变频技术及应用电子教案变频第6章共37页
《变频器技术与应用》电子教案 变频器技术与应用薛晓明课件模块6
• 应用变频调速时每年消耗的电量为 • Wb1 =22×l0× [1- (46/50)3] ×300kW·h= 14606kW·h • Wb2=22× 14× [1- (20/50)3J ×300kW·h= 86447kW·h • Wb= Wb1 + Wb2 = (14606+ 86447) kW·h= 101053
• 表6-1 模块三的项目架构
项目6.1 变频器在风机上的应用
• 项目目标 • 1、了解风机应用变频器的目的。 • 2、会对变频器调速进行节能分析。 • 3、掌握变频器的容量计算方法。 • 4、掌握风机变频调速控制系统的调试方法。
相关知识
• 一、风机应用变频器的目的 • 在工矿企业中，风机设备应用广泛，诸如锅炉燃烧系统、
• 由于风机属于二次方律负载，消耗的电功率与风
机转速的三次方成比例，由此，当风机所需风量 减小时，可以使用变频器降低风机转速的方法取 代风门、挡板控制方案，所消耗的功率要小得多， 从而降低电动机功率损耗，达到节能的目的。下 面以一个实例，比较应用变频器的节能效果。
• 一台工业锅炉使用的22kW鼓风机，一天连续运行
择。计算方法如下：
• 变频器额定输出电流≥1.1×电动机额定电流
• 由于风机、水泵在某一转速运行时，其阻转矩一般不会发
生变化，只要转速不超过额定值，电动机就不会过载，因 此，变频器的额定电流只要选择公式计算的最小值。
• 2、变频器类型的选择
• 风机、水泵属于二次方律负载，在低速时，阻转矩很小，
2024年变频器应用技术教案完整版
2024年变频器应用技术教案完整版一、教学内容1. 变频器的工作原理与分类；2. 变频器的选型与安装；3. 变频器的调试与维护；4. 变频器在工业控制系统中的应用案例。
二、教学目标1. 了解变频器的工作原理、分类及功能；2. 学会变频器的选型、安装、调试与维护方法；3. 掌握变频器在工业控制系统中的应用及编程方法。
三、教学难点与重点1. 教学难点：变频器的调试与维护、应用案例分析；2. 教学重点：变频器的工作原理、选型与安装。
四、教具与学具准备1. 教具：PPT、投影仪、实验设备（变频器、电机、控制器等）；2. 学具：笔记本电脑、学习资料、实验报告册。
五、教学过程1. 导入：通过实际案例分析，引入变频器在工业控制系统中的重要性；2. 理论讲解：（1）变频器工作原理；（2）变频器分类及功能；（3）变频器选型与安装方法；（4）变频器调试与维护技巧；3. 实践操作：（1）参观实验室，了解变频器实物；（2）分组进行变频器调试实验；4. 例题讲解：讲解变频器应用案例，分析编程方法；5. 随堂练习：设计变频器控制程序，实现电机转速调节；7. 互动环节：学生提问，教师解答。
六、板书设计1. 变频器工作原理；2. 变频器分类及功能；3. 变频器选型与安装；4. 变频器调试与维护；5. 应用案例分析。
七、作业设计1. 作业题目：（1）简述变频器的工作原理；（2）列举三种常见的变频器分类及功能；（3）根据实际需求，设计变频器选型方案；（4）编写一个简单的变频器控制程序。
2. 答案：（1）见教材第四章第一节；（2）见教材第四章第二节；（3）根据教材第四章第三节，结合实际需求进行选型；八、课后反思及拓展延伸2. 拓展延伸：（1）研究变频器在新能源领域的应用；（2）探讨变频器技术的发展趋势；（3）学习变频器故障诊断及处理方法。
重点和难点解析1. 变频器的工作原理与分类；2. 变频器的选型与安装；3. 变频器的调试与维护；4. 变频器应用案例的分析；5. 作业设计中的编程实践。
变频器应用技术教学教案
变频器应用技术教学教案第一章：变频器基础知识1.1 变频器的定义与作用1.2 变频器的分类及特点1.3 变频器的基本组成部分1.4 变频器的工作原理第二章：变频器的参数设置与调试2.1 变频器的参数设置方法2.2 主要参数的含义与设置2.3 变频器的调试步骤与方法2.4 变频器与电机的匹配调试第三章：变频器在工业控制中的应用实例3.1 变频器在风机和水泵控制中的应用3.2 变频器在电梯控制中的应用3.3 变频器在机床控制中的应用3.4 变频器在其他工业设备控制中的应用第四章：变频器的安装与维护4.1 变频器的安装位置与注意事项4.2 变频器的接线方法与要求4.3 变频器的日常维护与保养4.4 变频器的故障诊断与维修第五章：变频器的选用与未来发展5.1 变频器的选用原则与步骤5.2 变频器市场的现状与发展趋势5.3 变频器技术的创新与应用5.4 我国变频器产业的发展策略与前景展望第六章：变频器在工业自动化中的应用案例6.1 变频器在塑料机械控制中的应用6.2 变频器在起重机械控制中的应用6.3 变频器在输送带控制中的应用6.4 变频器在其他工业自动化设备中的应用第七章：变频器与其他控制技术的结合与应用7.1 变频器与PLC控制的结合7.2 变频器与触摸屏的结合7.3 变频器与矢量控制技术的结合7.4 变频器与其他先进控制技术的融合与发展第八章：变频器的编程与操作8.1 变频器的编程原理与方法8.2 常用变频器编程软件的使用8.3 变频器的操作步骤与技巧8.4 变频器编程实例与操作训练第九章：变频器的通信与联网9.1 变频器的通信原理与标准9.2 常用变频器通信协议介绍9.3 变频器与其他设备的联网方法9.4 变频器通信应用实例与实践第十章：变频器在新能源领域的应用10.1 变频器在风力发电中的应用10.2 变频器在太阳能发电中的应用10.3 变频器在其他新能源领域中的应用10.4 我国新能源产业的发展趋势与变频器的市场前景第十一章：变频器的节能环保特性与经济效益分析11.1 变频器节能原理与效果11.2 变频器在节能环保方面的优势11.3 变频器节能案例分析11.4 变频器的经济效益评估与投资回报第十二章：变频器在特殊环境中的应用12.1 变频器在高温环境中的应用12.2 变频器在低温环境中的应用12.3 变频器在潮湿与腐蚀环境中的应用12.4 变频器在嘈杂环境中的应用与解决方案第十三章：变频器的故障处理与安全防护13.1 变频器常见故障类型与原因13.2 变频器故障诊断与排除方法13.3 变频器的安全防护措施与操作规程13.4 变频器故障案例分析与经验总结第十四章：变频器在国内外市场的应用与发展趋势14.1 变频器在国际市场的应用与发展14.2 我国变频器产业的现状与挑战14.3 变频器技术的创新与研发趋势14.4 变频器在新兴市场的应用前景分析第十五章：变频器培训与教育15.1 变频器培训的目标与内容15.2 变频器培训的方法与技巧15.3 变频器培训资源的开发与利用15.4 变频器教育的发展与未来趋势重点和难点解析本文主要介绍了变频器的基础知识、参数设置与调试、应用实例、安装与维护、选用与未来发展、工业自动化应用案例、与其他控制技术的结合与应用、编程与操作、通信与联网、新能源领域应用、节能环保特性与经济效益分析、特殊环境应用、故障处理与安全防护、市场应用与发展趋势以及培训与教育等方面。
《变频器技术及应用》电子教案 混合式教学设计 任务1-3 变频器主电路结构和功能认知 混合式教学设计
任务点评：学生汇报过程中的亮点和问题。
做习题和任务单：重新发布课前习题，让学生当堂完成，对比学习效果。
10
课后学习任务
作业：线上作业1-3，共15题。
任务单：没完成任务单的，继续按规范填写任务单，并在第2天提交。
拓展：查阅一下交交变频电路的结构，对比交直交电路的区别。
技能点学习：
1．学习课程平台1-3认知交直交变频器主电路各单元电路的结构，说明交直交变频器信号的变换过程；
2．学习理解交直交变频器主电路中主要元件的作用，能够明确各元件故障对电路工作的影响
自我测评：完成测试1-3。
5
学习内容
1．任务要求：
（1）认知交直交变频器主电路各单元电路的结构，说明交直交变频器信号的变换过程；
预习任务单：课程平台——任务1-3——任务单——明确本次课任务。
自我测评：完成1-3的课前检测，共15题。
9
课上学习任务
发布任务：展示几个问题，明确学习任务。
问题讨论：以线上预习情况为依据，提出问题，让学生发表观点。教师点评并总结知识点。
知识讲解：点评式讲解。
任务实施：主电路结构认知、电信号分析、列出电路元器件、典型故障分析。3.能够进来自典型的故障点的分析；3
学情分析
交直交电路结构复杂，学生对每一部分功能的理解及元件的作用理解存在困难。
4
学习计划
任务单学习：
学习1-3任务单，明确本次课的学习任务。
知识点学习：
预习配套教材1-3内容，并学习课程平台1-3交直交变频器主电路结构及各部分作用、三相桥式不可控整流电路等相关视频、课件、学案，明确学习任务。
《变频器技术及应用》课程
项目（任务）
变频器应用技术教学教案
软启动与软停止
变频器可实现电机的平滑 启动和停止，减少机械冲 击和电气冲击。
多段速控制
根据工艺需求，变频器可 设置多个运行速度，方便 风机、水泵在不同工况下 的运行。
提升机、传送带类负载应用案例
重载启动
提升机、传送带在启动时往往需 要较大的扭矩，变频器可通过调 整启动参数，实现重载平稳启动。
速度同步
散热设计及防护措施
散热设计
采用合理的散热结构和散热方式， 如自然冷却、强制风冷或水冷等，
确保变频器在正常工作条件下温 度不会过高。
防护措施
采取防尘、防潮、防腐蚀等措施， 提高变频器的环境适应性和使用寿 命。同时设置过温保护，避免变频 器因温度过高而损坏。
注意事项
在安装和使用变频器时，应注意周 围环境是否满足变频器的工作要求， 并定期清理和维护变频器以确保其 正常运行。
温度控制
通过与温度传感器连接，变频器可根据温度变化调整电机 转速，实现对注塑机、压缩机工作温度的精确控制。
故障保护 变频器具有过流、过压、过热等保护功能，可确保注塑机、 压缩机在异常情况下及时停机，保护设备安全。
07 总结回顾与展望未来发展趋势
关键知识点总结回顾
变频器基本概念
定义、分类、工作原理 等。
应用领域及市场需求
应用领域
广泛应用于电力、冶金、石油、化工、纺织、造纸、食品等工业领域，以及电梯、 空调、洗衣机等家电领域。
市场需求
随着工业自动化程度的提高和节能环保政策的实施，变频器市场需求不断增长，对 变频器的性能、功能、可靠性等方面提出更高要求。同时，新兴领域如新能源汽车、 智能制造等也为变频器市场带来新的发展机遇。
B
C
问题解决能力
《变频器技术及应用》电子教案 混合式教学设计 任务3-1 面板控制变频调速电路的装调 混合式教学设计
项目（任务）
任务3-1面板控制变频调速电路的装调
周次
பைடு நூலகம்星期
节次
序号
项目
内容
1
知识点（技能点）
1.掌握面板控制变频器运行的参数设置；
2.掌握变频器主电路的接线方法；
3.熟悉面板控制变频器运行电机的控制工艺；
4.掌握恒压频比控制方式的特点。
2
学习目标
1.能够正确的完成变频器主电路的接线；
任务验收：系统调试，逐组验收。
任务点评：选小组代表讲解本组操作，教师点评，同时讲解施工过程中存在的常见问题分析。
做习题和任务单：重新发布课前习题，让学生当堂完成，对比学习效果。
10
课后学习任务
作业：线上作业3-1，共6题。
任务单：没完成任务单的，继续按规范填写任务单，并在第2天提交。
拓展：问题一：面板控制时，变频器启动运行频率是多少？启动频率可以设定吗？如何设定？
2.学会用面板操作变频器实现电机的启动/停止、点动、正反转以及速度调节的操作。
3
学情分析
恒压频比控制方式的理解比较困难
4
学习计划
任务单学习：
学习3-1任务单，明确本次课的学习任务。
知识点学习：
预习配套教材3-1内容，并学习课程平台3-1MM440变频调速电路的类型、MM440变频器面板的基本操作、M440变频器故障复位方法、MM440变频器运行数据的浏览等相关视频、课件、学案，明确学习任务。
预习任务单：课程平台——任务3-1——任务单——明确本次课任务。
自我测评：完成任务3-1的课前检测，共6题。
9
课上学习任务
发布任务：展示几个问题，明确学习任务。
《变频器应用技术》教案第1课认识变频器(2024)
当变频器内部温度过高时，会触发过热保护。处 理方法包括检查散热风扇是否正常运转、散热通 道是否堵塞等，并相应清理散热通道、更换散热 风扇。
14
04
CATALOGUE
变频器选型与应用场景分析
2024/1/29
15
选型依据及注意事项
电机参数
负载类型
需要了解电机的额定功率、额定电压、额 定电流等参数，以便选择合适的变频器型 号和规格。
逆变电路
将直流电转换为频率和电 压均可调的交流电，通常 采用三相桥式逆变电路。
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控制电路部分
控制核心
一般采用微处理器或数字 信号处理器（DSP），实 现各种控制算法和逻辑功 能。
2024/1/29
检测电路
检测主电路中的电压、电 流等参数，为控制核心提 供反馈信号。
驱动电路
将控制核心输出的PWM信 号放大，驱动逆变电路中 的开关器件。
欠压故障
当变频器输入电压低于额定电压的0.9倍时，会触 发欠压保护。处理方法包括检查输入电源是否正 常、输入线路是否接触不良等，并相应处理电源 问题、修复线路接触问题。
2024/1/29
过压故障
当变频器输出电压超过额定电压的1.1倍时，会触 发过压保护。处理方法包括检查输入电压是否过 高、减速时间是否过短等，并相应调整输入电压 、延长减速时间。
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操作显示面板
操作按键
用于设置变频器的参数、启动/停止电 机等操作。
指示灯
指示变频器的电源状态、运行状态等 ，提供直观的视觉反馈。
显示屏幕
显示变频器的运行状态、故障信息等 ，方便用户了解变频器的工作情况。
2024/1/29
10
03
CATALOGUE
变频器应用技术教案
变频器应用技术教案第一章：变频器概述1.1 教学目标了解变频器的基本概念和作用掌握变频器的分类和主要技术参数理解变频器的工作原理和基本结构1.2 教学内容变频器的定义和作用变频器的分类及特点变频器的主要技术参数变频器的工作原理和基本结构1.3 教学方法采用讲解、演示和案例分析相结合的方式进行教学利用图片、图表和实物模型等辅助教学1.4 教学评估课堂问答：了解学生对变频器基本概念的理解程度课后作业：要求学生绘制变频器的基本结构图，并简要说明各部分功能第二章：变频器的安装与接线2.1 教学目标掌握变频器的安装位置和注意事项学会变频器的接线方法和安全措施了解变频器与电动机的连接方式变频器的安装位置和注意事项变频器的接线方法和安全措施变频器与电动机的连接方式2.3 教学方法采用讲解和实践相结合的方式进行教学引导学生参与实际操作，加强实践能力培养2.4 教学评估课堂问答：了解学生对变频器安装和接线的掌握程度实践操作：检查学生实际操作变频器安装和接线的能力第三章：变频器的调试与维护3.1 教学目标学会变频器的调试方法和步骤掌握变频器的日常维护和保养技巧了解变频器常见故障及其排除方法3.2 教学内容变频器的调试方法和步骤变频器的日常维护和保养技巧变频器常见故障及其排除方法3.3 教学方法采用讲解、演示和实践相结合的方式进行教学引导学生参与实际操作，加强实践能力培养课堂问答：了解学生对变频器调试和维护的掌握程度实践操作：检查学生实际操作变频器调试和维护的能力第四章：变频器在不同领域的应用实例4.1 教学目标了解变频器在工业生产中的应用领域学会分析不同领域中变频器的应用实例掌握变频器在不同应用场景下的参数设置和调整方法4.2 教学内容变频器在工业生产中的应用领域不同领域中变频器的应用实例分析变频器在不同应用场景下的参数设置和调整方法4.3 教学方法采用讲解、演示和案例分析相结合的方式进行教学引导学生参与实际操作，加强实践能力培养4.4 教学评估课堂问答：了解学生对变频器应用领域的理解程度案例分析：要求学生分析实际应用实例，提出参数设置和调整方案第五章：变频器的节能效果分析5.1 教学目标了解变频器节能原理和效果学会分析变频器在不同工况下的节能效果掌握变频器节能效果的评估方法5.2 教学内容变频器节能原理和效果变频器在不同工况下的节能效果分析变频器节能效果的评估方法5.3 教学方法采用讲解、演示和案例分析相结合的方式进行教学引导学生参与实际操作，加强实践能力培养5.4 教学评估课堂问答：了解学生对变频器节能原理的理解程度案例分析：要求学生分析实际工况下的节能效果，并提出评估方法第六章：变频器的保护功能与故障诊断6.1 教学目标理解变频器保护功能的重要性掌握变频器主要保护功能的工作原理学会使用变频器的故障诊断与排除方法6.2 教学内容变频器保护功能的作用与种类变频器内部保护电路的工作原理故障诊断与排除的基本步骤和方法6.3 教学方法采用讲解、演示和案例分析相结合的方式进行教学利用模拟故障进行故障诊断与排除的实践操作6.4 教学评估课堂问答：评估学生对变频器保护功能的了解程度故障诊断演练：检查学生实际操作变频器进行故障诊断与排除的能力第七章：变频器在电机控制中的应用7.1 教学目标理解变频器在电机控制中的作用学会使用变频器实现电机的软启动和软停止掌握变频器在电机调速中的应用技巧7.2 教学内容变频器在电机控制中的应用场景变频器实现电机软启动和软停止的原理与方法变频器调速时的参数设置与优化7.3 教学方法采用讲解、演示和案例分析相结合的方式进行教学引导学生参与实际操作，加强实践能力培养7.4 教学评估课堂问答：了解学生对变频器在电机控制中应用的理解程度实践操作：检查学生实际操作变频器控制电机的能力第八章：变频器在自动化生产线中的应用8.1 教学目标理解变频器在自动化生产线中的作用学会使用变频器实现生产线的调速与控制掌握变频器在自动化生产线中的应用案例8.2 教学内容变频器在自动化生产线中的应用场景变频器在生产线调速与控制中的参数设置变频器在自动化生产线中的应用案例分析8.3 教学方法采用讲解、演示和案例分析相结合的方式进行教学引导学生参与实际操作，加强实践能力培养8.4 教学评估课堂问答：了解学生对变频器在自动化生产线中应用的理解程度案例分析：要求学生分析实际应用案例，提出解决方案第九章：变频器的通信与集成9.1 教学目标理解变频器通信的重要性学会使用变频器的通信接口和协议掌握变频器与其他设备集成的方法9.2 教学内容变频器通信的原理与类型变频器常见通信接口和协议介绍变频器与其他设备集成的案例分析9.3 教学方法采用讲解、演示和案例分析相结合的方式进行教学引导学生参与实际操作，加强实践能力培养9.4 教学评估课堂问答：了解学生对变频器通信与集成的理解程度通信集成演练：检查学生实际操作变频器通信与集成的能力第十章：变频器的未来发展10.1 教学目标了解变频器技术的最新发展趋势掌握变频器在新能源领域的应用前景探讨变频器技术的未来发展方向10.2 教学内容变频器技术的最新发展趋势变频器在新能源领域的应用案例变频器技术的未来发展方向探讨10.3 教学方法采用讲解、演示和小组讨论相结合的方式进行教学引导学生关注变频器行业的最新动态，培养创新思维10.4 教学评估课堂问答：了解学生对变频器未来发展的理解程度小组讨论报告：评估学生对变频器未来发展前景的探讨和建议重点和难点解析重点环节1：变频器的基本概念和作用需要重点关注的内容：变频器的基本定义、作用以及在工业生产中的应用领域。
变频器原理及应用电子教案
•IGBT的输出特性，也称伏安特性，它描述的是以栅射电压为参考变量
时，集电极电流IC与集射极间电压UCE之间的关系。
IGBT的开关过程
UGE 90%UGEM
UGEM
10%UGEM
0
90%
IC ICM
td(on)
ICM tr
td(off)
t tf
10% ICM 0
• PWM控制的基本原理示意图
（1）单相桥式PWM变频电路工作原理 单相桥式PWM变频电路
1）单极性PWM控制方式工作原理 按照PWM控制的基本原理，如果给定了正弦波频率、幅值和半个周期内
的脉冲个数，PWM波形各脉冲的宽度和间隔就可以准确地计算出来。 图6-25 单极性PWM控制方式原理波形
① 当ur正半周时，让V1一直保持通态，V2保持断态。 ② 当ur负半周时，让V2一直保持通态，V1保持断态。
样可以用于IGBT。
• 在用于驱动电动机的逆变器电路中，为使IGBT能够稳定工作，要求IGBT
的驱动电路采用正负偏压双电源的工作方式。
• 为了使驱动电路与信号电隔离，应采用抗噪声能力强，信号传输时间端
的光耦合器件。
• 基极和发射极的引线应尽量短，基极驱动电路的输入线应为绞合线 • 为抑制输入信号的振荡现象，基极和发射极并联一阻尼网络。 • 驱动电路的输出级采用互补电路的形式以降低驱动源的内阻，同时加速
UCE
ton UCEM
tfi1
tfi2
toff
t
tfv1 tfv2
UCE(on)
O
t
2）主要参数 ①集电极—发射极额定电压UCES ②栅极—发射极额定电压UGES ③额定集电极电流IC
变频技术及应用电子教案变频第6章
3．PLC通过485通信接口控制变频器
这种控制方式的硬件接线简单，但需要增加通信用的接口 模块。且要求熟悉通信模块的使用方法和设计通信程序。
二．西门子通用变频器与PLC的通信
西门子通用变频器有两种通信协议：USS协议和通过 RS485接口的Profibus-DP协议。如果使用Profibus-DP协议 通信，必须使用Profibus-DP模块CB15；如果使用USS协议 通信，可通过一个SUB-D插座连接，采用两线制的RS485 接口，以USS通信协议作为现场监控和调试协议，最多可 连接31台通用变频器，最大数据传输速率为19.2kbit/s，然 后可用一个主站，如工业计算机或PLC进行控制。USS总 线上的每台通用变频器都有一个从站号 (在参数中设定)， 各站点由唯一的标识码识别，主站依靠它来识别每一台通 用变频器。
PLC与变频器的三种连接方法
1. 开关指令信号的输入
变频器的输入信号中包括对运行/停止、正转/反转、 点动等运行状态进行操作的开关型指令信号 (数字输 入信号)。PLC通常利用继电器触点或具有继电器触 点开关特性的元器件(如晶体管)与变频器连接，获取 运行状态指令。
使用继电器触点进行连接时，常因接触不良而带来 误动作；使用晶体管进行连接时，则需要考虑晶体 管本身的电压、电流容量等因素，保证系统的可靠 性。
成对电动机的控制。PLC与MM440接线如图所示。
二．PLC的变量约定 1. 数字输入: I124.1——电动机正转，SB1为正转按钮； I124.2——电动机停止，SB2为停止按钮； I124.3——电动机反转，SB3为反转按钮。 2. 数字输出: Q125.1——电动机正转/停止，至MM440的“5”端口； Q125.2——电动机反转/停止，至MM440的“6”端口。 3. 模拟输入端: PIW256——PLC模拟量输入地址，对应模拟量输入端子 “2”、“3”。 4. 模拟输出端: PQW256——PLC模拟量输出地址，对应模拟量输出端子“14”、
变频器应用技术教学教案
变频器应用技术教学教案第一章：变频器概述1.1 教学目标让学生了解变频器的定义、功能和作用。
让学生掌握变频器的分类和基本原理。
让学生熟悉变频器在工业应用中的重要性。
1.2 教学内容变频器的定义和功能变频器的分类和基本原理变频器在工业应用中的重要性1.3 教学方法采用讲解、演示和案例分析相结合的方式进行教学。
使用PPT、实物演示等辅助教学手段，帮助学生更好地理解变频器的工作原理和应用。
1.4 教学评估通过课堂提问、小组讨论等方式评估学生对变频器概述的理解程度。
第二章：变频器的基本原理2.1 教学目标让学生了解变频器的工作原理和基本组成部分。
让学生掌握变频器的工作方式和控制信号。
让学生熟悉变频器的调速原理和特性。
2.2 教学内容变频器的工作原理和基本组成部分变频器的工作方式和控制信号变频器的调速原理和特性2.3 教学方法采用讲解、演示和案例分析相结合的方式进行教学。
使用PPT、实物演示等辅助教学手段，帮助学生更好地理解变频器的工作原理和基本组成部分。
2.4 教学评估通过课堂提问、小组讨论等方式评估学生对变频器基本原理的理解程度。
第三章：变频器的安装与接线3.1 教学目标让学生了解变频器的安装位置和环境要求。
让学生掌握变频器的接线方法和注意事项。
让学生熟悉变频器的防护措施和故障预防。
3.2 教学内容变频器的安装位置和环境要求变频器的接线方法和注意事项变频器的防护措施和故障预防3.3 教学方法采用讲解、演示和案例分析相结合的方式进行教学。
使用PPT、实物演示等辅助教学手段，帮助学生更好地理解变频器的安装与接线过程。
通过课堂提问、小组讨论等方式评估学生对变频器安装与接线的理解程度。
第四章：变频器的参数设置与调试4.1 教学目标让学生了解变频器的参数设置方法和注意事项。
让学生掌握变频器的调试步骤和技巧。
让学生熟悉变频器参数对电机运行的影响。
4.2 教学内容变频器的参数设置方法和注意事项变频器的调试步骤和技巧变频器参数对电机运行的影响4.3 教学方法采用讲解、演示和案例分析相结合的方式进行教学。
变频器应用技术教学教案
变频器应用技术教学教案第一章：变频器基础知识1.1 变频器的定义1.2 变频器的工作原理1.3 变频器的分类及应用领域1.4 变频器与其他调速方式的比较第二章：变频器的构成及功能2.1 变频器的构成部件2.2 变频器的功能介绍2.3 变频器的接线方式2.4 变频器的主要性能参数第三章：变频器的调试与维护3.1 变频器的调试步骤3.2 变频器的参数设置3.3 变频器的维护与保养3.4 变频器常见故障及排除方法第四章：变频器在电动机控制中的应用4.1 变频器控制电动机的原理4.2 变频器控制电动机的运行方式4.3 变频器与电动机的匹配选择4.4 变频器在电动机控制中的应用案例第五章：变频器在其他设备中的应用5.1 变频器在风机和水泵中的应用5.2 变频器在起重机械中的应用5.3 变频器在生产线上的应用5.4 变频器在其他领域中的应用案例分析第六章：变频器在工业自动化中的应用6.1 工业自动化概述6.2 变频器在plc 控制系统中的应用6.3 变频器与plc 的联合调试与运行6.4 变频器在工业自动化领域案例分析第七章：变频器在交通运输领域的应用7.1 交通运输领域调速需求分析7.2 变频器在轨道交通中的应用7.3 变频器在汽车制造中的应用7.4 变频器在船舶推进系统中的应用第八章：变频器在电力系统中的应用8.1 电力系统对变频器的需求8.2 变频器在电力系统中的应用案例8.3 变频器在无功补偿中的应用8.4 变频器在新能源发电领域的应用第九章：变频器的节能效果及环保意义9.1 变频器节能原理9.2 变频器在不同领域的节能案例9.3 变频器在环保方面的意义9.4 变频器节能环保的未来发展趋势第十章：变频器技术的发展与创新10.1 变频器技术的发展历程10.2 当前变频器技术的研究热点10.3 变频器技术的创新应用10.4 变频器技术在未来发展趋势展望重点和难点解析重点环节1：变频器的工作原理与分类解析：理解变频器的工作原理是掌握其应用技术的基础。
变频器应用技术教案完整版
02
检测电路
对主电路中的电压、电流等参数进 行检测，并反馈给运算电路。
保护电路
对变频器进行过流、过压、欠压、 过热等保护。
04
保护电路与辅助电路
过流保护
当变频器输出电流超 过设定值时，保护电 路动作，切断输出。
过压保护
当变频器输出电压超 过设定值时，保护电 路动作，切断输出。
欠压保护
当变频器输入电压低 于设定值时，保护电 路动作，防止设备损 坏。
逆变电路
将直流电转换为可调频率和电压的交流电， 是变频器的核心部分。
滤波电路
对整流后的直流电进行滤波，以消除电压波 动和纹波。
制动电路
用于消耗或回馈电动机的再生制动能量。
控制电路组成及功能
01
运算电路
对外部输入的信号进行运算处理， 如频率、电压等设定信号。
驱动电路
根据运算电路的输出信号，驱动逆 变电路中的功率开关器件。
功能需求
考虑是否需要附加功能 （如通信接口、制动单元 等）。
安装环境要求及步骤
环境要求
干燥、通风良好，避免阳光直射和腐蚀性气体，远离振动源和电磁干扰源。
安装步骤
按照变频器安装说明书进行安装，确保接线正确、牢固，并进行接地处理。
日常检查与维护保养计划
日常检查
定期检查变频器运行状态，包括电流、电 压、温度等参数是否正常。
效果评估
对优化后的电梯控制系统进行效果评估，验 证优化效果是否达到预期目标。
工业生产线自动化升级
升级目标
明确工业生产线自动化升级的目标，如提高生产 效率、降低人工成本等。
实施难点及解决方案
分析在升级过程中可能遇到的难点，并提供相应 的解决方案。
变频器教案(学生工作页)
通用变频器教案(学生工作页)第一章：变频器概述1.1 学习目标理解变频器的基本概念熟悉变频器的主要应用领域掌握变频器的基本原理及组成部分1.2 教学内容介绍变频器的定义和作用分析变频器的主要应用领域，如工业、交通、家庭等讲解变频器的基本原理，包括整流、滤波、逆变等过程介绍变频器的组成部分，如整流器、滤波器、逆变器、控制模块等1.3 实践活动观察变频器的实物，识别其各个部分通过示例了解变频器在不同领域的应用第二章：变频器的工作原理2.1 学习目标理解变频器的工作原理熟悉变频器的主要功能掌握变频器的调速原理2.2 教学内容讲解变频器的工作原理，包括整流、滤波、逆变等过程分析变频器的主要功能，如速度控制、转矩控制、节能等讲解变频器的调速原理，包括频率控制、电压控制、转矩控制等2.3 实践活动通过实验了解变频器的工作原理及调速原理分析实际应用中变频器的调速效果第三章：变频器的安装与接线3.1 学习目标熟悉变频器的安装流程掌握变频器的接线方法了解变频器的安全注意事项3.2 教学内容讲解变频器的安装流程，包括安装位置、安装方式等介绍变频器的接线方法，包括电源接线、控制接线、输出接线等强调变频器的安全注意事项，如防尘、防水、防震等3.3 实践活动观察变频器的安装过程，学习正确的安装方法练习变频器的接线，掌握各种接线方式第四章：变频器的参数设置与调试4.1 学习目标熟悉变频器的参数设置方法掌握变频器的调试技巧了解变频器的故障处理方法4.2 教学内容讲解变频器的参数设置方法，包括基本参数和高级参数的设置介绍变频器的调试技巧，如启动、停止、加速、减速等分析变频器的故障处理方法，如故障原因、故障排除等4.3 实践活动练习变频器的参数设置，掌握各种参数的设置方法调试变频器，了解其运行状态和性能第五章：变频器的应用案例5.1 学习目标了解变频器在不同领域的应用案例掌握变频器在不同应用场景下的调速方法5.2 教学内容分析变频器在工业领域的应用案例，如电机控制、流水线等介绍变频器在交通领域的应用案例，如电梯控制、地铁牵引等讲解变频器在家庭领域的应用案例，如空调控制、洗衣机等5.3 实践活动分析实际应用中变频器的调速效果讨论变频器在不同领域中的应用前景第六章：变频器的维护与保养6.1 学习目标熟悉变频器的日常维护与保养措施掌握变频器故障的预防方法了解变频器的寿命延长策略6.2 教学内容讲解变频器的日常维护与保养措施，如清洁、检查、更换滤波电容等介绍变频器故障的预防方法，如避免过载、及时散热等分析变频器的寿命延长策略，如合理设置参数、避免频繁启停等6.3 实践活动观察变频器的日常维护与保养过程练习故障预防方法，如设置合适的启动停止模式第七章：变频器的故障诊断与维修7.1 学习目标熟悉变频器故障的现象与原因掌握变频器故障诊断的方法学会变频器故障的维修技巧7.2 教学内容分析变频器故障的现象与原因，如过流、过压、过热等讲解变频器故障诊断的方法，如观察法、仪器检测法、故障代码查询法等介绍变频器故障的维修技巧，如更换故障部件、修复电路等7.3 实践活动练习变频器故障诊断的方法，如通过故障现象判断故障原因尝试变频器故障的维修，如更换损坏的元件第八章：变频器的节能应用8.1 学习目标理解变频器节能的原理与效果掌握变频器在不同领域的节能应用了解变频器节能的优势与挑战8.2 教学内容讲解变频器节能的原理与效果，如减少能耗、提高效率等分析变频器在不同领域的节能应用，如电机控制、空调系统等讨论变频器节能的优势与挑战，如初始投资、维护成本等8.3 实践活动观察变频器节能效果的实验，如比较节能前后的能耗分析实际应用中变频器的节能效果第九章：变频器在自动化控制系统中的应用9.1 学习目标理解自动化控制系统的基本原理掌握变频器在自动化控制系统中的作用了解变频器与其他控制设备的协同工作9.2 教学内容讲解自动化控制系统的基本原理，如PID控制、模糊控制等介绍变频器在自动化控制系统中的作用，如速度控制、转矩控制等分析变频器与其他控制设备的协同工作，如PLC、传感器等9.3 实践活动学习自动化控制系统的设计与实施，如使用PLC与变频器配合实现控制观察变频器在自动化控制系统中的实际应用第十章：变频器的发展趋势与新技术10.1 学习目标了解变频器行业的发展趋势掌握变频器的新技术应用预测变频器未来的发展方向10.2 教学内容分析变频器行业的发展趋势，如市场规模、产品种类等介绍变频器的新技术应用，如矢量控制、神经网络控制等预测变频器未来的发展方向，如智能化、集成化等10.3 实践活动学习变频器新技术的应用案例，如矢量控制技术的实验讨论变频器未来的发展趋势及其对行业的影响重点和难点解析一、变频器的基本概念和应用领域：理解变频器的作用和它在不同行业中的应用是学习的基础。
变频器应用技术教案
变频器应用技术教案第一章：变频器基础知识1.1 变频器的定义1.2 变频器的工作原理1.3 变频器的分类及特点1.4 变频器的主要技术参数第二章：变频器的安装与接线2.1 变频器的安装环境及要求2.2 变频器的接线方式及注意事项2.3 变频器与电动机的连接2.4 变频器与控制系统的连接第三章：变频器的操作与维护3.1 变频器的操作界面及功能介绍3.2 变频器的启动、停止与制动操作3.3 变频器的频率设置与运行模式选择3.4 变频器的故障诊断与处理3.5 变频器的日常维护与保养第四章：变频器在工业应用中的实例分析4.1 变频器在电动机调速中的应用4.2 变频器在起重机械中的应用4.3 变频器在中央空调系统中中的应用4.4 变频器在生产线自动控制系统中的应用第五章：变频器的编程与调试5.1 变频器的编程软件及使用方法5.2 变频器参数的设置与调整5.3 变频器外部电路的设计与调试5.4 变频器与PLC的联机编程与调试第六章：变频器的保护功能与故障处理6.1 变频器的保护功能介绍6.2 变频器故障原因分析6.3 故障处理与维修方法6.4 故障案例分析与启示第七章：变频器在不同行业中的应用案例7.1 变频器在工业自动化生产线中的应用7.2 变频器在建筑行业中的应用7.3 变频器在交通运输领域中的应用7.4 变频器在环保设备中的应用第八章：变频器的选型与配套设备8.1 变频器的选型依据及注意事项8.2 变频器与其他控制设备的搭配选择8.3 变频器与电动机的匹配8.4 变频器的安装与调试配套设备第九章：变频器的节能效果分析9.1 变频器节能原理介绍9.2 变频器节能效果的评估方法9.3 变频器在不同应用场景中的节能案例9.4 变频器节能的经济效益分析第十章：变频器技术的未来发展10.1 变频器技术的发展趋势10.2 变频器在新兴领域的应用前景10.3 变频器技术创新与挑战10.4 我国变频器产业的发展现状与展望重点和难点解析一、变频器基础知识难点解析：理解变频器的工作原理，掌握不同类型变频器的特点及适用场景，了解变频器的主要技术参数及其影响因素。
《变频器原理及应用(第3版)》—电子教案
教学内容1.2 异步电动机变频调速的原理知识目标：1. 掌握异步电动机变频调速的原理。
2. 了解异步电动机的机械特性。
技能目标：熟悉异步电动机变频调速的原理。
教学内容1.2 异步电动机变频调速的原理1.2.1 异步电动机变频调速工作原理异步电动机的转速n的表达式为)1(60)1(1spfsnn-=-=改变f1 、p和s都可以调速。
11.2.2 三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性曲线如图1-5所示。
图1-5 三相异步电动机的机械特性曲线教学内容1．起动转矩T st度2．额定转矩T N 3．最大转矩T M1.2.3 三相异步电动机的起动在生产中，除了小容量的三相异步电动机能直接起动外，一般要采取不同的方法起动，比如自耦变压器降压起动、串电阻或电抗器降压起动、Y-Δ降压起动等。
在变频调速拖动系统中，变频器用降低频率f1从而也降低了U1的方法来起动电动机。
如图1-6所示为低频起动时电动机的机械特性曲线。
电动机以很低的频率起动，随着频率的上升，转速上升，直至达到电动机的工作频率后，电动机稳速运行。
在此过程中，转速差Δn被限制在一定的范围，起动电流也将被限制在一定的范围内．而且动态转矩ΔT很小，起动过程很平稳。
图1-6 低频起动时电动机的机械特性曲线1.2.4 三相异步电动机的制动电动机的制动状态是指电磁转矩T与转速n方向相反的状态。
三相异步电动机的制动方式有直流制动、回馈制动和反接制动等。
教学内容1．直流制动电动机制动时，切断电动机的三相电源，在定子绕组中通入直流电，产生一恒定磁场，如图1-7a所示。
由于转子在机械惯性作用下仍按原方向旋转．它切割恒定磁场产生感应电流．用左手定则可判断感应电流在磁场中的受力方向，从而可判断电磁转矩方向与转子转速方向相反，为制动转矩。
如图1-7b所示。
a) 直流制动的原理b)直流制动的机械特性曲线图1-7 直流制动的原理与机械特性2．回馈制动由于某些原因，当n＞n1时，转子切割旋转磁场的方向和电动运行状态n＜n1正好相反，转子中感应电动势和电流的方向也相反，电磁转矩T也就和n反向，为制动转矩。
电子课件-《变频技术及应用(三菱 第二版)》-B02-0757 课题一 变频器基本操作
源型逻辑时输入输出信号的电流流向
课题一 变频器基本操作
５． PU 接口的连接
PU 接口的连接
课题一 变频器基本操作
二、变频器的内部结构
变频器内部结构框图
课题一 变频器基本操作
１． 主控电路 （１） 主控电路的基本任务 １） 接收各种信号 ２） 进行基本运算 ３） 输出计算结果 （２） 主控电路的其他任务 １） 实现各项控制功能。 ２） 实施各项保护功能。
冲量相等形状不同的三种窄脉冲 ａ） 矩形脉冲 ｂ） 三角形脉冲 ｃ） 正弦丰波脉冲
课题一 变频器基本操作
把如图ａ 所示的正弦半波波形分成 N 等份，就可把正弦 半波看成由 N 个彼此相连的脉冲所组成的波形。
原理图 ａ） 正弦半波脉冲序列 ｂ） 矩形脉冲序列 （ PWM 波形）
课题一 变频器基本操作
配线盖板拆卸与安装示意图
课题一 变频器基本操作
四、变频器控制逻辑方式切换
在教师指导下，按照图所示反复练习控制逻辑方式切换。
控制逻辑切换
课题一 变频器基本操作
任务测评
任务测评表
课题一 变频器基本操作
任务 ２ 变频器的运行操作 学习目标
１． 熟悉变频器常用基本参数的意义。 ２． 掌握变频器功能单元及参数设置方法。 ３． 能独立操作变频器，控制电动机进行连续运行。
课题一 变频器基本操作
IGBT 模块的外形、结构、图形符号 ａ） IGBT 模块的外形 ｂ） 结构 ｃ） 图形符号
课题一 变频器基本操作
４． 变频器的内部布置
变频器的内部布置
课题一 变频器基本操作
三、变频器的基本工作原理
１． 变频调速的基本控制方式 （１） 基频以下的恒磁通变频调速 （２） 基频以上的弱磁变频调速 ２． 变频器的基本构成 （１） 整流器 （２） 逆变器 （３） 中间直流环节 （４） 控制电路
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3．PLC通过485通信接口控制变频器
这种控制方式的硬件接线简单，但需要增加通信用的接口 模块。且要求熟悉通信模块的使用方法和设计通信程序。
二．西门子通用变频器与PLC的通信
西门子通用变频器有两种通信协议：USS协议和通过 RS485接口的Profibus-DP协议。如果使用Profibus-DP协议 通信，必须使用Profibus-DP模块CB15；如果使用USS协议 通信，可通过一个SUB-D插座连接，采用两线制的RS485 接口，以USS通信协议作为现场监控和调试协议，最多可 连接31台通用变频器，最大数据传输速率为19.2kbit/s，然 后可用一个主站，如工业计算机或PLC进行控制。USS总 线上的每台通用变频器都有一个从站号 (在参数中设定)， 各站点由唯一的标识码识别，主站依靠它来识别每一台通 用变频器。
电动机的正反转运行； 当电动机正向运行时，正向起动时间为8s，电动机正向运
行转速为840r/min，对应频率30Hz。当电动机反向运行时， 反向起动时间为8s，电动机反向运行转速为840 r/min，对 应频率30Hz。当电动机停止时，发出停止指令8s内电动机 停止。 二．通过PLC的正确编程、变频器参数的正确设置，实现 电动机的正反向点动运行。电动机正向反向点动转速 560r/min，对应频率20Hz。点动斜坡上升或下降时间为6s。
（3）参数组态及编程 1）设置变频器参数
2）定义USS内部变量 3) 编写程序 见下图。
6.2 项目2-PLC和变频器联机实现电动机的 正反转运行
项目内容 利用S7-300PLC和MM440变频器设计电动机正反转运行的
控制电路。控制要求如下： 一．通过PLC的正确编程、变频器参数的正确设置，实现
PLC与变频器的三种连接方法
1. 开关指令信号的输入
变频器的输入信号中包括对运行/停止、正转/反转、 点动等运行状态进行操作的开关型指令信号 (数字输 入信号)。PLC通常利用继电器触点或具有继电器触 点开关特性的元器件(如晶体管)与变频器连接，获取 运行状态指令。
使用继电器触点进行连接时，常因接触不良而带来 误动作；使用晶体管进行连接时，则需要考虑晶体 管本身的电压、电流容量等因素，保证系统的可靠 性。
6.1 项目1-PLC与变频器的连接
项目内容 利用S7-200PLC和MM440变频器实现PLC对变频
器的通信控制；S7-200PLC与站号为1的变频器通 信控制电机的转速。 相关知识 一个PLC系统由三部分组成:中央单元、输入/输出 模块和编程单元。在一个由PLC和变频器组成的 调速系统中，PLC可提供控制信号 (如速度)和指 令通断信号(启动、停止、反向)给变频器。
在设计变频器的输入信号电路时还应该注意到，当 输入信号电路连接不当时有时也会造成变频器的误 动作。
2. 数值信号的输入
变频器中也存在一些数值型 (如频率、电压 等)指令信号的输入，可分为数字输入和模 拟输入两种，数字输入多采用变频器面板 上的键盘操作和串行接口来设定；模拟输 入则通过接线端子由外部给定，通常是通 过0~10V(或5V)的电压信号或者0(或 4)~2OmA的电流信号输入。由于接口电路 因输入信号而异，故必须根据变频器的输 入阻抗选择PLC的输出模块。
由于变频器在运行过程中会带来较强的电磁干扰，为了保 证PLC不因变频器主电路的断路器及开关器件等产生的噪 声而出现故障，在将变频器和PLC等上位机配合使用时还 必须注意:
（1) 对体按照规定的标准和接地条件进行接地。此 时，应避免和变频器使用共同的接地线，并在接地时尽可 能使两者分开。
项目实施
一．设备、工具和材料
MM440变频器，S7-200PLC，通信适配器，通信电缆，三 相交流电动机，直流24V电源，接触器，空气断路器，接 线端子，电工工具，万用表，按钮，导线。
二．技能训练
1.按电路图接线
使用一根标准的Profibus电缆接在S7-2OOCPU通信口的1、 3、8端上，电缆另一端是无插头的，对应的三根线分别接 到变频器的PE、29、30端子上，如图6-3所示。S7-200的 CPU最多可以接31个变频器，每个变频器要有唯一的站址， 通过变频器的参数进行设置。
当变频器和PLC的电压信号范围不同时，例如，变频器的 输入信号范围为0~lOV而PLC的输出电压信号范围为0~5V 时，或PLC一侧的输出信号电压范围为0~10V而变频器的 输入信号电压范围为0~5V时，由于变频器和晶体管的允许 电压、电流等因素的限制，则需以串联电阻的分压，以保 证进行开关时不超过PLC和变频器相应部分的容量。此外， 在连线时还应该注意将布线分开，保证主电路一侧的噪声 不传至控制电路。
（2) 当电源条件不太好时，应在PLC的电源模块以及输入/ 输出模块的电源线上接入噪声滤波器和降低噪声用的变压 器等。此外，如有必要在变频器一侧也应采取相应措施。
（3) 当把变频器和PLC安装在同一操作柜中时，应尽可能 使与变频器和PLC有关的电线分开。
（4) 通过使用屏蔽线和双绞线达到提高抗噪声水平的目的。
通常变频器也通过接线端子向外部输出相应的监测模拟信 号，电信号范围通常为0~5V(或1OV)及0(或4)~2OmA电流 信号。无论是哪种情况，都必须注意PLC一侧输入阻抗的 大小以保证电路中的电压和电流不超过电路的容许值，从
而提高系统的可靠性和减少误差。此外，由于这些监测系
统的组成都互不相同，当有不清楚的地方时最好向厂家咨 询。
2.操作步骤
（1）正确连接电路。
（2）确立通信方案
西门子自动化产品的小型变频器与S7-20O的PLC 之间的通信只能采用USS方式。USS协议是传动 产品 (变频器等)通讯的一种协议，为主-从总线结 构。总线上的每个传动装置有一个从站号(在参数 中设定)，主站(PC，西门子PLC)依靠它识别每个 传动装置。S7-2OOPLC可以作为主站，用户使用 指令可以方便地实现对变频器的控制。S72OOPLC提供的USS协议指令为USS INIT和 DRV_CTRL。见下表。