变频器原理及电气传动基础

Click to edit Master title style,*,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,Emerson Confidential,Click to edit Master title style,*,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,Emerson Confidential,变频器原理及电气传动基础,郝培靖,致尊敬的嘉宾们,拜托嘛,.,请将手机调至,“,静音,”/“,振动”状态或者关机，请检查是否签到？,目录,电气传动基础概念,变频器,原理,故障保护,目录,电气传动基础概念,电气传动基础概念,1、异步电动机,铭牌：额定功率,8,、额定电流、额定转速,电机转速,=,（,120,频率,f,）,（,1-S,）,/,级数,额定转矩,=9550,额定功率,KW/,额定转速,r/m,（,N*M,）,额定转矩,=974,额定功率,KW/,额定转速,r/m,（,kg*M,）,三相桥式控制（可控、不可控）输出电压,2、直流电动机,铭牌：,额定转矩,、额定转速、,电枢额定电压,、,电枢额定电流、励磁额定电压、励磁额定电流,触发六波头输出，,12,脉波输出、,18,、,24,谐波分析,3,、同步电动机,交流永磁同步电机、直流永磁同步电机,电气传动基础概念,4,、变频器,电压划分：小于,1000V,1KV-10KV,大于等于,10KV,调速范围：,EV2000 EV3000,参数自整定：静止调谐、旋转调谐,电气传动基础概念,R1,、,X1l,、,R2,、,X2l,、,Xm,、,I0,分别代表：,定子电阻、定子漏感抗、转子电阻、转子漏感抗、互感抗、空载电流。,功能码,FH.05,为定、转子漏感抗之和。,(GJJ,先流调后速调，内环后外环，空载电流加大）,电气传动基础概念,FH.00,电机极数,2,14,FH.01,额定功率,0.4,999.9kW,FH.02,额定电流,0.1,999.9A,FH.03,空载电流,I,0,0.1,999.9A,FH.04,定子电阻,%R,1,0.00%,50.00%,FH.05,漏感抗,%X,0.00%,50.00%,FH.06,转子电阻,%R,2,0.00%,50.00%,FH.07,互感抗,%Xm,0.0%,2000%,FH.08,额定转差频率,0.00,20.00Hz,电气传动基础概念,高速脉冲输入输出：,EV2000 X7,、,X8 100KHZ,速度设定精度：,EV3000 11,位,1/2000,最大频率（模拟口）,过载能力：,EV2000 150%Ie 1,分钟,反时限保护,保护时间相对额定电流的倍数,保护时间相对额定电流的倍数,1,小时后保护,等于,1.14,倍时,30,分钟后保护,等于,1.23,倍时,10,分钟后保护,等于,1.32,倍时,5,分钟后保护,等于,1.41,倍时,1,分钟后保护等于,1.50,倍时,1,分钟后保护等于,1.50,倍时,55,秒钟后保护等于,1.59,倍时,55,秒钟后保护等于,1.59,倍时,30,秒钟后保护等于,1.68,倍时,30,秒钟后保护等于,1.68,倍时,10,秒钟后进行保护,1.77,倍,软件过流保护点,10,秒钟后进行保护,1.77,倍,软件过流保护点,不予保护当保护值小于,1.14,倍的变频器额定电流时,不予保护当保护值小于,1.14,倍的变频器额定电流时,电气传动基础概念,瞬停不停功能,转速跟踪再启动,停电再启动,过流？,过压？,直流制动,负荷分配,变频器效率 输出功率,/,输入功率,变频器功率因数 变频器有用功,/,变频器视在功率（电抗器）,转动惯量：,GD2=1/2W*D2=kg.m2,转动惯量越大，加减速时间越长,电动转矩,负载转矩,=,加速转矩,=GD2*,角加速度,闭环预置频率,F5.18,闭环预置频率保持时间,F5.19,运行转速显示,F8.01,示波器功能（判断编码器是否连接良好）,F0.14F0.20 V/F,曲线设定（电机滑差小的场合）,电气传动基础概念,问题,1,：某客户购买一台,5.5KWEV2000,变频器，,使用一台,5.5KW 4,级异步电机，要求速度闭环控制,请问应选用多大码盘合适？,问题,2,：计算额定转速,1430,，,4,级，,3,。,7kw,的额定,扭矩？,电气传动基础概念,Te=974*3.7/1430=2.08kg.m,Te=9550*3.7/1430=20.4,N.m,问题,3,、变频器选型？,1,、变频器驱动单台电机？,2,、变频器同时驱动多台电机？,3,、变频器依次驱动多台电机？,电气传动基础概念,问题,3,、变频器选型？,1,、变频器驱动单台电机？变频器输出电流大于电机额定电流,1.1,2,、变频器同时驱动多台电机？电机额定电流之和,1.1,倍,3,、变频器依次驱动多台电机？,A,、采用变频器限流功能，但影响运行电机速度,电机额定电流之和,1.1,倍,B,、不影响运行电机速度,电机额定电流之和,1.1,倍,+,最后启动电机的启动电流（启动电流为电机额定电流,6,8,倍）,例子：,110KW 4,级电机,200%,过载,1,分钟，要求选型变频器重载？,问题,4,、制动电阻选型？,电气传动基础概念,问题,4,、制动电阻选型？,标准配置及制动电阻的选用，见用户手册,其它工况下制动电阻选用,能耗电阻的阻值由下式决定：,RLoUD,（,1,1.2,）,Ie,）,式中，,RLO,制动电阻,UD,直流电压（按照,800V,计算）,Ie,电动机的额定电流,制动电阻的功率（按长期工作制考虑）：,PLoUD2RLo,对于间歇运行的工况，可适当减小制动电阻功率。,问题,5,、输入交流电抗器选型？,电气传动基础概念,问题,5,、输入交流电抗器选型？,电阻,=,Vac,Percent volt drop,ohms,3,Iac,100,电感,=,阻值,1000,milli,-Henrys,2,Pi,f,Example,For 2%drop at 100 amps,Z=,415,2,=0.0479 ohms,1.732,100 100,L=,0.0479 1000,=0.152,mH,2,3.1415 50,电气传动基础概念,问题,6,：,机器的最高线速度：,100m/min,，最低点线速度为,10m/min,最小纸卷直径,Dmin,=100mm,最大纸卷直径,Dmax,=1600mm,；,纸带张力,600N,；纸克重,80-300g,之间的品种，相当于,A4,纸及比,A4,纸厚,2-3,倍的食品包装盒类。,纸卷直径为,1600mm,时，纸卷重量为：,1.5T,，转动惯量：,474,千克,.,平方米,提升速度为,30,秒提升从,20m/min,到,100m/min,客户拟张力检测为气动浮辊的线性位移传感器的电压信号输出。前级拉纸电机为多台高精度,伺服同步控制，线速度信号通过,S7300-PLC,的,profibus,通讯输出。,客户希望我司能根据以上提供的数据参数帮助推荐一款电机、减速机及功率选型。,电气传动基础概念,电机和减速机选型,解决方法：恒线速度收卷近似恒功率负载，选型以转矩比较好：,先要选好减速比，以,4,极电机为例，最大线速度,100m/min,，最小卷径,100mm,，,不考虑电机超速运行，可以参考如下,i,1500/,（,Vmax/(,*,Dmin,)=4.7 ,可以取,i=5,。,Vmax,=100,Dmin,=0.1m,恒速运行时的目标张力为,600N,最大卷径为,1.6m,，最小卷径为,0.1m,，则：,最大卷径时转矩,(,负载侧,)T1,N*r=600*0.8=480 NM,最小卷径时转矩（负载侧）,T0=N*,rmin,=600*0.05=30NM,电气传动基础概念,加速转矩，,30S,内线速度由,20m/min,加速到,100m/min,，,J=474kgm2,，恒线速时的惯,量转矩比较小，可以忽略，则,加速转矩（负载侧）,T2=J*(,dV/(,*,Dmax,*60)*2*,)/(dt,)=26.3NM,dV,=80 D=1.6,dt,=30 J=474,如果取,i,5,，则,电机侧的转矩,T=(T1+T2)/i=101NM,考虑减速箱损耗，以及最大转矩应小于电机的额定转矩，以及最小卷径时转矩百,分比不宜过小，可以选择电机的额定转矩,Tn,=101/0.8=126,电机功率,=1261500/9550=20KW,可以选择,18.5,30Kw,减速机齿轮比为,5,冶金行业,冶金行业,冶金行业,1,、电镀锡生产线工艺流程图,2,、电镀锡生产线传动设计分析,目录,变频器,原理,变频器原理,变频器原理,主回路器件损坏常用判断方法：,1、整流桥 可采用万用表的二极管测量档判断,2、电 容 可观察外观、用模拟表电阻档测充放电特性或万用表测电容档,3、变压器 用万用表电阻档检测是否断路、依据温升判断匝间短路等,4、接触器 检测线圈是否断路、触点是否接触良好,5、逆变桥,IPM,采用万用表的二极管档测量判断,产品原因、非产品原因分析,变频器原理,问题,1,、对于,EV3000 75KW,变频器上电炸机？,EV3000,用户手册,19,页，,D2D3,击穿，参考原理图,问题,2,、下桥,D4D5D6,击穿时什么原因？,EV3000,用户手册,18,页,参考原理图,问题,3,、变频器失火燃烧可能什么原因？,参考原理图,问题,4,、缓冲电阻击穿,EV3000,什么故障现象？,无显示、,POWEROFF,参考原理图,问题,5,、什么原因导致缓冲电阻损坏？（制动电阻正负母线）,制动单元（半控桥式整流）、共直流母线、制动电阻正母线正极接地（机床）,变频器原理,问题,6,、接触器未吸合？,FL.12,参考原理图,问题六、变频器无显示,22KW,以内可能缓冲电阻,30KW,以上变压器（四川客户）等,问题,7,、开路集电极输出击穿？,参考原理图,问题,8,、电机运行一段时间烧坏，停电逆变桥测量良好？,母线电压测量,问题,9,、,EV1000-2S0015G,上电炸机？,FL.17,参考原理图,变频器原理,问题,10,、变频器干扰,PLC,、有源传感器（模拟给定）？,共模电感，,232,、,485,传输距离分析,问题,11,、逆变桥全部击穿？,EV3000-4T0750G,EV3000-4T0750G,驱动板上其它接口包括温度传感器信号输入、风扇供电插座、接触器线圈供电及,辅助触点反馈插座、工频变压器次级输出插座等，接口信号说明如下表所示。,EV3000-4T0750G,接口板,F1453GI1,上包括400,V,等级交流输入、变压器原边电源输出、充电指示灯电源接口、,驱动板开关电源直流输出插座等，接口信号说明如下表所示。,目录,故障保护,故障保护,一、,欠压保护,POWER OFF,控制电源和直流母线任何时候，任何一个欠压都有欠压报警,P.OFF,，,只有两个都正常变频器才可以运行。,1,、当控制电源直流母线电压,403V,以下时，接触器断开，显示,P.oFF,；,当控制电源直流母线电压,430V,恢复正常。,2,、当直流母线直流母线欠压点 显示,P.oFF,；,当直流母线直流母线欠压恢复点时，欠压恢复正常。,二、输出缺相保护（,E009),变频器运行中检测输出电流，如果某相输出电流和其它两相的差别超过一定值时，,变频器能实现保护并显示故障代码,E009,。由于电流检测电路的精度问题，,变频器软件设定只有输出电流大于变频器额定电流的,33.3,时,才进行输出缺相检测，,并且经过一定时间的延迟后（约,1,分钟），才实现缺相保护。,故障保护,三、,控制电源过电压（,E007,）,不同的变频器辅助电源的接法不一样。,22KW,以下（含,22KW,）变频器辅助电源接在直流母线上，,所以变频器实际上检测的仍是母线电压，从,30KW,变频器开始，,有单独的控制电源，由交流输入经整流获得,。,四、,变频器过电压保护,(E004,，,E005,，,E006,),1,、加,(,减,),速过压说明。加速过压,E004,，减速过压,E005,。,变频器加,(,减,),速过程中，如果出现变频器输出频率低于电机运行速率,或输入电压升高等原因将造成直流母线过电压，,变频器应能实现保护并显示故障代码,E004,或,E005,。,加,(,减,),速过压故障产生的条件有下列几种方式：,A,：变频器加,(,减,),速失速过压,变频器功能码中都可以设置失速过压保护点，范围,120.0150%,，,同时有功能码选择是否失速过压功能有效。,故障保护,当变频器直流母线电压值大于设置点乘以,537V,时，并且选择了过压失速保护功能，,变频器就进入过压失速保护状态，输出频率保持不变。,当变频器直流母线电压值,537V,失速过压点且 持续时间,1,分钟，,输出的最后时刻为加,(,减,),速过程，变频器报加,(,减,),速过压,E004(E005),B,：加,(,减,),速过程中满足,变频器直流母线电压值 软件直流母线保护点。,变频器直流母线电压值 硬件直流母线保护点。,2,、,恒速过压：恒速过压,E006,。,变频器恒速运行过程中监测直流母线电压，当满足下面条件时：,1,、变频器直流母线电压值 软件直流母线保护点，报,E006,。,2,、变频器直流母线电压值 硬件直流母线保护点，报,E006,。,行业介绍,主要行业,1,、线缆行业,线缆行业分析,2,、印刷行业,印刷行业分析,3,、冶金行业,参照镀锡生产线,谢谢,！,结束语,