变频器维护应用检修与调试课件

,工程实训中心,现代控制技术综合技能实训,现代控制技术综合技能实训,天津工程师范学院工程实训中心,综合技能实训,业精于勤 技精于专 学以致用,工程实训中心,天津工程师范学院,变频器维护、应用、检修与调试,闫 虎 民,业精于勤 技精于专 学以致用,天津工程师范学院变频器维护、应用、检修与调试 闫 虎 民,天津工程师范学院,变频器维护、应用、检修与调试,模块目标,掌握变频器的工作原理；,掌握变频器的工作特性以及选型原则；,掌握变频器的安装、维护知识；,掌握某种变频器的参数设置与调整方法。,天津工程师范学院变频器维护、应用、检修与调试模块目标掌握变频,天津工程师范学院,实训内容,变频器维护、应用、检修与调试,1,、变频器的工作原理以及变频器的分类,2,、变频器的工作特性,3,、工业现场应用中变频器的选型依据,4,、变频器的安装注意事项,5,、变频器的日常维护内容,6,、变频器常用术语的概念以及意义,7,、松下,NAIS VF7,变频器的参数设置以及调整方法,天津工程师范学院实训内容变频器维护、应用、检修与调试1、变频,天津工程师范学院,一、交流调速发展概述,变频器维护、应用、检修与调试,鉴于直流传动具有优越的调速性能，高性能的可调传动都采用直流电动机的调速。直到上世纪,70,年代末期，人们才开始对交流调速作了不断深入的研究。此后，交流调速主要沿着下述三个方向发展和应用：,1,、一般性能的节能调速,一般交流电机上应用，节约电能，提高了工作效率。,2,、高性能的交流调速系统,鉴于交流电机比直流电机结构简单，成本低廉，工作可靠，维护可靠等优点，产生了矢量控制技术即通过坐标变换，把电机定子电流分解成励磁分量和转矩分量，从而获得和直流机相仿的性能。,3,、特大容量、极高转速的交流调速,直流电机的换向能力限制了它的容量和转速，但交流机不受限制，因此，交流调速获得了飞速的发展。,天津工程师范学院一、交流调速发展概述变频器维护、应用、检修与,天津工程师范学院,二、交流调速的种类,变频器维护、应用、检修与调试,n,0,：三相交流异步电动机的同步转速,f,：供电系统的频率,P,：三相交流异步电动机的极对数,S,：转差率，表征了目前电机转速与同步转速的差值。从物理层面上来看，负载越重，电机转速越低，转差率越大,n,：电动机的实际转速,天津工程师范学院二、交流调速的种类变频器维护、应用、检修与调,天津工程师范学院,二、交流调速的种类,变频器维护、应用、检修与调试,P,M,：从定子传到转子的电磁功率,P,E,：拖动负载的有效功率,P,S,：转差功率,S,：转差率,天津工程师范学院二、交流调速的种类变频器维护、应用、检修与调,天津工程师范学院,二、交流调速的种类,变频器维护、应用、检修与调试,就转差功率的去向而言，异步机的调速可以分为三大类：,1,、,转差功率消耗型（效率极低）,例如：降压调速，滑差电机，转子串电阻调速,2,、转差功率回馈型（效率较高）,例如：串级调速,3,、转差功率不变型（效率最高）,例如：变极调速，变频调速,天津工程师范学院二、交流调速的种类变频器维护、应用、检修与调,天津工程师范学院,二、交流调速的种类,变频器维护、应用、检修与调试,变频调速通过改变电机的供电频率实现调速的目的，实际上在改变供电频率（,Variable Frequency,，简称,VF,）的同时也需要改变供电电压（,Variable Voltage,，简称,VV,），故变频器也简称之为,VVVF,，变频调速有多种变频方式。,1、直接变频方式,2、间接变频方式,交,-交变频方式,交,-直,-,交变频方式,天津工程师范学院二、交流调速的种类变频器维护、应用、检修与调,天津工程师范学院,三、变频调速的方式及基本原理,变频器维护、应用、检修与调试,1、直接变频方式,常用的交,-,交变频器输出的每一相都是一个两组晶闸管整流装置反并联的可逆线路。正、反向两组按一定周期相互切换，在负载上就获得交变的输出电压。输出电压的幅值决定于各组整流装置的控制角，输出电压的频率决定于两组整流装置的切换频率。如果控制角一直不变，则输出平均电压是方波，要得到正弦波输出，就在每一组整流器导通期间不断改变其控制角。,对于三相负载，交交变频器其他两相也各用一套反并联的可逆线路，输出平均电压相位依次相差,120,。,交交变频器由其控制方式决定了它的最高输出频率只能达到电源频率的,1/3,1/2,，不能高速运行，这是它的主要缺点。但由于没有中间环节，不需换流，提高了变频效率，并能实现四象限运行，因而多用于低速大功率系统中，如回转窑、轧钢机等。,天津工程师范学院三、变频调速的方式及基本原理变频器维护、应用,天津工程师范学院,三、变频调速的方式及基本原理,变频器维护、应用、检修与调试,1、直接变频方式,交,-,交变频器把一种频率的交流电直接变换为另一种频率的交流电，中间不经过直流环节，又称为周波变换器。,天津工程师范学院三、变频调速的方式及基本原理变频器维护、应用,天津工程师范学院,三、变频调速的方式及基本原理,变频器维护、应用、检修与调试,2、间接变频方式,间接变频方式就是交,-,直,-,交变频方式，是目前主要的变频应用方式，其实质就是整流,-,滤波,-,逆变。,天津工程师范学院三、变频调速的方式及基本原理变频器维护、应用,天津工程师范学院,三、变频调速的方式及基本原理,变频器维护、应用、检修与调试,2、间接变频方式,间接变频方式按照中间直流环节的滤波器件所选取的不同，可以分为电压型变频器和电流型变频器。,天津工程师范学院三、变频调速的方式及基本原理变频器维护、应用,天津工程师范学院,三、变频调速的方式及基本原理,变频器维护、应用、检修与调试,2、间接变频方式,间接变频方式按照逆变电路调制方式分类，可以分为脉冲幅值调制（,Pulse Amplitude Modulation,，简称,PAM,）方式，脉冲宽度调制（,Pulse Width Modulation,，简称,PWM,）方式。,天津工程师范学院三、变频调速的方式及基本原理变频器维护、应用,天津工程师范学院,三、变频调速的方式及基本原理,变频器维护、应用、检修与调试,2、间接变频方式,第一种,PAM,调制方式是调压采用可控整流，即把交流电整流为直流电的同时进行相控整流调压，调频采用三相六拍逆变器，这种方式结构简单，控制方便，但由于输入环节采用晶闸管可控整流器，当电压调得较低时，电网端功率因素较低，而输出环节采用晶闸管组成的三相六拍逆变器，每周换相六次，输出的谐波较大。,天津工程师范学院三、变频调速的方式及基本原理变频器维护、应用,天津工程师范学院,三、变频调速的方式及基本原理,变频器维护、应用、检修与调试,2、间接变频方式,第二种,PAM,调制方式,是采用不控整流、斩波调压，即整流环节采用二极管不控整流，只整流不调压，再单独设置,PWM,斩波器，用脉宽调压，调频仍采用三相六拍逆变器，这种方式虽然多了一个环节，但调压时输入功率因素不变，克服了上面那种方式中输入功率因数低的缺点。而其输出逆变环节未变，仍有谐波较大的问题。,天津工程师范学院三、变频调速的方式及基本原理变频器维护、应用,天津工程师范学院,三、变频调速的方式及基本原理,变频器维护、应用、检修与调试,2、间接变频方式,PWM,调制方式采用不控整流，则输入功率因素不变，用,PWM,逆变同时进行调压和调频，则输出谐波可以减少。,天津工程师范学院三、变频调速的方式及基本原理变频器维护、应用,天津工程师范学院,三、变频调速的方式及基本原理,变频器维护、应用、检修与调试,2、间接变频方式,在,VVVF,调制技术发展的早期均采用,PAM,方式，这是由于当时的半导体器件是普通晶闸管等半控型器件，其开关频率不高，所以逆变器输出的交流电压波形只能是方波。而要使方波电压的有效值随输出频率的变化而改变，只能靠改变方波的幅值，即只能靠前面的环节改变中间直流电压的大小。随着全控型快速半导体开关器件,BJT,、,IGBT,、,GTO,等的发展，才逐渐发展为,PWM,方式。由于,PWM,方式具有输入功率因数高、输出谐波少的优点，因此在中小功率的变频器中，几乎全部采用,PWM,方式，但由于大功率、高电压的全控型开关器件的价格还较昂贵，所以为降低成本，在数百千瓦以上的大功率变频器中，有时仍需要使用以普通晶闸管为开关器件的,PAM,方式。,天津工程师范学院三、变频调速的方式及基本原理变频器维护、应用,天津工程师范学院,四、变频控制,U/F,曲线,变频器维护、应用、检修与调试,在对三相交流异步电动机进行变频调速时，为保持电动机的磁通恒定，需要对电机的电压与频率进行协调控制。对此，需要考虑基频（额定频率）以下和基频以上两种情况。,天津工程师范学院四、变频控制U/F曲线变频器维护、应用、检修,天津工程师范学院,四、变频控制,U/F,曲线,变频器维护、应用、检修与调试,三相交流异步电动机的工作电压公式为,U=E=4.44*F*N*K*,，其中,U,是电源电压，,E,是定子绕组的感应电动势，,F,是电源频率，,N,为绕组线圈匝数，,K,为绕组分布系数，,为磁通量，从这个公式我们可以看出，如果减小,F,的话，电源频率,U,还不变，那么,必然变大，因为电机的磁路设计都是按照一定的磁通量设计的，如果,增大，那么磁路有可能就进入了饱和状态，所以必须保证,为恒定，所以相应的也应该减小电源电压,U,，同理，,F,增大，,U,也要增大，我们必须保证,U/F,为一个常量，这就是恒压频比的控制方式（恒定,U/F,控制），其目的是保持气隙磁通基本恒定。,天津工程师范学院四、变频控制U/F曲线变频器维护、应用、检修,天津工程师范学院,四、变频控制,U/F,曲线,变频器维护、应用、检修与调试,当电机的电压随着频率的增加而升高时，若电机的电压已达到电机的额定电压，继续增加电压有可能破坏电机的绝缘。为此，在电机达到额定电压后，即使频率增加仍维持电机电压不变。,天津工程师范学院四、变频控制U/F曲线变频器维护、应用、检修,天津工程师范学院,五、变频器选型原则,变频器维护、应用、检修与调试,1,采用变频的目的：恒压控制或恒流控制等。,2,变频器的负载类型：如叶片泵或容积泵等，特别注意负载的性能曲线，性能曲线决定了应用时的方式方法。,3,变频器与负载的匹配问题。,（,1,）电压匹配：变频器的额定电压与负载的额定电压相符。,（,2,）电流匹配：普通的离心泵，变频器的额定电流与电机的额定电流相符。对于特殊的负载如深水泵等则需要参考电机性能参数，以最大电流确定变频器电流和过载能力。,（,3,）转矩匹配：这种情况在恒转矩负载或有减速装置时有可能发生。,4,在使用变频器驱动高速电机时，由于高速电机的电抗小，高次谐波增加导致输出电流值增大。因此用于高速电机的变频器的选型，其容量要稍大于普通电机的选型。,5,变频器如果要长电缆运行时，此时要采取措施抑制长电缆对地耦合电容的影响，避免变频器出力不足，所以在这样情况下，变频器容量要放大一档或者在变频器的输出端安装输出电抗器。,6,对于一些特殊的应用场合，如高温，高海拔，此时会引起变频器的降容，变频器容量要放大一档。,天津工程师范学院五、变频器选型原则变频器维护、应用、检修与调,天津工程师范学院,六、变频器安装注意事项,变频器维护、应用、检修与调试,1,首先确认变频器的安装环境,（,1,）工作温度。,（,2,）环境温度。,（,3,）腐蚀性气体。,（,4,）振动和冲击。,（,5,）电磁波干扰。,天津工程师范学院六、变频器安装注意事项变频器维护、应用、检修,天津工程师范学院,六、变频器安装注意事项,变频器维护、应用、检修与调试,2,变频器和电机的距离确定电缆和布线方法,（,1,）变频器和电机的距离应该尽量的短。这样减小了电缆的对地电容，减少干扰的发射源。,（,2,）控制电缆选用屏蔽电缆，动力电缆选用屏蔽电缆或者从变频器到电机全部用穿线管屏蔽。,（,3,）电机电缆应独立于其它电缆走线，其最小距离为,500mm,。同时应避免电机电缆与其它电缆长