浅谈变频器与UPS运行与维护课件.ppt
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- 浅谈 变频器 UPS 运行 维护 课件
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1、 辽阳石化辽阳石化 20142014年年4 4月月 浅谈变频器与浅谈变频器与UPSUPS的运行和维护的运行和维护 20142014年年4 4月月(一)通用变频器的运行与维护(一)通用变频器的运行与维护1、变频器运行(基本功能)变频器运行(基本功能)2、变频器的某些特殊功变频器的某些特殊功3、变频器的故障处理变频器的故障处理4、变频器的维护检查变频器的维护检查5、变频器的抗晃电措施变频器的抗晃电措施6、讨论(影响变频器使用寿命的主要原讨论(影响变频器使用寿命的主要原 因及改进措施)因及改进措施)通用变频器的结构通用变频器的结构1、简化结构框图、简化结构框图 2、基本原理图、基本原理图3、基本原理
2、图基本原理图通用变频器硬件结构一般由以下几部分组成通用变频器硬件结构一般由以下几部分组成1、整流单元:二极管整流模块。、整流单元:二极管整流模块。2、逆变单元:三相桥式逆变电路。、逆变单元:三相桥式逆变电路。3、滤波单元:电解电容。、滤波单元:电解电容。4、计算机控制单元:用于控制整个系统的运行,是变频器的核心。、计算机控制单元:用于控制整个系统的运行,是变频器的核心。5、主电路接线端子:电源接线端子、电动机接线端子、主电路接线端子:电源接线端子、电动机接线端子、直流电抗器接线端子、制动单元和制动电阻接线端子直流电抗器接线端子、制动单元和制动电阻接线端子。6、控制电源接线端子:外接电源给计算机
3、控制单元。、控制电源接线端子:外接电源给计算机控制单元。7、控制端子:用于控制变频器的启动、停止、外部频率信号给定、控制端子:用于控制变频器的启动、停止、外部频率信号给定、故障报警输出等。故障报警输出等。8、冷却风扇:用于变频器机体内的通风。、冷却风扇:用于变频器机体内的通风。9、功能单元(操作面板):用于设定变频器的功能及频率。、功能单元(操作面板):用于设定变频器的功能及频率。10、旁路接触器:用于旁路直流主电路上的限流电阻。、旁路接触器:用于旁路直流主电路上的限流电阻。通用变频器的结构通用变频器的结构(一)通用变频器的运行与维护(一)通用变频器的运行与维护1、变频器运行(基本功能)变频器
4、运行(基本功能)2、变频器的某些特殊功能变频器的某些特殊功能3、变频器的故障处理变频器的故障处理4、变频器的维护检查变频器的维护检查5、变频器的抗晃电措施变频器的抗晃电措施6、讨论(影响变频器使用寿命的主要原讨论(影响变频器使用寿命的主要原 因及改进措施)因及改进措施)1、变频器运行(基本功能)变频器运行(基本功能)1.1 频率给定方式与选择频率给定方式与选择1.2 系统功能设定(功能预置)系统功能设定(功能预置)1.3 V/F控制功能控制功能1.4 上限频率与下限频率上限频率与下限频率1.5 加、减速的时间与方式加、减速的时间与方式1.1 频率给定方式与选择频率给定方式与选择一、给定方式的基
5、本含义一、给定方式的基本含义 要调节变频器的输出频率,必须首要调节变频器的输出频率,必须首先向变频器提供改变频率的信号,这个先向变频器提供改变频率的信号,这个信号,称为频率给定信号。所谓给定方信号,称为频率给定信号。所谓给定方式,就是调节变频器输出频率的具体方式,就是调节变频器输出频率的具体方法法,也就是提供给定信号的方式。也就是提供给定信号的方式。1.1 频率给定方式与选择频率给定方式与选择二、给定方式二、给定方式 有面板给定和外部给定两种有面板给定和外部给定两种 1、面板给定方式、面板给定方式 通过面板上的键盘或电位器进行频通过面板上的键盘或电位器进行频率给定率给定(即调节频率即调节频率)
6、的方式,称为面板的方式,称为面板给定方式,面板给定又有两种情况如图给定方式,面板给定又有两种情况如图所示所示:(b)键盘给定频率的大小通过键盘上的升键键盘给定频率的大小通过键盘上的升键(键键)和降键和降键(键键)来进行给定。键盘给定属于数字量给定,精度较高。来进行给定。键盘给定属于数字量给定,精度较高。(a)电位器给定部分,变频器在面板上设置了电位器,如图电位器给定部分,变频器在面板上设置了电位器,如图(a)所所 示。频率大小也可以通过电位器来调节。电位器给定属于模示。频率大小也可以通过电位器来调节。电位器给定属于模 拟量给定,精度稍低。拟量给定,精度稍低。n多数变频器在面板上并无电位器,故说
7、明多数变频器在面板上并无电位器,故说明书中所说的书中所说的“面板给定面板给定”,实际就是键盘,实际就是键盘给定。给定。n变频器的面板通常可以取下,通过延长线变频器的面板通常可以取下,通过延长线安置在用户操作方便的地方,如图所示。安置在用户操作方便的地方,如图所示。2、外部给定方式、外部给定方式 从外接输入端子输入频率给定信号,来调从外接输入端子输入频率给定信号,来调节变频器输出频率的大小,称为外部给定,或节变频器输出频率的大小,称为外部给定,或远控给定。远控给定。主要的外部给定方式有主要的外部给定方式有:(1)外接模拟量给定外接模拟量给定 通过外接给定端子从变频器外部输入模拟量通过外接给定端子
8、从变频器外部输入模拟量信号信号(电压或电流电压或电流)进行给定,并通过调节给定信进行给定,并通过调节给定信号的大小来调节变频器的输出频率。号的大小来调节变频器的输出频率。1.1 频率给定方式与选择频率给定方式与选择1.1 频率给定方式与选择频率给定方式与选择模拟量给定信号的种类有模拟量给定信号的种类有:n电压信号电压信号 以电压大小作为给定信号。给定信号的范围以电压大小作为给定信号。给定信号的范围有有:010V、210V、010V、05V、15V、05V等。等。n电流信号电流信号 以电流大小作为给定信号。给定信号的范围以电流大小作为给定信号。给定信号的范围有有:020mA、420mA等。等。1
9、.1 频率给定方式与选择频率给定方式与选择(2)外接数字量给定外接数字量给定 通过外接开关量端子输入开关信号进行给定。通过外接开关量端子输入开关信号进行给定。(3)外接脉冲给定外接脉冲给定 通过外接端子输入脉冲序列进行给定。通过外接端子输入脉冲序列进行给定。(4)通讯给定通讯给定 由由PLC或计算机通过通讯接口进行频率给定。或计算机通过通讯接口进行频率给定。1.1 频率给定方式与选择频率给定方式与选择三、三、选择给定方式的一般原则选择给定方式的一般原则 1、面板给定和外接给定面板给定和外接给定 优先选择面板给定。因为变频器的操作面优先选择面板给定。因为变频器的操作面板包括键盘和显示屏,而显示屏
10、的显示功能十板包括键盘和显示屏,而显示屏的显示功能十分齐全。例如,可显示运行过程中的各种参数,分齐全。例如,可显示运行过程中的各种参数,以及故障代码等。以及故障代码等。但由于受联接线长度的限制,控制面板与但由于受联接线长度的限制,控制面板与变频器之间的距离不能过长。变频器之间的距离不能过长。1.1 频率给定方式与选择频率给定方式与选择2、数字量给定与模拟量给定、数字量给定与模拟量给定 优先选择数字量给定。因为优先选择数字量给定。因为:(1)数字量给定时频率精度较高。数字量给定时频率精度较高。(2)数字量给定通常用触点操作,非但不数字量给定通常用触点操作,非但不 易损坏,且抗干扰能力强。易损坏,
11、且抗干扰能力强。1.1 频率给定方式与选择频率给定方式与选择3、电压信号与电流信号、电压信号与电流信号 优先选择电流信号。因为电流信号在传输优先选择电流信号。因为电流信号在传输过程中,不受线路电压降、接触电阻及其压降、过程中,不受线路电压降、接触电阻及其压降、杂散的热电效应以及感应噪声等的影响,抗干杂散的热电效应以及感应噪声等的影响,抗干扰能力较强。扰能力较强。但由于电流信号电路比较复杂,故在距离但由于电流信号电路比较复杂,故在距离不远的情况下,仍以选用电压给定方式居多。不远的情况下,仍以选用电压给定方式居多。1.2 系统功能设定(功能预置)系统功能设定(功能预置)以实验室富士变频器为例以实验
12、室富士变频器为例 一、操作面板一、操作面板 二、基本操作二、基本操作 三、操作举例三、操作举例 四、基本功能参数一览表四、基本功能参数一览表1.3 V/F控制功能控制功能一、V/F控制模式控制模式 1.3 V/F控制功能控制功能 1、指导思想指导思想 为了确保电动机在低频运行时,反电动势为了确保电动机在低频运行时,反电动势和频率之比保持不变,真正实现和频率之比保持不变,真正实现const,适,适当提高当提高U/f比,使比,使KUKf,从而使转矩得到补,从而使转矩得到补偿,提高电动机在低速时的带负载能力。如图偿,提高电动机在低速时的带负载能力。如图中之曲线所示中之曲线所示(曲线是曲线是KUKf的
13、的U/f线线)。这种方法称为转矩补偿或转矩提升,这种控制这种方法称为转矩补偿或转矩提升,这种控制方式称为方式称为V/F控制模式。控制模式。1.3 V/F控制功能控制功能2、基本频率、基本频率 与变频器的最大输出电压对应的频率称为基本频与变频器的最大输出电压对应的频率称为基本频率,用率,用fBA表示。在大多数情况下,基本频率等于电表示。在大多数情况下,基本频率等于电动机的额定频率,如图所示。动机的额定频率,如图所示。1.3 V/F控制功能控制功能3、基本基本U/f线线 在变频器的输出频率从在变频器的输出频率从0Hz上升到基本频率上升到基本频率fBA的过的过程中,程中,满足满足KU=Kf的的U/f
14、线,线,称为基本称为基本U/f线,如图线,如图(a)所所示。示。1.3 V/F控制功能控制功能4、弱磁点弱磁点 当电动机的运行频率高于额定频率时,当电动机的运行频率高于额定频率时,变频器的输出电压不再能随频率的上升而上变频器的输出电压不再能随频率的上升而上升,如图升,如图(b)中之点以后所示。在这种情况中之点以后所示。在这种情况下,由于下,由于U/f比将随频率的上升而下降,电动比将随频率的上升而下降,电动机磁路内的磁通也因此而减小,处于弱磁运机磁路内的磁通也因此而减小,处于弱磁运行状态。因此,通常把转折点称为弱磁点。行状态。因此,通常把转折点称为弱磁点。1.3 V/F控制功能控制功能二、二、U
15、/f线的选择功能线的选择功能 1、不同负载在低速时对转矩的要求、不同负载在低速时对转矩的要求 各类负载在低速时所呈现的阻转矩是很不一样的,各类负载在低速时所呈现的阻转矩是很不一样的,例如:例如:(1)二次方律负载二次方律负载 阻转矩与转速阻转矩与转速的二次方成正比,如的二次方成正比,如图中的曲线所示。图中的曲线所示。低速时的阻转矩比额低速时的阻转矩比额定转矩小得多。定转矩小得多。1.3 V/F控制功能控制功能(2)恒转矩负载恒转矩负载 在不同的转速下,负载的阻转矩基本不变,在不同的转速下,负载的阻转矩基本不变,如图中之曲线所示。低速时的阻转矩与额定转如图中之曲线所示。低速时的阻转矩与额定转速时
16、是基本相同的。速时是基本相同的。(3)恒功率负载恒功率负载 在不同的转速下,负载功率保持恒定,其机在不同的转速下,负载功率保持恒定,其机械特性呈双曲线状,如图中之曲线所示。低速械特性呈双曲线状,如图中之曲线所示。低速时的阻转矩比额定转速时还要大得多。时的阻转矩比额定转速时还要大得多。1.3 V/F控制功能控制功能2、变频器对变频器对U/f线的设置线的设置 因为每台变频器应用到什么负载上是因为每台变频器应用到什么负载上是不确定的,而不同负载在低频时对不确定的,而不同负载在低频时对U/f比的比的要求又很不一致。要求又很不一致。为此,各种变频器在为此,各种变频器在V/F控制模式下,控制模式下,提供了
17、任意预置提供了任意预置U/f比的功能。使用户可以比的功能。使用户可以根据电动机在低速运行时负载的轻重来选根据电动机在低速运行时负载的轻重来选择择U/f比,如图所示。比,如图所示。1.3 V/F控制功能控制功能1.3 V/F控制功能控制功能3、U/f线的预置要点线的预置要点 (1)预置不当的后果预置不当的后果 如果负载在低速时的转矩较大而转矩补偿如果负载在低速时的转矩较大而转矩补偿(U/f比比)预置得较小,则低速时带不动负载。反预置得较小,则低速时带不动负载。反之,之,如果负载在低速时的转矩较轻而转矩补偿如果负载在低速时的转矩较轻而转矩补偿(U/f比比)预置得较大,则补偿过分,低速时电动预置得较
18、大,则补偿过分,低速时电动机的磁路将饱和,励磁电流发生畸变,严重时机的磁路将饱和,励磁电流发生畸变,严重时会因励磁电流峰值过高而导致会因励磁电流峰值过高而导致“过电流过电流”跳闸。跳闸。1.3 V/F控制功能控制功能(2)预置要点预置要点 调试时,调试时,U/f比的预置宜由小逐渐加大,每比的预置宜由小逐渐加大,每加大一档,观察在最低频时能否带得动负载?加大一档,观察在最低频时能否带得动负载?直至能带动时,还应反过来观察空载时会不会直至能带动时,还应反过来观察空载时会不会跳闸?一直到在最低频率下运行时,既能带得跳闸?一直到在最低频率下运行时,既能带得动负载,又不会空载跳闸时为止。动负载,又不会空
19、载跳闸时为止。1.4 上限频率与下限频率上限频率与下限频率一、基础概念一、基础概念1、生产机械对转速范围的要求、生产机械对转速范围的要求 生产机械根据工艺过程的实际需要,常生产机械根据工艺过程的实际需要,常常要求对转速范围进行限制。以某搅拌机为常要求对转速范围进行限制。以某搅拌机为例,如图例,如图(a)所示。要求的最高转速是所示。要求的最高转速是600r/min,最低转速是,最低转速是150r/min。1.4 上限频率与下限频率上限频率与下限频率1.4 上限频率与下限频率上限频率与下限频率 2、变频器的上、下限频率、变频器的上、下限频率 根据生产机械所要求的最高与最低转速,以及电根据生产机械所
20、要求的最高与最低转速,以及电动机与生产机械之间的传动比,可以推算出相对应的动机与生产机械之间的传动比,可以推算出相对应的频率,分别称为上限频率频率,分别称为上限频率(用用fH表示表示)与下限频率与下限频率(用用fL表表示示)。在上例中,如传动比。在上例中,如传动比2,则如图,则如图(b)所示。所示。二、上限频率与最高频率的关系二、上限频率与最高频率的关系 1、上限频率小于最高频率、上限频率小于最高频率 2、上限频率比最高频率优先、上限频率比最高频率优先 这是因为,上限频率是根据生产机械的要求来决这是因为,上限频率是根据生产机械的要求来决定的,所以具有优先权。定的,所以具有优先权。1.5 加、减
21、速的时间与方式加、减速的时间与方式一、基本概念一、基本概念 1、工频起动和变频起动、工频起动和变频起动 电动机从较低转速升至较高转速的过程电动机从较低转速升至较高转速的过程称为加速过程,加速过程的极限状态便是电称为加速过程,加速过程的极限状态便是电动机的起动。动机的起动。(1)工频起动工频起动 这里所说的工频起动,是指电动机直接这里所说的工频起动,是指电动机直接接上工频电源时的起动,也叫直接起动或全接上工频电源时的起动,也叫直接起动或全压起动,如图压起动,如图(a)所示。在接通电源瞬间:所示。在接通电源瞬间:1.5 加、减速的时间与方式加、减速的时间与方式 电源频率为额定频率电源频率为额定频率
22、(50Hz),如图,如图(b)的上的上部所示。以极电动机为例,同步转速高达部所示。以极电动机为例,同步转速高达1500r/min。电源电压为额定电压。电源电压为额定电压(380V),如图如图(b)的下部所示。的下部所示。1.5 加、减速的时间与方式加、减速的时间与方式 由于转子绕组与旋转磁场的相对速度很高,由于转子绕组与旋转磁场的相对速度很高,故转子电动势和电流都很大,从而定子电流也很故转子电动势和电流都很大,从而定子电流也很大,可达额定电流的大,可达额定电流的(47)倍,如图倍,如图(c)所示。所示。工频起动存在的主要问题有工频起动存在的主要问题有:(a)起动电流大。当电动机的容量较大时,)
23、起动电流大。当电动机的容量较大时,其起动电流将对电网产生干扰。其起动电流将对电网产生干扰。(b)对生产机械的冲击很大,影响机械的使)对生产机械的冲击很大,影响机械的使用寿命。用寿命。1.5 加、减速的时间与方式加、减速的时间与方式(2)变频起动变频起动(软启动)(软启动)采用变频调速的电路如图采用变频调速的电路如图(a)所示:所示:1.5 加、减速的时间与方式加、减速的时间与方式 起动过程的特点有:频率从最低频率起动过程的特点有:频率从最低频率(通通常是常是0Hz)按预置的加速时间逐渐上升,如图按预置的加速时间逐渐上升,如图(b)的上部所示。仍以的上部所示。仍以4极电动机为例,假设在接极电动机
24、为例,假设在接通电源瞬间,将启动频率降至通电源瞬间,将启动频率降至0.5Hz,则同步,则同步转速只有转速只有15r/min,转子绕组与旋转磁场的相,转子绕组与旋转磁场的相对速度只有工频起动时的百分之一。电动机的对速度只有工频起动时的百分之一。电动机的输入电压也从最低电压开始逐渐上升,如图输入电压也从最低电压开始逐渐上升,如图(b)的下部所示。的下部所示。1.5 加、减速的时间与方式加、减速的时间与方式 转子绕组与旋转磁场的相对速度很低,故转子绕组与旋转磁场的相对速度很低,故起动瞬间的冲击电流很小。同时,可通过逐渐起动瞬间的冲击电流很小。同时,可通过逐渐增大频率以减缓起动过程,如在整个起动过程增
25、大频率以减缓起动过程,如在整个起动过程中,使同步转速中,使同步转速n0与转子转速与转子转速nM间的转差间的转差n限制限制在一定范围内,则起动电流也将限制在一定范在一定范围内,则起动电流也将限制在一定范围内,如图围内,如图(c)所示。所示。另一方面,也减小了起动过程中的动态转矩,另一方面,也减小了起动过程中的动态转矩,加速过程将能保持平稳,减小了对生产机械的加速过程将能保持平稳,减小了对生产机械的冲击。冲击。1.5 加、减速的时间与方式加、减速的时间与方式2、加速过程中的主要矛盾、加速过程中的主要矛盾 (1)加速过程中电动机的状态加速过程中电动机的状态 假设变频器的输出频率从假设变频器的输出频率
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