1、變頻器和軟啟動器,-,1,實操應用,變頻器內(nèi)容提要,一、變頻器的發(fā)展及其應用特點 二、變頻器的原理 三、變頻器的故障處理 四、變頻器的維護,2,實操應用,一、變頻器的發(fā)展及其應用特點,隨著公司自動化技術(shù)的發(fā)展，變頻器日益成為重要的驅(qū)動和控制設備。變頻器技術(shù)是一門綜合性的技術(shù)，它是建立在電力電子技術(shù)、自動控制技術(shù)、計算機技術(shù)的基礎之上逐漸發(fā)展起來的。 （1）由于直流電機受換向等因素等制約，無法進行高速運轉(zhuǎn)。但對于異步電機來說不存在上述制約因素?？梢栽谙喈敻叩霓D(zhuǎn)速下運行。高速電力拖動是變頻器調(diào)速控制的特點之一。,3,實操應用,（2）變頻器調(diào)速控制易實現(xiàn)電機的正反轉(zhuǎn)切換，只需改變變頻器內(nèi)部逆變管的開

2、關順序，即可實現(xiàn)輸出換相，不存在因換相不當而燒毀電機的問題。還可以方便的進行啟、停運轉(zhuǎn)。具有直流制動功能，適用各種環(huán)境。 圖一 變頻器制動單元外觀圖,4,實操應用,（3）由于變頻器本身對外來說，可以看作是可進行調(diào)頻調(diào)壓的交流電源，可以用一臺同時供電給多臺電機，節(jié)約設備投資。 （4）電源功率因素不受電機功率因素的 影響，啟動電流小，所以起到減壓啟動器的作用。 （5）節(jié)能效果明顯，節(jié)電率可達到20%- 60%。 （6）由于高性能的變頻器的外部接口功能豐富，可以作為自動控制系統(tǒng)中的一個部件使用，構(gòu)成所需的自動控制系統(tǒng)。,5,實操應用,二、變頻器的原理,n=60f1/p(1-s) 由此，異步電動機的轉(zhuǎn)

3、速調(diào)節(jié)1、改變電動機的磁極p對數(shù)調(diào)速；2、改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速：1）調(diào)壓調(diào)速（定子電壓）；2）調(diào)阻調(diào)速（電阻）適用于繞線式電機；3）串級調(diào)速；4）電磁離合器調(diào)速；3、改變電源頻率調(diào)速,調(diào)速的方法：根據(jù)異步電動機的轉(zhuǎn)速表達式：,6,實操應用,變頻器的原理：,變頻器的任務是把電壓和頻率恒定的電網(wǎng)電壓變成電壓和頻率可調(diào)的變頻電源。變頻器的基本結(jié)構(gòu)：,整流電路,逆變電路,D,直流中間電路,控制回路,7,實操應用,變頻器的組成,1）、整流電路 一般三相變頻器的整流電路由三相全波整流橋組成。主要作用是對電網(wǎng)工頻電源進行整流，把交流電整流成直流電，并給逆變電路和控制電路提供所要的直流電源。 2）、直流中間電路 直

4、流中間電路的作用是對整流電路的輸出進行濾波，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。當直流中間電路是用大容量的電解電容濾波時，為電壓型。當直流中間電路是電感很大的電抗器濾波時，為電流型。,8,實操應用,變頻器的組成,3）、逆變電路 它是變頻器主要的部分。 Ud S1 S3 S5 U V W S2 S4 S6 利用六個電力電子開關器件組成的三相橋式逆變電路。,9,實操應用,變頻器的組成,作用是在控制電路的控制下有規(guī)律地實現(xiàn) 逆變器中主開關器件的通與斷，將整流電路輸出的直流電頻率和電壓都任意可調(diào)的交流電，逆變電路的輸出就是變頻器的輸出。其輸出電壓一般為220650v、輸出功率為0.24

5、00kw、工作頻率為0800Hz左右。 4）、控制回路 是核心部分：高性能的變頻器目前已 采用微機進行數(shù)字控制，采用盡可能簡單硬件電路。,10,實操應用,作用是將檢測電路得到的各種信號送至運算電路，運算電路能夠根據(jù)要求為其主電路提供必要的門極驅(qū)動信號，完成對逆變器的開關控制，對整流器的電壓控制，同時控制回路通過A/D、D/A轉(zhuǎn)換等外部接口電路接受/發(fā)送外部信號和給出內(nèi)部工作狀態(tài)，使其能夠跟外部設備配合，進行各種高性能的控制，并完成各種保護功能。,11,實操應用,5）、變頻器種類：富士、ABB、施耐德、康沃、森蘭、東芝、丹佛斯、歐瑞、通用等。 圖二富士外觀圖 三、參數(shù)設置 主要是數(shù)據(jù)保護、頻率設

6、定、加速減速時間、電機參數(shù)、頻率偏置、頻率限制、啟動頻率、轉(zhuǎn)矩提升等等,12,實操應用,13,實操應用,圖三 富士變頻器的外觀圖,14,實操應用,圖四 ABB外觀圖,15,實操應用,圖五 規(guī)格銘牌,16,實操應用,圖六施耐德變頻器圖,17,實操應用,施耐德接線端子排,18,實操應用,四、變頻器常見故障及處理方法,1、參數(shù)設置類故障 常用變頻器在使用中，是否能滿足傳動系統(tǒng)的要求，變頻器的參數(shù)設置非常重要，如果參數(shù)設置不正確，會導致變頻器不能正常工作。1）、參數(shù)設置 常用變頻器，一般出廠時，廠家對每一個參數(shù)都有一個默認值，這些參數(shù)叫工廠值。,19,實操應用,在這些參數(shù)值的情況下，用戶能以面板操作方

7、式正常運行的，但以面板操作存在諸多不便。所以，我們在正確使用變頻器之前，要對變頻器參數(shù)時從以下幾個方面進行： （1）確認電機參數(shù)，變頻器在參數(shù)中設定電機的功率、電流、電壓、轉(zhuǎn)速、最大頻率，這些參數(shù)我們可以從電機銘牌中直接得到。,20,實操應用,2）變頻器采取的控制方式，即速度控制、轉(zhuǎn)距控制、PID控制或其他方式。采取控制方式后，一般要根據(jù)控制精度，需要進行靜態(tài)或動態(tài)辨識。 3）設定變頻器的啟動方式，一般變頻器在出廠時設定從面板啟動，我們可以根據(jù)實際情況選擇啟動方式，如遠程微機控制。,21,實操應用,（4）給定信號的選擇，一般變頻器的頻率給定也可以有多種方式，面板給定、外部給定、外部電壓或電流給

8、定、通訊方式給定，我們一般選擇面板給定或電流給定。正確設置以上參數(shù)之后，變頻器基本上能正常工作，如要獲得更好的控制效果則只能根據(jù)實際情況修改相關參數(shù)進行調(diào)試。,22,實操應用,2、參數(shù)設置類故障的處理一旦發(fā)生了參數(shù)設置類故障后，變頻器都不能正常運行，這時可根據(jù)說明書進行修改參數(shù)。如果以上不行，最好是能夠把所有參數(shù)恢復出廠值，然后按上述步驟重新設置，對于每一個公司的變頻器其參數(shù)恢復方式也不相同。如股份有機5離心機變頻器發(fā)生故障，就是采用恢復出廠值，然后再重新設置，變頻器正常工作。,23,實操應用,二、過壓類故障變頻器的過電壓集中表現(xiàn)在直流母線的支流電壓上。正常情況下，變頻器直流電為三相全波整流后

9、的平均值。若以380V線電壓計算，則平均直流電壓Ud=1.35U線513V。在過電壓發(fā)生時，直流母線的儲能電容將被充電，當電壓上至760V左右時，變頻器過電壓保護動作。因此，對變頻器來說，都有一個正常的工作電壓范圍320v-480v，當電壓超過這個范圍時很可能損壞變頻器，常見的過電壓有兩類。,24,實操應用,1、輸入交流電源過壓這種情況是指輸入電壓超過正常范圍320v480v，一般發(fā)生在節(jié)假日負載較輕，電壓升高或降低而線路出現(xiàn)故障，此時最好斷開電源，檢查、處理。這種情況一般不存在。 2、發(fā)電類過電壓這種情況出現(xiàn)的概率較高，主要是電機的同步轉(zhuǎn)速比實際轉(zhuǎn)速還高，使電動機處于發(fā)電狀態(tài)，而變頻器又沒有

10、安裝制動單元，有可能引起這一故障。,25,實操應用,當工藝波動時，其減速時間設的比較小，在減速過程中，變頻器輸出的速度比較快，而負載靠本身阻力減速比較慢，使負載拖動電動機的轉(zhuǎn)速比變頻器輸出的頻率所對應的轉(zhuǎn)速還要高，電動機處于發(fā)電狀態(tài)，而變頻器沒有能量回饋單元，因而變頻器支流直流回路電壓升高，超出保護值，出現(xiàn)故障，如股份氨泵、甲泵OU報警，就是由于工藝波動。處理這種故障可以增加再生制動單元，或者修改變頻器參數(shù)，,26,實操應用,把變頻器減速時間設的長一些。增加再生制動單元功能包括能量消耗型，并聯(lián)直流母線吸收型、能量回饋型。能量消耗型在變頻器直流回路中并聯(lián)一個制動電阻，通過檢測直流母線電壓來控制功

11、率管的通斷。并聯(lián)直流母線吸收型使用在多電機傳動系統(tǒng)，這種系統(tǒng)往往有一臺或幾臺電機經(jīng)常工作于發(fā)電狀態(tài)，產(chǎn)生再生能量，這些能量通過并聯(lián)母線被處于電動狀態(tài)的電機吸收。能量回饋型的變頻器網(wǎng)側(cè)變流器是可逆的，當有再生能量產(chǎn)生時可逆變流器就將再生能量回饋給電網(wǎng)。,27,實操應用,三、過流故障過流故障可分為加速、減速、恒速過電流。其可能是由于變頻器的加減速時間太短、負載發(fā)生突變、負荷分配不均，輸出短路等原因引起的。這時一般可通過延長加減速時間、減少負荷的突變、外加能耗制動元件、進行負荷分配設計、對線路進行檢查。如果斷開負載變頻器還是過流故障，說明變頻器逆變電路已環(huán)，需要更換變頻器。,28,實操應用,四、過載

12、故障過載故障包括變頻過載和電機器過載。其可能是加速時間太短，直流制動量過大、電網(wǎng)電壓太低、負載過重等原因引起的。一般可通過延長加速時間、延長制動時間、檢查電網(wǎng)電壓等。負載過重，所選的電機和變頻器不能拖動該負載，也可能是由于機械潤滑不好引起。如前者則必須更換大功率的電機和變頻器；,29,實操應用,如后者則要對生產(chǎn)機械進行檢修。OC報警也是常見故障之一。如股份氨泵、甲泵就出現(xiàn)過由于工藝波動、泵體組合閥漏等而引起過電流報警。五、其他故障1、欠壓說明變頻器電源輸入部分有問題，如瞬時低電壓，需檢查后才可以運行。,30,實操應用,2、溫度過高如電動機有溫度檢測裝置，檢查電動機的散熱情況；變頻器溫度過高，檢

13、查變頻器的通風情況。如變頻器要定時清灰、風扇是否完好等。,31,實操應用,三、變頻器常見故障及處理方法,32,實操應用,33,實操應用,五、變頻器的工作環(huán)境及日常維護,1、變頻器的工作環(huán)境 變頻器是以電力電子器件為核心的電力電子設備，在安裝時必須考慮周圍的環(huán)境條件，一般應考慮的主要因素有： 1）環(huán)境溫度 變頻器工作的可靠性很大程度上取決于溫度，一般說來所允許的環(huán)境溫度為-1040，如，變頻器散熱條件好，其上限溫度可提高到50，配電柜內(nèi)的溫度小于50時，對于全封閉的變頻器，周圍溫度要小于40。周圍溫度超過允許的環(huán)境溫,34,實操應用,度10，變頻器壽命減半。在環(huán)境溫度較高時，使用變頻器時，為使變

14、頻器的正常工作，要安裝冷卻裝置和避免日光直曬，并進行定期保養(yǎng)維修，使空氣過濾器無塵埃，保證冷卻風扇正常工作。 2）、環(huán)境濕度 當空氣中濕度較大時，引起金屬腐蝕使絕緣變差，一般要保證環(huán)境相對濕度必須在0%-95%范圍內(nèi)，且無結(jié)露。,35,實操應用,3）、其他條件 變頻器的安裝環(huán)境還應滿足防振動，避免在含有腐蝕性氣、液體的環(huán)境中工作。 2、日常維護 1）檢查條件及連接的松緊程度； 2）確保設備周圍的溫度保持在可接受的范圍之內(nèi)且通風情況 良好；（風扇3-5年） 3）清除變頻器上的灰塵。,36,實操應用,軟啟動器,37,實操應用,軟啟動器的原理,軟起動器簡單的講就是電子式調(diào)壓器； 實現(xiàn)的方式通過采用晶

15、閘管功率開關元件，對晶閘管的導通角進 行控制，原理如圖所示； 電流傳感器使ATS48軟起動完成復雜的功能；,38,實操應用,軟啟動器的原理,采用三對反并聯(lián)的晶閘管串接于交流電動機的定子回路上。利用晶閘管的電子開關作用，通過微處理器控制其觸發(fā)角的變化來改變晶閘管的開通程度，由此來改變電動機輸入電壓大小，以達到控制電動機的軟啟動目的。當啟動完成后，軟啟動器輸出達到額定電壓。對于STRA系列和STRG系列軟啟動器，這時將自動控制三相旁路接觸器KM吸合，將電動機投入電網(wǎng)運行。,39,實操應用,40,實操應用,41,實操應用,軟起動器完整回路圖,42,實操應用,軟啟動器銘牌及型號,43,實操應用,44,

16、實操應用,傳統(tǒng)起動方式的對比分析,起動電流 起動轉(zhuǎn)矩,起動電流 起動轉(zhuǎn)矩,直接起動 起動電流：額定電流的4至8倍 起動轉(zhuǎn)矩：額定轉(zhuǎn)矩的0.5倍至1.5倍 特性 電機帶有3個端子，低功率和中功率 帶載起動 高電流峰值和電壓降落 設備簡單 機械突跳起動 無參數(shù)可調(diào),直接起動 起動電流：額定電流的4至8倍 起動轉(zhuǎn)矩：額定轉(zhuǎn)矩的0.5倍至1.5倍 特性 電機帶有3個端子，低功率和中功率 帶載起動 高電流峰值和電壓降落 設備簡單 機械突跳起動 無參數(shù)可調(diào),45,實操應用,傳統(tǒng)起動方式的對比分析,起動電流 起動轉(zhuǎn)矩,起動電流 起動轉(zhuǎn)矩,一次側(cè)串電阻起動 起動電流：額定電流的4.5倍； 起動轉(zhuǎn)矩：額定轉(zhuǎn)矩的

17、0.5至0.75倍； 特性： 電機帶有3個端子，高功率 起動時阻抗轉(zhuǎn)矩增加 高電流峰值 設備龐大笨重，需要維護 受起動時機械應力的限制 無參數(shù)調(diào)整,自耦變壓器起動 起動電流：額定電流的1.7至4倍； 起動轉(zhuǎn)矩：額定轉(zhuǎn)矩的0.4至0.85倍； 特性： 電機帶有3個端子，高功率 起動時阻抗轉(zhuǎn)矩增加 連接到全電壓時有高電壓降和電流峰值 設備復雜笨重，需要維護 受起動時機械應力的限制 無參數(shù)調(diào)整,46,實操應用,電動機幾種起動方式對比概述,47,實操應用,軟起動的優(yōu)點,與傳統(tǒng)的電機起動方式比較，電子軟起可提供 . 降低機械操作成本: 減少維護，提高機械使用壽命； 減少停工期； 減少廢品，改善可用性；

18、減少配電系統(tǒng)的波動 (電壓沖擊, etc) 降低電氣沖擊，優(yōu)化配電系統(tǒng)； 提供完善的保護 為負載、電機提供完善的保護； 軟起動器自身的保護為您解決后顧之憂； 操作簡單、多種參數(shù)可調(diào)保證起動性能最優(yōu)化,48,實操應用,軟啟動的顯示功能,Cos 電機熱狀態(tài) 電機電流 運行時間（從上次復位到 0開始計時） 實際功率 % 電機轉(zhuǎn)矩 % 實際功率 kW 軟起狀態(tài) 最近發(fā)生的故障 旋轉(zhuǎn)方向,49,實操應用,典型應用電路,50,實操應用,軟起端子功能,51,實操應用,軟啟動器的控制線路,控制命令 輸入 RUN (起動) 和 STOP ，如果需要設置其它輸入/輸出端子。 起動控制. Stop 為 1 (起動) RUN 為 1 (起動) : 停止控制. Stop 為 0 (停止) RUN 為 1 或 為 0 :,命令來自PLC或PC機,52,實操應用,參數(shù)設置,53,實操應用,54,實操應用,參數(shù)設置,55,實操應用,故障代碼,56,實操應用,軟起動器的保護功能,1、失壓、欠壓、過壓保護； 2、軟起動器過熱、電機