第一章《变频器控制模式和容量的选择应用基础》(修改版).

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前言-变频器发展简介
3）向智能化、个性化方向发展 • 智能IC卡参数的存取方式； • PDA（个人数字助理）界面，采用PDA界面的变频器， 省去了变频器与计算机之间的布线，可直接在PDA上进 行参数编程、故障诊断和数据监视。如施耐德的ATV71 变频器。 • 高功率变频器模块的立体封装形式，立体封装形式已能将 IGBT、电流电压温度传感器、保护回路、直流回路、散 热装置和强制风冷的电路组合在一起。冷却效果好，功率 密度高。
第一章：变频器控制模式和容量的选择
• • • • 1.1电动机与变频器 1.1.1 变频器与电动机的关系 变频器从输入端看：输入的是工频三相交流电； 从输出端看：输出的是频率和电压可调的交流电，控制电 动机工作。 • 变频器是电动机和电源之间的一个中间控制环节，变频器 和电动机要匹配，变频器的输出特性和功能参数必须与电 动机的工作特性相吻合。
第一章：变频器控制模式和容量的选择
• 2.转速差Δn • 转子要想随着旋转磁场一起转动，转子和旋转磁场必须维 持一定的转速差，转子导线中才能产生感应电流，由感应 电流产生电磁转矩，转子才能转动。转速差是电动机正常 工作的保证。实验证明，在额定转矩情况下，转速差Δn 和转矩T成正比。即 • Δn ∝T • 转速差为：
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2.现代变频器的特点
• 现在的变频器早已经由模拟控制发展为计算机控 制，而计算机控制可以进行功能预置、联网控制， 使它的应用范围越来越广。已经由最初的单机调 速，发展为现在的闭环调速系统；联网控制；组 成柔性控制系统等。它是目前最好的异步电动机 调速系统，目前还没有任何一种交流调速系统能 取代变频器。它在很多应用领域已经取代了直流 电动机，使控制系统的可靠性大大提高。
n n1 n
• 式中， Δn ——转速差，单位r/nim • n1—— 旋转磁场转速，单位r/nim • n—— 电动机转子转速，单位r/nim
第一章：变频器控制模式和容量的选择 3.电动机旋转磁场与转速
1）旋转磁场
电动机的旋转磁场
第一章：变频器控制模式和容量的选择
• 2）旋转磁场的转速 • 即p=1：电流变化一个周期，旋转磁场正好在空间转过 一周。对50Hz工频交流电而言，旋转磁场每秒在空间 旋转50周， n1=60f1=60×50r/min=3000r/min。 • p=2 ：电流变化一周，旋转磁场只转过0.5周，比磁 极对数p=1情况下的转速慢了一半，即 n1=60f1/2=1500r/min。 • p=3：电流变化一周，旋转磁场仅旋转了1/3周，即 n1=60f1/3=1000r/min。以此类推，当旋转磁场 有p对磁极，旋转磁场的转速为
60 f1 n1 p
主讲人：王兆义
主办单位：新疆博识通咨询有限公• 前言 《变频器发展简介》 第1章《变频器控制模式和容量的选择》 第2章《变频器基本功能》 第3章《工程应用》 第4章《变频器安装及接线》 第5章《变频器故障诊断》 第6章《变频器内部结构》 第7章《变频器测量与维修》
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4.变频器的发展趋势 1）向专用型方向发展 • 专用变频器是变频器的发展方向，是根据某种具体应用专 门设计。具有安装调试方便、成本低等优点。 2）向多用途方向发展 • 优化控制技术：变频器已由最初的U/f模拟控制 ，发展 为转差频率控制、矢量控制、直接转矩控制 等多种控制 方式，应用更加方便。 • 向高压、大容量方向发展 大容量、高耐压开关器件的 开发，为高压变频器奠定了基础。发电厂、炼钢，供排水 公司等，所用的10kV高压变频器，容量有的已超过几千 KVA。
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• 5.本课程的任务 • 我们工作在现场的变频器技术人员主要任务是： • 1）根据本企业的要求能正确的设计、选用、安装、调试 变频器； • 2）能正确使用变频器，能进行日常的变频器维护维修工 作。 • 3）能根据故障现象分析确诊变频器控制系统的故障范围， 并能排除变频器的非硬件故障和外围电路故障。
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1.变频器的发展历程 • 19世纪末发明了三相交流电和三相异步电动机， 60—70%的电能被各种电动机所利用，其中 80%的电能被交流电动机所利用，20%的电能 被直流电动机所利用。 • 直流电动机结构复杂，用电刷导电，但调速性能 良好，在近百年间直流电动机在调速领域一统天 下。 • 三相异步电动机结构简单，工作可靠，但调速困 难。
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• 人们早就知道交流电动机改变频率可以调速，但 因技术问题难以实现。进入20世纪70年代，电 力电子和微电子技术有了突飞猛进的发展，为变 频器的诞生奠定了基础。就在此时，中东战争爆 发，一场石油危机席卷全球，节约能源成了当务 之急。人们首先发现风机和泵类是用异步电动机 恒速拖动，用阀门和挡板控制流量，浪费极大。 如果采用调速控制，可以大大节约电能。由于有 了物质基础和社会需要，第一代模拟控制变频器 诞生了。用在风机和水泵上，节能高达20%— 40%。
第一章：变频器控制模式和容量的选择
• 1.1.2 三相异步感应交流电动机的工作原理 • 1.旋转磁场 • 现象：用手转动马蹄形磁铁笼型转子就会跟着一起旋转。 原理：在转动马蹄形磁铁时，磁铁和笼型转子有了相对运 动，笼型转子导线切割磁力线产生感应电流；该电流又和 旋转磁场相互作用，产生感应电磁力，该电磁力使转子产 生电磁转矩，随着磁场的转动方向而转动。
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3.变频器应用 • 节能应用：仍然是变频器应用的目的之一，主要应用于风 机和泵类负载。在其他应用领域，当输出电压比额定电压 低时，也具有节能效果。 • 工艺控制应用： 为了满足负载的调速要求而采用变频调 速。他可提升产品质量、减轻人工劳动强度、提高生产效 率和成品率。 • 柔性控制应用：在复杂的传动流水线上，多台电动机由变 频器驱动，而变频器由上位机控制，组成无人操作的自动 化流水线。