贝4套配置o功能能键o多变频的操作方式变频的操作方式 o用户自定义菜单或参数菜单或参数中文图形操作终端中文图形操作终
23、端Division - Name - Date - Language36ATV61/71 电磁兼容性和谐波对策电磁兼容性和谐波对策n为了减少变频器的电流谐波污染，ATV61/71采取措施削弱：oATV61(71)HD18HD75N4内置DC电抗器，使进线电流限制在输出电流的1.1倍以内。若外加DC电抗器或AC进线电抗器选件，可以限制THDI33%oATV61(71)HD90HC63N4标配DC电抗器，限制THDI33%o若需要整体满足电网质量标准IEEC519，可选用正弦波滤波器附件。P (kW) 15kW 75kW 500kW 可选 3%电抗器ATV12ATV312ATV71ATV71可选
24、3%电抗器ATV71集成集成 3%电抗器电抗器Irms减少减少60%THD =48% 符合标准符合标准 内置内置 1%电抗器电抗器Irms减少减少30%Division - Name - Date - Language37ATV61 风机泵类应用专用功能风机泵类应用专用功能n可调节能比，2点或5点平方V/F曲线n带有速度检测的自动跟踪旋转负载n根据不同转速的电流限幅自适应n内置PID调节器，灵活的给定，反馈，监视和诊断以及手动/自动切换n电能计数和运行时间计数n流体缺失检测，零流量检测，流量限制n休眠功能和唤醒功能n物理量显示的客户定制：如bar,l/s,C，m3/s等n通过调整开关频率（最高
25、可达16KHz),可以有效地抑制电磁噪声和谐振，开关频率的调整可以在运行中调整，也可以根据负载情况和电机热状态自动随机调节。水处理水处理地铁隧道机场地铁隧道机场Division - Name - Date - Language38ATV71 应用行业专用功能应用行业专用功能n完美的抱闸控制逻辑，制动状态反馈n基于限位开关管理的定位n高速提升和称重功能n直流母线连接n电动电位器与围绕给定的电动电位器n完善的PID调节n转矩控制，主从控制和负荷分配n线路接触器控制和出线接触器控制，接触器状态反馈n5种电机控制模式，ENA系统n故障禁止和紧急撤离n欠压管理和直流母线供电冶金冶金电力电力Divisio
26、n - Name - Date - Language39ATV61/71 人机接口人机接口n标准配置远程操作终端n18.5KW(ATV61)/15KW(ATV71)以下，还集成一个4位7段码显示终端n基于Windows界面的PowerSuite软件o直接连接oEthernet网络连接oModem或蓝牙无线连接n快速编程o宏配置：起动-停止，泵和风机，总线连接，PID调节等(ATV61)；起动-停止，一般应用，主从控制，总线连接，转矩控制，提升等(ATV71)o“简单启动”菜单o分级结构下拉菜单o直接访问o参数保存和拷贝Division - Name - Date - Language40ATV
27、61/71 系统集成及通讯系统集成及通讯n集成了两个Modbus或CANopen端口n可以集成于主流工业通讯网络oEthernet TCP/IPoFipiooModbus/UnitelwayoModbus PlusoProfibus DPoDevice Netn控制部分可以独立供电， 保证通讯的连续性Division - Name - Date - Language41ATV61/71 控制端子控制端子n本体控制端子o6个可编程逻辑输入源型/漏型/悬浮可设定LI6可设置为PTC输入o2个可设定模拟输入AI1为+/-10V输入AI2为0/10V, x-ymA输入o2个可编程继电器输出o1个可编程
28、模拟量输出0/10V,x-ymAo1个Power Removal输入端子o1个24V电源端子o1个10V电位器给定端子nI/O扩展卡，多泵控制卡(ATV61)，“Control Inside”卡均有更多的可编程端子。Division - Name - Date - Language42ATV61的目标行业与应用的目标行业与应用石化石化水处理水处理冶金冶金地铁隧道机场地铁隧道机场电力电力造纸的辅传造纸的辅传生物制药生物制药Division - Name - Date - Language43ATV71的目标行业（的目标行业（OEM配套）配套）Division - Name - Date - La
29、nguage44ATV71的目标行业（系统集成）的目标行业（系统集成）Division - Name - Date - Language45培训内容培训内容n变频器基本原理n施耐德变频器概述n总结和答疑总结和答疑Division - Name - Date - Language46总结和答疑总结和答疑n施耐德变频器施耐德变频器8大综合卖点大综合卖点o1、系列齐全，功率范围、系列齐全，功率范围0.18630KW工程型，标准型，风机泵专用，工程型，标准型，风机泵专用，HVAC专用专用矢量控制，矢量控制，V/F控制，转矩控制控制，转矩控制o2、电磁兼容性好，内置、电磁兼容性好，内置EMC滤波器滤波器o3、内置直流电抗器，满足用电安全的要求、内置直流电抗器，满足用电安全的要求o4、内置制动单元，降低客户成本和机柜尺寸、内置制动单元，降低客户成本和机柜尺寸o5、中文图形终端，易于编程、参数拷贝和加密、中文图形终端，易于编程、参数拷贝和加密o6、各种国际主流总线，容易集成到任何系统中、各种国际主流总线，容易集成到任何系统中o7、集成强大的通用和专用功能、集成强大的通用和专用功能o8、国内组装，供货及时，全球统一质量标准、国内组装，供货及时，全球统一质量标准Division - Name - Date - Language47
