變頻器培訓(xùn),北京北科麥思科自動(dòng)化工程技術(shù)有限公司系統(tǒng)工程部電氣傳動(dòng)組趙鵬,1,講座的主要內(nèi)容,三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)及原理變頻器的原理安川YASKAWA變頻器介紹,2,三相異步電動(dòng)機(jī)外觀,3,三相異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu),1.機(jī)座2.定子鐵芯3.定子繞組4.轉(zhuǎn)子鐵芯5.轉(zhuǎn)子繞組下圖所示為鼠籠型電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子,4,三相異步電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)原理,三相異步電動(dòng)機(jī)要旋轉(zhuǎn)起來(lái)的先決條件是具有一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，三相異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組就是用來(lái)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的.工頻電源相與相之間的電壓在相位上是相差120度，三相異步電動(dòng)機(jī)定子中的三個(gè)繞組在空間方位上也互差120度，這樣，當(dāng)在定子繞組中通入三相電源時(shí)，定子繞組就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng).其產(chǎn)生的過(guò)程如圖所示。,5,旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速為：n0=60f/pf:電源頻率p:磁場(chǎng)的磁極對(duì)數(shù)n0:旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)每分鐘轉(zhuǎn)數(shù),6,為何叫異步電動(dòng)機(jī),定子繞組產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)后，轉(zhuǎn)子導(dǎo)條（鼠籠條）將切割旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁力線而產(chǎn)生感應(yīng)電流，轉(zhuǎn)子導(dǎo)條中的電流又與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生電磁力，電磁力產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子沿旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向以n1的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)起來(lái)。電動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速n1低于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速n。因?yàn)榧僭O(shè)n=n1，則轉(zhuǎn)子導(dǎo)條與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)就沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，就不會(huì)切割磁力線，也就不會(huì)產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，所以轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n1必然小于n。為此我們稱三相電動(dòng)機(jī)為異步電動(dòng)機(jī)。,7,如何改變電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向,電機(jī)定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向與定子繞組電流的相序有關(guān)相序A、B、C順時(shí)針排列，磁場(chǎng)順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，若把三根電源線中的任意兩根對(duì)調(diào)，則磁場(chǎng)必然逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)利用這一特性很方便地改變?nèi)嚯妱?dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向,8,需要說(shuō)明的幾個(gè)公式,同步轉(zhuǎn)速:n0=60f/p轉(zhuǎn)差率:s=(n0-n)/n0異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速:n=60f(1-s)/p,9,異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性,10,變頻器的基本構(gòu)成,主回路：整流器（整流模塊）、濾波器（濾波電容）、逆變器控制回路：?jiǎn)纹瑱C(jī)、驅(qū)動(dòng)電路、光電隔離電路,11,變頻器內(nèi)部電路的基本功能,整流電路：三相全波整流，對(duì)工頻的外部電源進(jìn)行整流，并給逆變電路和控制電路提供所需直流電源。,12,變頻器內(nèi)部電路的基本功能,直流中間電路：對(duì)整流電路的輸出進(jìn)行平滑，以保證逆變電路和控制電源能夠得到質(zhì)量較高的直流電源。,13,變頻器內(nèi)部電路的基本功能,逆變電路：在控制電路的控制下將平滑電路輸出的直流電源轉(zhuǎn)換為頻率和電壓都任意可調(diào)的交流電源。,14,變頻器內(nèi)部電路的基本功能,控制電路：主要包括主控制電路、信號(hào)檢測(cè)電路、門(mén)級(jí)驅(qū)動(dòng)電路、外部接口電路及保護(hù)電路，是變頻器的核心。作用是將檢測(cè)電路得到的各種信號(hào)送至運(yùn)算電路，使運(yùn)算電路能夠根據(jù)要求為變頻器主電路提供們寄驅(qū)動(dòng)信號(hào)，并對(duì)變頻器和電機(jī)提供必要的保護(hù)。,15,變頻器的分類,按主電路工作方式分：電壓型；電流型按變頻器調(diào)壓方法分：PAM（脈沖振幅調(diào)制）；PWM（脈沖寬度調(diào)制）按照工作原理分：V/F控制；SF轉(zhuǎn)差頻率控制；VC矢量控制,16,V/F控制原理,V/F是在改變頻率的同時(shí)控制變頻器的輸出電壓，是電動(dòng)機(jī)的磁通保持一定。在電機(jī)進(jìn)行調(diào)速時(shí)，應(yīng)保持電機(jī)每極磁通量m不變。如果磁通太弱沒(méi)有充分利用電機(jī)的鐵心，過(guò)分增大磁通會(huì)使鐵心飽和，過(guò)大的勵(lì)磁電流使繞組過(guò)熱損壞電機(jī)。V/F=C1m,17,SPWM原理,SPWM正弦脈寬調(diào)制，其波形是與正弦波等效的一系列等幅不等寬的矩形脈沖波形，等效的原則是每一個(gè)區(qū)間的面積相等。,18,電壓型變頻器主電路基本結(jié)構(gòu),19,應(yīng)用變頻器的好處,對(duì)已有的恒速電機(jī)可進(jìn)行調(diào)速能夠?qū)﹄姍C(jī)進(jìn)行軟啟動(dòng)，軟停止可以頻繁的啟動(dòng)停止電機(jī)主回路無(wú)接觸器也可以進(jìn)行正反轉(zhuǎn)可以電氣制動(dòng)一臺(tái)變頻器可以對(duì)多臺(tái)電機(jī)進(jìn)行速度控制,20,VarispeedF7,日益得到認(rèn)可的變頻器,21,結(jié)合用途的變頻器特性,HighGrade,【恒力矩特性】,【遞減力矩特性】,速度,速度,風(fēng)機(jī)水泵等,輸送帶，搬運(yùn)車等,負(fù)載力矩與速度按比例變化（不要過(guò)負(fù)載能力）,變頻器參數(shù),失速防止電平,載波頻率,最高輸出頻率,過(guò)負(fù)載能力,分鐘,分鐘,高載波（）,C6-01=1,C6-01=0,低載波（）（有低載波低噪音控制）,力矩,力矩,與速度無(wú)關(guān)，負(fù)載力矩恒定（要過(guò)負(fù)載能力）,變頻器特性,負(fù)載特性,22,HighGrade,得到公認(rèn)的無(wú)PG矢量控制,在所有的機(jī)械設(shè)備上都可以達(dá)到150%/0.5HZ的高力矩驅(qū)動(dòng)特性。,00.51.5310運(yùn)行頻率(Hz),25020015010050,力矩(),(旋轉(zhuǎn)型自學(xué)習(xí)時(shí)),23,HighGrade,三種控制方式可選擇,24,HighGrade,任何電機(jī)都可以達(dá)到最佳運(yùn)行狀態(tài),25,HighGrade,制動(dòng)功能豐富,.以下的全機(jī)種內(nèi)裝制動(dòng)晶體管,IM,電機(jī),26,HighGrade,例：編碼器輸出可以直接接入,27,HighGrade,28,用QUICK程序模式功能參數(shù)設(shè)置簡(jiǎn)單快捷。,UserFriendly,操作簡(jiǎn)單,只要選擇必要的最低限度參數(shù),29,UserFriendly,操作簡(jiǎn)單,用個(gè)人電腦管理變頻器參數(shù)準(zhǔn)備了支持工具軟件（開(kāi)發(fā)中）,讀出,寫(xiě)入,30,采用脫卸式控制回路端子，在接線狀態(tài)就可以交換變頻器單元了,保養(yǎng)檢修簡(jiǎn)單,冷卻風(fēng)扇的支架采用彈性卡扣脫卸方式，因此風(fēng)扇更新簡(jiǎn)單容易。,UserFriendly,用ON/OFF控制，延長(zhǎng)風(fēng)扇使用壽命提高了可靠性,可以記錄，監(jiān)視，累計(jì)運(yùn)行時(shí)間和冷卻風(fēng)扇累計(jì)運(yùn)行時(shí)間，也可以作為保養(yǎng)的基準(zhǔn)。,交換變頻器單元簡(jiǎn)單了！,延長(zhǎng)了風(fēng)扇壽命,彈性卡扣方式交換簡(jiǎn)單容易,31,Energy-saving,32,Energy-saving,全機(jī)種（22W以上）內(nèi)裝直流電抗器，也對(duì)應(yīng)12相整流。,傳統(tǒng)型：6相整流無(wú)電抗器,完善的電源高次諧波對(duì)策,12相整流3卷線變壓器輸入,傳統(tǒng)型：6相整流有直流電抗器,電源電流波形例,電流畸變率,電流畸變率,請(qǐng)事先準(zhǔn)備3卷線變壓器,電流畸變率,33,Worldwide,標(biāo)準(zhǔn)裝備通信功能，當(dāng)然配上選擇通信卡可以對(duì)應(yīng)世界各地的通信。,對(duì)應(yīng)世界各地的現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò),現(xiàn)場(chǎng)總線,OBUS（標(biāo)準(zhǔn)裝備）,DeviceNet,Profibus-DP,InterBus-S*,CC-Link,CANopen*,ControlNet*,LONworks*,*：開(kāi)發(fā)中,34,Worldwide,標(biāo)準(zhǔn)品符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)（申請(qǐng)中）,歐洲安全規(guī)格,LISTED,US,C,規(guī)格,U,符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),適用于世界各地的電源電壓,三相系列（）三相系列（）標(biāo)準(zhǔn)品也可以與公用整流變換等直流電源相連接,35,Specifications,容量系列,【級(jí)】.（機(jī)種）【級(jí)】.（機(jī)種）,36,FWD:正轉(zhuǎn)指令輸入時(shí)點(diǎn)亮REV:反轉(zhuǎn)指令輸入時(shí)點(diǎn)亮SEQ:從控制回路端子輸入的運(yùn)行指令有效時(shí)點(diǎn)亮REF:從控制回路端子A1,A2輸入的頻率指令有效時(shí)點(diǎn)亮ALARM:發(fā)生故障，警告時(shí)點(diǎn)亮DRIVE:驅(qū)動(dòng)模式時(shí)點(diǎn)亮QUICK:QUICK程序模式時(shí)點(diǎn)亮ADV:ADVANCED程序模式時(shí)點(diǎn)亮VERIFY:校驗(yàn)?zāi)Ｊ綍r(shí)點(diǎn)亮A.TUNE:自學(xué)習(xí)模式時(shí)點(diǎn)亮,37,LOCAL/REMOTE:切換用數(shù)字操作器控制運(yùn)行和控制回路端子控制運(yùn)行MENU:菜單，表示各種方式ESC:退回，回到前一個(gè)狀態(tài)JOG:點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行（LOCAL)FWD/REV:正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)(LOCAL)/RESET:參數(shù)的數(shù)值設(shè)定時(shí)的數(shù)位選擇/故障發(fā)生時(shí)作為故障復(fù)位鍵DATE/ENTER:決定各方式功能參數(shù)設(shè)定值增加鍵減少鍵RUN:運(yùn)行(LOCAL)STOP:停止(LOCAL,38,39,40,負(fù)載類型,機(jī)械負(fù)載與電機(jī)轉(zhuǎn)矩特性有許多種類，常用有三種。1.恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載。如傳送帶，升降機(jī)等2.平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載。如風(fēng)機(jī)水泵類3.恒功率負(fù)載。如卷?yè)P(yáng)機(jī)，機(jī)床主軸。,41,熱軋輥道應(yīng)用方案,輥道是熱軋帶鋼廠中數(shù)量最多、應(yīng)用最廣、占地最大、運(yùn)送板坯和帶鋼不可少的輔助設(shè)備。輥道往往貫穿整個(gè)生產(chǎn)線，與生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)率有直接的關(guān)系。輥道的作用、布置形式、結(jié)構(gòu)和傳動(dòng)方式也是多種多樣。隨其所在的主要設(shè)備的不同而有所差異。,42,輥道的作用,熱軋帶鋼生產(chǎn)線上的輥道一般根據(jù)工作性質(zhì)和所在位置的主要設(shè)備來(lái)分類，從板坯上料到帶鋼卷取通常分為：上料輥道、運(yùn)輸輥道、稱重輥道、入爐輥道、出爐輥道、延伸輥道、工作輥道、中間輥道、輸出輥道、機(jī)上輥道等。主要作用是運(yùn)送軋件輔助主要設(shè)備工作，將軋件運(yùn)入和運(yùn)出主要設(shè)備調(diào)節(jié)軋件溫度。,43,熱軋輥道傳動(dòng)方式,可分為集體傳動(dòng)和單獨(dú)傳動(dòng)集體傳動(dòng)是由1臺(tái)電動(dòng)機(jī)通過(guò)減速機(jī)和分配機(jī)構(gòu)傳動(dòng)1組輥?zhàn)?，具有相?duì)電機(jī)容量小，電控裝置少，防止軋件打滑性能好等優(yōu)點(diǎn)，但傳動(dòng)機(jī)構(gòu)復(fù)雜、占地面積多、設(shè)備質(zhì)量大。單獨(dú)傳動(dòng)由1臺(tái)電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)1根輥?zhàn)?，具有傳?dòng)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)備質(zhì)量輕、占地面積少、布置靈活等優(yōu)點(diǎn)，但相對(duì)電機(jī)容量大、電控裝置多。,44,輥道速度的確定和控制,調(diào)速輥道的控制主要取決于生產(chǎn)工藝要求，比如加熱爐稱重輥道要求定位精度高，可逆式粗軋機(jī)前后工作輥道要求要求于軋制方向和速度一致，中間輥道要求有游動(dòng)功能，輸出輥道要求速度于精軋和卷取速度向相匹配。,45,變頻器的周邊設(shè)備,-空氣開(kāi)關(guān)裝在主回路的最前面，用于分?jǐn)啻嘶芈返碾娫础?進(jìn)線電抗器根據(jù)變頻器的手冊(cè)，當(dāng)變壓器的容量大