变频器培训篇

卢先胜2009.1.1盛拓科技卢先胜2009.1.1盛拓科技主讲:卢先胜[e-mail]变频器知识培训卢先胜2009.1.1盛拓科技变频器的应用～【基础篇】卢先胜2009.1.1盛拓科技整流部分变频器是什么？变频器是：•将商用交流电源通过整流回路变换成直流，•将变换后的直流经过逆变回路变换成电压、频率可调节的交流电，•利用交流三相异步电动机的转速与频率成正比的特点，通过改变电源的频率和幅度以达到改变电机转速的目的。◆变频器的基本构成商用电源逆变部分ＩＭ平波电容＋整流逆变直流电压电源电压输出电压◆变频器的电压波形变化输出电压的平均值是正弦波马达正弦波ＰＷＭ（脉宽调制）控制方式卢先胜2009.1.1盛拓科技＋ＵＶＷＩＭ－ＩＰＭ马达电源驱动回路・保护回路控制回路ＺＮＲ防冲击回路ＩＰＭ（逆变回路）DC/DC电源变换回路变频器基本构成图MDB（整流回路）MDB（整流回路）平波电容制动回路变频器是什么？操作面板卢先胜2009.1.1盛拓科技变频器是什么？变频器的控制对象——三相异步电动机【三相异步电动机】三相异步电动机主要由定子、转子、转轴组成，当在定子绕组上加上三相交流电压时，将会产生一个旋转磁场，该旋转磁场的速度由加在定子绕组上的三相交流电压的频率所决定。位于该磁场中的转子绕组，将切割旋转磁场的磁力线，根据电磁感应原理，在转子绕组中将产生感应电动势和感应电流，感应电流与旋转磁场的磁通互相作用而产生电磁力，即转矩。转子及转轴将沿着与旋转磁场相同的方向旋转。任意改变三相定子绕组的两个电压相位，即可使磁场旋转的方向发生改变，电动机的转向也将随之变化，即可逆控制。旋转磁场的转速称为同步转速，同步转速是根据电动机的极数和电源频率来决定的。由于需要有转矩输出，电动机的实际转速总是落后于同步转速，它们之间的差值称为转差率。卢先胜2009.1.1盛拓科技变频器的动作原理◆可变速运转的原理0速度N转矩T额定转矩启动转矩同步转速Ｎ0（s=0）实际转速Ｎ（s=1）最大转矩动作领域电动机区（正力矩）发电机区（负力矩）◆异步电动机的速度—转矩特性ｆ1转差率ｓ＝Ｎ0－ＮＮ0Ｎ0：同步转速Ｎ：实际转速【例：ｆ＝５０Ｈｚ、Ｐ＝４】●同步转速Ｎ0Ｎ0＝１２０×５０４×（１－０）＝１５００（r/min）●转差率ｓ＝０．１的速度Ｎ＝１２０×５０４×（１－０．１）＝１３５０（r/min）转差Ｎ＝１２０×ｆＰ×（１－ｓ）［ｒ/min］Ｎ：马达的转速（r/min）ｆ：频率（Hz）Ｐ：马达的极数（P）ｓ：马达的转差率卢先胜2009.1.1盛拓科技变频器的用途“节约能源”为什么使用变频器会节省能源？●风机、泵等需要控制流量（风量）的场合，采用变频器控制或挡板控制，其消耗的电力和流量（风量）的关系如右图。●流量（风量）小的场合，变频器的节电的效果特别明显。50%100%50%100%80%10%00节能效果61％91％76％22％变频器控制挡板控制所需电力（％）风量［流量］（％）变频器和挡板控制节能效果实例例：宾馆等场所中央空调系统的运行流量：８５％：２０００小时、６０％：２０００小时。合計４０００小时／年、马达：１５ｋＷ×１台●采用挡板控制的场合所需的电力（15kW×91%×2000小时）＋（15kW×76%×2000小时）＝50,100kWh風量８５％風量６０％●使用变频器来控制马达转速时，所消耗的电力（15kW×61%×2000小时）＋（15kW×22%×2000小时）＝24,900kWh風量８５％風量６０％●一年间所节省的能源50,100kWh－24,900kWh＝25,200kWh/年卢先胜2009.1.1盛拓科技使用时需要特别注意的问题•使用之前应认真阅读产品的《使用手册》，正确使用变频器。•使用错误会导致变频器无法运行或降低使用寿命，最严重时可导致变频器被损坏。１变频器的选型要点２变频器的安装方法３变频器的运行方式４变频器的保护机能５故障事例“错误的使用方法”是导致故障的重要原因卢先胜2009.1.1盛拓科技变频器的选型要点①电源（电源等级选择）・相数：三相・电压：３８０～４６０ＶＡＣ・频率：５０／６０Ｈｚ・电源容量：应在变频器额定电源容量以上注意・电源电压的容许波动范围为＋１０％、－１５％。・过高电压的输入会导致变频器损坏。损坏！※上限値＝（230VAC＋10%）×√2高電圧！◆電源電圧波形上限値（※）选择与供电电源和电动机的额定电压两者相匹配的电压等级。电源断路器（MCCB）变频器马达功率改善扼流圈卢先胜2009.1.1盛拓科技变频器的选型要点故障电源投入时异常的电压波形会导致变频器内部的浪涌吸收元件（ZNR）损坏！浪涌吸收元件动作电压（２００Ｖ型＝４２３Ｖ以上）電源ＯＮ整流部商用電源ＬＮ浪涌吸收器（ＺＮＲ）【标准冲击电压波形】1.250时间（μｓ）0浪涌电压（％）10090500【损坏原因】浪涌吸收元件是抑制雷击浪涌电压的部品。高电压的电源异常会导致浪涌吸收元件损坏。变频器卢先胜2009.1.1盛拓科技变频器的选型要点②马达（额定电压、容量的选择）・种类：三相异步电动机・电压：２００～２３０ＶＡＣ／３８０～４６０ＶＡＣ・容量：０．２、０．４、０．７５・・・ｋＷ・额定电流：１．４、２．４、３．６・・・Ａ根据变频器的电压选定・不要用变频器驱动除三相异步电动机以外的任何负载。・单相马达不能使用。・使用特殊马达时，应注意。注意要点变频器容量的选择•所选的变频器容量应大于等于电动机容量。（变频器容量≧马达容量）•所选的变频器额定输出电流应满足电动机的额定电流。（变频器额定输出电流≧马达额定电流）OK变频器ｋＷ≧马达ｋＷ变频器ｋＷ＜马达ｋＷ根据变频器的容量选定电源断路器（MCCB）变频器马达功率改善扼流圈卢先胜2009.1.1盛拓科技Ｑ＆Ａ问题1使用一台变频器控制多台马达时，变频器的容量应如何选择？MCCBＩＭ１热继电器Th-1马达额定电流Ｉ１变频器ＩＭ２Th-2Ｉ２ＩＭnTh-nＩｎ・・・・・电源◆选型要点变频器的额定输出电流＞马达额定电流的总和∑Ｉｎ（＝Ｉ1＋Ｉ2＋・・＋Ｉn）注）为了保护马达，请在各个马达前安装热继电器问题2用1台变频器切替使用2台以上马达时的注意事项是什么？MCCBＩＭ１热敏继电器Th-1马达变频器ＩＭ２Th-2电源MC1MC2电磁接触器◆注意事項・应在变频器和马达停止的状态下，进行马达切替。・请不要在变频器运行中进行电磁接触器的ON/OFF操作。注意：变频器运行中接通马达，会产生马达额定电流的6~8倍的电流。如一定要在变频器运行中进行切换，应充分考虑由此产生的冲击电流对变频器和马达的影响，选择容量更大的变频器和马达。注意卢先胜2009.1.1盛拓科技Ｑ＆Ａ问题3用小容量的变频器拖动轻负载的大容量电动机可以吗？・不可以。・因为不同容量的电动机的电感量不同，容量大的电机波动电流大，易造成过流跳闸２．２ｋＷ轻负载运行变频器１．５ｋＷ变频器２．２ｋＷ２．２ｋＷ轻负载运行卢先胜2009.1.1盛拓科技变频器的选型要点③变频器的安装环境・周围温度：－１０～＋５０℃・湿度：９０％ＲＨ以下・保护结构：ＩＰ２０／ＩＰ００注意・周围温度－１０～＋５０℃、湿度９０％ＲＨ以下，并且无特殊气体的室内安装。（ＶＦ-８Ｚ型是－１０～＋４０℃）・不要安装在易燃易爆或震动较大的场合。・风雨水滴、金属等异物掉入会导致变频器的损坏。请安装在控制箱或机器内，并注意散热。IP20保护结构的名称人体及固体异物对应的保护程度变频器的寿命受环境温度的影响很大。水的侵入对应的保护程度IP20封闭型•能防止手指或长度不超过80mm的类似物体触及或接近壳内带电或转动部件。能防止直径大于12mm的固体异物进入壳内。•对水的侵入无特别防护。带缺相保护的热继电器电源断路器（MCCB）变频器马达功率改善扼流圈卢先胜2009.1.1盛拓科技Ｑ＆Ａ问题4阿列尼斯（Arrhenius)特性——１０℃加倍定律是什么？电容器在变频器的内部主要是作为平滑过滤器使用。电容器因其内部进行化学反应，寿命随环境温度影响较大。一般的铝电解电容都具有阿列尼斯特性，即温度每提高10℃，其寿命降低50%。因此变频器的寿命取决于使用温度。★一般正常使用的情况下平滑电容的・周围温度年平均３０℃・负载率８０％以下・劳动率每天１２小时以下标准更换年数５年（在调查的基础上决定是否更换）卢先胜2009.1.1盛拓科技变频器的选型要点④变频器外围设备的选择●断路器：在选择断路器时，其动作特性应符合变频器电流特性匹配的需要，避免因变频器接入电源时产生的浪涌而误动作，应使用产品说明书上所推荐的断路器等级。●热继电器：变频器内置的热敏元件是作为过负载保护之用的。对于缺相保护，请使用带缺相保护的热敏继电器。●电磁接触器：一般使用时不需要电磁接触器。如果安装了电磁接器，不要用它控制变频器的启动或停止。●输入滤波器：对外围设备造成电气干扰时使用。●功率改善扼流圈：需改善功率因素时予以连接。对抑制高次谐波有一定的效果。注意・电源侧频繁的进行ON／OFF操作会导致变频器发生故障。・在变频器运行时负载侧进行ON／OFF操作，会产生很大的冲击电流，导致变频器异常跳闸。甚至损坏变频器。马达的启动和停止应使用变频器的运行信号来进行。不要用电源侧或负载侧接装的电磁接触器控制变频器的启动、停止。带缺相保护的热继电器电源断路器（MCCB）变频器马达功率改善扼流圈卢先胜2009.1.1盛拓科技变频器的选型要点故障变频器运行中５０Ｈｚ電磁接触器（或断路器）ＯＮ⇔ＯＦＦ产生的冲击电流是马达额定电流的6倍以上如果输出侧安装了电磁接触器（或断路器），在变频器运行中进行ON／OFF操作，会产生很大的冲击电流，导致变频器损坏。・马达的启动和停止应使用变频器的运行信号来进行不可！卢先胜2009.1.1盛拓科技问题5在同一个电源系统中连接有进相电容的场合，或与大容量的电源变压器（500kVA以上）连接的场合，应注意些什么？◆注意事项在同一个电源系统中连接有进相电容时，或者在大容量的电源变压器（500kVA以上）下连接时，会造成电源失真，变频器的电源输入回路有大电流流过，会导致变频器（整流部分）损坏。◆对策在变频器的输入端设置改善功率因素的扼流圈。Ｑ＆Ａ卢先胜2009.1.1盛拓科技变频器的安装方法■安全注意事项为防止受伤、事故，请务必遵守以下事项。・使用前请仔细阅读“产品介绍”、“使用手册”，以便正确使用。・确认在开始使用之前，您对此装置及其安全信息和所有注意事项都已知晓。【注意】严禁在通电的情况下，触摸变频器的内部和接线端子。•接线、维护・检查时，在输入电源ＯＦＦ（关）后，过5分钟以上再进行。•运行中散热器、制动电阻会产生高温请不要触摸。以避免烫伤。•输出端子（Ｕ・Ｖ・Ｗ）请不要连接交流电源。以避免受伤·火灾及机器的损坏。施工前请再一次确认产品使用说明书上有关“安全注意”方面的事项。！危険卢先胜2009.1.1盛拓科技变频器的安装方法■安装时的注意点10cm以上10cm以上5cm以上5cm以上变频器１．容许的周围温度：－１０～＋５０℃●变频器的寿命受环境温度的影响很大。●不要在通风散热不良的环境中安装变频器。。应在容许温度范围内使用！！请不要在密封狭小的空间中安装！●周围的空间２．请垂直安装变频器垂直安装水平安装横向安装●垂直以外的安装会降低变频器的散热效果，产生问题、故障。３．请避开下列场所●日光直射场所。●有风雨、水滴、油滴的场所。●木材等可燃性材质上安装及靠近可燃物。●漂浮油污、粉尘、棉尘的场所●发生可燃性气体、腐蚀性气体等的场所。●振动大的场所●湿度大，有水汽的场所。湿度在９０％以下！卢先胜2009.1.1盛拓科技变频器的安装方法■接线时的注意点１．主回路端子接线●输入端子（Ｒ，Ｓ，Ｔ）接電源、输出端子（Ｕ，Ｖ，Ｗ）接马达。●主电路接线完毕，一定要确认连接是否牢固。●请务必接上地线，以避免发生触电及火灾。●请确认商品的额定电压与交流电源的电压一致。以避免受伤·火灾。●不要在输出端子U、V、W上连接交流电源。以避免发生故障。注意