變頻器培訓(xùn)PPT

1、技術(shù)交流電動機直流電動機交流電動機同步電動機異步電動機(感應(yīng)電動機)電動機-三相異步電動機 異步電動機與直流電動機相比，有結(jié)構(gòu)簡單，運行可靠、堅固耐用等優(yōu)點，當(dāng)然也存在功率因數(shù)差，調(diào)速和控制方法較為復(fù)雜的缺點。異步電動機的結(jié)構(gòu) (1) 定子 定子鐵心：嵌放繞組，提供磁路。 定子繞組：產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。 (2) 轉(zhuǎn)子 感應(yīng)出電勢、電流。 （籠型和繞線型） (3) 機殼氣隙等 (4) 材料：鐵心均由硅鋼片疊壓而成三相異步電動機的結(jié)構(gòu)定子由機座、定子鐵心、定子繞組和端蓋等部件組成轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)軸組成YBZXAC轉(zhuǎn)子定子定子繞組（三相）機 座轉(zhuǎn)子：在旋轉(zhuǎn)磁場作用下， 產(chǎn)生感應(yīng)電動勢或 電流。

2、三相定子繞組：產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。 線繞式鼠籠式鼠籠轉(zhuǎn)子 ei磁鐵閉合線圈人為轉(zhuǎn)動感應(yīng)電流受力而旋轉(zhuǎn)感生電流三相異步電動機的原理模型e方向用右手定則確定f方向用左手定則確定左力右電AYCBZ()電流出()電流入X三相異步電動機的原理 三相異步電動機的簡圖，外部是定子鐵心，內(nèi)部是轉(zhuǎn)子鐵心，二者之間是均勻的氣隙。定子鐵心中嵌放三相定子繞組，每相繞組均只有一個線圈，分別是AX 、BY 、CZ ，三相繞組對稱放置，空間互差120。定子繞組外接三相電源，流經(jīng)繞組的電流三相對稱，相序為ABC，AXBYCZ 圖中，三相電流相序為ABC，三相繞組AX 、BY 、CZ按順時針方向排列，繞組中的電流按順時針方向先后達(dá)到

3、最大值，故旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向為順時針。 如果將定子繞組的三相電源線中的任意兩相交換，則繞組中三相電流的相序即由順時針變?yōu)槟鏁r針，旋轉(zhuǎn)磁場也相應(yīng)地逆時針反向旋轉(zhuǎn)（即電機會反轉(zhuǎn)）。 AXYCBZ在wt=0時，即IA=0，IB為負(fù)，IC為正，因B，Z為電流出方向，C，Y為電流入方向，根據(jù)右手定則，可看到感應(yīng)磁場最終為上圖虛線所示，即在wt=0時，合成磁場方向向下，A為N極，X為S極XBZAYCAXYCBZAXYCBZ同理可得其他電流角度下感應(yīng)磁場的方向，電流方向?qū)?yīng)右圖改變電機的旋轉(zhuǎn)方向：換接其中兩相旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向取決于三相電流的相序旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速在上述分析中（2極電機）， 一個電流周期，旋轉(zhuǎn)磁場在

4、空間轉(zhuǎn)過360電流頻率為 f Hz，則磁 場1/f秒旋轉(zhuǎn)1圈，每秒旋轉(zhuǎn)f圈。每分鐘旋轉(zhuǎn)：n1稱為同步轉(zhuǎn)速AXBYCZ在前面分析的接法下，合成磁場只有一對磁極，則極對數(shù)為1。AXYCBZ極對數(shù)的概念CYABCXYZAXBZ 將每相繞組分成兩段，按上圖放入定子槽內(nèi)。形成的磁場則是兩對磁極。AXBYCZ極對數(shù)的概念極對數(shù)即如右上圖，wt=0時，同理，IA=0，IB為負(fù)，IC為正，則，A，A為0，B，B為負(fù)，C，C為正，電流流入流出方向如圖，根據(jù)右手法則得出合成感應(yīng)磁場有兩對磁極，即P=2wt=60時，即為T/6周期，此時IC=0，即C，C為0，IA為正，IB為負(fù)。A，A為正，B，B為負(fù)，電流方向如右

5、上圖合成磁場方向也可見。由上面分析可得，與wt=0時相比，合成磁場方向改變角度為30，但電流改變角度為60，即在兩對磁極（多對磁極）的情況下，同步轉(zhuǎn)速的公式如下三相異步電動機的同步轉(zhuǎn)速極對數(shù)每個電流周期磁場轉(zhuǎn)過的空間角度同步轉(zhuǎn)速f=50HzP=13603000r/minP=21801500r/minP=3120750r/minYBZXAC定子通過三相對稱交流電產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)子切割旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生感應(yīng)電流（右手） 載有感應(yīng)電流的轉(zhuǎn)子和旋轉(zhuǎn)磁場作用產(chǎn)生電磁力（左手）形成電磁轉(zhuǎn)矩三相異步電動機的轉(zhuǎn)動原理注：旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)動，即轉(zhuǎn)子切割旋轉(zhuǎn)磁場電動機轉(zhuǎn)速（額定轉(zhuǎn)速）: n無轉(zhuǎn)距轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場間沒有相對運動無轉(zhuǎn)

6、子電動勢（轉(zhuǎn)子導(dǎo)體不切割磁力線）無轉(zhuǎn)子電流三相異步電動機的轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場同步轉(zhuǎn)速的關(guān)系旋轉(zhuǎn)磁場同步轉(zhuǎn)速: n1如果n=n1則電機轉(zhuǎn)動方向與磁場方向一致，但nn1，即為異步電機 轉(zhuǎn)差率為旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速和電動機轉(zhuǎn)速之差與同步轉(zhuǎn)速的比。即：電動機起動瞬間: n=0（轉(zhuǎn)差率最大）轉(zhuǎn)差率S轉(zhuǎn)子最大轉(zhuǎn)速: nn1，s0（轉(zhuǎn)差率最?。?可見0S=1，異步電機轉(zhuǎn)差率一般為1%到9%等效電路的幾個公式i2R1R2i1u1e1e2定子電路轉(zhuǎn)子電路三相異步電機等效電路如右圖，e1和e2為主磁通產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢，根據(jù)此等效電路可以得出以下幾個公式定子邊：轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動勢的頻率：轉(zhuǎn)子線圈匝數(shù) 取決于轉(zhuǎn)子和旋轉(zhuǎn)磁場的相

7、對速度同理可得：轉(zhuǎn)子電流轉(zhuǎn)子電路中的感抗 轉(zhuǎn)子電路的各物理量都與轉(zhuǎn)差率S有關(guān),也就是與轉(zhuǎn)速有關(guān)轉(zhuǎn)子功率因數(shù)電磁轉(zhuǎn)矩 T：轉(zhuǎn)子中各載流導(dǎo)體在旋轉(zhuǎn)磁場的作用下,受到電磁力所形成的轉(zhuǎn)距之總和。常數(shù)每極磁通轉(zhuǎn)子電流轉(zhuǎn)子電路的電磁轉(zhuǎn)矩得到轉(zhuǎn)矩公式將其中參數(shù)代入：10得轉(zhuǎn)矩特性曲線：啟動時n=0最大轉(zhuǎn)速n=n1時轉(zhuǎn)矩特性曲線由右邊公式電機在額定電壓下，以額定轉(zhuǎn)速 運行，輸出額定功率 時，電機轉(zhuǎn)軸上輸出的轉(zhuǎn)矩。（牛頓米）額定轉(zhuǎn)矩Tn P = x T (W) (rad/s) (N.m) P = F x V (W) (N) (m/s) = 2 n/60 P=W/t=Fv=Fr=(Fr)=T 額定轉(zhuǎn)矩S=0電機帶

8、動最大負(fù)載的能力Tmax，電機工作時負(fù)載轉(zhuǎn)矩必須小于最大轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩TmaxT最大時Sm為臨界轉(zhuǎn)差率過載系數(shù)=Tmax/Tn啟動轉(zhuǎn)矩Tst啟動轉(zhuǎn)矩體現(xiàn)電機帶負(fù)載能力，啟動轉(zhuǎn)矩必須大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩電機啟動時S=0，啟動能力為Tst/Tn電機機械特性曲線自然機械特性:在額定電壓和額定頻率下,定子和轉(zhuǎn)子電路中不接任何電阻或電抗時,電動機的機械特性。自然特性上有4個特殊點:(1)理想空載轉(zhuǎn)速點(2)額定工作點(3)啟動工作點(4)臨界工作點T=0，n=no , S=0T=Tn，n=nn , S=SnT=Ts，n=0, S=1T=Tm，n=nm, S=Sm1. 額定電壓：定子繞組在指定接法下應(yīng)加的線電壓電機

9、基本參數(shù)2. 額定電流：定子繞組在指定接法下的線電流3. 功率因數(shù)(cos1)：電壓與電流之間的相位差()的余弦叫做功率因數(shù)，用符號cos表示，在數(shù)值上，功率因數(shù)是有功功率和視在功率的比值，即cos=P/S4. 效率：輸出功率與輸入功率的比值叫做電動機的效率5. 視在功率：單口網(wǎng)絡(luò)端電壓和電流有效值的乘積 S=UI6. 額定功率：電機輸出功率 P= 1.732*UI*cos *星形接法時:線電壓=1.732相電壓,線電流=相電流角形接法時:線電壓=相電壓,線電流=1.732相電流人工機械特性4種:降低定子電壓，定子電路串入電阻或電抗，變頻，線繞電動機轉(zhuǎn)子串電阻。(1)降低定子電壓下人工機械特性

10、電壓越低,人工特性曲線越往左移電動機的過載能力和起動轉(zhuǎn)矩會大大降低電壓降低,負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變時,電動機過熱電壓降低太多,電動機將帶不動負(fù)載(不能起動)(2)定子串電阻或電抗下人工機械特性虛線2為定子串電阻下的機械特性，1為電壓降低時的人工機械特性，曲線2與曲線1相比較，最大轉(zhuǎn)矩要大一些.(3)變頻下人工機械特性隨著頻率的降低，理想空載轉(zhuǎn)速只能在電源額定 頻率以下調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速no減小，臨界轉(zhuǎn)差率Sm減小，起動轉(zhuǎn)矩Tst增大，最大轉(zhuǎn)矩Tmax不變(4)繞線式電機轉(zhuǎn)子串電阻下機械特性電路圖如右圖中(a)所示，三相轉(zhuǎn)子繞組通過滑環(huán)電刷機構(gòu)與外接電阻相聯(lián)接起動轉(zhuǎn)矩增加(有利)，理想空載轉(zhuǎn)速和最大轉(zhuǎn)矩不變異步電動

11、機的啟動方法生產(chǎn)機械對電動機起動的要求是:起動轉(zhuǎn)矩大，起動電流小。三相異步電動機起動電流是額定電流的(5-7)倍，為滿足起動要求，三相異步電動機的起動方法分為直接起動和降壓起動兩類（1） 直接起動 二三十千瓦以下的異步電動機一般采用直接起動。（2） 降壓起動Y 起動自耦降壓起動定子串電阻起動星三角啟動 Y- 降壓起動的電氣原理圖如右圖所示。起動時，三相繞組接成Y形，運行時，繞組接成形。電流下降1/3，轉(zhuǎn)矩也下降1/3。a)星三角啟動屬降壓啟動，是以犧牲功率為代價來換取降低啟動電流來實現(xiàn)的。b)星形啟動：U2-V2-W2相連，U、V、W三端接三相交流電壓380V，此時每相繞組電壓為220，較端直

12、加380V啟動電流大為降低，避免了過大的啟動電流對電網(wǎng)形成的沖擊。此時的轉(zhuǎn)矩相對較小，但電機可達(dá)到一定的轉(zhuǎn)速。因電機啟動電流與電源電壓成正比，此時電網(wǎng)提供的啟動電流只有全電壓啟動電流的1/3 ，但啟動力矩也只有全電壓啟動力矩的1/3。c)角形運行：經(jīng)星形啟動電機持續(xù)一段時間（約幾十秒鐘）達(dá)到一定的轉(zhuǎn)速后，電器開關(guān)把六個接線端子轉(zhuǎn)換成三角形連接并再次接到380V電源時每相繞組電壓為380V，轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速大大增加，電機進(jìn)入額定條件下的運行過程。自耦變壓器降壓啟動起動電流小，而且可以調(diào)節(jié)，不適用于頻繁起動體積大，重量重，價格高電動機啟動時利用自耦變壓器來降低加在電動機定子繞組上的啟動電壓。待電動機啟動

13、后，再使電動機與自耦變壓器脫離，從而在全壓下正常運動。定子串電阻啟動在定子電路中串入電阻，啟動后再將電阻短路，不足之處:起動轉(zhuǎn)矩隨定子電壓的平方下降。應(yīng)用在空載或輕載場合三相異步電機的制動1. 抱閘：加機械抱閘2.反接制動:停車時，將電動機接電源的意兩相反接，使電動機由原來的旋轉(zhuǎn)方向反過來，以達(dá)制動的目的 3.能耗制動:電動機定子繞組脫離交流電源后，立即通入低壓直流電，直流電建立一個恒穩(wěn)磁場，產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)矩，系統(tǒng)貯存的能量消耗在電阻上三相異步電機的調(diào)速由以上公式可以看出，調(diào)速可以改P，f，與S有級調(diào)速改變極對數(shù)P無級調(diào)速改變轉(zhuǎn)差率S（如轉(zhuǎn)子串入電阻）改變電源頻率f（變頻調(diào)速）PAUSE絕緣等級絕

14、緣等級越高，耐熱效果越好，溫升等級越低，老化越慢，電機壽命越長Leroy somer 電機為F級絕緣，B級溫升Insulation class F / temp rise B as standard防護(hù)等級安裝方式冷卻方式IC81WIC611工作制選型1）應(yīng)用場合-行業(yè)，用途等2）使用條件-變頻，防爆，恒功率恒轉(zhuǎn)矩，冷卻，防護(hù)等3）需要-大扭矩，高轉(zhuǎn)速，定制等Type of applicationLoad characteristicSafeFixedIE1IP55 FLSLSIP23PLSIE2IP55FLSESLSESIP23PLSESIE3 IP55FLSES IE3LSES IE3Va

15、riableIE1IP55FLSLSIP23PLSIE2IP55FLSESLSESLSMVIP23PLSESIE3IP55FLSES IE3LSES IE3IE4IP55DYNEOExplosive High TempBrakeFoodHoistAPPLICATIONSECURITYSPEEDEFFICIENCYPROTECTIONCast Iron Aluminium/Steel Applications- what are the choicesSLSHRSLSHRCPLSCPLSApplications- what do they do, what do they needRefrige

16、ration CompressorsAir CompressorsCompressing refrigeration gasses for food preservation, could be at fixed or variable speed 制冷壓縮機，使食品保鮮，恒速或變速Normally in a building so IP23, take care if high humidity or risk of condensation 因在建筑內(nèi)則IP23，要注意濕度和結(jié)露（空間加熱器）Compressing air , could be at fixed or variable s

17、peed 空壓機，變速或恒速Normally enclosed could be IP23 commonly IP55視情況定IP等級LS, PLS, LSES, SLSHR, LSRPM PLS, LS, LSES Applications- what do they do, what do they needPumpingPumping fluids, can be centrifugal, screw pumps or other types 水泵有離心泵和螺桿泵等型號Can be installed anywhere so check sealing protection 視安裝環(huán)境看

18、保護(hù)等級Careful if high humidity or risk of condensation 注意濕度和冷凝結(jié)露Fixed or variable speed 恒速與變速LS, FLS, LSES, FLSES, LSPX, FLSPX, FLSD, LSE, FLSE, LSN, FLSN, SLSHR, LRSPM VentilationVentilation or fans can be for many purposes and there are many types 通風(fēng)設(shè)備與風(fēng)扇有很多用途和型號Can be installed anywhere so check se

19、aling protection 視安裝情況看保護(hù)等級Careful if high humidity or risk of condensation 注意濕度和冷凝Fixed or variable speed 恒速與變速LS, FLS, LSES, FLSES, LSPX, FLSPX, FLSD, LSE, FLSE, LSN, FLSN, SLSHR, LRSPM, HTA, HTF Applications- what do they do, what do they needApplications- what do they do, what do they needOil in

20、dustryThe oil industry has many pumping applications 石油工業(yè)有許多泵的應(yīng)用Can be installed anywhere so check sealing protection 視安裝看IP等級Careful if high humidity or risk of condensation 注意濕度與低溫Fixed or variable speed 恒速或者變速FLSD, LSE, FLSE, LSN, FLSNApplications- what do they do, what do they needChemical indus

21、tryThe chemical industry has many pumping applications Can be installed anywhere so check sealing protectionCareful if high humidity or risk of condensationFixed or variable speedFLSC, FLSD, LSE, FLSE, LSN, FLSNApplications- what do they do, what do they needMetal processingCPLS , LSRPM, LSMVMetal p

22、rocessing, one of the main applications is winding and unwinding 金屬加工，其中一個主要應(yīng)用是收放卷Normally in a building but commonly IP55 防護(hù)等級要求高Careful if high humidity or risk of condensation 注意濕度與低溫Mostly variable speed with fixed speed 通常為變速，也有恒速Applications- what do they do, what do they needLiftingFCPL, FCRH

23、oisting, slewing and travel applications 起升，回轉(zhuǎn)，變幅等應(yīng)用Can be installed anywhere IP55 IP55 防護(hù)等級Mostly fixed speed with brakes 常為變速加制動Motor performance is calculated with: an ambient temperature of 40CAn altitude below 1000 mtrsOur example was 2000mtrs, 55CFrom the chart we read that we must de-rate the

24、 useful power by about 0.75 ie 4kw would become 5.33 kWHigh altitude = lower air density = less coolingWhat is the significance of Altitude and Operating temperature?海拔與環(huán)境溫度下降容Application The importance of torque characteristicsThe rated torque of the motor is reached at full speed不同應(yīng)用下轉(zhuǎn)矩與速度的關(guān)系（簡圖）C

25、entrifugal machines: Ventilators, Centrifugal pumpsLow speed pumps.Conveyers, Cranes, Roller bridge, Centrifuge, Screw compressor, Piston pump.Winding/UnwindingSummary of torque characteristics of applicationsC= f(n2)C= f (1/n)C= f (An +B)C= constant1500 min-1Centrifugal FanTORQUESPEEDInduction moto

26、r Start500100014501500Mn =12.5Md =28.2Id =25MaMaxMmax =33In = 4.1NmAmpsApplications- matching a motor to the load torque離心式鼓風(fēng)機額定電流4.1A,額定轉(zhuǎn)矩12.5NmPositive displacement pumpInduction motor Start500100014501500Mn =12.5Md =28.2Id =25MaMaxMmax =33In = 4.1NmAmpsApplications- matching a motor750 min-1TORQU

27、ESPEED1500 min-1容積式泵750 min-1ConveyorTORQUESPEEDInduction motor Start500100014501500Mn =12.5Md =28.2Id =25MaMaxMmax =33In = 4.1NmAmpsApplications- matching a motor1500 min-1輸送機 He says it is a motor for a fan Max fan speed= 1500 min-1 Torque = given to us on the graph Power requested by the client =

28、 18.5kW Polarity = 4 pole Foot mounting Supply = 400V at 50Hz Motor selected: Give the nominal speed: Give the nominal torque of the motor: Motor inertia: 135 N.m. Choose a motor and give the information requiredCustomer information轉(zhuǎn)動慣量MOTOR CHARACTERISTICS LSES 4 Pole 1500 min-1ANSWERHe says it is

29、a motor for a conveyor Motor speed = 1000 min-1 Torque when loaded at start 135Nm Torque normal = 100Nm Ambiant temperature 55C Foot mounting Supply = 400V at 50Hz Motor selected:Give the nominal speed: Give the rated torque of the motor: Motor inertia: 750 min-1ConveyorTORQUESPEED1500 min-1135Nm100NmCustomer information Choose