变频器的基本原理与应用
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变频器的基本原理与应用
基本概念 结构与原理 应用领域 应用意义 实际应用与操作 故障判断与排除
4.变频器的意义
变频器的应用意义
变频器个应用如此广泛， 其意义主要体现在以下几方面： ? 节能：根据流体力学和电力学知识可知，水泵电机的耗电功率与 转速近似成立方比的关系。例如：一台水泵电机功率为 55KW，当转 速下降到原来的 4/5时，其耗电量为 28.16KW，省电48.8%，当转速 下降到1/2时，其耗电量为 6.875KW，省电87.5%。
按照苏10-3站变频器正常运作状态下，潜水泵（ 5.5KW）转速 为原来的3/5左右，也就是省电近 78.4%。
变频器的应用意义
变频器的应用意义
变频器的应用意义
? 保护电机： 电机直接启动时，启动电流是额定电流的 4~7倍，这 样会对机电设备和供电电网造成严重的冲击。使用变频器后，利用变 频器的软启动功能将使启动电流从零开始逐渐提升，最大值也不会超 过额定电流，减轻了电流对设备的冲击，从而延长了设备的使用寿命， 同时节省了维护费用。
? 变频器操作面板
变频器的应用领域
? 泵类负载：泵类负载，量大面广，包括水泵、油泵、化工泵、泥 浆泵等，有低压中小容量，也有高压大容量。采用变频控制时，电机 或泵的转数下降，轴承等机械部件磨损降低，泵端密封系统不易损坏， 机泵故障率降低，维修工作量大为减少。高楼的恒压供水变频系统， 虽然只是变频器的简单应用，但很好得满足了高层用户用水的压力稳 定性，大大节约了能源。
? 调速原理 N = 60 f (1-s)/ p
变频器的结构与原理
（1）
f = 电机供电频率 s= (n1-n)/n1 转差率 p = 电机极对数
?改变电机的极对数
?改变电机的转差率
①转子串电阻调速 ②定子调压调速
交流电机模型
?改变电机的供电频率，即变频调速
由式(1)可知，转速N与频率f成正比，只要改变频率 f即可改
变电动机的转速，当频率 f在0～50Hz的范围内变化时，电动机转
速调节范围非常宽。变频器就是通过改变电动机电源频率实现速
度调节的，是一种理想的高效率、高性能的调速手段。
变频器的基本原理与应用
基本概念 结构与原理 应用领域 应用意义 实际应用与操作 故障判断与排除
3. 应用领域
变频器的应用领域
20世纪90年代开始，交流变频调速装置在我国的应用有了突飞 猛进的发展。由于变频调速在频率范围、动态相应、调速精度、低频 转矩、转差补偿、通讯功能、智能控制、功率因数、工作效率、使用 方便等方面是以往的交流调速方式无法比拟的，它以体积小、重量轻、 通用性强、拖动领域宽、保护功能完善、可靠性高、操作简便等优点， 深受钢铁、冶金、矿山、石油、石化、化工、机械、电力、自来水等 行业的欢迎，社会效益非常显著。
变频器的基本原理与应用
变频器的基本原理与应用
基本概念 结构与原理 应用领域 应用意义 实际应用与操作 故障判断与排除
变频器的基本概念
1.基本概念
变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频率电源变换 为另一频率的电能控制装置，能实现对交流异步电机的软起动、 变频调速、提高运转精度、改变功率因素、过流 /过压/过载保护 等功能。
2.结构与原理
? 主机分解图
变频器的结构与原理
变频器的结构与原理
? 内部结构
变频器基本结构分为 4部分：整流单元、中间直流环节、 逆变器和控制电路。
□ 整流单元将工作频率固定的交流电转换为直流电。 □ 中间直流环节也称储能环节， 主要是高容量电容存储转换后的电能。 □ 逆变器由大功率开关晶体管阵 列组成电子开关，将直流电转化成不 同频率、宽度、幅度的方波。 □ 控制电路按设定的程序工作， 控制输出方波的幅度与脉宽，使叠加 为近似正弦波的交流电，驱动交流电 动机。
? 风机类负载： 风机类负载，也是量大面广设备，各行各业普遍应 用，多数是调节挡板开度来调节风量，浪费大量电能。某炼油厂 65吨 /时中压锅炉是为回收催化裂化装置生产中产生的一氧化碳气而设置 的主要动力设备。由于燃烧燃料的不同，所需风量相差近一倍。为此， 他们对锅炉风机采用变频调速控制，去掉了风机挡板，年节电 67万度， 节电率67.7%，锅炉燃烧率提高 1.6~2.7% ，节省燃料油 989~1628 吨。
同时，变频器具有过载、过压、过流、欠压等自动保护功能。 ? 自动控制： 完全实现自动控制，且可与其它自控装置进行电气联 锁，实现的自动保护及计算机控制。 ? 环保：电机将在低于额定转速的状态下运行，减少了噪声对环境 的影响。
变频器的基本原理与应用
基本概念 结构与原理 应用领域 应用意义 实际应用与操作 故障判断与排除
变频器实际操作与应用
5.变频器实际操作与应用
? 整体链路图
ຫໍສະໝຸດ Baidu
+
-
PT114+
C1
PT114-
11
苏10-3站变频器链路 图
变频器实际操作与应用
? 压变简单原理
0.6
压力与电流关系图
0.5
0.4
） （Mpa 0.3 力 压
0.2
0.23
0.1
0
0
45
10 11.36
15
20
25
电流（mA）
变频器实际操作与应用
变频器的应用领域
? 音乐喷泉类负载 ：非常招揽游人的音乐喷泉，其水的高低和量 的大小是靠变频控制的。目前较多的大型喷泉多采用变频控制。美观 而经济。 音乐喷泉的工作原理是，根据播放的音乐来控制水柱，达 到与音乐同步的效果，而水柱是由水泵来控制的。由变频器控制电机 的转速，使水柱发生变化。
改变频率就改变了电机的转速，也就改变了水泵的压力，音乐的 不同频率经单片机处理送到变频电机的控制端，使电机转速随音乐的 音调，节奏，和强弱变化，水泵的压力随之变化，喷岀的水就有了高 低变化。
通常，把电压和频率固定不变的交流电变换为电压或频率可 变的交流电的装置称作“变频器”。为了产生可变的电压和频率， 该设备首先要把三相或单相交流电变换为直流电（ DC）；然后再 把直流电（DC）变换为三相或单相交流电（ AC），我们把实现 这种转换的装置就称为“变频器”。
变频器的基本原理与应用
基本概念 结构与原理 应用领域 应用意义 实际应用与操作 故障判断与排除
变频器的基本原理与应用
基本概念 结构与原理 应用领域 应用意义 实际应用与操作 故障判断与排除
4.变频器的意义
变频器的应用意义
变频器个应用如此广泛， 其意义主要体现在以下几方面： ? 节能：根据流体力学和电力学知识可知，水泵电机的耗电功率与 转速近似成立方比的关系。例如：一台水泵电机功率为 55KW，当转 速下降到原来的 4/5时，其耗电量为 28.16KW，省电48.8%，当转速 下降到1/2时，其耗电量为 6.875KW，省电87.5%。
按照苏10-3站变频器正常运作状态下，潜水泵（ 5.5KW）转速 为原来的3/5左右，也就是省电近 78.4%。
变频器的应用意义
变频器的应用意义
变频器的应用意义
? 保护电机： 电机直接启动时，启动电流是额定电流的 4~7倍，这 样会对机电设备和供电电网造成严重的冲击。使用变频器后，利用变 频器的软启动功能将使启动电流从零开始逐渐提升，最大值也不会超 过额定电流，减轻了电流对设备的冲击，从而延长了设备的使用寿命， 同时节省了维护费用。
? 变频器操作面板
变频器的应用领域
? 泵类负载：泵类负载，量大面广，包括水泵、油泵、化工泵、泥 浆泵等，有低压中小容量，也有高压大容量。采用变频控制时，电机 或泵的转数下降，轴承等机械部件磨损降低，泵端密封系统不易损坏， 机泵故障率降低，维修工作量大为减少。高楼的恒压供水变频系统， 虽然只是变频器的简单应用，但很好得满足了高层用户用水的压力稳 定性，大大节约了能源。
? 调速原理 N = 60 f (1-s)/ p
变频器的结构与原理
（1）
f = 电机供电频率 s= (n1-n)/n1 转差率 p = 电机极对数
?改变电机的极对数
?改变电机的转差率
①转子串电阻调速 ②定子调压调速
交流电机模型
?改变电机的供电频率，即变频调速
由式(1)可知，转速N与频率f成正比，只要改变频率 f即可改
变电动机的转速，当频率 f在0～50Hz的范围内变化时，电动机转
速调节范围非常宽。变频器就是通过改变电动机电源频率实现速
度调节的，是一种理想的高效率、高性能的调速手段。
变频器的基本原理与应用
基本概念 结构与原理 应用领域 应用意义 实际应用与操作 故障判断与排除
3. 应用领域
变频器的应用领域
20世纪90年代开始，交流变频调速装置在我国的应用有了突飞 猛进的发展。由于变频调速在频率范围、动态相应、调速精度、低频 转矩、转差补偿、通讯功能、智能控制、功率因数、工作效率、使用 方便等方面是以往的交流调速方式无法比拟的，它以体积小、重量轻、 通用性强、拖动领域宽、保护功能完善、可靠性高、操作简便等优点， 深受钢铁、冶金、矿山、石油、石化、化工、机械、电力、自来水等 行业的欢迎，社会效益非常显著。
变频器的基本原理与应用
变频器的基本原理与应用
基本概念 结构与原理 应用领域 应用意义 实际应用与操作 故障判断与排除
变频器的基本概念
1.基本概念
变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频率电源变换 为另一频率的电能控制装置，能实现对交流异步电机的软起动、 变频调速、提高运转精度、改变功率因素、过流 /过压/过载保护 等功能。
2.结构与原理
? 主机分解图
变频器的结构与原理
变频器的结构与原理
? 内部结构
变频器基本结构分为 4部分：整流单元、中间直流环节、 逆变器和控制电路。
□ 整流单元将工作频率固定的交流电转换为直流电。 □ 中间直流环节也称储能环节， 主要是高容量电容存储转换后的电能。 □ 逆变器由大功率开关晶体管阵 列组成电子开关，将直流电转化成不 同频率、宽度、幅度的方波。 □ 控制电路按设定的程序工作， 控制输出方波的幅度与脉宽，使叠加 为近似正弦波的交流电，驱动交流电 动机。
? 风机类负载： 风机类负载，也是量大面广设备，各行各业普遍应 用，多数是调节挡板开度来调节风量，浪费大量电能。某炼油厂 65吨 /时中压锅炉是为回收催化裂化装置生产中产生的一氧化碳气而设置 的主要动力设备。由于燃烧燃料的不同，所需风量相差近一倍。为此， 他们对锅炉风机采用变频调速控制，去掉了风机挡板，年节电 67万度， 节电率67.7%，锅炉燃烧率提高 1.6~2.7% ，节省燃料油 989~1628 吨。
同时，变频器具有过载、过压、过流、欠压等自动保护功能。 ? 自动控制： 完全实现自动控制，且可与其它自控装置进行电气联 锁，实现的自动保护及计算机控制。 ? 环保：电机将在低于额定转速的状态下运行，减少了噪声对环境 的影响。
变频器的基本原理与应用
基本概念 结构与原理 应用领域 应用意义 实际应用与操作 故障判断与排除
变频器实际操作与应用
5.变频器实际操作与应用
? 整体链路图
ຫໍສະໝຸດ Baidu
+
-
PT114+
C1
PT114-
11
苏10-3站变频器链路 图
变频器实际操作与应用
? 压变简单原理
0.6
压力与电流关系图
0.5
0.4
） （Mpa 0.3 力 压
0.2
0.23
0.1
0
0
45
10 11.36
15
20
25
电流（mA）
变频器实际操作与应用
变频器的应用领域
? 音乐喷泉类负载 ：非常招揽游人的音乐喷泉，其水的高低和量 的大小是靠变频控制的。目前较多的大型喷泉多采用变频控制。美观 而经济。 音乐喷泉的工作原理是，根据播放的音乐来控制水柱，达 到与音乐同步的效果，而水柱是由水泵来控制的。由变频器控制电机 的转速，使水柱发生变化。
改变频率就改变了电机的转速，也就改变了水泵的压力，音乐的 不同频率经单片机处理送到变频电机的控制端，使电机转速随音乐的 音调，节奏，和强弱变化，水泵的压力随之变化，喷岀的水就有了高 低变化。
通常，把电压和频率固定不变的交流电变换为电压或频率可 变的交流电的装置称作“变频器”。为了产生可变的电压和频率， 该设备首先要把三相或单相交流电变换为直流电（ DC）；然后再 把直流电（DC）变换为三相或单相交流电（ AC），我们把实现 这种转换的装置就称为“变频器”。
变频器的基本原理与应用
基本概念 结构与原理 应用领域 应用意义 实际应用与操作 故障判断与排除