變頻器選型課件

1%2%3%4%5%6%7%8%9%10%11%12%13%14%15%16%17%18%19%20%21%22%23%24%25%26%27%28%29%30%31%32%33%34%35%36%37%38%39%40%41%42%43%44%45%46%47%48%49%50%51%52%53%54%55%56%57%58%59%60%61%62%63%64%65%66%67%68%69%70%71%72%73%74%75%76%77%78%79%80%81%82%83%84%85%86%87%88%89%90%100%91%92%93%94%95%96%97%98%99%《變頻器實用技術(shù)》韓耀振1*工業(yè)電氣控制實驗室2*前情回顧 PLC與變頻器聯(lián)機控制

變頻器選型：變頻器類型選擇；

變頻器容量選擇：變頻器容量的選擇原則是：變頻器的額定容量所適用的電動機功率不應(yīng)小于實際使用電動機的額定功率；變頻器的額定輸出電流不應(yīng)小于實際使用電動機的額定電流；變頻器的額定輸出電壓不應(yīng)小于實際使用電動機的額定電壓。3三、變頻器容量的選擇4三、變頻器容量的選擇2加減速運行時變頻器容量的選擇

變頻器的最大輸出轉(zhuǎn)矩是由變頻器的最大輸出電流決定的。

一般情況下，對于短時間的加、減速而言，變頻器最大輸出電流允許達(dá)到額定輸出電流的l30%-150%（視變頻器容量的不同而有區(qū)別）。這一參數(shù)通常在各型號變頻器產(chǎn)品參數(shù)表的過載容量或過載能力表中給出。因此，短時間加、減速時的輸出轉(zhuǎn)矩也可以增大。

反之，若只需要較小的加、減速轉(zhuǎn)矩，則也可以降低變頻器的容量。5三、變頻器容量的選擇6三、變頻器容量的選擇4電動機電流變化不規(guī)則的場合所需變頻器容量的選擇在電動機工作過程中，如果電流變化不規(guī)則，那么此時不易獲得運行特性曲線，這時可以根據(jù)將電動機在輸出最大轉(zhuǎn)矩時的電流限制在變頻器額定輸出電流內(nèi)的原則，來選擇變頻器容量。7三、變頻器容量的選擇8三、變頻器容量的選擇9三、變頻器容量的選擇7一臺變頻器拖動多臺電動機并聯(lián)運行時變頻器容量的選擇

當(dāng)一臺變頻器拖動多臺電動機并聯(lián)運行時，必須考慮以下幾點：1)根據(jù)各電動機的電流總和來選擇變頻器。2)在整定軟起動、軟停止時，一定要按起動最慢的那臺電動機進(jìn)行整定。10三、變頻器容量的選擇11三、變頻器容量的選擇12三、變頻器容量的選擇13三、變頻器容量的選擇11.輕載電動機時變頻器容量的選擇

電動機的實際運行功率比電動機的額定輸出功率小時，可選擇與實際運行功率相稱的變頻器容量。但是對于通用變頻器，即使實際運行功率小，如果選擇的變頻器容量比按電動機額定功率選擇的變頻器容量小，那么其效果也不理想。14四、選擇變頻器的注意事項1起動轉(zhuǎn)矩與低速區(qū)轉(zhuǎn)矩

電動機使用通用變頻器起動時，其起動電流與用工頻電源起動時相比較，多數(shù)變小，根據(jù)負(fù)載的起動轉(zhuǎn)矩特性，有時則不能起動。另外，在低速運轉(zhuǎn)區(qū)的轉(zhuǎn)矩通常比額定轉(zhuǎn)矩小，當(dāng)用選定的變頻器和電動機不能滿足負(fù)載所要求的起動轉(zhuǎn)矩和低速轉(zhuǎn)矩時，變頻器容量和電動機功率還需要再加大．15四、選擇變頻器的注意事項2變額器的輸出電壓

變頻器的輸出電壓可按電動機額定電壓選定。電動機額定電壓可分成220V系列和400V系列兩種。如果3kV的高電壓電動機使用400V級的變頻器，那么可在變頻器的輸入側(cè)裝設(shè)輸入變壓器，在變頻器的輸出側(cè)裝設(shè)輸出變壓器，將3kV降為400V后供給變頻器使用，再將變頻器輸出電壓升高到3kV供給電動機使用。

電壓處于不正常狀態(tài)時，將有害于變頻器。電壓過高(如380V的電網(wǎng)線電壓上升到450V)時，會造成變頻器損壞，因此對于電網(wǎng)電壓超過使用手冊規(guī)定范圍的場合，要使用變壓器調(diào)整，以確保變頻器的安全。16四、選擇變頻器的注意事項3變頻器的輸出頻率變頻器的最高輸出頻率根據(jù)變頻器種類的不同而有很大的不同，有50Hz/60Hz、120Hz、240Hz或更高的輸出頻率。輸出頻率為50Hz/60Hz的變頻器通常在額定速度以下范圍進(jìn)行調(diào)速，大容量的通用變頻器大多數(shù)為這類。最高輸出頻率超過工頻的變頻器多為小容量變頻器，頻率范圍在50Hz/60Hz以上區(qū)域，由于其輸出電壓不變，所以為恒功率特性。17四、選擇變頻器的注意事項4變頻器的保護(hù)結(jié)構(gòu)

變頻器內(nèi)部會產(chǎn)生大量熱量，為提高散熱的經(jīng)濟性，除小容量變頻器外，其他類型的變頻器都采用開啟式結(jié)構(gòu)，通過風(fēng)扇進(jìn)行強制冷卻。設(shè)置在室外或惡劣的環(huán)境中時，最好安裝在獨立的板盤上，采用具有冷卻熱交換裝置的全封閉式結(jié)構(gòu)。

小容量的變頻器安裝在油霧、粉塵多的環(huán)境或者棉絨多的紡織廠內(nèi)時，也可以采用全封閉式結(jié)構(gòu)。18四、選擇變頻器的注意事項5從電網(wǎng)到變頻器的切換

若要把在工頻電網(wǎng)中運轉(zhuǎn)的電動機切換到變頻器運轉(zhuǎn)，則必須等待電動機完全停止以后，再切換到變頻器側(cè)重新起動，否則，會產(chǎn)生過大的沖擊電流和沖擊轉(zhuǎn)矩，導(dǎo)致供電系統(tǒng)跳閘或損壞設(shè)備。

但是，有些設(shè)備從電網(wǎng)切換到變頻器時不允許完全停止。對于這些設(shè)備，必須選擇備有相應(yīng)控制裝置（為選用件）的變頻器，使電動機未完全停止就能切換到變頻器側(cè)，即切離電網(wǎng)后，變頻器與自由運轉(zhuǎn)的電動機同步后，再輸出功率。19四、選擇變頻器的注意事項6瞬時停電再起動

當(dāng)瞬時停電時，變頻器停止工作，但是恢復(fù)通電后變頻器不能馬上再開始工作，必須等待電動機完全停止后，再重新起動。這是因為變頻器再開機時，若電動機的頻率不合適，則會產(chǎn)生過電壓或過電流保護(hù)動作，造成故障而停止，但是對于生產(chǎn)流水線等，有時會因瞬間停電而使變頻器控制的電動機停止工作，影響正常生產(chǎn)。這種情況下必須選擇安裝有在電動機瞬間停電時能夠自行開始工作的控制裝置的變頻器。所以選擇變頻器時，應(yīng)當(dāng)確認(rèn)其具有相應(yīng)的控制裝置，以使變頻器實現(xiàn)瞬停再起動功能（在自由運轉(zhuǎn)中瞬時停電后再起動，中間不必停轉(zhuǎn)）。20四、選擇變頻器的注意事項7選擇變頻器容量時的注意事項1)變頻器容量與電動機功率相當(dāng)時最合適，這樣有利于變頻器高效率運轉(zhuǎn)。2)在變頻器的功率分級與電動機功率分級不相同時，變頻器的容量要盡可能接近電動機的功率，但應(yīng)略大于電動機的功率。3)當(dāng)電動機處于頻繁起動、制動工作或處于重載起動且較頻繁工作時，可選取大一級的變頻器，以利于變頻器長期、安全地運行。4）經(jīng)測試，當(dāng)電動機實際功率確實有富余時，可以考慮選用容量小于電動機功率的變頻器，但要注意瞬時峰值電流是否會造成過電流保護(hù)動作。21三、變頻器容量的選擇7選擇變頻器容量時的注意事項

5）變頻器的額定容量及參數(shù)是針對一定海拔和環(huán)境溫度標(biāo)出的，一般指海拔在1000m以下，溫度在40°或25°以下。若使用的環(huán)境溫度超出該規(guī)定，則在根據(jù)變頻器參數(shù)確定型號前要考慮由此造成的降容因素。當(dāng)環(huán)境溫度長期較高，且變頻器安裝在通風(fēng)冷卻不良的機柜內(nèi)時，會使變額器壽命縮短電子器件特別是電解電容等器件的溫度在高于額定溫度后，每升高l00°c，變頻器壽命會下降一半，因此環(huán)境溫度應(yīng)保持較低，除設(shè)置完善的通風(fēng)冷卻系統(tǒng)以保證變頻器正常運行外，在選用上應(yīng)增大一個容量等級。高海拔地區(qū)空氣密度降低，散熱器不能達(dá)到額定散熱器效果，一般在1000m以上，每增加100m變頻器容量下降10%，所以必要時可加大變頻器容量等級，以免變頻器過熱。22三、變頻器容量的選擇7選擇變頻器容量時的注意事項

7）當(dāng)電動機有瞬停再起動要求時，要確認(rèn)所選變頻器具有此項功能。因為在變頻器因停電而停止運行后，當(dāng)瞬間突然來電再起動時，若電動機的頻率不合適，則會引起過電壓或過電流動作，造成故障停機。8)當(dāng)有傳感器配合變頻器調(diào)速控制時，應(yīng)注意傳感器輸出的信號類型和信號量大小是否與變頻器使用的調(diào)速信號相致。234變頻器的外圍設(shè)備及電動機的選擇244變頻器的外圍設(shè)備及電動機的選擇一、變頻器外圍設(shè)備

變頻器的外圍設(shè)備是用來構(gòu)成更好的調(diào)速系統(tǒng)或節(jié)能系統(tǒng)的，選用外圍設(shè)備通常是為了提高系統(tǒng)的安全性和可靠性，提高變頻器的某種性能，增加對變頻器和電動機的保護(hù)，減少變頻器對其他設(shè)備的不利影響。

變頻器的外圍設(shè)備主要有輸入變壓器、斷路器、交流接觸器、電抗器、濾波器、制動電阻等。254變頻器的外圍設(shè)備及電動機的選擇一、變頻器外圍設(shè)備264變頻器的外圍設(shè)備及電動機的選擇一、變頻器外圍設(shè)備2斷路器

由于變頻器在剛接通電源的瞬間，對電容器的充電電流可高達(dá)額定電流的2-3倍；變頻器的進(jìn)線電流是脈動電流，其最大值可能超過額定電流；變頻器允許的過載能力一般為150%／min；斷路器失壓保護(hù)的額定電壓應(yīng)等于供電線路的額定電壓，所以為了避免誤動作，斷路器的額定電流應(yīng)選為變頻器額定電流的1.3-1.4倍，斷路器的額定電壓應(yīng)等于供電電路的額定電壓。274變頻器的外圍設(shè)備及電動機的選擇一、變頻器外圍設(shè)備3交流接觸器

交流接觸器主觸頭的額定電流、額定電壓應(yīng)大于或者等于變頻器的額定電流、額定電壓。交流接觸器線圈的額定電壓應(yīng)等于控制電路的額定電壓。284變頻器的外圍設(shè)備及電動機的選擇一、變頻器外圍設(shè)備4電抗器

選擇適當(dāng)?shù)碾娍蛊髋c變頻器配套使用，不僅可以抑制諧波電流，降低變頻器系統(tǒng)所產(chǎn)生的諧波總量，提高變頻器的功率因數(shù)，而且可以抑制來自電網(wǎng)的浪涌電流對變頻器的沖擊，保護(hù)變頻器，降低電動機噪聲，保證變頻器和電動機的可靠運行，與變頻器配套使用的電抗器共有三種類型：進(jìn)線電抗器、直流電抗器、輸出電抗器。294變頻器的外圍設(shè)備及電動機的選擇一、變頻器外圍設(shè)備4電抗器進(jìn)線電抗器進(jìn)線電抗器連接在電源與變頻器之問。其不僅能限制電網(wǎng)電壓的突變和操作過電壓所引起的沖擊電流，有效保護(hù)變頻器，而且能改善三相電源的不平衡性，提高輸入電源的功率因數(shù)，抑制變頻器輸入電網(wǎng)的諧波電流。

建議在以下幾種情況下安裝交流電抗器：1）變頻器所用之處的電源容量與變頻器容量之比為10:1以上。2）電源變壓器容量為500kV.A以上，且變頻器安裝位置與大容量變壓器距離在10m以內(nèi)。3）在同一電源上接有晶閘管交流器共同使用，或者進(jìn)線電源端接有通過開關(guān)切換以調(diào)整功率因數(shù)的電容器裝置。4）需要改善變頻器輸入側(cè)的功率因數(shù)。5）三相電源電壓不平衡率K>3%．K的汁算公式為304變頻器的外圍設(shè)備及電動機的選擇一、變頻器外圍設(shè)備直流電抗器直流電抗器連接在變頻器的整流環(huán)節(jié)與逆變環(huán)節(jié)之問。在變頻器整流電路后接入直流電抗器，可以有效地改善變頻器的功率因數(shù)，使其功率因數(shù)最高可以提高到0.95。同時，它還能限制逆變側(cè)短路電流，使逆變系統(tǒng)運行得更加穩(wěn)定。由于直流電抗器具有以上優(yōu)點，不少變頻器生產(chǎn)廠家已將直流電抗器直接設(shè)置在變頻器內(nèi)部，但也有部分變頻器內(nèi)部沒有安裝直流電抗器，需要根據(jù)變頻器的容量和電動機的功率選擇合適的直流電抗器。此電抗器可與交流電抗器同時使用，一般變頻器容量大于30kV.A時才考慮配置。314變頻器的外圍設(shè)備及電動機的選擇一、變頻器外圍設(shè)備輸出電抗器輸出電抗器又叫輸出側(cè)抗干擾濾波器，連接在變頻器輸出端與電動機之間。其不僅能抑制變頻器產(chǎn)生的高頻干擾波對電源側(cè)的影響，而且還能抑制變頻器的發(fā)射干擾和感應(yīng)干擾，抑制電動機電壓的振動，消除電動機的噪聲，同時還能補償連接電動機長導(dǎo)線的電容性充電電流，從而使電動機在引線較長時也能正常工作。324變頻器的外圍設(shè)備及電動機的選擇一、變頻器外圍設(shè)備5制動電阻

在變頻器停止和降速時，電動機由于自身的慣性，會處于再生發(fā)電制動狀態(tài)，產(chǎn)生的再生電能回饋給直流回路，消耗在內(nèi)置制動電阻上，如果減速時間設(shè)定的較短，那么會造成直流母線電壓升高過快，可能因能量來不及消耗掉而超過電容的耐壓或開關(guān)元件的允許電壓，使變頻器損壞。因此，生產(chǎn)廠家為不同規(guī)格的變頻器配備了外接制動電阻或制動單元。用戶在使用變頻器時將制動電阻或制動單元連接在直流母線兩端，以便在直流母線電壓升高到一定值時，通過制動電阻或制動單元消耗掉多余的電能，保護(hù)變頻器。

對于7.5kV.A以下的小容量通用變頻器，一般在其制動單元中自身帶有制動電阻，能滿足制動過程中的能耗要求；對于7.5kV．A以上的大容量通用變頻器，通常由用戶根據(jù)負(fù)載的性質(zhì)和大小、負(fù)載周期等因素進(jìn)行計算，選擇合適的制動電阻。制動電阻的阻值大小將決定制動電流的大小，制動電阻的功率將影響制動的速度。制動電阻的功率均是按短時工作制進(jìn)行標(biāo)定的，選擇時應(yīng)充分考慮各種工況下制動能量的需求，并根據(jù)最大制動功率確定制動電阻的阻值。334變頻器的外圍設(shè)備及電動機的選擇一、變頻器外圍設(shè)備

6濾波器

變頻器在工作中自身會產(chǎn)生高次諧波干擾信號，利用濾波器可以抑制高次諧波干擾信號的傳播，使高次諧波干擾信號對電源、電動機及附近的通信設(shè)備的影響降至最低。在使用濾波器時，建議選用變頻器專用抗干擾濾波器。344變頻器的外圍設(shè)備及電動機的選擇二、電動機的選擇

選擇電動機的基本原則如下：

第一，電動機能夠完全滿足生產(chǎn)機械在機械特性方面的要求，如工作速度、調(diào)速指標(biāo)、加速度起動和制動時間等。

第二，電動機在工作過程中，其功率能被充分利用，即溫升應(yīng)達(dá)到規(guī)定的數(shù)值。

第三，電動機的結(jié)構(gòu)應(yīng)適應(yīng)周圍環(huán)境的條件，如能夠防止外界灰塵、水滴等物質(zhì)進(jìn)入電動機內(nèi)部；防止繞組絕緣受到有害氣體的侵蝕；在有爆炸危險的環(huán)境中應(yīng)把電動機的導(dǎo)電部位和有火花的部位封閉起來，不使它們影響外部等。

遵循以上基本原則，不僅要根據(jù)用途和使用狀況合理選擇電動機結(jié)構(gòu)、安裝方式和連接方式，還要根據(jù)溫升情況和使用環(huán)境選擇合適的通風(fēng)方式和防護(hù)等級等，而且更重要的是根據(jù)驅(qū)動負(fù)載所需功率選擇電動機的功率。同時，還需考慮變頻器性能對電動機輸出功率的影響。其中，最主要的是電動機額定功率的選擇。35365變頻器的安裝、接線以及日常維護(hù)與檢修5.1變頻器的安裝（1）安裝環(huán)境1)安裝場所和環(huán)境的要求：①電氣室內(nèi)濕汽應(yīng)少，且無水浸；②無爆炸性、燃燒性或腐蝕性氣體和液體，粉塵少；③維修檢查容易進(jìn)行；④應(yīng)備有通風(fēng)口或換氣裝置以排出變頻器產(chǎn)生的熱量；2)使用條件：運行溫度多為：0～40度或-10～50度；濕度范圍應(yīng)為5～90％；周圍不應(yīng)有腐蝕性、爆炸性或燃燒性氣體以及粉塵和油霧；考慮變頻器的振動問題；注意溫升；不允許把變頻器安在接近電磁輻射源的地方。5變頻器的安裝、接線以及日常維護(hù)與檢修375變頻器的安裝、接線以及日常維護(hù)與檢修（2）變頻器機械安裝方式1)掛墻安裝的散熱處理：左右距離大于100mm，上下距離大于200mm。2)單臺柜式安裝:柜頂加裝抽風(fēng)式冷卻風(fēng)機。3）多臺柜式安裝：當(dāng)多臺變頻器在一個柜子中，盡量橫排，必須縱向時，之間加隔板。385變頻器的安裝、接線以及日常維護(hù)與檢修（3）溫度控制通常應(yīng)對高溫措施：1)采用強迫通風(fēng)的技術(shù)；2)安裝空調(diào)；3)避免光照；4)避免直接暴露在熱輻射或暖空氣中；5)配電柜周圍空氣要流通，溫度突然變化時，首先應(yīng)選擇安裝位置。395變頻器的安裝、接線以及日常維護(hù)與檢修（4）濕度控制1）高濕度措施：

①使用污垢防護(hù)結(jié)構(gòu)的配電柜，并在其中放置濕氣吸收劑；

②向配電柜中吹入干燥空氣；

③在配電柜中加裝加熱器。2）低濕度措施：

①向配電柜中吹入適當(dāng)?shù)母稍锟諝猓?/p>

②人身和設(shè)備靜電的釋放。405變頻器的安裝、接線以及日常維護(hù)與檢修5.2變頻器的接線415變頻器的安裝、接線以及日常維護(hù)與檢修1、模擬量控制線模擬量控制線主要包括：(1)輸入側(cè)的給定信號線和反饋信號線；(2)輸出側(cè)的頻率信號線和電流信號線。布線時，還應(yīng)該遵守以下原則：(1)盡量遠(yuǎn)離主電路100m以上。(2)控制電纜的布線應(yīng)盡可能遠(yuǎn)離供電電源線，使用單獨的走線槽。在必須與電源線交叉時，采取垂直交叉的方式。2、開關(guān)量控制線一般來說，模擬量控制線的接線原則也都適用于開關(guān)量控制線5.2變頻器的接線——控制電路接線425變頻器的安裝、接線以及日常維護(hù)與檢修使用變頻器注意事項：(1)環(huán)境溫度對變頻器的使用壽命有很大的影響;(2)正確的接線及參數(shù)設(shè)置;(3)只有在設(shè)備的設(shè)計安裝調(diào)試和運行方面受過培訓(xùn)的經(jīng)過認(rèn)證合格的專業(yè)人員，才允許在變頻器的器件/系統(tǒng)上進(jìn)行工作;(4)在電源開關(guān)斷開后必須等待5分鐘,使其放電完畢再開始安裝作業(yè)；(5)注意轉(zhuǎn)速與揚程的關(guān)系；435變頻器的安裝、接線以及日常維護(hù)與檢修使用變頻器注意事項：(6)若采用工頻/變頻切換方式運行，工頻輸出與變頻輸出的互鎖要可靠；(7)外部控制信號失效的問題；(8)必須在變頻器的主電路中適當(dāng)位置安裝電抗器；(9)干擾問題；(10)變頻器不可作為緊急停車機構(gòu)使用；(11)PE是通過接地導(dǎo)體的保護(hù)性接地。44總結(jié)MM420硬件；MM420基本使用；變頻器及附屬器件選型；4512、13——模擬輸出12+、13-14、15——RS48514P,15N5、6、7——數(shù)字輸入8、9——24V電源8