电子公司变频器技术讲座(下)
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五. 三种典型负载特性
1. 恒转矩负载
图5-1 恒转矩负载及其特性
a）带式输送机 b）机械特性 c）功率特性
2. 恒功率负载
图5-2 恒功率负载及其特性 a）卷径最小时 b）卷径较大 c）卷径最大
3. 二次平方负载
n n -- TL = KL * 2 -- PL = KP * 3
图5-3 二次平方负载及其特性
谢谢各位！ 祝大家事业有成！
36. 不同补偿程度的电流－转矩曲线
图9-37 转矩补偿后的电流－转矩曲线
37. 转差补偿频率变动
图9-38 转差补偿功能
十 . 应用事例
例1 . 水泵节能恒压供水
压力变送器
生活小区
图10—1 供水系统示意图
例2. 塑料厂挤压吹膜工艺图
图10—2 塑料挤压吹膜机调速系统图
例3. 重灰旋转炉
减 速 箱
R ST FU UVW
图10— 3 重灰旋转炉示意图
例4 . 水泥厂回转窑主驱动变频调速示意图
I
加料口
～
回 转窑
减速箱
R ST UVW
t
喷 火 枪
FU
操
0～20mA
作
室
浇铸钢包
例5 ：
结晶器
钢 锭 连 铸 示意 图
冷却水
液压系统
切断机
连铸钢 锭
钢水
结
UF 晶 器
喷
变
频
水
器
系
统
UF5 UF6
UF1 UF2 UF3 UF4 四台拉矫机变频器
输送辊道变频器
PLC
计算机
例6 . 供水厂滤沙池供风机调速工艺图
PLC
COM
X1
X2 Y1 FWD Y2 X1 X2 Y3 CM
COM1
RST
FU
自然空气 自然水
风机
f ( 频率）
43HZ 33HZ 28HZ
V+ VI1 GND
UVW
电动阀
60秒
干 净水出口
源 RP
纸卷
电动机
GND II GND VI1 V+
UF
UVW RS T
22。变频器的效率是一个综合效率，即变频器本身的效 率和电动机的效率乘积，变频器是电源变换设备，其本 身消耗很小一部分能量，他的综合效率与负载、运行频 率有关，如电动机负载超过75%以上，且运行频率在 40HZ以上，变频器本身的效率可达到95%以上，综合效 率可达到85%以上。
11.转速多档控制
图9-12 转速多档控制
12. 多档转速控制
图9-13 多档转速控制
13. PLC控制电路
图9-14 PLC控制电路
14. 工频启动与变频启动
图9-15 异步电动机启动
a）工频启动转差 b）工频启动特性 c）工频启动电流 d）变频启动转差 e）变频启动特性 f）变频启动电流
接触器
2# 压 氮 机
8. 中央空调冷冻水系统工艺图
盘管 盘管风扇
冷冻机组
温度变送器 TP
水泵 4 ~ 20 mA
电动机 RP
UVW
R ST
II GND VI1
V+
UF
9. 中央空调冷却水循环系统工艺图
冷却风扇 Q
Q
电动机
水泵
制冷机组
冷却塔
Q
UVW
RP V+ VI1
4 ~ 20mA
GND II
UF
图7-5 空中幅射与接地
6. 抗干扰措施
1）准确接地 2）接入滤波器
图7-6 接入滤波器抑制电磁幅射
八 . 制动电阻和制动单元
1. 制动电路的工作特点
图8-1 制动电路的场合 a）减速过程 b）重物下降过程
2. 能耗电路的工作特点
图8-2 能耗电路的工作特点
3. 制动电阻的粗算
—— 查制动电阻表
30. 其他原因引起的过流
a）加速过快 b）电动机磁饱和 c）内部采样误差
31. 过电压原因
a)电源电压过高 b）减速过快 c）电容补偿器引起
32. 欠电压原因
a）线流电路断路 b)电源缺相 c）大功率晶闸管设备干扰
33. PID自动闭环调节
压力传感器
V+
储气罐
VI1
图9-34 PID自动闭环控制
Ta Tb Tc
AM AO AM-
OC2 OC1
CM
图9-3 外接输出控制端
1）故障输出端 2）模拟量输出端 3）通讯接口 4）状态信号输出端
4 .V/F控制设定功能
特点： U/F增大，磁通量Ф增大，磁路饱和，转矩增大
基本频率
最大频率
图9-4 基本频率Fb＜电机额定频率FN
5. 基本频率＞电机额定频率
温度变送器
R ST
10. 双泵双变频器 PID 调节
P I D 调节器 -+
压力传感器
水
电动机
4 ~ 20mA
电动机
水
泵
RP微调
泵
U V W V+ VI2 V- GND II
RST
UF
GND II
UF
UVW RST
11. 卷绕机械恒张力控制示意图
F
V
S T 张力控制器
直+ 流 4 ~ 20mA
电-
15. 加速防跳闸自处理功能
图8-16 加速自处理功能
a）暂停加速 b）延长加速时间
16. 启动功能
图9-17 启动功能
a)起动频率 b)暂停加速 c)起动前直流制动
17. 加速时间与电流
特点：加速时间过短易出现过电流
起动特性：
• 启动频率配合转矩提升功能，最佳调整 启动 转矩特性，设定值过大，会出现过电流故障。
5分钟
逆止阀 电动阀
逆止阀 冲洗水入口
滤沙池
滤
沙
干净水
滤布
T （时 间 ）
例7 . 冶炼厂氮气增压变频调速工艺图
PID 调节器
压力变送器
- + 0 ~ 20mA
GND II
FU
RST
UVW
储气罐
1#电机
高压氮气 放气手动阀
电控安全阀 压力控制器
常压氮气
接触器
1# 压 氮 机
2#电机
电控安全阀 压力控制器
RB = 2.5UDH/IMN ~ UDH/IMN
图8-3 制动电路
九.变频器的功能
1.外接给定端
X7
脉冲信号
CM
V+
RP
VI1
GND
0～20mA
I1
RP1
VI2
V-
RS485
A
B
CVF—G3
UF
1）电压信号给定端 2）电流信号给定端 3）脉冲给定
2.外接输入控制端子
图9-2 外控输入电路
3.外接输出控制端子
特点：电机带载的能力减小
6. 基本频率与最大频率
380V
380V
图9-6 基本频率与最大频率
7. 上限频率和下限频率
图9-7 上限频率和下限频率
a）搅拌机 b）上、下限频率
8. 跳跃频率
特点：变频器所带负载，在某一频率点发生机械共振， 使用跳跃频率回避共振点
9.事例 供水厂滤沙池供风机调速工艺图
1）准确停车
2) 变频器给电动机输入直流电，在电机 定子上产生静止恒定磁场，使电机快 速停止。
22. 停机功能
图9-23 停机方式
a）预置时间减速停机 b）自由停机 c）直流制动停机
23. 控制电路
图9-24 正转控制电路
a）变频器电路 b）控制电路
24. 脉冲启动
图9-25 脉冲启动电路
a）三线控制接线 b）电源控制电路
34.外界PID调节器
压力传感器
储气罐
II
GND
图9-35 外界PID闭环控制
35. 转矩提升（转矩补偿，电压补偿）
图9-36 电压补偿的原理
a）电压补偿的含义 b）补偿前情况 c）电压补偿的结果
转矩提升特性：
➢ TS =K U2X / FX 电压提高，转矩提升
➢ 补偿过份，励磁饱和，电流畸变
2. 电路耦合干扰
— 电路传播：1）电源线 2）地线
措施 ： 1）隔离变压器 2）光耦隔离 3）正确接地
3.感应耦合干扰
—电磁感应 —静电感应
1） 电磁感应是电流干扰传播方式 2）静电感应是电压干扰传播方式
4. 抗干扰措施
远离、相绞、屏蔽、不平行
图7-4 绞线抗干扰
5. 空中幅射干扰
— 电磁幅射
a）风机示图 b）机械特性 c）功率特性
六. 变频调速系统 接电抗器的作用
1. 变频器输出端接入电抗器的场合
图6-1 需要接入电抗器的场合
a）电机与变频器距离远 b）小变频器带轻载大电机
输出电抗器作用：
➢ 抑制变频器电磁幅射干扰 ➢ 抑制电动机电压谐振
2. 输入交流电抗器
作用：1）提高功率因数 2）抑制高次谐波 3）削弱电流浪涌
3. 接入交流电抗器的场合
图6-3 接入交流电抗器的场合
a）多台变频器接同一电源 b）同一电源上接有大容量晶闸管设备 c）变压器容量超过变频器容量十倍以上 d）电源电压不平衡度≥3%
4. 直流电抗器
做用： 1）提高功率因数 2）拟制电流尖峰
七. 变频器的抗干扰
1. 变频器的干扰源
图7-1 变频器的电压、电流波形
• 启动前直流制动，应用自由转动的设备，风 机类。
18. 升速方式
图9-19 升速方式
19. 降速时间与直流电压
特点：减速时间过短，直流电压升高
20. 接入制动电路
图9-21 接入制动电路
21. 直流制动
刨
台
床
身
图9-22 直流制动的原理
a）刨床示图 b)直流制动原理 c)直流制动功能
直流制动的特性：
25. 两地控制
图9-26 两地升降速控制
26. 频率到达与频率检测
图9-27 频率到达与频率检测
a）频率到达 b）频率检测
27. 应用事例
图9-28 粉末传送带调速控制
a）频率检测
b）控制示意图
28. 过流保护
图9-29 变频器过流保护
29. 过流故障的原因
图9-30 过流故障原因
a）负载堵转 b）输出短路 c）内部直流短路
23。谐波干扰
l 谐波产生的途径，变频器的整流部分接有大电容，因而在 轻载时，网侧电流产生尖峰脉冲，电流畸变较大，造成对电网 谐波污染，网侧的功率因数降低。 变频器的逆变部分输出电压为脉宽调制波，除基波外含有大量 高次谐波，输出到电机的电流畸变较大，电机发热。 l 谐波的危害，使供电的品质下降，影响到接在同一供电变 压器的其他设备、仪表、计算机正常工作。使电动机发热、噪 音增大，产生脉动转矩，电机无功分量增大。 l 谐波的消除方法，通常采用输入侧、输出侧添加电抗器。
PLC
COM
X1
X2 Y1 FWD Y2 X1 X2 Y3 CM
COM1
wk.baidu.com
RST
FU
自然空气 自然水
风机
f ( 频率）
43HZ 33HZ 28HZ
V+ VI1 GND
UVW
电动阀
60秒
干 净水出口
5分钟
逆止阀 电动阀
逆止阀 冲洗水入口
滤沙池
滤
沙
干净水
滤布
T （时 间 ）
10.载波频率
图9-11 载波频率的影响
1. 恒转矩负载
图5-1 恒转矩负载及其特性
a）带式输送机 b）机械特性 c）功率特性
2. 恒功率负载
图5-2 恒功率负载及其特性 a）卷径最小时 b）卷径较大 c）卷径最大
3. 二次平方负载
n n -- TL = KL * 2 -- PL = KP * 3
图5-3 二次平方负载及其特性
谢谢各位！ 祝大家事业有成！
36. 不同补偿程度的电流－转矩曲线
图9-37 转矩补偿后的电流－转矩曲线
37. 转差补偿频率变动
图9-38 转差补偿功能
十 . 应用事例
例1 . 水泵节能恒压供水
压力变送器
生活小区
图10—1 供水系统示意图
例2. 塑料厂挤压吹膜工艺图
图10—2 塑料挤压吹膜机调速系统图
例3. 重灰旋转炉
减 速 箱
R ST FU UVW
图10— 3 重灰旋转炉示意图
例4 . 水泥厂回转窑主驱动变频调速示意图
I
加料口
～
回 转窑
减速箱
R ST UVW
t
喷 火 枪
FU
操
0～20mA
作
室
浇铸钢包
例5 ：
结晶器
钢 锭 连 铸 示意 图
冷却水
液压系统
切断机
连铸钢 锭
钢水
结
UF 晶 器
喷
变
频
水
器
系
统
UF5 UF6
UF1 UF2 UF3 UF4 四台拉矫机变频器
输送辊道变频器
PLC
计算机
例6 . 供水厂滤沙池供风机调速工艺图
PLC
COM
X1
X2 Y1 FWD Y2 X1 X2 Y3 CM
COM1
RST
FU
自然空气 自然水
风机
f ( 频率）
43HZ 33HZ 28HZ
V+ VI1 GND
UVW
电动阀
60秒
干 净水出口
源 RP
纸卷
电动机
GND II GND VI1 V+
UF
UVW RS T
22。变频器的效率是一个综合效率，即变频器本身的效 率和电动机的效率乘积，变频器是电源变换设备，其本 身消耗很小一部分能量，他的综合效率与负载、运行频 率有关，如电动机负载超过75%以上，且运行频率在 40HZ以上，变频器本身的效率可达到95%以上，综合效 率可达到85%以上。
11.转速多档控制
图9-12 转速多档控制
12. 多档转速控制
图9-13 多档转速控制
13. PLC控制电路
图9-14 PLC控制电路
14. 工频启动与变频启动
图9-15 异步电动机启动
a）工频启动转差 b）工频启动特性 c）工频启动电流 d）变频启动转差 e）变频启动特性 f）变频启动电流
接触器
2# 压 氮 机
8. 中央空调冷冻水系统工艺图
盘管 盘管风扇
冷冻机组
温度变送器 TP
水泵 4 ~ 20 mA
电动机 RP
UVW
R ST
II GND VI1
V+
UF
9. 中央空调冷却水循环系统工艺图
冷却风扇 Q
Q
电动机
水泵
制冷机组
冷却塔
Q
UVW
RP V+ VI1
4 ~ 20mA
GND II
UF
图7-5 空中幅射与接地
6. 抗干扰措施
1）准确接地 2）接入滤波器
图7-6 接入滤波器抑制电磁幅射
八 . 制动电阻和制动单元
1. 制动电路的工作特点
图8-1 制动电路的场合 a）减速过程 b）重物下降过程
2. 能耗电路的工作特点
图8-2 能耗电路的工作特点
3. 制动电阻的粗算
—— 查制动电阻表
30. 其他原因引起的过流
a）加速过快 b）电动机磁饱和 c）内部采样误差
31. 过电压原因
a)电源电压过高 b）减速过快 c）电容补偿器引起
32. 欠电压原因
a）线流电路断路 b)电源缺相 c）大功率晶闸管设备干扰
33. PID自动闭环调节
压力传感器
V+
储气罐
VI1
图9-34 PID自动闭环控制
Ta Tb Tc
AM AO AM-
OC2 OC1
CM
图9-3 外接输出控制端
1）故障输出端 2）模拟量输出端 3）通讯接口 4）状态信号输出端
4 .V/F控制设定功能
特点： U/F增大，磁通量Ф增大，磁路饱和，转矩增大
基本频率
最大频率
图9-4 基本频率Fb＜电机额定频率FN
5. 基本频率＞电机额定频率
温度变送器
R ST
10. 双泵双变频器 PID 调节
P I D 调节器 -+
压力传感器
水
电动机
4 ~ 20mA
电动机
水
泵
RP微调
泵
U V W V+ VI2 V- GND II
RST
UF
GND II
UF
UVW RST
11. 卷绕机械恒张力控制示意图
F
V
S T 张力控制器
直+ 流 4 ~ 20mA
电-
15. 加速防跳闸自处理功能
图8-16 加速自处理功能
a）暂停加速 b）延长加速时间
16. 启动功能
图9-17 启动功能
a)起动频率 b)暂停加速 c)起动前直流制动
17. 加速时间与电流
特点：加速时间过短易出现过电流
起动特性：
• 启动频率配合转矩提升功能，最佳调整 启动 转矩特性，设定值过大，会出现过电流故障。
5分钟
逆止阀 电动阀
逆止阀 冲洗水入口
滤沙池
滤
沙
干净水
滤布
T （时 间 ）
例7 . 冶炼厂氮气增压变频调速工艺图
PID 调节器
压力变送器
- + 0 ~ 20mA
GND II
FU
RST
UVW
储气罐
1#电机
高压氮气 放气手动阀
电控安全阀 压力控制器
常压氮气
接触器
1# 压 氮 机
2#电机
电控安全阀 压力控制器
RB = 2.5UDH/IMN ~ UDH/IMN
图8-3 制动电路
九.变频器的功能
1.外接给定端
X7
脉冲信号
CM
V+
RP
VI1
GND
0～20mA
I1
RP1
VI2
V-
RS485
A
B
CVF—G3
UF
1）电压信号给定端 2）电流信号给定端 3）脉冲给定
2.外接输入控制端子
图9-2 外控输入电路
3.外接输出控制端子
特点：电机带载的能力减小
6. 基本频率与最大频率
380V
380V
图9-6 基本频率与最大频率
7. 上限频率和下限频率
图9-7 上限频率和下限频率
a）搅拌机 b）上、下限频率
8. 跳跃频率
特点：变频器所带负载，在某一频率点发生机械共振， 使用跳跃频率回避共振点
9.事例 供水厂滤沙池供风机调速工艺图
1）准确停车
2) 变频器给电动机输入直流电，在电机 定子上产生静止恒定磁场，使电机快 速停止。
22. 停机功能
图9-23 停机方式
a）预置时间减速停机 b）自由停机 c）直流制动停机
23. 控制电路
图9-24 正转控制电路
a）变频器电路 b）控制电路
24. 脉冲启动
图9-25 脉冲启动电路
a）三线控制接线 b）电源控制电路
34.外界PID调节器
压力传感器
储气罐
II
GND
图9-35 外界PID闭环控制
35. 转矩提升（转矩补偿，电压补偿）
图9-36 电压补偿的原理
a）电压补偿的含义 b）补偿前情况 c）电压补偿的结果
转矩提升特性：
➢ TS =K U2X / FX 电压提高，转矩提升
➢ 补偿过份，励磁饱和，电流畸变
2. 电路耦合干扰
— 电路传播：1）电源线 2）地线
措施 ： 1）隔离变压器 2）光耦隔离 3）正确接地
3.感应耦合干扰
—电磁感应 —静电感应
1） 电磁感应是电流干扰传播方式 2）静电感应是电压干扰传播方式
4. 抗干扰措施
远离、相绞、屏蔽、不平行
图7-4 绞线抗干扰
5. 空中幅射干扰
— 电磁幅射
a）风机示图 b）机械特性 c）功率特性
六. 变频调速系统 接电抗器的作用
1. 变频器输出端接入电抗器的场合
图6-1 需要接入电抗器的场合
a）电机与变频器距离远 b）小变频器带轻载大电机
输出电抗器作用：
➢ 抑制变频器电磁幅射干扰 ➢ 抑制电动机电压谐振
2. 输入交流电抗器
作用：1）提高功率因数 2）抑制高次谐波 3）削弱电流浪涌
3. 接入交流电抗器的场合
图6-3 接入交流电抗器的场合
a）多台变频器接同一电源 b）同一电源上接有大容量晶闸管设备 c）变压器容量超过变频器容量十倍以上 d）电源电压不平衡度≥3%
4. 直流电抗器
做用： 1）提高功率因数 2）拟制电流尖峰
七. 变频器的抗干扰
1. 变频器的干扰源
图7-1 变频器的电压、电流波形
• 启动前直流制动，应用自由转动的设备，风 机类。
18. 升速方式
图9-19 升速方式
19. 降速时间与直流电压
特点：减速时间过短，直流电压升高
20. 接入制动电路
图9-21 接入制动电路
21. 直流制动
刨
台
床
身
图9-22 直流制动的原理
a）刨床示图 b)直流制动原理 c)直流制动功能
直流制动的特性：
25. 两地控制
图9-26 两地升降速控制
26. 频率到达与频率检测
图9-27 频率到达与频率检测
a）频率到达 b）频率检测
27. 应用事例
图9-28 粉末传送带调速控制
a）频率检测
b）控制示意图
28. 过流保护
图9-29 变频器过流保护
29. 过流故障的原因
图9-30 过流故障原因
a）负载堵转 b）输出短路 c）内部直流短路
23。谐波干扰
l 谐波产生的途径，变频器的整流部分接有大电容，因而在 轻载时，网侧电流产生尖峰脉冲，电流畸变较大，造成对电网 谐波污染，网侧的功率因数降低。 变频器的逆变部分输出电压为脉宽调制波，除基波外含有大量 高次谐波，输出到电机的电流畸变较大，电机发热。 l 谐波的危害，使供电的品质下降，影响到接在同一供电变 压器的其他设备、仪表、计算机正常工作。使电动机发热、噪 音增大，产生脉动转矩，电机无功分量增大。 l 谐波的消除方法，通常采用输入侧、输出侧添加电抗器。
PLC
COM
X1
X2 Y1 FWD Y2 X1 X2 Y3 CM
COM1
wk.baidu.com
RST
FU
自然空气 自然水
风机
f ( 频率）
43HZ 33HZ 28HZ
V+ VI1 GND
UVW
电动阀
60秒
干 净水出口
5分钟
逆止阀 电动阀
逆止阀 冲洗水入口
滤沙池
滤
沙
干净水
滤布
T （时 间 ）
10.载波频率
图9-11 载波频率的影响