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1、 通用变频器通用变频器应用技术应用技术四川机电职业技术学院四川机电职业技术学院.电子电气工程系电子电气工程系 学习情境学习情境4学习性工作任务学习性工作任务11通用变频器应用技术四川机电职业技术学院四川机电职业技术学院电子电气工程系电子电气工程系 通用变频器通用变频器应用技术应用技术四川机电职业技术学院四川机电职业技术学院.电子电气工程系电子电气工程系 学习情境学习情境4学习性工作任务学习性工作任务11学习情境学习情境4：变频器及其变频器及其外围设备选择外围设备选择学习性工作任务学习性工作任务11：变频器的选型：变频器的选型（2学时）学时）通用变频器通用变频器应用技术应用技术四川机电职业技术学
2、院四川机电职业技术学院.电子电气工程系电子电气工程系 学习情境学习情境4学习性工作任务学习性工作任务11教教 学学 目目 标标知识目标：知识目标：1.明确通用变频调速系统中变频器的选择要求。明确通用变频调速系统中变频器的选择要求。2.掌握变频器名牌数据的含义。掌握变频器名牌数据的含义。3.了解变频器额定容量的计算方法。了解变频器额定容量的计算方法。能力目标：能力目标：初步掌握通用变频器交流调速系统中的变频器的选择。初步掌握通用变频器交流调速系统中的变频器的选择。通用变频器通用变频器应用技术应用技术四川机电职业技术学院四川机电职业技术学院.电子电气工程系电子电气工程系 学习情境学习情境4学习性工
3、作任务学习性工作任务11 教教 学学 内内 容容 通用变频器的选择包括类型选择和容量选择两个方面。按照机械设通用变频器的选择包括类型选择和容量选择两个方面。按照机械设备的类型、负载转矩特性、调速范围、静态速度精度、启动转矩和使用备的类型、负载转矩特性、调速范围、静态速度精度、启动转矩和使用环境的要求，然后决定选用何种控制方式和防护结构的变频器最合适。环境的要求，然后决定选用何种控制方式和防护结构的变频器最合适。11.1 变频器控制方式的选择变频器控制方式的选择下表综述了各种变频器控制方式的性能特点。下表综述了各种变频器控制方式的性能特点。通用变频器通用变频器应用技术应用技术四川机电职业技术学院
4、四川机电职业技术学院.电子电气工程系电子电气工程系 学习情境学习情境4学习性工作任务学习性工作任务11表表11-1 变频器控制方式的性能特点变频器控制方式的性能特点控制方式控制方式U/FU/F控制控制矢量控制矢量控制直接直接转转矩控制矩控制比比较项较项目目开开环环闭环闭环无速度无速度传传感器感器带带速度速度传传感感器器速度控制速度控制范范围围11：404011：40401 1：1001001 1：100010001 1：100100启启动转动转矩矩3H3HZ Z时时1501503H3HZ Z时时1501501H1HZ Z时时1501500H0HZ Z时时1501500H0HZ Z时时15015
5、0静静态态速度速度精度精度（2 23 3）0.030.030.20.20.20.2（0.10.10.50.5）反反馈馈装置装置无无速度速度传传感器感器无无速度速度传传感器感器无无零速度运零速度运行行不可不可不可不可不可不可可可可可控制响控制响应应速度速度慢慢慢慢较较快快快快快快 通用变频器通用变频器应用技术应用技术四川机电职业技术学院四川机电职业技术学院.电子电气工程系电子电气工程系 学习情境学习情境4学习性工作任务学习性工作任务11特特点点优优点点结结构构简单简单、调调节节容易、可用容易、可用于通用于通用笼笼型异型异步步电动电动机机结结构构简单简单、调调速精度高、可速精度高、可用于通用用于通
6、用笼笼型型异步异步电动电动机机不需要速度不需要速度传传感器、力矩的感器、力矩的响响应应好、速度好、速度控制范控制范围围广、广、结结构构较简单较简单力矩的控制性力矩的控制性能良好、力矩能良好、力矩的响的响应应好、好、调调速精度高、速速精度高、速度控制范度控制范围围广广不需要速度不需要速度传传感器、力感器、力矩的响矩的响应应好、好、速度控制范速度控制范围围广、广、结结构构较简单较简单缺点缺点低速力矩低速力矩难难保保证证，不能，不能进进行行力矩控制，力矩控制，调调速范速范围围小小低速力矩低速力矩难难保保证证，不能力矩，不能力矩控制，控制，调调速范速范围围小，要增加小，要增加速度速度传传感器感器需需设
7、设定定电动电动机机的参数，需要的参数，需要有自有自动测试动测试功功能能需需设设定定电动电动机机的参数，需要的参数，需要有自有自动测试动测试功功能，需有高精能，需有高精度速度度速度传传感器感器需需设设定定电动电动机机的参数，的参数，需要有自需要有自动测试动测试功能功能主要主要应应用用场场合合一般的一般的风风机、机、泵类节泵类节能能调调速速或一台或一台变频变频器器带带多台多台电动电动机机场场合合用于保持用于保持压压力、力、温度、流量、温度、流量、pHpH定定值值等等过过程程控制控制场场合合一般工一般工业设备业设备、大多数大多数调调速速场场合合要求精确控制要求精确控制力矩和速度的力矩和速度的高高动态
8、动态性能性能应应用用场场合合要求精确控制要求精确控制力矩和速度的力矩和速度的高高动态动态性能性能应应用用场场合，如起合，如起重机、重机、电电梯、梯、轧轧机等机等表表11-1 变频器控制方式的性能特点变频器控制方式的性能特点 通用变频器通用变频器应用技术应用技术四川机电职业技术学院四川机电职业技术学院.电子电气工程系电子电气工程系 学习情境学习情境4学习性工作任务学习性工作任务1111.2 变频器防护结构的选择变频器防护结构的选择 变频器的防护结构要与其安装环境相适应，这就要考虑环境温度、变频器的防护结构要与其安装环境相适应，这就要考虑环境温度、湿度、粉尘、酸碱度、腐蚀性气体等因素，这与变频器能
9、否长期、湿度、粉尘、酸碱度、腐蚀性气体等因素，这与变频器能否长期、安全、可靠运行关系重大。安全、可靠运行关系重大。开放型开放型封闭式封闭式密封式密封式密闭式密闭式 通用变频器通用变频器应用技术应用技术四川机电职业技术学院四川机电职业技术学院.电子电气工程系电子电气工程系 学习情境学习情境4学习性工作任务学习性工作任务1111.3 变频器容量的选择变频器容量的选择额定输出电流：逆变器中半导体开关器件所能承受的电流耐量，额定输出电流：逆变器中半导体开关器件所能承受的电流耐量，以连续运行总电流不超过变频器额定电流。以连续运行总电流不超过变频器额定电流。可用电动机的功率：以电动机的额定功率（可用电动机
10、的功率：以电动机的额定功率（kW）表示。为原）表示。为原有电动机选配变频器时，不可仅看有电动机选配变频器时，不可仅看kW值是否一致。选用时主要值是否一致。选用时主要应考察额定电流。应考察额定电流。额定容量：是指额定输出电流与电压下的三相视在功率。额定容量：是指额定输出电流与电压下的三相视在功率。变频器的输出电压变频器的输出电压 通常等于电动机的工频额定电压。通常等于电动机的工频额定电压。瞬时过载能力瞬时过载能力 电流瞬时过载能力常设计成电流瞬时过载能力常设计成150额定电流、额定电流、lmin或或120额定电流、额定电流、lmin。与标准异步电动机相比较，变频。与标准异步电动机相比较，变频器的
11、过载能力较小，允许过载时间亦很短。器的过载能力较小，允许过载时间亦很短。通用变频器通用变频器应用技术应用技术四川机电职业技术学院四川机电职业技术学院.电子电气工程系电子电气工程系 学习情境学习情境4学习性工作任务学习性工作任务1111.4 变频器容量的计算变频器容量的计算11.4.1 连续恒载运转时所需的变频器容量（连续恒载运转时所需的变频器容量（kVA）的计算式）的计算式 通用变频器通用变频器应用技术应用技术四川机电职业技术学院四川机电职业技术学院.电子电气工程系电子电气工程系 学习情境学习情境4学习性工作任务学习性工作任务1111.4.2 一台变频器传动多台电动机并联运行，变频器容量的计算
12、一台变频器传动多台电动机并联运行，变频器容量的计算 当变频器短时过载能力为当变频器短时过载能力为150、lmin时，电动机加速时间在时，电动机加速时间在lmin以内：以内：通用变频器通用变频器应用技术应用技术四川机电职业技术学院四川机电职业技术学院.电子电气工程系电子电气工程系 学习情境学习情境4学习性工作任务学习性工作任务11当电动机加速时间在当电动机加速时间在lmin以上时以上时11.4.3 大惯性负载起动时变频器容量的计算大惯性负载起动时变频器容量的计算 通用变频器通用变频器应用技术应用技术四川机电职业技术学院四川机电职业技术学院.电子电气工程系电子电气工程系 学习情境学习情境4学习性工
13、作任务学习性工作任务11 西门子公司提供了西门子公司提供了6SE70系列变频器与该公司的标准电动机相匹系列变频器与该公司的标准电动机相匹配时的技术数据，电动机的电压等级有配时的技术数据，电动机的电压等级有230、4O0、500、690V等四等四种。种。变频器驱动匹配电动机时，允许电动机长时恒载以额定功率运行。变频器驱动匹配电动机时，允许电动机长时恒载以额定功率运行。恒转矩由工频向下调速。转速范围越大，允许最大轴功率越小，无恒转矩由工频向下调速。转速范围越大，允许最大轴功率越小，无论是低速稳态工况造成的散热能力变差，还是频繁起制动造成瞬时过论是低速稳态工况造成的散热能力变差，还是频繁起制动造成瞬
14、时过载，都会引起电动机温升增高。风机、泵类负载不经常起制动，基本载，都会引起电动机温升增高。风机、泵类负载不经常起制动，基本上没有瞬时过载问题。上没有瞬时过载问题。不属于西门子的标准电动机，应事先确认其可替代性。不属于西门子的标准电动机，应事先确认其可替代性。通用变频器通用变频器应用技术应用技术四川机电职业技术学院四川机电职业技术学院.电子电气工程系电子电气工程系 学习情境学习情境4学习性工作任务学习性工作任务1111.5 项目实例：项目实例：MM420变频器在制糖业分离机上的应用变频器在制糖业分离机上的应用 制糖分离机工艺如图制糖分离机工艺如图11-1所示，有加料、排蜜、高速分离、制动、所示
15、，有加料、排蜜、高速分离、制动、刮料等过程，不同过程所要求的分离速度是不一样的，用变频器的多刮料等过程，不同过程所要求的分离速度是不一样的，用变频器的多段速度控制可实现其要求。段速度控制可实现其要求。11.5.1 分离机的电气传动特点分离机的电气传动特点 分离机的电动机的功率较大，为分离机的电动机的功率较大，为100200KW；传动惯量即；传动惯量即GD较大，加速时间较短；调速范围宽，速比较大，加速时间较短；调速范围宽，速比=1：20；工作周期较短，；工作周期较短，为为46min；制动时间较短，由高速直下到低速；是反复短时周期性；制动时间较短，由高速直下到低速；是反复短时周期性连续工作方式；工
16、作环境湿热，环境温度达连续工作方式；工作环境湿热，环境温度达40500C；由于在；由于在60Hz或或3Hz工作时都要有较大转矩，故必须选用具有矢量控制的变频器才工作时都要有较大转矩，故必须选用具有矢量控制的变频器才能适应工作的要求。能适应工作的要求。通用变频器通用变频器应用技术应用技术四川机电职业技术学院四川机电职业技术学院.电子电气工程系电子电气工程系 学习情境学习情境4学习性工作任务学习性工作任务11图图111 制糖分离机工艺制糖分离机工艺 通用变频器通用变频器应用技术应用技术四川机电职业技术学院四川机电职业技术学院.电子电气工程系电子电气工程系 学习情境学习情境4学习性工作任务学习性工作
17、任务1111.5.2 负载特性的类别分析负载特性的类别分析 加料、排蜜属流体加料、排蜜属流体2次方转矩负载特性，工作频率为次方转矩负载特性，工作频率为050Hz；洗涤分离属恒功率负载特性，工作频率为洗涤分离属恒功率负载特性，工作频率为=60Hz；刮料类似切削，属；刮料类似切削，属恒功率负载特性，工作频率小于等于恒功率负载特性，工作频率小于等于3Hz；由于洗涤分离到刮料速比；由于洗涤分离到刮料速比=1：20，电动机功率又大，降速时间又短，设备的转动惯量，电动机功率又大，降速时间又短，设备的转动惯量GD也大，因此必须以能量回馈制动方式才能满足系统的制动要求，而且也大，因此必须以能量回馈制动方式才能
18、满足系统的制动要求，而且要求经济、制动性也好；由于糖浆原料、黏度的大小、温度的高低、要求经济、制动性也好；由于糖浆原料、黏度的大小、温度的高低、结晶颗粒等不同，所以加速时间、稳速时间、减速时间、周期的长短结晶颗粒等不同，所以加速时间、稳速时间、减速时间、周期的长短是有所变动的，这由工艺技术人员实验后给定有关相应参数植。这种是有所变动的，这由工艺技术人员实验后给定有关相应参数植。这种分离机还可在制药厂葡萄糖粉成形加工过程或其他行业中应用。分离机还可在制药厂葡萄糖粉成形加工过程或其他行业中应用。通用变频器通用变频器应用技术应用技术四川机电职业技术学院四川机电职业技术学院.电子电气工程系电子电气工程
19、系 学习情境学习情境4学习性工作任务学习性工作任务1111.5.3 分蜜变频调速控制图分蜜变频调速控制图 如图如图112所示，用所示，用3个开关个开关K1、K2、K3按二进制编码选择频率按二进制编码选择频率+ON命令可获得命令可获得4级速度，其级速度，其4级速度如表级速度如表11-2所示，能量回馈装置单所示，能量回馈装置单元把泵升电压回馈到电网。元把泵升电压回馈到电网。图图112 分蜜机变频调速控制图分蜜机变频调速控制图 通用变频器通用变频器应用技术应用技术四川机电职业技术学院四川机电职业技术学院.电子电气工程系电子电气工程系 学习情境学习情境4学习性工作任务学习性工作任务11表表11-2 4
20、级速度表级速度表多段速度多段速度K3K3K2K2K1K1频频率率/Hz/HzOFFOFF0 00 00 00 01 10 00 01 110102 20 01 10 050503 30 01 11 160604 41 10 00 03 311.5.4 参数设置参数设置 P003=3（专家级）（专家级）P0700=2（端子输入）（端子输入）P0701=17（DIN1按二进制编码选择频率按二进制编码选择频率+ON命令）命令）P0702=17（DIN2按二进制编码选择频率按二进制编码选择频率ON命令）命令）P0703=17（DIN3按二进制编码选择频率按二进制编码选择频率+ON命令）命令）P1000
21、=3（固定频率设定值）（固定频率设定值）通用变频器通用变频器应用技术应用技术四川机电职业技术学院四川机电职业技术学院.电子电气工程系电子电气工程系 学习情境学习情境4学习性工作任务学习性工作任务11P1001=10（第一段速度）（第一段速度）P1002=50（第一段速度）（第一段速度）P1003=60（第三段速度）（第三段速度）P1004=3（第四段速度）（第四段速度）P1016=3（DIN1按按0位）位）P1017=3（DIN2按按1位）位）P1018=3（DIN3按按2位）位）从上诉分析可知，制糖厂内的分离机使用变频进行交流调速控制从上诉分析可知，制糖厂内的分离机使用变频进行交流调速控制后
22、，即能充分满足工序过程对速度的要求，又能节约电量达后，即能充分满足工序过程对速度的要求，又能节约电量达2040，也可推广在试药及其他行业中的混合机、搅拌机、甩干机、脱，也可推广在试药及其他行业中的混合机、搅拌机、甩干机、脱水机、以及配料混合、结晶离心、塑料的染色、清洗机等处应用。水机、以及配料混合、结晶离心、塑料的染色、清洗机等处应用。通用变频器通用变频器应用技术应用技术四川机电职业技术学院四川机电职业技术学院.电子电气工程系电子电气工程系 学习情境学习情境4学习性工作任务学习性工作任务11 课课 外外 任任 务务1作业作业 （1）变频器的选用原则是什么？）变频器的选用原则是什么？（2）采用矢量控制后，在）采用矢量控制后，在0HZ时也能产生转矩吗？时也能产生转矩吗？（3）哪些情况下不能使用矢量控制方式？）哪些情况下不能使用矢量控制方式？2完成实验（实训）报告完成实验（实训）报告3进行学习经验总结进行学习经验总结4预习学习性工作任务预习学习性工作任务12：变频器外围设备选择：变频器外围设备选择