哈工大变频器5

文件:变频器原理与应用02.1变频器原理与应用变频器的选择与安装文件:变频器原理与应用02.2变频器原理与应用变频器的选择与安装第5章变频器的选择与安装变频器的选择和安装是应用过程中的重要环节选型不当则不能充分发挥变频器的作用安装不规范会使变频器因散热不良而过热布线不合理会引入干扰文件:变频器原理与应用02.3变频器原理与应用变频器的选择与安装本章主要内容：变频器选择和安装方面的基本知识。§5.1负载的机械特性及传动机构§5.2变频器的选择§5.3变频器的谐波干扰§5.4变频器常用电磁选件§5.5变频器的安装§5.6变频器的维护保养与故障处理学时：3文件:变频器原理与应用02.4变频器原理与应用变频器的选择与安装传动系统的组成由电动机、传动机构和负载组成。电动机：系统的动力源，由它拖动系统运行。最简单的传动系统由电动机、连轴器和负载组成，如图5－1所示。图5-1传动系统MLTT电动机输出转矩：电动机输出功率：9550MnTP电动机机械特性必须与负载机械特性相匹配。§5.1负载的机械特性及传动机构文件:变频器原理与应用02.5变频器原理与应用变频器的选择与安装本节主要内容：机械传动系统的负载类型及特点恒转矩负载恒功率负载平方转矩负载齿轮传动机构文件:变频器原理与应用02.6变频器原理与应用变频器的选择与安装1.恒转矩负载恒转矩负载的特点•负载转矩TL不随转速n的变化而变化，是一恒定值。•但负载功率随转速成比例变化。图5-2恒转矩负载典型系统•位能性负载，如电梯、卷扬机、起重机、抽油机等。•摩擦类负载，如传送带、搅拌机、挤压成型机、造纸机等。LLTrF文件:变频器原理与应用02.7变频器原理与应用变频器的选择与安装恒转矩负载的机械特性•转矩特性：直线①转矩不随速度变化。•功率特性：直线②功率与速度线性关系。图5-3恒转矩负载特性曲线1)2)9550LNLTTnTP恒转矩负载只是转矩不随转速的变化而变化，而转矩会随负载自身的变化而变化。文件:变频器原理与应用02.8变频器原理与应用变频器的选择与安装2.恒功率负载恒功率负载的特点•当负载的转速发生变化时，其转矩也随着变化，•而负载的功率始终为一恒定值。典型系统车床以相同的切削线速度和吃刀深度加工工件时，•若工件的直径大，则主轴的转速低；•若工件的直径小，则主轴的转速高，保持切削功率为一恒定值。卷绕机开始卷绕时卷绕直径小，转矩小，则卷绕速度高；当卷绕直径逐渐增大时，转矩增大，则卷绕速度降低，保持卷绕功率为一恒定值。9550LnTP恒值文件:变频器原理与应用02.9变频器原理与应用变频器的选择与安装恒功率负载的机械特性•功率特性：曲线①功率不随速度变化。•转矩特性：曲线②转矩与速度呈反比。图5-4恒功率负载特性曲线1)95502)NLPPTPn文件:变频器原理与应用02.10变频器原理与应用变频器的选择与安装3.平方转矩负载平方转矩负载的特点•负载转矩与转速的平方成正比•负载功率与转速的三次方成正比典型系统风机、泵类等流体机械•当叶轮转动时，其工作介质（空气、水、油等）对叶轮的阻力大致与叶轮转速的平方成正比。•叶轮转速较低时，流体的流速低，对叶轮的阻力小。•随着叶轮转速的增加，流体的流速加快，对叶轮的阻力按转速的二次方比例增加。2LTkn31Pkn文件:变频器原理与应用02.11变频器原理与应用变频器的选择与安装平方转矩负载的机械特性•转矩特性：曲线①转矩与转速二次方成正比•功率特性：曲线②功率与转速三次方成正比图5-5平方转矩负载特性曲线转速变化时，负载功率有较大变化，这类负载用变频器调速具有很好的节能效果。2LTkn31Pkn文件:变频器原理与应用02.12变频器原理与应用变频器的选择与安装4.齿轮传动机构齿轮传动的作用•通过改变输入轴齿轮Z1和输出轴齿轮Z2的齿数比，可以改变输入轴和输出轴的转速比和转矩比。1221nznz•在变频器调速系统中，当调速范围和转矩不符合负载要求时，可采用齿轮传动，改善输出转矩和调速范围•当负载额定转速比电动机工作在基频时转速高时，可采用齿轮进行升速传动。•如果电动机的转矩小于负载转矩，可采用齿轮进行减速传动，用提高电动机转速的方法增大驱动转矩。文件:变频器原理与应用02.13变频器原理与应用变频器的选择与安装齿轮传动机构中的数量关系•传动比：•齿数比：•转矩比：31Pkn12nn图5-6齿轮转动机构121zz121TT121122PPnTnT文件:变频器原理与应用02.14变频器原理与应用变频器的选择与安装例5-1已知一变频器调速系统，其负载的阻转矩为88N·m，调速范围为0~335r/min，由4极电动机驱动，负载最大功率消耗3.5KW。请选择驱动方案。图5-7文件:变频器原理与应用02.15变频器原理与应用变频器的选择与安装图5-8文件:变频器原理与应用02.16变频器原理与应用变频器的选择与安装小结重点：典型负载的机械特性。难点：齿轮传动机构的选取方法。§5.1负载的机械特性及传动机构机械传动系统的负载类型及特点齿轮传动机构主要知识点：三种常见的负载类型和特点齿轮传动机构的作用文件:变频器原理与应用02.17变频器原理与应用变频器的选择与安装变频器选择的依据：首先是：功能、容量、质量等性能指标其次是：品牌、价格最后选具体型号§5.2变频器的选择本节主要内容：风机、泵类负载变频器的选择机械传动系统变频器的选择变频器容量计算文件:变频器原理与应用02.18变频器原理与应用变频器的选择与安装5.2.1风机、泵类负载变频器的选择应用特点•利用变频器对负载流量进行控制而有效的节能。•实践表明，风机或泵类负载由恒速运转改为变频调速后，节能可达30％～40％。风机、泵类负载的特性1122QnkQn流量Q与速度n21122HnkHn扬程H与速度n31122PnkPn功率P与速度n文件:变频器原理与应用02.19变频器原理与应用变频器的选择与安装变频运行时节能效果•工频运行时，当需要小流量时通过阀门节流，电动机输出功率几乎不变。•变频运行时，当需要小流量时可降低电机转速，因为转速与输出功率是三次方关系，因此有很好的节能效果。图5-9功率流量曲线低速运行时，节能效果可观。文件:变频器原理与应用02.20变频器原理与应用变频器的选择与安装风机、泵类负载选择和应用变频器的要点•（1）变频器的种类：风机、泵类负载是最普通的负载，普通U∕f控制变频器即可满足要求。也可选用专用变频器。•（2）变频器的容量：等于电动机的容量即可。但空气压缩机、深水泵、泥沙泵、快速变化的音乐喷泉等负载，由于电动机工作时冲击电流很大，所以选择时应留有一定的裕量。•（3）设置瞬停再起功能：保证电机连续运转。•（4）设置合适的运行曲线：选择平方律补偿曲线或将变频器设置为节能运行状态。•（5）采用连轴器传动。文件:变频器原理与应用02.21变频器原理与应用变频器的选择与安装泵类负载电动机容量的计算文件:变频器原理与应用02.22变频器原理与应用变频器的选择与安装工频－变频切换问题•切换原因：•变频运行在不满载的情况下才可达到节能目的，如果风机工作在高风量区，泵类工作在大流量区，反不如工频运行合适。•当变频器跳闸或出现故障停止输出时，为使电动机继续运转，需切换到工频运行。•因此，风机、泵类用的变频器都采用工频－变频切换电路。•注意事项：变频器的功率器件为电力半导体器件，过载能力差，在切换时要考虑变频器的承受能力。文件:变频器原理与应用02.23变频器原理与应用变频器的选择与安装•切换过程：•由工频运行切换到变频运行时先将电动机断电，让电动机自由降速运行。同时检测电动机的残留电压，以推算出电动机的运行频率使接入变频器的输出频率与电动机的运行频率一致，以减小冲击电流。•当变频运行切换到工频运行时采用同步切换的方法，即变频器将频率升高到工频确认频率及相位与工频一致时再进行切换。文件:变频器原理与应用02.24变频器原理与应用变频器的选择与安装5.2.2机械传动系统变频器的选择应用特点•除考虑节能效果之外•主要考虑如何满足传动要求1.数控车床图5-10数控车床的驱动系统文件:变频器原理与应用02.25变频器原理与应用变频器的选择与安装主轴变频驱动的优点•可根据切削要求连续调节主轴的转速。•可由数控系统控制主轴运行以及与进刀系统保持严格的传动比关系。•完成工件的自动加工，提高加工效率和质量。图5-11切削转速图随着工件直径的变化，主轴转速亦随着变化，保持刀具的恒线速切削。文件:变频器原理与应用02.26变频器原理与应用变频器的选择与安装应用变频器的注意事项•一般可选用普通U∕f控制变频器，为了提高控制精度选用矢量控制变频器效果更好。•考虑到车床的急加速或偏心切削等问题，可适当加大变频器的容量；•为了提高低速切削时的主轴转矩，可采用一级降速齿轮传动。文件:变频器原理与应用02.27变频器原理与应用变频器的选择与安装立式车床特点•立式车床是加工大型圆盘类工件的车床•主轴立式安装，圆盘类工件水平装卡在卡盘上。•主轴应能够调速。2.立式车床图5-12立式车床的调速系统文件:变频器原理与应用02.28变频器原理与应用变频器的选择与安装主轴变频驱动的优点•无级调速•工件可恒线速切削•提高加工效率和质量图5-13刀位与主轴速度图随着刀具位置的变化，主轴转速亦随着变化，保持刀具的恒线速切削。应用变频器的注意事项•由于主轴有很大惯性，选用变频器时要特别注意到制动装置和制动电阻的容量。•立式车床选择通用U∕f控制变频器即可满足要求。文件:变频器原理与应用02.29变频器原理与应用变频器的选择与安装大惯性负载特点•如离心泵、冲床、水泥厂的旋转窑等•此类负载惯性很大，启动速度慢•启动时可能产生振荡，电机减速时有能量回馈。3.大惯性负载变频器选择应用变频器的注意事项•可选择通用U∕f控制变频器•为提高启动速度，可加大变频器的容量，以避免振荡；•要配备制动装置，并选择足够容量的制动电阻。文件:变频器原理与应用02.30变频器原理与应用变频器的选择与安装4.不均匀负载变频器选择不均匀负载的特点•系统工作时负载时轻时重•例如轧钢机、粉碎机、搅拌机等。应用变频器的注意事项•可选择通用U∕f控制变频器，以负载最大时进行容量测算。•轧钢机除了工作时负载不均匀之外，对速度精度要求很高，因此采用高性能矢量控制变频器。文件:变频器原理与应用02.31变频器原理与应用变频器的选择与安装5.流水线用变频器选择图5-14拉丝机变频调速控制系统多台电动机比例运行文件:变频器原理与应用02.32变频器原理与应用变频器的选择与安装应用变频器的注意事项•特点：多台电动机按同一速度（或按一定速度比）运行，且每台电动机均为恒转矩负载。•选择要求：一般选用U∕f控制变频器，但频率分辨率要高，比例运行的速度精度要高，必要时可加速度反馈。文件:变频器原理与应用02.33变频器原理与应用变频器的选择与安装5.2.3变频器的容量计算变频器容量确定的依据•已有电动机容量•电动机的工作状态确定变频器容量步骤•电动机的额定电压•根据容量和工作状态核算变频器的输出电流变频器容量选择的重要性•是选择变频器的关键一步•如果选择不准确，会造成变频器及电动机发热•也达不到预期的应用效果。文件:变频器原理与应用02.34变频器原理与应用变频器的选择与安装连续运行：指负载不频繁加减速而连续运行的场合1.连续运行场合确定容量的原则•选择变频器的额定电流等于电动机的额定电流。•但考虑变频器输出电流为脉动电流，比工频供电时电动机的电流要大，所以选择容量时要留有裕量。文件:变频器原理与应用02.35变频器原理与应用变频器的选择与安装2.频繁加减速运行的场合•电机加减速时，电流大于工作电流图5-15频繁加减速时运行曲线文件:变频器原理与应用02.36变频器原理与应用变频器的选择与安