1、第7章 变频器的使用,7.1 变频器概述,7.2 变频器输出频率,7.4 PLC与变频器综合应用,7.3 通用变频器FR-E500的使用,7.1 变频器概述,7.1.1 变频器的用途和构造,使用变频器的电动机大大降低了启动电流，启动和停机过程平稳，减少了对设备的冲击力，延长了电动机及生产设备的使用寿命。,1变频器的用途,（1）调速。,图7-1 变频器变频输出,（2）节能。,（3）提高自动化控制水平。,2变频器的构造,图7-2 变频器的结构框图,图7-3 变频器主电路结构,（1）整流电路。 （2）储能电路。 （3）逆变电路。变频器的控制电路主要以单片计算机为核心构成，控制电路具有设定和显示运行参
2、数、信号检测、系统保护、计算与控制、驱动逆变管等功能。,（1）u/f控制方式,（2）矢量控制方式,3变频调速控制方式,图7-4 u/f曲线,7.1.2 变频器电路配线与注意事项,变频器的主电路配线如图7-5所示。,图7-5 变频器主电路配线,7.1.3 变频器日常维护,（1）变频器是否按设定参数运行，面板显示是否正常。 （2）安装场所的环境、温度、湿度是否符合要求。 （3）变频器的进风口和出风口有无积尘和堵塞。 （4）变频器是否有异常振动、噪声和气味。 （5）是否出现过热和变色。,1维护和检查时的注意事项,（1）变频器断开电源后不久，储能电容上仍然剩余有高压电。进行检查前，先断开电源，过10m
3、in后用万用表测量，确认变频器主回路正负端子两端电压在直流几伏以下后再进行检查。（2）用兆欧表测量变频器外部电路的绝缘电阻前，要拆下变频器所有端子上的电线，以防止测量高电压加到变频器上。控制回路的通断测试应使用万用表（高阻挡），不要使用兆欧表。（3）不要对变频器实施耐压测试，如果测试不当，可能会使电子元器件损坏。,2日常检查项目,（1）定期检查除尘。除尘前先切断电源，待变频器充分放电后打开机盖，用压缩空气或软毛刷对积尘进行清理。除尘时要格外小心，不要触及元器件和微动开关。 （2）定期检查变频器的主要运行参数是否在规定的范围。 （3）检查固定变频器的螺丝和螺栓，是否由于振动、温度变化等原因松动。
4、 （4）定期检查变频器的冷却风扇、滤波电容，当达到使用期限后及时进行更换。,3定期检查项目,7.2 变频器输出频率,7.2.1 变频器输出频率的含义,1最大频率fmax、基准频率fN和基准电压UN,图7-6 基准频率、输出电压及最大频率的关系,在调速过程中，有时需要多个不同速度的阶段，通常可设置为315段不同的输出频率。,2上限频率f和下限频率fL,变频器的输出频率被限定在上下限频率之间，以防止误操作时发生失误。,3启动频率,启动信号为ON的开始频率，通常出厂设定值为0.5Hz。,4点动频率,点动操作时的频率，通常出厂设定值为几赫兹。,5跳跃频率,跳跃频率是指运行时避开某个频率。如果电动机在某
5、个频率下运行时生产设备发生机械谐振，则要避开这个频率。通常变频器可设置3个以上的跳跃频率和跳跃频率的范围。,6多段速频率,载波频率偏低，电动机运行时会产生噪声；载波频率偏高，工作损耗增大。变频器出厂时已设置了较好的载波频率，一般不需要重新设定。,7制动频率,当变频器停止输出时，频率下降到进行直流制动的频率。在生产工艺需要准确定位停机时，需要设置制动频率、制动时间和制动电压。例如，三菱变频器FR-E540-0.75K-CHT的出厂设定值分别为3Hz、0.5s和电源电压的6%。,8输入最大模拟量时的频率,指输入模拟电压5V（10V）或模拟电流20mA时的频率值，通常出厂设定值为50Hz。,9载波频
6、率,7.2.2 设置或修改变频器输出频率的方法,1面板功能键按面板上增、减键设置或修改输出频率值。2面板电位器旋动面板电位器旋钮可以设置或修改连续变化的输出频率值。3外部接点端子用外部高速、中速、低速或多段速接点端子的通断来改变输出频率。4外部模拟信号端子用外部模拟电压值或模拟电流值的变化设置或修改输出频率。,7.3 通用变频器FR-E500的使用,图7-7 变频器FR-E500外形与端子板,三菱通用变频器FR-E540-0.75K-CHT的容量和输入/输出参数见表7-2。,表7-2 通用变频器FR-E540-0.75K-CHT容量和输入/输出参数,7.3.1 变频器的配线图与端子板,1变频器
7、的基本配线图,图7-8 三菱变频器FR-E500基本配线图,控制电路端子如图7-9（b）所示，控制电路端子符号与功能说明见表7-4。,图7-9 变频器主电路、控制电路端子,2主电路端子,主电路端子如图7-9（a）所示，主电路端子符号与功能说明见表7-3。,3控制电路端子,表7-3 主电路端子符号与功能说明,表7-4 控制电路端子符号与功能说明,7.3.2 变频器操作面板与参数设定,1变频器的操作面板,图7-10 变频器操作面板,表7-5 按键与状态指示灯说明,7.3.3 实习操作：变频器面板操作模式,操作内容为：恢复出厂设定值；由面板【】、【】键设定输出频率；由面板按键完成正转、反转、停止控制
8、。控制电路基本接线图如图7-11所示。 操作步骤如下。 （1）按图7-11接线，检查无误后接通电源。 （2）恢复变频器出厂设定值。有关出厂设定值如下。 参数【1 =120】，上限频率为120Hz。 参数【2 = 0】，下限频率为0Hz。 参数【3= 50】，基准频率为50Hz。 参数【7 = 5】，启动加速时间为5s。 参数【8 = 5】，停止减速时间为5s。 参数【79 = 0】，外部操作模式，【EXT】显示点亮。,图7-11 变频器面板操作运行基本接线图,（3）修改不符合控制要求的出厂设定值。 修改参数【79 = 1】，选择面板操作模式，【PU】灯点亮。 （4）设定输出频率。用【MODE】
9、键选择【频率设定模式】，用【】、【】键设定频率值为50Hz，用【SET】键写入。 （5）正转。按【FWD】键，电动机加速启动，显示输出频率。【RUN】灯点亮。 （6）反转。按【REV】键，电动机加速启动，显示输出频率。【RUN】灯闪烁。 （7）停止。按【STOP/RESET】键，电动机减速停止。【RUN】灯灭。 （8）切断电源。,7.3.4 实习操作：变频器外部操作模式,操作内容为：恢复出厂设定值；由外部模拟电压信号端设定输出频率；由外部开关完成正转、反转、停止控制。控制电路基本接线图如图7-12所示。,操作步骤如下。 （1）按图7-12接线，接线无误后接通电源。,图7-12 变频器外部控制方
10、式基本接线图,（2）恢复变频器出厂设定值。有关出厂设定值如下。 参数【1 =120】，上限频率为120Hz。 参数【2 = 0】，下限频率为0Hz。 参数【3 = 50】，基准频率为50Hz。 参数【7 = 5】，启动加速时间为5s。 参数【8 = 5】，停止减速时间为5s。 参数【38 = 50】，5V（10V）输入时频率为50Hz。 参数【73 = 0】，选择5V的输入电压。 参数【79 = 0】，外部操作模式，【EXT】显示点亮。 （3）把外接电位器逆时针旋转到底，输出频率设定为0。把外接电位器慢慢顺时针旋转到底，输出频率逐步增大到50Hz。 （4）正转。接通STF-SD，【RUN】灯亮
11、，输出频率逐步增大到50Hz。 （5）反转。接通STR-SD，【RUN】灯闪烁，输出频率逐步增大到50Hz。 （6）停止。断开STF、STR。 （7）切断电源。,7.3.5 实习操作：变频器组合操作模式,操作内容为：恢复出厂设定值；由面板设定输出频率；由外部开关完成正转、反转、停止控制。 控制电路基本接线图如图7-13所示，操作步骤如下。 （1）按图7-13接线，接线无误后接通电源。,图7-13 变频器组合操作控制方式基本接线图,（2）恢复变频器出厂设定值。有关出厂设定值如下。 参数【1 =120】，上限频率为120Hz。 参数【2 = 0】，下限频率为0Hz。 参数【3= 50】，基准频率为
12、50Hz。 参数【7 = 5】，启动加速时间为5s。 参数【8 = 5】，停止减速时间为5s。 参数【79 = 0】，外部操作模式，【EXT】显示点亮。 （3）修改不符合控制要求的出厂设定值。 修改参数【79 = 3】，外部与面板组合操作模式，【PU】和【EXT】两灯亮。 （4）设定输出频率。用【MODE】键选择【频率设定模式】，用【】、【】键改变设定值为50Hz，用【SET】键写入。 （5）正转。接通STF-SD，【RUN】灯亮，输出频率逐步增大到50Hz。 （6）反转。接通STR-SD，【RUN】灯闪烁，输出频率逐步增大到50Hz。 （7）停止。断开STF、STR。 （8）切断电源断路器。
13、,7.3.6 实习操作：继电器控制的变频器调速电路,控制要求：用继电器控制电动机低速启动，中、高速运行，控制原理图如图7-14所示。,图7-14 变频器3速控制方式原理图,各按钮名称及动作如下。 SB1：低速启动按钮。按下SB1电动机以10Hz频率低速启动。 SB2：中速运行按钮。按下SB2电动机以30Hz频率中速运行。 SB3：高速运行按钮。按下SB3电动机以50Hz频率高速运行。 SB4：停止按钮。按下SB4电动机减速停止。 注：各速运行频率（参数4、5、6）可以修改。3速设定的场合，2速以上同时被选中时，低速设定的频率优先。 低速启动，中、高速运行曲线如图7-15所示。,图7-15 低速
14、启动，中、高速运行曲线,操作步骤如下。 （1）按图7-14接线，接线无误后接通电源。 （2）恢复变频器出厂设定值。有关出厂设定值如下。 参数【1 =120】，上限频率为120Hz。 参数【2 = 0】，下限频率为0Hz。 参数【3= 50】，基准频率为50Hz。 参数【4= 50】，高速频率为50Hz。 参数【5= 30】，中速频率为30Hz。 参数【6= 10】，低速频率为10Hz。 参数【7 = 5】，启动加速时间为5s。 参数【8 = 5】，停止减速时间为5s。 参数【79 = 0】，外部操作模式，【EXT】显示点亮。 （3）低速启动。按下低速启动按钮SB1，中间继电器KA1通电自锁，R
15、L-SD接通。KA4通电自锁，STF-SD接通，电动机以10Hz频率低速运行。 （4）中速运行。按下中速运行按钮SB2，中间继电器KA2通电自锁， RM-SD接通，电动机以30Hz频率中速运行。KA1联锁断电。 （5）高速运行。按下高速运行按钮SB3，中间继电器KA3通电自锁，RH-SD接通，电动机以50Hz频率高速运行。KA2联锁断电。 （6）停止。按下停止按钮SB4，KA1KA4断电，电动机减速停止。 （7）切断电源。,7.4 PLC与变频器综合应用,7.4.1 控制要求与电路,某纺纱设备电气控制系统使用PLC和变频器，控制要求如下。 （1）为了防止启动时断纱，要求启动过程平稳。 （2）纱
16、线到预定长度时停车。使用霍尔传感器将输出纱线机轴的旋转圈数转换成高速脉冲信号，送入PLC进行计数，达到定长值（70 000转）后自动停车。 （3）在纺纱过程中，随着纱线在纱管上的卷绕，纱管直径逐步增粗。为了保证纱线张力均匀，卷绕电动机将逐步降速。 （4）中途停车后再次开车，应保持停车前的速度状态。,1控制要求,霍尔传感器有三个端子，分别是正极（接PLC的L+端）、负极（接PLC的M端）和信号端（接PLC的输入端I0.0）。当机轴旋转，磁钢经过霍尔传感器时，产生脉冲信号送入I0.0，由于机轴转速每分钟高达上千转，可使用高速计数器HSC0对I0.0的脉冲信号计数。,2霍尔传感器与输出纱线机轴的安装
17、示意图,霍尔传感器与输出纱线机轴的安装示意图如图7-16所示。,图7-16 霍尔传感器与输出纱线机轴的安装示意图,3控制电路,图7-17 高速计数与变频调速控制线路,表7-6 PLC输入/输出端口分配和控制变频器端子,PLC的输入/输出端口分配和控制变频器端子见表7-6。,7.4.2 变频器多段速设置,表7-7 变频器多段速运行与PLC控制端子的关系,1变频器多段速运行与PLC控制端子的关系,变频器多段速与PLC控制端子的关系见表7-7。,Q0.2Q0.0的变化规律正好符合二进制数的加1运算，这样的组合方式使PLC控制程序相对简单。变频器多段速运行曲线如图7-18所示。,图7-18 变频器多段
18、速运行曲线,（1）恢复出厂设定值，有关出厂设定值如下。 参数【1 =120】，上限频率为120Hz。 参数【2 = 0】，下限频率为0Hz。 参数【3 = 50】，基准频率为50Hz。 参数【4 = 50】，高速频率为50Hz。 参数【5 = 30】，中速频率为30Hz。 参数【6 = 10】，低速频率为10Hz。 参数【7 = 10】，启动加速时间为10s（型号5.5K为10s）。 参数【8 = 10】，停止减速时间为10s（型号5.5K为10s）。 参数【78 = 0】，电动机可以正反转。 参数【79 = 0】，外部操作模式，【EXT】显示点亮。 参数【251 = 1】，输出欠相保护功能有
19、效。,2变频器的参数调节,（2）修改参数【79 = 1】，选择面板操作模式，【PU】灯点亮。 （3）修改不符合控制要求的出厂设定值。 参数【1 = 50】，上限频率改为50Hz，防止误操作后频率超过50Hz。 参数【7 = 20】，启动加速时间改为20s，满足启动过程平稳要求。 参数【9 = 10】，电子过电流保护10A，等于电动机额定电流。 参数【4 = 50】，不修改，工艺1段频率为50Hz。 参数【5 = 49】，工艺2段频率改为49Hz。 参数【26 = 48】，工艺3段频率改为48Hz。 参数【6 = 47】，工艺4段频率改为47Hz。 参数【25 = 46】，工艺5段频率改为46Hz。 参数【24 = 45】，工艺6段频率改为45Hz。 参数【27 = 44】，工艺7段频率改为44Hz； 参数【78 = 1】，电动机不可以反转。 （4）修改参数【79 = 0】，外部操作模式，【EXT】显示点亮。,7.4.3 PLC控制程序,图7-19 主程序 图7-20 高速计数器子程序,图7-21 中断子程序,THE END,
