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第5讲因材施变用变频5．1变频本领心中掂5．1．1 能力须瞧有效线1．有效转矩线的概念（1）额定工作点与有效工作点图5－1额定工作点与有效工作点（2）ｋU＝ｋƒ时的有效转矩线（3）有效转矩线与工作点有效转矩线是说明电动机允许工作范围的曲线，而不是说明电动机工作状态的特性曲线。
因此，不能在有效转矩线上决定工作点。
图5－2 ｋU＝ｋƒ时的有效转矩线图5－3 有效转矩线与工作点5．2．2 低频散热是关键1．ƒX≤ƒN的有效转矩线2．有效转矩线的改善图5－4 散热和有效转矩的关系图5－5 有效转矩线的改善5．2．3 高频功率不能变1．ƒX＞ƒN时的特点∵输出电压不变U1X≡U1N＝const∴f X↑→Ｕ∕ƒ比↓→主磁通Φ1↓→电磁转矩T MX↓电动机的最大输入功率基本不变Ｐ1X＝3U1N Icosφ1X≈const2．ƒX＞ƒN时的有效转矩线有效转矩的大小与转速成反比：ＴMEX＝MXMNnP9550∝MXn1图４－１７ƒX＞ƒN时的机械特性和有效转矩线（ａ）机械特性曲线簇（ｂ）有效转矩线图5－6ƒX＞ƒN时的机械特性和全频有效转矩线5．2基本关系不能偏5．2．1能量守恒要牢记5．2．2带动负载转矩比既要在高速范围内带得动负载；又不要大马拉小车。
图5－7 拖动系统的功率图5－8 带动负载比转矩5．2．3电机降速功率低图5－9电机降速功率低5．2．4违反规律有实例（1）实例１图5－10 甩掉减速器（2）实例2（3）实例3图5－11 加大工作频率来提高生产率图5－12减小传动比来提高生产率5．2．5综合考虑想问题实例1某恒转矩负载，电动机数据为：30kW，1470 r∕min ，56.8A。
采用变频调速后，常用频率为20～30Hz。
存在问题：（1）起动困难，（2）低频运行过程中，有时电流偏大。
如何解决？1．理想的方法（1）加大传动比：50·λ＝1.7 λλ’＝30（2）采用有反馈矢量控制方式2．可采取的其他方法（1）预置转差补偿功能和起动频率。
变频器应用培训变频器是一种用于调节电机转速和电机输出功率的设备。
它通过改变电源的频率和电压来实现对电机运行参数的控制。
变频器的应用非常广泛，不仅在工业生产中被广泛使用，而且在家庭电器中也得到了普及。
下面，我们将就变频器的应用进行详细的培训介绍。
一、变频器在工业生产中的应用1. 各种机械设备中的应用变频器在工业生产中的应用非常广泛，特别是在各种机械设备中的应用较为常见。
以水泵为例，在水泵的运行过程中，由于流量的变化，传统的电阻调节方法无法满足实际需求。
而借助于变频器，可以通过控制电机的转速来实现对水泵流量的调节，从而提高水泵的工作效率。
2. 制造业中的应用在制造业中，许多机械设备都需要通过电机来提供动力。
而变频器作为一种能够快速调节电机转速的设备，可以使这些机械设备在工作过程中更加灵活和高效。
例如，在制造业中使用的输送带，通过变频器可以实现对输送带运行速度的精确调控，从而提高生产效率。
3. 矿山行业中的应用在矿山行业中，变频器的应用也非常广泛。
例如，在矿山中使用的风机，通过变频器可以实现对风机的转速调节，使其能够根据实际需要对矿山进行通风。
此外，使用变频器还可以实现对矿山中的输送机、破碎机等设备的精确控制，提高矿山生产的效率和安全。
二、家庭电器中的应用1. 空调中的应用在家庭电器中，变频器最常见的应用就是在空调中。
传统的空调使用固定频率的电机来驱动压缩机，工作时功率高、噪音大、能耗高。
而采用变频器驱动的空调，可以根据室内温度和负荷变化，调整压缩机的转速和功率，使空调稳定运行，节约能源。
同时，变频器控制的空调噪音较小，给人们提供了更加舒适的使用体验。
2. 洗衣机中的应用现代家庭中的洗衣机大多采用变频技术，通过变频器控制电机转速和功率，实现对洗衣机运行过程的精确控制。
变频器能够根据洗衣机内衣物的负荷和洗涤工艺的要求，调整电机的工作状态，从而提高洗衣机的清洗效果和能效。
3. 冰箱中的应用冰箱是家庭中必不可少的电器之一。
变频调速器应用技术第1章变频器的主电路 (3)1．1 三相交流异步电动机简介 (3)1．2电动机在能量转换中的作功过程 (5)1．3交－直－交变频器的构成及演变 (10)1．4变频器的输出电压与频率 (14)1．5交－直－交变频器的主电路 (21)1．6变频器的功率因数 (29)1．7变频器主电路的测量 (31)第2章电动机变频后的带负载特性 (37)2．1异步电动机的机械特性 (37)2．2V∕F控制方式 (41)2．3U∕f线的选择与调整 (43)2．4矢量控制方式 (46)2．5传动机构是拖动系统的组成部分 (51)2．6变频拖动系统的基本规律 (55)2．8变频器的选型 (61)第3章变频器的常用功能 (69)3．1变频器的控制通道 (69)3．2模拟量频率给定 (71)3．3频率的外接数字量给定 (74)3．4电动机的起动与加速 (76)3．5变频电动机的停机与减速 (81)3．6制动电阻和制动单元 (84)3．7变频器的保护功能 (88)第4章变频调速系统的控制 (95)4．1变频器的外接主电路 (95)4．2电动机的正、反转控制电路 (99)4．3外接控制端子的应用 (101)454．4多单元拖动系统的同步控制 (104)4．4多单元拖动系统的同步控制 (105)4．5变频与工频的切换控制 (106)4．6主电路的干扰问题 (110)4．6．3感应耦合引起的干扰 (111)4．7变频器的闭环控制 (113)第5章变频器在各类负载中的应用 (126)5．1带式输煤机的变频调速 (126)5．2提升机的变频调速 (130)5．3卷绕机械的变频调速 (139)5．4车床的变频调速 (145)5．5风机的变频调速 (147)5．6水泵的变频调速 (151)第6章变频器的节能和故障分析 (158)6．1二次方律节能多 (158)6．2变频节能的方方面面 (158)6．3供水系统的节能分析 (161)6．4全面评价经济效益 (165)6．5 新购变频器的试验 (165)6．6 变频器电路的故障与检测 (176)6．7修理后的通电 (182)6．8其他调速电动机的变频改造 (183)6．9 家电的变频调速 (183)第1章变频器的主电路1．1 三相交流异步电动机简介1．1．1三相交流异步电动机的构造和原理1．笼形转子异步电动机2．绕线转子异步电动机将在时间上互差1200电角度的三相交变电流通入到空间上也互差1200的三相绕组中，所产生的合成磁场是一个旋转磁场，旋转的转速为同步转速。
第2讲了解功能调变频2．1操作方式先选定2．1．1面板小异而大同2．1．2键盘操作买来用1．起动与停止（1）正转起动：按（2）反转起动：按（3）停止按2．升速与降速（1）升速（2）降速图2－1基本频率的定义2．1．3远程操作端子控图2－2变频器的外接控制表2－1操作方式选择功能2．2频率定义记分明2．2．1基本频率电压从图2－3基本频率的定义2．2．2最高频率名、实同图2－4最高频率定义（键盘给定）2．2．3上限下限工艺控图2－5上限频率与下限频率2．2．4发生谐振回避用图2－6回避频率2．1．5载波频率酌情动图2－7载波频率的影响fΔ↑→Σδt↑→U out↓→干扰↑→漏电流↑fΔ↓→电动机噪音↑表2－2风机、水泵的频率功能2．3升速降速稳又平2．3．1起动电流能减小1．工频起动与变频起动图2－8 工频起动与变频起动2．升速时间与电流图2－9 升速时间与电流2．3．2 减速须防电压跳1．降速过程中电动机和变频调速系统的状态图2－10 降速过程中的状态2．降速时间与直流电压图2－11 降速时间与直流电压2．3．3直流制动爬行消1．直流制动原理图2－12 直流制动的原理与预置2．3．4起动、停机均可调1．起动的相关功能图2－13起动前直流制动与起动频率a）起动前直流制动b）起动频率c）暂停升速d）齿轮间隙2．停机的相关功能图2－14停机方式ａ）按预置时间减速停机ｂ）自由制动ｃ）减速停机加直流制动3．加速与减速方式图2－15加速与减速方式表2－3风机与水泵的加、减速功能2．4拖动负载须有劲2．4．1电机特性应知晓1．理想空载点电动机输出轴上的转矩为０，称为理想空载：（0，n0）2．起动点: 电动机刚接通电源，但转速仍为０时称为起动点.（T S，0）通常：T S≥1.5T MN3．临界点拐点Ｋ称为临界点：（T K，n K）通常：T K≥2.0T MN2．4．2电压顶替转矩小ƒX≤ƒN时的机械特性(满足U1X /f X＝Const)f X↘—→T K↘图2－17f X≤f N时的机械特性2．4．3对症下药补偿要1．补偿的目的图2－18电压补偿的原理图2－19 补偿后的Ｕ1X /ƒX曲线2．变频器提供的Ｕ1 /ƒ线3．补偿正好图2－20 重载时补偿正好4．补偿过分图2－21轻载时补偿过分5．不同补偿程度的电流－转矩曲线图2－22 转矩补偿与电动机电流6．转差补偿功能图2－23转差补偿2．4．4补偿程度仔细调1．风机、水泵图2－24风机的U∕f线2．带式输送机图2－25带式输送机的U∕f线3．离心浇铸机图2－26离心浇铸机的U∕f线2．4．5矢量控制呱呱叫1．对直流电动机的分析图2－27 直流电动机的调速2．矢量控制的基本思想图2－28 矢量控制框图3．矢量控制方式的适用范围（1）矢量控制只能用于一台变频器控制一台电动机的情况下。
变频器知识学习培训教程全案目录第1章绪论 (1)1.1 变频器技术的发展历史 (1)1.2 变领器调速控制系统的优势 (2)1.3 变领器技术的发展动向 (7)第2章变频器的基本原理及控制方式 (10)2.1变频器的基本构成和工作原理 (10)2.1.1 变频器的基本构成 (10)2.1.2 变频器内部电路的基本功能 (10)2.1.3 逆变电路基本工作原理 (11)2.2 变频器的种类 (12)2.3 变频器的控制方式 (18)2.3.1 V/f恒定控制 (19)2.3.2 矢量控制 (23)2.4 变频器驱动系统的设计 (27)2.4.1 机械负载与电动机的转矩特性 (28)2.4.2 设计变额器驱动系统的要点 (30)第3章变频器的安装调试和维修保养 (34)3.1 变频器的设置环境和安装 (34)3.1.1 变频器的设置环境 (34)3.1.2 变频器的安装方式 (35)3.2 配线 (36)3.2.1主电路配线 (36)3.2.2 接地线配线 (36)3.2.3 控制电路布线 (37)3.3 通电前的检查 (38)3.3.1 外观及结构检查 (38)3.3.2 绝缘电阻检查 (38)3.4 试运行 (39)3.4.1 电动机单独运行 (39)3.4.2 负载机械的试运行 (40)3.5 检查与维修保养 (40)3.5.1 维修保养时应遵照的准则 (41)3.5.2 定期检查和维修保养 (42)第4章变频器常见异常及其对策 (44)4.1 变频器自身异常及对策 (44)4.1.1 设置环境 (44)4.1.2 外部噪声的影响 (44)4.1.3 电源异常 (46)4.2 变频器对周边设备的影响及对策 (48)4.3 变频器驱动系统故障分析 (49)第5章闭环控制系统 (53)5.1 自动控制系统概述 (53)5.1.1 自动控制系统的组成及方框图 (53)5.1.2自动控制系统的分类 (54)5.2 对自动控制系统的基本要求 (55)5.2.1 控制系统的主要性能指标 (55)5.2.2 反馈控制系统的过渡响应 (57)5.2.4 反馈控制系统过渡过程中的品质指标 (59)5.3 PID的调节原理 (60)5.3.1 PID的控制算式 (61)5.5 PID控制器的参数整定 (64)第1章绪论1.1 变频器技术的发展历史直流电动机拖动和交流电动机抱功先后诞生于19世纪，距今已有100多年的历史，并已成为动力机械的主要驱动装置。
第4讲设计电路控变频4．1正反控制记要领
4．1．1接通电源勿起步
1．正转运行的基本电路
图4－1 正转的基本控制方式2．继电器控制电路
图4－2 继电器控制的正转电路
3．自锁控制电路
图4－3自锁控制（脉冲控制）
有一台机器，需要经常点动，原来的点动与运行的切换电路如图4－4）所示。
改为变频调速后希望操作方法不变，怎么处理？
图4－4点动控制的切换
表4－1康沃CVF－G2变频器的自锁功能
功能码功能名称数据码及含义
L－68 输入端子X6选择功能17：三线式运转控制
4．1．2 反转不换主电路
1．改接控制端
2．功能预置法
表4－2 变频器关于旋转方向的功能
变频器型号
功能码 功能名称 数 据 码
康沃CVF －G2
ｂ－4
转向控制
0：与设定方向一致 1：与设定方向相反 2：反转防止
艾默生TD3000 F0.06 旋转方向 0：方向一致 1：方向取反 2：禁止反转
富士G11S H08 反向旋转禁止 0：不禁止 1：禁止
图３－１４ 继电器控制的正、反转电路
ａ）主电路 ｂ）控制电路
图4－5
改接输入控制线
4．2 升、降功能别看轻
4．2．1 调频少用电位器
表4－3 变频器的升、降功能
变频器型号
功能码 功 能 含 义
数据码 数据码含义 康沃CVF －G2 L －65
输入端子X1功能 11 频率递增控制 L －66
输入端子X2功能 12 频率递减控制 艾默生TD3000 F5.01
输入端子X1功能 12 频率递增指令 F5.02
输入端子X2功能 13 频率递减指令 富士G11S
E01 X1功能 17 增命令（UP ） E02
X2功能
18
增命令（DOWN ）
图4－6 升速、降速端子
4．2．2 两对按钮分两地
4．2．3 恒压不用PID
图
4－8 利用升、降速端子进行恒压控制
图4－7 两地升降速控制
4．2．4同步控制微调易1．同步控制的概念
2．控制电路
图4－10 三台同步控制
图4－9多单元同步运行
4．3 切换控制须小心
4．3．1 互锁控制重中重
4．3．2 过渡过程不普通
图
4－11 切换控制的主电路
图4－12 切换的过渡过程
ａ）电磁过渡过程 ｂ）水泵停机过渡过程 ｃ）风机停机过渡过程
4．3．3 切换要点记心中
1．切换要求
在切换瞬间，n M ≥80% n MN 2．水泵切换要点
（1）电源电压与定子电动势的相位关系
（2）“差频同相”切换法
图
4－13 电源电压与定子电动势的相位关系
图4－14 “差频同相”切换原理
3．故障切换控制电路
图4－15 故障切换的控制电路
4．4闭环控制P、I行
4．4．1自动调整用闭环
1．闭环控制的目的
图4－16 闭环控制的目的2．空气压缩机恒压控制系统图
图4－17 空气压缩机恒压控制系统图
设：ＸT－目标信号，其大小与所要求的储气罐压力相对应；
ＸF－压力变送器的反馈信号，其大小与储气罐的实际压力相对应。
则：变频器输出频率ƒX的大小由合成信号（ＸT－ＸF）决定。
如ｐ＞ｐT：
则ＸF＞ＸT→（ＸT－ＸF）＜０
→ƒX↓→n M↓
→ｐ↓→ＸF↓
→直至（ＸF≈ＸT）为止。
反之，如ｐ＜ｐT：
则ＸF＜ＸT→（ＸT－ＸF）＞０
→ƒX↑→n M↑
→ｐ↑→ＸF↑
→直至（ＸF≈ＸT）为止。
4．4．2 又快又稳ＰＩＤ搬
1．问题的提出
控制的依据：（ＸT－ＸF）
控制的目标：（ＸF≈ＸT）→（ＸT－ＸF）≈０
图２－３９比例放大前后各量间的关系
图4－18 上述控制过程的矛盾
2．比例增益环节（Ｐ）
表4－4 比例增益与静差的关系
X
G 4V K P 10 100 1000 10000 100000 ε＝X T －X F 0.4
0.04
0.004
0.0004 0.00004
图4－19 引入比例增益（Ｐ）
P过大与振荡
图4－20P的大小与振荡
ａ）静差与P的关系ｂ）振荡现象3．积分与微分环节
图4－21Ｉ、Ｄ的作用
4．比例带的概念
图4－22 比例带与比例增益
4．4．3 目标要受量程管
1．传感器的接线 （1）使用远传压力表
（2）使用压力传感器
图
4－23 远传压力表的接法
图4－24 压力传感器接法
2．目标值的确定
图4－25 目标值的确定3．调试
（1）手动调试
图4－26 ＰＩＤ的拖动调试（2）系统调试
如反应过慢，则加大Ｐ，或减小Ｉ；
如发生振荡，则减小Ｐ，或加大Ｉ。
4．4．4控制逻辑分正反
1．负反馈
上述恒压控制中：
p↑→f X↓
频率的变化趋势与被控量相反。
2．正反馈
图4－27风机恒温控制（变频器PID）TC输出：X F＝4～20ｍA＝K T·θ
反馈逻辑：θ↑→ｆX↑，是正反馈。
4．4．5 多台PI 专用搬
4．4．6 起动过程可减慢
拖动系统在刚起动时，反馈信号为“0”。
ΔX 很大，ΔPID 也很大。
电动机将很快升速，有可能导致因过电流而跳闸。
1．方法1 －加大变频器容量
图
4－28 两台变频器的PID 调节
图4－29 加大容量防跳闸
2．方法2 －利用温度变送器的PID调节功能
图4－30风机恒温控制（变送器PID）TC输出：X G＝1～5V
（X G是经过PID调节后的信号）
温度的目标值X T：由变送器（TC）的面板给定。
主要问题：变频器的升速时间与降速时间有效，且预置得较长，影响了灵敏度。
但因温度本身的变化比较缓慢，故使用效果良好。
3．方法3－利用外接端子切换
图4－31闭环与开环控制的切换
4．方法4－利用变频器的自动切换功能
（1）安川CIMR－G7A系列变频器
预置PID加、减速时间：功能码b5－17用于预置“PID指令用加减速时间”。
这样，当PID功能有效时，其起动过程中的加、减速时间将由b5－17功能独立决定。
（2）丹佛士VLT5000系列变频器由功能码439预置“工艺PID起动频率”，则变频器在起动时，将按开环运行方式起动，直至上升到“工艺PID起动频率”后，才自动转为闭环控制。
4．5 程序控制用变频
实例－部件喷漆的程序控制
4．5．1 多档转速有用了
控制要领 （1）装、御工件
装置以40m ∕min 快速右移（正转，50Hz ）；
→碰SQ1，移动速度降至4m ∕min （正转，5Hz ）；
→碰SQ2，移动停止2min ，御下已喷漆工件，装上待喷漆工件。
（2）喷漆
装置以40m ∕min 快速左移（反转，50Hz ） →碰SQ3，移动速度降至4m ∕min （反转，5Hz ）； →碰SQ4，移动停止30min ，进行喷漆。
（3）终端保护 由SL1和SL2
进行。
图4－32 部件喷漆的程序控制
2．控制电路
图4－33喷漆程序的控制电路
表4－5喷漆控制的功能预置（康沃CVF－G2）功能码功能名称数据码及含义
L－63 输入端子X1功能选择1：多段速控制端子1 L－64 输入端子X2功能选择2：多段速控制端子2 L－18 多段速频率1 50Hz
L－20 多段速频率3 5Hz
4．5．2 程控功能更巧妙
表4－6 喷漆程控的功能预置
变频器型号
功能码 功 能 含 义 数据码及含义
康沃CVF
－G2
H －14 可编程运行设置 2：连续循环 H －15 阶段1运行时间 30s
H －16 阶段1运行方向 0：正转 H －17 阶段1加减速时间 5s L －18 多档转速1
50Hz H －18 阶段2运行时间 10s
H －19 阶段2运行方向 0：正转 H －20 阶段2加减速时间 5s L －19 多档转速2
5Hz H －21 阶段3运行时间 120s H －22 阶段3运行方向 0：正转 H －23 阶段3加减速时间 5s L －20 多档转速3
0Hz H －24 阶段4运行时间 30s
H －25 阶段4运行方向 1：反转 H －26 阶段4加减速时间 5s L －21 多档转速4
50Hz H －27 阶段5运行时间 10s
H －28 阶段5运行方向 1：反转 H －29 阶段5加减速时间 5s L －22 多档转速5
5Hz H －30
阶段6运行时间
1800s
图4－34 喷漆程序示意图
终端保护由SL1和SL2实施。
4．6多档转速PLC请
1．采用不自复按钮开关
图4－35多档转速的控制图中之SB1～SB7为不自动复位型按钮开关。
2．采用自动复位按钮开关
如SB1～SB7为自动复位按钮开关，则梯形图为：
图4－36采用自动复位按钮开关时的梯形图。
