1、1变频器在各类负载中的应用恒转矩负载51 带式输煤机的变频调速511 负载的特点1机械特性与负荷图2负荷工况 属于连续变动负载，平均负荷率 A=093转速范围nLmax365rmin； nLmin73rmin（ n 5） ； 4图 52 恒转矩负载及其特性a）带式输煤机 b）机械特性 c）负荷工况 图 51 带式输煤机2512 变频器选型1变频器型号负载对拖动系统的要求可选富士 G11 系列变频器。2变频器容量 电动机可能短时间过载运行。 变频器容量加大一挡。图 53 恒转矩负载对拖动系统的要求a）变频调速系统 b）对机械特性的要求 c）对动态响应的要求图 54 变频器容量的选择a）拖动系统
2、b）电流曲线3513 主要功能的预置1频率给定的相关功能（1）频率调节电路1转矩提升 （2）相关功能的预置功能码 功能含义 数据码 数据码含义F01 频率设定 9 增减控制 2，初始值上次设定值F02 运行操作 1 由外部端子输入运行指令F03 最高输出频率 50HzF04 基本频率 50HzF05 最高输出电压 380VF15 上限频率 50 HzF16 下限频率 10 Hz根据负载的运行需要而定F23 起动频率 6 Hz 因为是重载起动F24 起动频率保持时间 1 0 sF30 FMA 端子电压调整 100% 输出电压范围是 010VF31 FMA 端子功能选择 0 测量输出频率E01 X
3、1 端子功能选择 6 自保持控制（三线式控制）E02 X2 端子功能选择 17 增命令（UP ）E03 X3 端子功能选择 18 减命令（DOWN）图 55 频率调节电路42转矩提升功能功能码 功能含义 数据码 数据码含义F09 转矩提升 1 16.0 恒转矩特性，提升量是 8%3加、减速时间功能码 功能含义 数据码 数 据 码 含 义F07 加速时间 1 20 加速时间为 20 秒F08 减速时间 1 20 减速时间为 20 秒图 56 富士变频器的转矩提升功能a）二次方律特性 b）一次方律特性 c ）恒转矩特性图 57 加、减速时间的预置a）加速时间 b）主电路接线 c ）减速时间54保护
4、功能的预置功能码 功能含义 数据码 数 据 码 含 义1 适用于通用电动机F10 电子热继电器 12 适用于变频专用电动机F11 动作电流设定值 70% 电动机的电流取用比F12 发热时间常数 5min IMI F150%时的动作时间F14 瞬时停电再起动选择 4 从停电时的频率开始搜索H13 瞬时停电等待时间 10sH14 瞬时停电后频率下降率 5Hzs 下降率太快容易再生过电压H15 瞬时停电直流电压下限 400V 低于 400V 不能再起动H16 停电后运行指令保持时间 20s 超过保持时间，不能再起动H04 自动复位次数 2 跳闸后可自动复位 2 次H05 自动复位间隔时间 2 s图
5、58 富士变频器的过载保护a）动作电流与输出频率的关系 b）反时限曲线652 提升机的变频调速521 重力负载及其特点 1重力负载的特点 2重力负载的四象限运行（1）重物上升 图 510 重物上升时的工作点a）重载上升 b）工作点图 59 电动机的状态a）重物下降 b）拖动系统的状态 7（2）空钩（包括轻载）下降（3）重载下降 2变频器选型（1）型号 具有四象限运行特点。 采用无反馈矢量控制方式，选用三菱 FR540A 系列变频器。（2）容量 PMN11 kW ；I MN24.6A 选 SN23.6 kVA （15 kW） ；I N31A图 511 空钩下降时的工作点a）空钩下降 b）工作点图
6、 512 重载下降时的工作点a）重载下降 b）工作点8522 变频调速特点1电动机和变频器接法2功能预置功能码 功能名称 数据码 数据码含义Pr.1 上限频率 50Hz Pr.2 下限频率 0HzPr.3 基底频率 50Hz 即基本频率Pr.7 加速时间 5sPr.8 减速时间 5sPr.19 基底频率电压 380VPr.65 再试选择 3 仅在过流或过压跳闸时允许重合闸Pr.67 再试次数 2 允许再试 2 次，即自动重合闸 2 次Pr.68 再试等待时间 1s图 513 电动机和变频器接法93电动机参数的自测定（1）预置相关功能功能码 功能名称 数据码 数据码含义Pr.80 电动机容量 1
7、1kWPr.81 电动机的磁极数 6预置了这两个功能，就选择了矢量控制方式Pr.71 适用电动机 3 非三菱标准电动机 Pr.9 电子过电流保护 28APr.83 电动机额定电压 380VPr.84 电动机额定频率 50HzPr.95 自动调整设定/状态 1 电动机不旋转自动测量（2）变频器通电变频器通电时，电磁制动器不通电，保持对电动机轴的抱紧状态。（3）变换模式变频器从编程模式切换成运行模式。（4） “起动”电动机如为面板操作，按 FWD 键或 REV 键；如为外接端子操作，则接通STF 端子或 STR 端子。（5）自动测量完成上述运行状态维持约 25s，至显示屏显示“3”或“103”时，
8、自动测量结束。如为面板操作，接 STOP 键；如为外接端子操作，则断开STF 端子或 STR 端子即可。10523 起升装置的防溜钩 1电磁制动器的接法2提升机变频控制电路图 514 电磁制动器的接法a）工频运行时 b）变频运行时图 515 提升机变频控制电路a）控制电路 b）操作板113变频运行时防溜钩的方法功能码 功能名称 数据码 数据码含义Pr.60 程序制动模式 8 程序制动模式有效，制动器无动作完成信号Pr.13 启动频率 1 Hz 图中之 fSPr.190 RUN 端子功能 20 电磁制动器通电指令Pr.278 制动开启频率 3 Hz 图中之 fSDPr.279 制动开启电流 11
9、0% 图中之 IBS（110%电动机额定电流）Pr.280 开启电流检测时间0.3s 图中之 tSC（发出制动器通电信号）Pr.281 制动器松开完成时间0.3s 图中之 tSD（输出频率开始上升）Pr.282 制动操作频率 6 Hz 图中之 fBS（电磁制动器断电）Pr.283 制动器抱紧完成时间0.3s 图中之 tBB（输出频率下降至 0 Hz）图 516 变频器控制的防溜钩123应急措施举例（1）制动单元损坏后的应急措施（2）变频器跳闸时的防溜钩图 518 变频器跳闸时的应急措施a）应急措施示意图 b）接触器电路图 517 制动单元损坏后的应急措施13恒功率酌情用高频53 卷绕机械的变频
10、调速531 卷绕机械的特点1机械特性图 520 恒功率负载及其特性a）卷径很小时 b）卷径增大时 c）卷径最大时图 519 卷绕机械示意图14532 卷绕机械变频调速的要害1主要矛盾2解决方法图 521 额频以下带卷绕机图 522 提高频率带卷绕机a）最高频率为 100Hz b）最高频率为 150Hz c）最高频率为 180Hz15533 卷绕机械变频调速要点1实例某塑料薄膜卷绕机薄膜数据：D min0.1 m ；Dmax 1 m最大张力：F max200Nm电动机数据：3.0kW ， 960r/min，7.2A传动比：10电动机额定转矩：TMN 29.8 N mMNnP95096035变频器
11、选型森兰 SB70 系列：6.4kVA，9.7A，配用 4 kW 电动机2变频调速控制电路（闭环控制）图 523 卷绕的闭环控制163功能预置功能码 功能名称 数据码 数据码含义F002 运行命令通道 1 外接端子控制F006 最大频率 150HzF007 上限频率 150HzF008 下限频率 0HzF009 方向锁定 1 锁定正向F012 控制模式 0 无 PG V/F 控制方式F100 加速时间 1 3sF101 减速时间 1 3sF200 V/F 曲线选择 1 线性F201 转矩提升选择 3 手动提升自动提升F202 手动提升幅值 10%F203 手动提升截止点 30HzF210 AV
12、R 功能 2 减速时无效F212 基本频率 50HzF213 最大输出电压 380VF700 PID 功能选择 1 选择过程 PID 控制F701 给定通道选择 1 给定信号从 AI1 输入F702 反馈通道选择 1 反馈信号从 AI2 输入F705 比例增益 1 10F706 积分时间 1 20 sF717 PID 调节特性 0 正作用（负反馈）FA 00 电动机参数自整定 22 空载旋转自整定FA 01 电动机额定功率 3kWFA 02 电动机极数 6FA 03 电动机额定电流 7.2AFA 04 电动机额定频率 50HzFA 05 电动机额定转速 960r/minFA 06 电动机额定电
13、压 380V电动机参数自整定方法：电动机和负载脱开，在运行模式下，按运行键。测量完成后自动停机。1754 车床的变频调速541 车床的外形与特性1主要特点2实例某意大利产 SAG 型精密车床，基本数据 :如下：（1）主轴转速共分八档：75、120、200、300、500、800、1200、2000r/min； （2）电动机额定数据：2.2kW，5A，1420 r/min。（3）车床的计算转速：根据机械工程师提供的数据，计算转速为：nD300 r/min即：n L300 r/min 为恒转矩区；n L500r/min 为恒功率区。（4）各档转速下的负载转矩 负载的实际功率按 2kW 计算，则各档
14、转速下负载转矩的计算结果如表 621 所示。表 621 各档转速下的负载转矩档次 1 2 3 4 5 6 7 8转速(r/min) 75 120 200 300 500 800 1200 2000转矩(Nm) 64 64 64 64 38 24 16 9.5（5）电动机额定转矩nMN 14.6NmMNP95014205图 524 车床的外形与特性a）车床外形 b）车床的机械特性183拖动系统的折算为了便于在电动机的有效转矩和负载的机械特性之间进行比较，把电动机轴上的转矩和转速都折算到负载轴上。折算公式如下：（1）转速的折算nM n L（2）转矩的折算TM TM542 两挡传动比方案1低速挡的传
15、动比（1）决定传动比 50Hz （ 1420 r/min）与 300 r/min 对应 L 4.7330nMN12取 L5（2）低速挡的转速范围恒转矩转速范围：n L0300 r/min，对应 fX050Hz；恒功率转速范围：n L300600 r/min，对应 fX50100Hz。（3）转矩审核50Hz 以下TMN TMN14.6573 Nm64 Nm50Hz 以上当 nL500 r/min 时， fX83Hz 时，电动机的有效转矩为：TME TMN 14.6 8.8N mmaxMN350折算到负载轴上的转矩是：TME TME8.8544 Nm38 Nm192高速挡的传动比（1）决定传动比
16、50Hz （ 1420 r/min）与 1000 r/min 对应 H 1.4210nMN42取 H1.5（2）高速挡的转速范围恒转矩转速范围：n L01000 r/min，对应 fX050Hz；恒功率转速范围：n L10002000 r/min，对应 fX50100Hz。（3）转矩审核50Hz 以下电动机的有效转矩：T ME H TMN1.514.621.9 N m略小于 800 r/min 时的负载转矩（24 Nm）50Hz 以上当 nL1200 r/min 时， fX60Hz 时，电动机的有效转矩为：TME TMN 14.6 12.1N mMN05折算到负载轴上的转矩是：TME TME1
17、2.11.518.15 Nm16 Nm当 nL2000 r/min 时， fmax100Hz 时，电动机的有效转矩为：TMET MN 14.6 7.3 NmaxM10折算到负载轴上的转矩是：TME TME7.31.511 Nm9.5 Nm3各挡的转速和工作频率档次 1 2 3 4 5 6 7 8负载转速(r/min)75 120 200 300 500 800 1200 2000传动比（ ） 5 1.5电动机转速(r/min)375 600 1000 1500 2500 1200 1800 3000工作频率 12.5 20 33 50 83 40 60 10020（Hz）3有效转矩线543 变
18、频调速的实施1变频器型号的选择金属切削机床在切削过程中要求切削得十分均匀，故要求拖动系统具有很硬的机械特性，故以选用高性能变频器为宜。小型车床在车削螺纹时，通常由机械离合器从正转迅速地切换成反转，在切换过程中负荷在重载空载重载之间变化，因此，对拖动系统的动态响应能力要求较高。针对这一特点，选用具有直接转矩控制的 ABB 公司的 ACS800系列变频器是比较有利的。由于最低工作频率并不很低，故可以采用无反馈方式。2变频器的容量车床在车削毛坯时，有可能发生过载，所以，变频器的容量应略大于电动机的容量。今选 ACS800010006 3 型变频器，其额定电流是 7.5A，与 3 kW 电动机适配。图
19、 525 两挡传动比方案213变频调速控制电路4变频器的功能预置功能码 功能名称 功能含义 数据码 说 明10.01 EXT1 STRT/STP/DIR外接端子控制选择DI1 由端子 DI1 控制起、停10.03 DIRECTION 旋转方向 RORWARD 固定为正转20.02 MAXIMUN SPEED最高转速 3000 与 100Hz 对应20.03 MAXIMUN CURRENT最大允许电流150% 变频器额定电流的 150%21.01 START FUNCTION电动机起动方式AUTO 最优自起动21.03 STOP FUNCTION电动机停机方式RAMP 按预置的减速时间停机22.
20、01 ACC/DEC SEL 加、减速选择ACC/DEC 1 加、减速时间 122.02 ACCEL TIME 1 加速时间 1 5s22.03 DECEL TIME 1 减速时间 1 5s31.01 NUMBER OF 自动重合闸 2图 526 车床的变频调速电路22TRIALS 次数31.02 TRIAL TIME 等待时间 30s 不能超过 30s31.02 DELAY TIME 间隔时间 1s 重合闸间隔时间99.02 APPLICATION MACRO选择应用宏 FACTORY 选择工厂宏99.04 MOTOR CTRL MODE选择控制模式DTC 直接转矩控制99.05 MOTOR
21、 NOM VOLTAGE电动机额定电压380V99.06 MOTOR NOM CURRENT电动机额定电压5A99.07 MOTOR NOM FREQ电动机额定频率50Hz99.08 MOTOR NOM SPEED电动机额定转速1420r/min99.09 MOTOR NOM POWER电动机额定功率2.2kW99.10 MOTOR RUN MODE自动测量方式选择STANDARD 标准运行方式12.01 DI13,4,5,6 DI13DI16功能选择1 多挡转速端子有效12.02 CONST SPEED 1 第 1 挡转速 375 r/min12.03 CONST SPEED 2 第 2 挡
22、转速 600 r/min12.04 CONST SPEED 3 第 3 挡转速 1000 r/min12.05 CONST SPEED 4 第 4 挡转速 1500 r/min12.06 CONST SPEED 5 第 5 挡转速 2500 r/min12.07 CONST SPEED 6 第 6 挡转速 1200 r/min12.08 CONST SPEED 7 第 7 挡转速 1800 r/min12.09 CONST SPEED 8 第 8 挡转速 3000 r/min5电动机参数的自动测量（1）电动机和负载脱开（2）电动机应为正方向旋转（3）电动机的转速约为额定转速的 50%80%23
23、（4）时间约 1min2455 风机的变频调速551 风机的机械特性1转矩特点 L T L22功率特点 PL P L32TLKn950严格地讲，转矩表达式应为： L 0 T L2功率表达式为：PL 0 P L3 图 527 二次方律负载及其特性25552 实例 1鼓风机实例某加热炉鼓风机：55kW、1480r/min 、102. 5A。工频运行时的实际工作电流是 96A。2变频器选型（1）变频器的型号对于风机和水泵用变频器，应优先考虑价格。今选康沃 CVFP3 系列变频器。（2）变频器的容量鼓风机一般不会过载，故变频器的容量与电动机相同即可。今选：康沃 CVFP3 4T0550 型变频器，其额
24、定数据是：73.7kVA、112A、配用 55kW 电动机。3变频调速方案图 528 鼓风机的变频调速264基本功能预置功能码 功能含义 数据码 数据码含义b1 频率输入通道选择 5 频率递增递减端子控制b3 运行指令通道选择 1 外部端子控制， STOP 键无效b5 电动机额定电压 380 额定电压为 380Vb6 电动机额定频率 50 额定频率为 50Hzb10 AM 端子输出设定 0 AM 端子测量输出频率b12 AM 端子输出增益 1.00 满刻度对应额定频率L3 上限频率 45 上限频率为 45HzL63 X1 端子功能选择 17 三线式控制L64 X2 端子功能选择 11 频率递增
25、（UP ）L65 X3 端子功能选择 12 频率递减（DOWN）5转矩提升功能的预置功能码 功能名称 数据码 数据码含义L0 U f 线类型选择2 选图 530 a）中的曲线 L1 转矩提升 5% 提升量为额定电压的 5%L2 转矩提升方式 0 手动提升图 529 康沃的转矩提升功能a）风机机械特性 b） Uf 线的类型 c）转矩提升量276加、减速功能的预置功能码 功能名称 数据码 数据码含义b7 加速时间 1 40 加速时间为 40sb8 减速时间 1 80 减速时间为 80sb9 加、减速方式 0 直线方式L6 起动方式 1 先制动再起动，保证零速起动L9 起动时直流制动电压 8% 为额
26、定电压的 8%L10 起动时直流制动时间 0.5 直流制动时间为 0.5s7保护功能的预置电流取用比 IM% 100%91.5%12.功能码 功能名称 数据码 数据码含义H1 过载、过热保护方式1 自动降低输出频率，限流运行H2 过载保护系数 91.5% 电流取用比H4 停电再起动设置 1 瞬时停电后可自行再起动H5 再起动等待时间 10s 允许停电的最长时间H6 故障自恢复次数 2 最多 2 次H7 自恢复间隔时间 2 s 跳闸 2 s 后开始自动重合闸2856 水泵的变频调速561 大楼的恒压供水1实例某大楼的供水系统：实际扬程 HA30m，要求供水压力保持在0.5MPa，压力变送器的量程
27、是 01 MPa。采用一主二辅供水系统。主泵电动机：22kW 、 42.5A、1470r/min，由变频器控制。配用变频器：配用西门子 MM430 系列变频器，29kVA（适配电动机为 22kW） ，45A。辅泵电动机：5.5kW 、 11.6A、1440r/min，直接接到工频电源上。2供水系统的构成图 531 一主二辅供水系统29562 功能预置 1基本功能的预置功能码 功能名称 数据码 数据码含义P0210 供电电压 380VP0290 变频器过载时的措施 0 降低频率，防止跳闸P1080 最低频率 30 根据静扬程进行预置P1082 最高频率 50 上限频率为 50HzP1120 斜坡
28、上升时间 20sP1121 斜坡下降时间 20s2转矩提升功能的预置（1）西门子变频器的 Uf 线设置（2）相关功能预置功能码 功能名称 数据码 数据码含义P1300 变频器的控制方式 2 二次方律转矩提升方式P1312 起始提升 10% 提升量为额定电流的 10%图 532 西门子变频器的 Uf 线a） Uf 线的类型 b）恒转矩 Uf 线 c ）二次方律 Uf 线303保护功能的预置（1）重合闸功能（2）相关功能预置功能码 功能名称 数据码 数据码含义P0640 电动机过载因子 95% 即电流取用比P1200 捕捉再启动 1 从给定频率开始搜索P1202 捕捉再启动电流 110% 小于 110%IMN 即捕捉成功P1203 捕捉再启动搜索速率 100% 每 ms 改变转差频率的 2%P1210 自动再启动 5 故障后重合闸P1211 再启动重试的次数 3 允许重合闸 3 次P1212 第一次启动的时间 10 s 第一次重合闸的等待时间转差频率 fS 的计算：fS 60np图 533 西门子变频器的重合闸功能a）重合闸的过程 b）自动搜索过程
