变频器在各类负载中的应用
1.风机水泵负载类
风机水泵变频调速的节电原理：
如图示为离心风机水泵的风压、（水压）H-风量（流量）Q曲线特性图：
n1-代表风机水泵在额定转速运行时的特性；
n2-代表风机水泵降速运行在n2转速时的特性；
R1-代表风机水泵管路阻力最小时的阻力特性；
R2-代表风机水泵管路阻力增大到某一数组时的阻力特性。
风机水泵在管路特性曲R1工作时，工况点为A，其流量压力分别为Q1、H1，此时风机水泵所需的功率正比于H1与Q1的乘积，即正比于AH1OQ1的面积。由于工艺要求需减小风量（流量）到Q2，实际上通过
增加管网管阻，使风机水泵的工作点移到R2上的B点，风压（水压）增大到H2，这时风机水泵所需的功率正比H2Q2的面积，即近比广BH2OQ2的面积。显然风机水泵所需的功率增大了。这种调节方式控制虽然简单、但功率消耗大，不利于节能，是以高运行成本换取简单控制方式。
若采用变频调速，风机水泵转速由n1下降到n2，这时工作点由A 点移到C点，流量仍是Q2，压力由H1降到H3，这时变频调速后风机（水泵）所需的功率正比于H3与Q2的乘积，即正比于CH3OQ2的面积，由图可见功率的减少是明显的。
风机水源节能的计算：
风机水泵流量变化量，如前所述，采用变频调速是节电之有效的措施。如下的计算公式。
采用档板调节流量对应电动机输入功率P1V与流量Q的关系为：P1V≈[0.45+0.55(Q/QN)2]P1e
（1）
式中：P1e——额定流量时电动机输入功率（kW）。
Q N——额定流量
变频调速时电机功率与流量关系为P1V≈(Q/QN)3P1e
需要注意的是水泵静压不为零时功率与流量不在保持比例而且为了保持最小需要的压力，转速不能随意降低，应该以最小需要的压力确定最低频率，防止频率过低引起的压力不足问题。
在串联风道的情况下，风机会被吹的自己旋转，启动过程容易过压保护，故变频器应设置成飞车启动模式。
在恒压供水系统中，功率只和流量的一次方成正比，不和转速的3次方成正比。
风机水泵并联运行
风机水泵并联运行基本规律是并联后的总量等于并联各泵流量之和，并联后产生的扬程与各泵产生的扬程都相等
当并联水泵一台变频其余工频运行时，变频器应设最低运行频率，防止压力太小导致没有流量而白白消耗功率。选择变频泵时应选择流量和扬程最大的一台。如果变频带的泵太小容易引起喘振，即多启动一台工频泵压力太大，而少启动一台工频泵压力太小，造成频繁启停工频泵。
2.中央空调，在夏季的用电高峰，空调的用电量很大。因而用变频
装置，拖动空调系统的冷冻泵、冷水泵、风机是一项非常好的节电技术。
中央空调节能分析分解为水泵和风机节能分析不再叙述
3.破碎机类负载
冶金矿山、建材应用不少破碎机、球磨机。
破碎机具有负载冲击大启动转矩大地特点，变频器选型应加大一档。变频改造后效益
1)节约能源
变频器控制破碎机与传统控制的破碎机比较，能源节约是最有实际意义的，根据所破碎的材料来调节电机转速工况是经济的运行状态。
2)提高破碎效果
变频控制系统具有精确的转速控制能力，使电机的输出与负载相匹配。用户可根据材料和所需出料粒度调节合适的速度，变频控制破碎机的输出力矩随着负载变化而改变，有效地提高了工况的质量。
3)延长破碎机的使用寿命
变频器能够有效的将起动电流的峰值减少到最低程度。
球磨机的节能目前仅从两方面考虑，去掉液力偶合器使用变频器的节电率为8%，利用变频器的节能模式调节可有3%的节能，两项相加共有11%的节能，由此可见，对球磨机进行变频改造还是可以达到节能的目的。
需要注意球磨机是重载启动，变频器要加大一档，而且需配制动单元才能正常启动。
4.大型窑炉煅烧炉类负载
冶金、建材、烧碱等大型工业转窑（转炉）以前大部分采用直流、整流子电机、滑差电机、串级调速或中频机组调速。由于这些调速方式或有滑环或效率低，采用变频调速可大大提高系统可靠性减少维护时间，同时节约大量电能。
5.压缩机类负载
压缩机也属于应用广泛类负载。低压的压缩机在各工业部门都普遍应用，高压大容量压缩机在钢铁（如制氧机）、矿山、化肥、乙烯都有较多应用。采用变频调速，均带来启动电流小、节电、优化设备使用寿命等优点。
6.皮带机类负载
皮带机驱动系统基本结构
启动停止方式
1）启动程序
制动器送电——松闸——电机送电——运行
2）停机顺序
电机停电——制动器停电——抱闸停机
1）.真正实现了皮带运输机系统的软起动
运用变频器对皮带运输机进行驱动，运用变频器的软起动功能，将电机的软起动和皮带机的软起动合二为一，通过电机的慢速起动，带动皮带机缓慢起动，将皮带内部贮存的能量缓慢释放，使皮带机在起动过程中形成的张力波极小，几乎对皮带不造成损害。
2）.实现皮带机多电机驱动时的功率平衡
应用变频器对皮带机进行驱动时，采用主从控制，实现功率平衡。
3）.降低设备的维护量
变频器是一种电子器件的集成，它将机械的寿命转化为电子的寿命，寿命很长，大大降低设备维护量。同时，利用变频器的软起动功能实现皮带运输机的软起动，起动过程中对机械基本无冲击，也大大减少了皮带机系统机械部份的检修量。相应的降低了维修费用。
4）.方便皮带检修和使用
采用变频调速后，可将皮带机运行速度降到很慢，解决了以前由于皮带机运行速度过快而难于检修皮带的问题，提高了皮带的检修效率。具有启动信号，停止信号、紧急停止信号、供电电源开关信号、远方/就地切换开关、报警复位开关功能
5）.节约能源
通常情况下，煤矿用电机在设计过程中放的裕量比较大，工作时绝大部分不能满载运行，电机工作于满电压、满速度而负载经常很小，也有部分时间空载运行。由电机设计和运行特性知道，电机只有在接近满载时才是效率最高、功率因数最佳，轻载时降低，造成不必要的
电能损失。这是因为当轻载时，定子电流有功分量很小，主要是励磁的无功分量，因此功率因数很低。采用变频器驱动后，在整个过程中功率因数达0.9以上，大大节省了无功功率。采用变频器驱动之后，电机与减速器之间是直接硬联接，中间减少了液力偶合器这个环节。而液力偶合器本身的传递效率是不高的，并且液力偶合器主要是通过液体来传动，而液体的传动效率比直接硬联接的传动效率要低许多，因而采用变频器驱动后，系统总的传递效率可提高5%～10%。在变频运行中，在运煤量不大的下或空载的情况下，可将皮带机的运行速度降低，也可节约一部分电量。
7.卷扬机提升机类负载
卷扬机类负载采用变频调速，稳定、可靠。铁厂的高炉卷扬设备是主要的炼铁原料输送设备。它要求启、制动平稳，加减速均匀，可靠性高。原多采用串级、直流或转子串电阻调速方式，效率低、可靠性差。用交流变频器替代上述调速方式，可以取得理想的效果。
矿井提升机是煤矿，有色金属矿生产过程中的重要设备。提升机的安全、可靠运行，直接关系到企业的生产状况和经济效益。山西某煤矿井下采煤，采好的煤通过斜井用提升机将煤车拖到地面上来。这种拖动系统要求电机频繁的正、反转起动，减速制动，而且电机的转速一定规律变化。斜井提升机的机械结构示意如下图所示。斜井提升机的动力由绕线式电机提供，采用转子串电阻调速。
目前，大多数中、小型矿井采用斜井绞车提升，传统斜井提升机普遍采用交流绕线式电机串电阻调速系统，电阻的投切用继电器—交流接触器控制。这种控制系统由于调速过程中交流接触器动作频繁，设备运行的时间较长，交流接触器主触头易氧化，引发设备故障。提升机电控系统不足之处
挡位调节，调速不连续，运行中机械振动大，矿车冲击大，制动不安全；
（2）启动及换挡时冲击电流大，启动电流一般是额定电流的2-3倍，有时会更大，如果加速快，甚至会引起总开关跳闸；
（3）调速时大量的电能消耗在电阻上，不但浪费严重，也造成工作环境的恶劣，空间噪声大；
（4）维修量大，不方便。由于操作时交流接触器频繁动作，易造成触点及线圈的烧坏，转子更换碳刷频繁；
（5）耽误生产。矿井是连续24小时工作，生产量大，任务繁重，由于电控系统设计落后，制造工艺落后，即使是短时间的维修，也会给生产带来损失。
矿山提升机普遍用串电阻调速方式，大量能量消耗在转子串联电阻上，而且调速复杂，故障率高维修难度大，冲击电流大，对电网容量
要求大，采用变频调速可减小电网容量要求，无极平滑调速可减小系统冲击，避免掉道等故障。采用变频调速后可用行程开关实现自动减速自动停车等。变频器加装制动单元或回馈单元防止再生发电引起的直流过电压故障。
8.辊道类负载
辊道类负载，多在钢铁冶金行业，采用交流电机变频控制，可提高设备可靠性和稳定性。可用一台变频带多台电机V/F控制方式运行，降低设备成本。对频繁正反转的辊道需加大变频器容量而且要加装制动单元防止变频器过压跳闸。
9.运送车类负载
煤矿的原煤装运车或钢厂的钢水运送车等采用变频技术效果很好。起停快速，过载能力强，正反转灵活，达到煤面平整、重量正确（不多装或少装），基本上不需要人工操作，提高了原煤生产效率，节约了电能。
10.搅拌机类负载搅拌机械在化工、制药、食品、水产业、塑料等
行业的生产过程中应用很广泛，搅拌机械在设计时均是按使用工况的要求考虑一定余量，而搅拌机在实际使用过程中，则不一定要在最大转速下工作，有很多时间都可以工作在非满载状态；传统的搅拌机通常不进行调节或采用机械方式调速；机械方式调速会增大搅拌机的损耗，同时会使搅拌机工作在波动状态，也使搅拌机设备工作在“大马拉小车”的状态，很不经济。
由于泵类设备的电动机在变频调速方式下运行时的功率与其转
速（频率）的关系可知：变频器调速方式的节能效果很高，胜过以往的任何一种调速方式，并可通过节能在较短的时间里收回投资。因泵类负载与液体搅拌机负载相似，故通过在搅拌机设备上加装变频调速节能装置,则可一劳永逸的解决好传统搅拌机在使用过程中存在的很多题目，并可通过变频节能收回投资。
搅拌机变频方案
根据搅拌机配置及运行转矩大的特点，通常是在搅拌机上加装设一套变频器(选型比电机功率放大一档)调速装置；保存搅拌机原工频系统，并与搅拌机的变频系统互为备用可相互切换使用，工频与变频之间设互锁。在实际工作的过程中，可以根据搅拌物料的特性以及加进其它化学物质的时间不同，可以采用变频器的程序运行功能，可以设定多段不同速度，不同时间的自动程序运行模式，大大减轻工人的劳动强度，进步生产效率。利用变频器的通讯功能，配合工控机和组态软件等，还可实现与主控室进行联网控制，便于监控职员自动化治理。为确保系统可靠性，建议在变频系统上增加工频软启动旁路装置，订做工/变频一体柜。
搅拌机改造变频调速装置的优点
1）.软启动/软停止方式可减小启动冲击电流；
3）.变频器带有智能保护，故障时可自动停机；
4）.可根据不同的工艺采用不同的转速；
5）.通过变频调速实现节能：由于搅拌机的电动机在变频调速方式下运行时的功率与其转速的特性与泵类负载相似，即其运行功率与其转速（频率）的三次方成正比，粘度高的该比例会有所下降（一般会介于二次方与三次方之间）。故使用变频器方式调速时还会获得很可观的节电率。
系统改造后的性能
（1）采用变频器控制，在满足使用要求的条件下达到了最大限度的节能。
（2）由于降速运行和软启运，减少了振动、噪音和磨损，延长了设备维修周期和使用寿命，进步了设备的MTBF（均匀故障维修时间）值，并减少了对电网冲击，进步了系统的可靠性。
（3）系统具有各种保护措施，使系统的运转率和安全可靠性大大进步。
（4）变频调速控制系统与工频控制系统可设定互为互锁，不影响原系统的运行，且在变频调速闭环控制系统检验维护或故障时，原工频控制系统照样可以正常运行。
11.特种电源类负载
许多电源，如实验电源、飞机拖动电源（400Hz）都可用变频装置来完成，好处是投资少、见效快、体积小、操作简单。
12.磨床等机械类负载
磨床主轴惦记转速很高，需要电源的频率也高，有200Hz、400Hz甚至800Hz。以前主轴电机的电源多由中频发电机组拖动。中频机组体积大、效率低、噪声多、精度差。
13.注塑机类负载
注塑机是塑料加工成型的关键设备，数量多，耗电大。过去的节电方式多为通过△型（三角型）转换成Y型（星型）来节电的，效果一般。采用变频调速不改变注塑机原来的结构，控制油泵几个过程的压力或流量（如锁模、合模、射胶、保压、脱模、退模等），可节电 20%～52%，较好的取代了过去的比例阀节流调速方式，大幅度降低能耗，改造注塑机时，要注意合模加速，否则产量降低，注意输入端和输出端的谐波干扰。注塑机工作原理：
电动机带动油泵从油箱吸油并加压输出，经各种控制阀控制油的压力、流量和方向，以保证工作机构以一定的力(或扭矩)和一定的速度按所要求的方向运动。从而实现注塑的各过程。
耗能所在：
定量泵注塑机油泵速度不可调，多余的油经溢流排入油箱。
传统定量泵注塑机通常在需要改变负载流量和压力时，用阀门调节，这时输入功率变化不大，大量能量以压力差的形式损耗在阀门上，产生溢流。
变频器可根据注塑机当前的工作状态，如锁模、射胶、熔胶、开模、顶针等阶段以及压力和速度的设定要求，自动调节油泵的转速，调节油泵供油量，使油泵实际供油量与注塑机实际负载流量在任何工作阶段均能保持一致，使电机在整个变化的负荷范围内的能量消耗达到所需的最小程度，彻底消除了溢流现象，并确保电机平稳、精确地运行。
根据注塑机的工艺过程，画出系统油压P与时间t的关系图如下图：
由图可见，合模和脱模，开模系统所需油压较低，且时间较短；而注射，保压，冷却系统所需油压较高，且时间较长，一般为一个工作周期的40%~60%，时间的长短与加工工件有关；间歇期更短，这也与加工工件的情况有关，有时可以不要间歇期。以上的图只是一种简单的近似表示，实际上，如果注射的螺杆用油马达驱动，注射时的系统油压会高一些。注塑机加工工件的重量，从数十克到数万克不等，最大注塑机已到92000克。因此，注塑机就有中，小型和大型之分，加工数十克的小工件和加工数千克的大工件一个周期的时间也是不相同的；就是对同一台注塑机，加工工件的原料不同，各段工艺流程中所需的压力和时间也是变化的。这些工艺参数的设定，是由现场技术员根据经验数据和试验的情况制定的。
从上图可见，一个周期工作流程中，负载的变化导致系统压力变化比较大，但油泵仍在50Hz运行，其供油量是恒定不变的，多余的液压油经溢流阀流回油箱，做无用功，白白地浪费了电能。对油泵进行变频调速，将定量泵改变为类似变量泵的特性。系统所需压力较高时，油泵电机50Hz运行，所需压力较小时，变频器降频运行。电机输出的轴功率与油泵的出口压力和流量的乘积正比，油泵电机转速降低后，输出轴功率降低，就可以达到有效节能，一般节电率在20%~50%。
使用变频器同时可使注塑机油泵电机实现软起动，提高电机的功率因数，动态调整注塑机马达的输出功率等达到节能的目的。
14.石油钻机负载
石油钻井采用交流电机变频调速要比直流调速好得多，尤其是在风沙、灰尘大的地方，因为交流电机可靠。
钻井过程分为起落井架，钻进，泥浆循环，钻具更换，下套管，测井等几大工序。主要分为绞车，转盘和泥浆泵等。绞车由滚筒、齿轮箱、离合器、制动器、电机和控制设备组成，用来起落井架，提升和下方钻杆、套管。随着井深的增加，钻具越来越长，重量迅速加大，绞车的负载也越来越大。我国目前已有 7000m 深的油井，其钻具近 600t 重。由于每转进约 9m 就要提升下放钻杆 1 次，因此绞车作业时间也随着井深的增加而占整个作业时间的比例越来越大。为降低成本，希望在野外或海上的作业时间越短越好，这不仅要求绞车宁高速运行，平稳起停，以保证不损坏钻井设备并提高井的质量，还要求驱动设备具有良好的动态特性。如果在内线井区作业，电源可与井区电网相连，下放钻杆时电机工作在发电状态，能量可回馈电网，节能效果显著。
转盘和绞车可共用同一套驱动系统和电机，钻杆加长后，驱动部分切换到转盘，由转盘带动钻具旋转，实施钻进作业，司钻工通过调节转盘转速和压力来改变钻进速度。转盘正常工作时为正转，处理卡钻时需反转以收回钻头，为防止钻杆正转时折断或反转时脱扣，要求电机输出转矩平稳，调节灵活且设定限幅值，同时电机的刹车部
件也是必不可少的。
泥浆泵相当于整个钻井设备的心脏，它所输出的泥浆的作用类似于人体内的血液。泥浆从钻杆内部自上而下注入，流过钻头后，再从钻杆和井壁的缝隙自下而上流出，在这一过程中，泥浆协助钻头冲击地壳，冷却钻头，带出碎屑，而更重要的是通过在泥浆中渗入重晶石粉等物质可保持井下一定的压力，以避免井喷，象血液在人体内循环，运送营养，带走废物。泥浆泵的压力和冲数分别与驱动电机的输出转矩和速度成正比。
15.潜油电泵类负载
潜油电泵是井下工作的多级离心泵，同油管一起下入井内，地面电源通过变压器、控制屏和潜油电缆将电能输送给井下潜油电机，使电机带动多级离心泵旋转，将电能转换为机械能，把油井中的井液举升到地面。
由于潜油电泵的机组与泵是在地面以下两千多米的井底工作，工作环境非常恶劣（高温、强腐蚀等），传统的供电方式-----全压、工频使它故障频繁，运行成本大增。潜油电泵损坏后提到地面上来修理，仅工程费一项就达五万元，价值十万元的电缆平均提上放下五次就须更换，潜油电泵平均每十个月就须维修一次，维修费用约八万元。传统的供电方式危害甚多，例如：
启动电流过大，会损坏电机绝缘
产生冲击扭矩，损坏机泵结构；
泵突然产生较大吸力，容易吸入沙子，造成卡泵。且无稳压系统和井下液面波动较大，造成电压、电流不稳定，使潜油电机过励磁和欠励磁，引起故障。
潜油电泵全速运转，当井下液量不富余时，容易抽空，甚至造成死井，一旦死井，则损失惨重。
两千米的井下电缆带来了150V左右的线路损耗，由于这部分损耗无法补偿，从而影响了电机的正常工作。
潜油电泵专用变频器的应用
潜油电泵在工频启动时，启动电流大，电机电缆的压降较大，使得电机电缆在启动过程中的反压较高，使绝缘性能降低，每次开机都会使电泵寿命大打折扣，大大影响了潜油电泵的使用寿命。潜油电泵在正常工作时，普遍存在着电机负载率较低的情况，“大马拉小车”现象严重。潜油电泵的功率因数都较低，无功损耗较大，耗电量多。根据油田开发方案的要求，潜油电泵应根据地质情况的变化，调节抽油量。传统的调节方式是靠更换油嘴来调节产量，这样既造成能量损失又不能精确地控制。有时使得电机与泵长期在高压状态下运行；有时使得油井出沙严重，使设备寿命缩短，不能符合开发方案的要求。要解决以上问题，只有采用变频控制系统，调节油压、调节产量。潜油电泵用变频器调速有以下特点：
1、可实现电泵软启动、软停车，延长电泵的使用寿命，保护电机、电缆，节约维修费用。
2、提高电泵系统的功率因数，节电效果明显。
3、提高管网的品质，可实现电泵系统的闭环控制，增加电泵系统的工作安全性。
4、可靠性高，操作方便，可以实现输出电压、电流的连续调节，以达到输出功率连续可调的目的，使电泵采油系统处于最佳工作状态。
5、提高生产效率，便于整体管理及调度，可实现电泵系统的集散控制。
变频节能技术应用分析 发表时间：2009-12-04T11:31:02.450Z 来源：《中小企业管理与科技》2009年10月下旬刊供稿作者：王栋 [导读] 变频技术，就是通过技术手段，来改变用电设备的供电频率，进而达到控制设备输出功率的目的 王栋（广东电网公司惠州供电局） 摘要：变频技术，就是通过技术手段，来改变用电设备的供电频率，进而达到控制设备输出功率的目的。变频技术随着微电子学、电力电子、计算机和自动控制理论等的发展，已经进入了一个崭新的时代,完全成熟的技术，也使其应用进入了一个新的高潮。它是通过变频调速改变轴输出功率，达到减少输入功率节省电能的目的。是感应式异步电动机节能的重要技术手段之一。 关键词：变频器节能技术 0 引言 对于异步电动机通过调速达到节能目的方法很多，如：调压调速,又称为滑差调速；变极对数调速和品闸管串极调速等等，根据不同的负载性质，有针对性的选择。在各种调速节能中，利用变频调速，是异步电动机调速效果最好、最成熟、最有发展前途的节能技术。 1 变频器控制对像： 变频器应用，可分为两大类：一种是用于传动调速，另一种是各种静止电源（静止电源暂且不讲）。变频传动调速，其应用目的就是通过对电机调速来达到节约能源。控制对象就是在动力设备上实现电—机转换的电动机。这是由感应式异步电动机的性能和特征决定，其次是由于所带的负载对电机调速的负荷适应性所决定。由电机转速的数学公式我们知道，电机的实际转速，主要取决于电机定子的旋转磁场（n1=t*f/p）。对一个绕制好的电机，其旋转磁场转速完全取决供电频率，t 为时间常数，P为电机的极对数，n1正比电源频率f，从电机的结构上我们看到定、转子之间没有任何电的连接，基于磁场感应和机械惯性，转子的转速和定子旋转磁场的转速总是不同步，差一个转差数（一般为n1的1%-1.8%,）称为转差率S，由此可见电机的转速也正比于电源的频率。n2=t*f(1-s)/p从异步电动机变频时机械特性曲线中，我们不难看出转速的变化对电机的转矩影响较小，对于传动机械功率要求完全可以满足。变频调速控制是在降低输出频率的同时输出电压也相应降低，转矩正比输出电压。转矩也会有些减少。这种纯电气调速系统是人为地改变电动机的机械特性来获得不同的转速，直接与拖动机械相连接不需原机械设备做任何调整，这对于节能改造成本，保持原有机械性能都大有好处。变频传动调速的特点是：①不用改动原有设备包括电机本身；②可实现无级调速，满足传动机械要求；③变频器软启、软停功能，可以避免启动电流冲击对电网的不良影响，减少电源容量的同时还可以减少机械惯动量，减少机械损耗；④不受电源频率的影响，可以开环、闭环手动/自动控制；⑤低速时，定转矩输出、低速过载能力较好；⑥电机的功率因数随转速增高功率增大而提高，使用效果较好。 2 节能变频控制 机电设备配合设计原则：电机的最大功率必须满足负载下的机械功率和转矩，对于不同的负载，最大值并非时时刻刻都发生、负载的变化是非线性的，而电机的输出功率却是恒定的，这就意味着在非最大负载时电机输出了相当一部分多余功率，电能也就白白浪费掉了。风机、水泵类就是较典型例子。 风机、水泵类风量和流量的控制在过去很少采用转速控制方式，基本上都是由鼠笼型异步电动机拖动，进行恒速运转，当需要改变风量或流量时，事实上都采用调节挡风板或节流阀。这种控制虽然简单易行，能满足流量要求，但对电机来讲，从节省能源的角度来看是非常不经济的。生产中很容易检测出来。 这类设备一般都是长时间运行，甚至很久不停机。在实际检测中发现，除在极短时间流量最大值外，近90％时间运行在中等或较低负荷状态，总用电量至少有40％以上被浪费掉。采用变频调速控制，对风机、水泵类机械进行转速控制来调节流量的方法，对节约能源，提高经济效益具有非常重要意义。 3 风机、水泵的节能方法 从流量控制原理上讲，风机、水泵的结构和工作原理基本相同. 3.1 具体测试某工厂炉底风机散热控制系统，冶炼炉根据不同材料、需要不同的炉底冷却温度，设计满足最大冷却风量设计为四台18.5KW4极叶轮式风机，全功率运转，但用最大冷却风量的概率极低。冶炼常用几种材料，四台风机对开风量过大；对开两台时，达不到冷却要求；对开一对再侧开一台，冷却不均、无法满足工艺要求；原设计4台对开风机靠调节挡风板可满足冷却要求，但对电机来讲，浪费电能。风板全开时，运行电流24A，全关闭时22A，输入功率从17.0KW—18.5KW变化，节电率不足8％。针对这一特殊要求制定方案，对其中两台对开电机进行开环变频调速控制，配合两台全速风机，即满足不同材料的温控要求，又能节约电能。按照这一方案进行改造后，节电效果非常明显。针对其中一种材料需固定频率控制进行冷却,几个月才换一次，设定频率在25—35之间，完全满足冷却要求。工频下运行时一台18.5KW风机（经变频器输出），每小时耗电为11.9度/小时，日耗电量为：285.6度/24小时。在正常运行时根据不同材料的温度要求，设定频率分别为：25Hz、30Hz、35Hz、40Hz和45Hz。 需要指出的是：变频器当输出频率降低时，输出电压也相应降低，输入功率明显减少，对应频率降低时电压降低电机不会有温升，若频率不变时电压降低至浮动电压下限值时，电机就会有温升。 3.2 水泵节电：同风机原理很相近。以某酒店750TRT中央空调冷水机组水系统90KW冷冻泵和55KW冷却泵为例：主机制冷是根据温度的变化而工作，是非线性负荷，而水泵电机基本上是线性恒功率输出。1台55KW冷却水泵靠调整阀门来改变流量，虽然能满足主机运行要求，但对于电机来讲节电意义不大，阀门的全开和全闭，电流从107A—97A之间变化，平均节电不足7％。通过改造采用温度控制为主，压力控制为铺进行闭环变频控制水泵电机，水泵电机平均节电率都在30％以上；90KW冷冻水泵电机靠调节阀门电流在163—148A之间变化，平均节电不足6％，经闭环控制变频调速改造后，节电率平均也在30％以上。为什么会有这么大节电空间呢，因为中央空调系统设计时的最大容量是以人流、气温、空间散热三项极限指标为依据计算的（即人流最大、气温最高、空间散热最差），平时出现这种情况的概率极低，从经验上讲不到10%，空调系统大部分运行时间都在中、低负荷状态，空调主机的负荷曲线是非线性的，而水系统的水泵负荷是线性恒功率的，以满足主机的最大负荷为标准。这样在主机非最大负荷时水泵就必然存在着电能浪费空间。通过变频调速控制使水泵电机的负载曲线符合或接近空调主机的负载曲线。 3.3 高压变频控制传动调速控制设备都是在3KV以上大容量电机，一般都在几百KW到几千KW，负载率大于0.5,节电效率较低压变频控制略低，在18—25%左右，电机容量大耗电也多，虽然节电率较低，但用电基数大，也是非常可观，高压变频设备技术复杂设备体积大，
变频器32个典型应用领域 变频器应用的一些场合 1、空调负载类 写字楼、商场和一些超市、厂房都有中央空调，在夏季的用电高峰，空调的用电量很大。在炎热天气，北京、上海、深圳空调的用电量均占峰电40%以上。因而用变频装置，拖动空调系统的冷冻泵、冷水泵、风机是一项非常好的节电技术。目前，全国出现不少专做空调节电的公司，其中主要技 术是变频调速节电。 2、破碎机类负载 冶金矿山、建材应用不少破碎机、球磨机，该类负载采用变频后效果显著。 3、大型窑炉煅烧炉类负载 冶金、建材、烧碱等大型工业转窑(转炉)以前大部分采用直流、整流子电机、滑差电机、串级调速或中频机组调速。由于这些调速方式或有滑环或 效率低，近年来，不少单位采用变频控制，效果极好。 4、压缩机类负载 压缩机也属于应用广泛类负载。低压的压缩机在各工业部门都普遍应用，高压大容量压缩机在钢铁(如制氧机)、矿山、化肥、乙烯都有较多应用。 采用变频调速，均带来启动电流小、节电、优化设备使用寿命等优点。 5、轧机类负载 在冶金行业，过去大型轧机多用交-交变频器，近年来采用交-直-交变频器，轧机交流化已是一种趋势，尤其在轻负载轧机，如宁夏民族铝制品厂的多机架铝轧机组采用通用变频器，满足低频带载启动，机架间同步运行，恒张力控制，操作简单可靠。 6、卷扬机类负载 卷扬机类负载采用变频调速，稳定、可靠。铁厂的高炉卷扬设备是主要的炼铁原料输送设备。它要求启、制动平稳，加减速均匀，可靠性高。原多采用串级、直流或转子串电阻调速方式，效率低、可靠性差。用交流变频器替代上述调速方式，可以取得理想的效果。 7、转炉类负载
转炉类负载，用交流变频替代直流机组简单可靠，运行稳定。 8、辊道类负载 辊道类负载，多在钢铁冶金行业，采用交流电机变频控制，可提高设备可靠性和稳定性。 9、泵类负载 泵类负载，量大面广，包括水泵、油泵、化工泵、泥浆泵、砂泵等，有低压中小容量泵，也有高压大容量泵。 许多自来水公司的水泵、化工和化肥行业的化工泵、往复泵、有色金属等行业的泥浆泵等采用变频调速，均产生非常好的效果。 10、吊车、翻斗车类负载 吊车、翻斗车等负载转矩大且要求平稳，正反频繁且要求可靠。变频装置控制吊车、翻斗车可满足这些要求。 11、拉丝机类负载 生产钢丝的拉丝机，要求高速、连续化生产。钢丝强度为200Kg/mm2，调速系统要求精度高、稳定度高且要求同步。 12、运送车类负载 煤矿的原煤装运车或钢厂的钢水运送车等采用变频技术效果很好。起停快速，过载能力强，正反转灵活，达到煤面平整、重量正确(不多装或少装)， 基本上不需要人工操作，提高了原煤生产效率，节约了电能。 13、电梯高架游览车类负载 由于电梯是载人工具，要求拖动系统高度可靠，又要频繁的加减速和正反转，电梯动态特性和可靠性的提高，边增加了电梯乘坐的安全感、舒适感和效率。过去电梯调速直流居多，近几年逐渐转为交流电机变频调速，无论日本还是德国。我国不少电梯厂都争先恐后的用变频调速来装备电梯。如上海三菱、广州日立、青岛富士、天津奥的斯等均采用交流变频调速。不少原来生产的电梯也进行了变频改造。 14、给料机类负载 冶金、电力、煤炭、化工等行业，给料机众多，无论圆盘给料机还是振动给料机，采用变频调速效果均非常显著。吉化公司染料厂硫酸生产线的圆盘给料机，原为滑差调速，低频转矩小，故障多，经常卡转。采用变频调速后，由于是异步机，可靠性高、节电，更重要的是和温度变送器闭环保证了输送物料的准确，不至于使氧化剂输送过量超温而造成事故，保证了生产的有序性。
一．变频器试验台 型号：ENSHUOKJ_01_0A1 功能：实现变频器的原理、操作、接线、工作模式、I/O接口及数字量、模拟量测量项目：1、变频器功能参数设置与操作 2、变频器报警与保护功能 3、外部端子点动控制 4、变频器控制电机正反转 5、多段速度选择变频调速 6、变频器无级调速 7、基于外部模拟量（电压/电流）控制方式的变频调速 8、瞬时停电启动控制 9、PID变频调速控制 10、PLC控制变频器外部端子的电机正反转 11、PLC控制变频器外部端子的电机运行时间控制 12、基于PLC数字量控制方式的多段调速 13、基于PLC数字量控制变频开环调速 14、基于PLC通信方式的的变频器开环调速 15、变频器恒压供水系统的模拟 硬件：abb变频器、试验装置、变频电机 价格：20000元 二、电工技术试验台 型号：ENSHUOKJ_02_0A1 功能：电工·电子·电力拖动·PLC·变频调速综合实验装置 SBDG-1E 售价:41000元/台
一、特点 1、综合性强综合了目前国内各类学校电类基础课程的全部实验项目。 2、适应性强实验的深度与广度可根据需要作灵活调整，普及与提高可根据教学的进程作有机地结合。装置积木式结构，更换便捷，添加部件即可。扩展功能或开发新实验。 3、整套性强从仪器仪表、专用电源到实验连接专用导线等均配套齐全，仪器仪表的性能、精度、规格等均密切结合实验的需要进行配套。 4、一致性强实验器件选择合理、配套完整，使多组实验结果有良好的同一性，便于教师组织和指导实验教学。 5、直观性强本装置采用整体与挂件相结合的结构形式，电源配置、仪表一目了然，各实验挂件任务明确，操作、维护简便。 二、功能 1、本装置可提供实验所需的交流电源、低压直流电源、可调恒流源、函数信号发生器（含频率计）、受控源、交直流测量仪表（电压、电流、功率、功率因数）、各实验挂箱及电机等。 2、能完成"电工基础"、"电工学"中的叠加、戴维南、双口网络、谐振、选频及一、二阶电路等实验。 3、能完成"电路分析"、"电工学"中的单相、三相、日光灯、变压器、互感器及电度表等实验。 4、能完成"电机控制"、"继电接触控制"及"电力拖动"等课程实验。 5、能完成模电、数电及PLC可编程控制实验 价格：元 JSDL-2电力电子技 术实验台 一、总述 JSDL-2电力电子技术实验台是依据国家教委颁布的高校最新统编教材“电机学”、“电机与拖动”、“控制微电机”、“电机控制”、“继电接触器控制”、“工厂电器控制”、“半导体变流技术”、“交直流调速”、“电力电子技术”、“电机及电力拖动”等课程大纲的要求，精心研制而成。实验台采用挂箱式结构与各种实验专用电机配套，安装方便。实验仪表精度高，可采用指针式、数字化、数模双显、智能化等多种形式仪表，是各高校设备更新和新建实验室的理想选择！ 实验台壳体采用1.5mm厚钢板亚光喷塑，面板采用铝板蚀刻工艺，美观耐用。本实验台设有完整的人身安全保护系统，保证实验师生的人身安全。实验电源浮地设计，且交流三相电源输出
第 5章变频器在各类负载中的应用 5．1带式输煤机的变频调速 5．1．1负载的特点图5－1带式输煤机 ――――――――――――――――――――――――――――――――――拖动系统：变频拖动系统。 负载：带式输煤机。 图5－2 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――――――――――――――――――――――――――――――机械特性：T L＝F·r＝C→恒转矩负载。 工况：连续变动负载。
5．1．2变频器选型 1．变频器型号 负载要求硬机械特性，但对动态响应无要求。 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，选22kV A（配15kW电动机），30A。 图5－3变频器容量的选择 a）拖动系统b）电流曲线――――――――――――――――――――――――――――――――――――∵电动机是允许短时间过载的，而变频器不行。 ∴变频器容量须加大一挡。
5．1．3变频器的功能预置 1．基本功能 图5－4基本功能的预置 a）基本频率b）最高频率与上、下限频率――――――――――――――――――――――――――――――――――――起动频率：为克服静磨擦力而设置。 起动频率保持时间：在此时间内，使皮带从松弛状态逐渐绷紧。 下限频率：为试车频率，实际最低运行频率为35Hz。 2．频率给定的相关功能 1．转矩提升 图5－5频率调节电路――――――――――――――――――――――――――――――――――――第一步：先画出控制电路。 第二步：决定各可编程控制端子的功能。
3．转矩提升功能 4．加、减速时间 图5－6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――――――――――――――――――――――――――――――――――――第一步：测定在低频运行时的最大负荷率ξ＝80%。 （低频运行仅用于调试） 第二步：决定转矩提升量：U C%＝0.1ξ＝8%（＃16.0）。 图5－7加、减速时间的预置 a）加速时间b）主电路接线c）减速时间―――――――――――――――――――――――――――――――――――∵带式输煤机并不经常起动和停机，加、减速时间不影响生产率。∴加、减速时间的预置以变频器不跳闸为原则。
变频器定义、分类及其工作原理概述 变频器是把工频电源(50Hz或60Hz)变换成各种频率的交流电源，以实现电机的变速运行的设备，其中控制电路完成对主电路的控制，整流电路将交流电变换成直流电，直流中间电路对整流电路的输出进行平滑滤波，逆变电路将直流电再逆成交流电。对于如矢量控制变频器这种需要大量运算的变频器来说，有时还需要一个进行转矩计算的CPU以及一些相应的电路。变频调速是通过改变电机定子绕组供电的频率来达到调速的目的。 ?变频技术是应交流电机无级调速的需要而诞生的。20世纪60年代以后，电力电子器件经历了SCR(晶闸管)、GTO(门极可关断晶闸管)、BJT(双极型功率晶体管)、MOSFET(金属氧化物场效应管)、SIT(静电感应晶体管)、 SITH(静电感应晶闸管)、MGT(MOS控制晶体管)、MCT(MOS控制晶闸管)、IGBT(绝缘栅双极型晶体管)、HVIGBT(耐高压绝缘栅双极型晶闸管)的发展过程，器件的更新促进了电力电子变换技术的不断发展。20世纪70年代开始，脉宽调制变压变频(PWM－VVVF)调速研究引起了人们的高度重视。20世纪80年代，作为变频技术核心的PWM模式优化问题吸引着人们的浓厚兴趣，并得出诸多优化模式，其中以鞍形波PWM模式效果最佳。20世纪80 年代后半期开始，美、日、德、英等发达国家的VVVF变频器已投入市场并获得了广泛应用。 ?变频器的分类方法有多种，按照主电路工作方式分类，可以分为电压型变频器和电流型变频器；按照开关方式分类，可以分为PAM控制变频器、PWM控制变频器和高载频PWM控制变频器；按照工作原理分类，可以分为V/f控制变频器、转差频率控制变频器和矢量控制变频器等；按照用途分类，可以分为通用变频器、高性能专用变频器、高频变频器、单相变频器和三相
交流变频调速技术发展的现状及趋势 概述 交流电动机变频调速技术是在近几十年来迅猛发展起来的电力拖动先进技术，其应用领域十分广泛。为了适应科技的发展，将先进技术推广到生产实践中去，交流变频调速技术已成为应用型本科、高职高专电类专业的必修或选修课程。 变频调速技术概述，常用电力电子器件原理及选择，变频调速原理，变频器的选择，变频调速拖动系统的构建，变频技术应用概述，变频器的安装、维护与调试和变频器的操作实验。 在理论上以必需、够用为原则；精心选材，努力贯彻少而精、启发式的教学思想； 变频调速技术是一种以改变交流电动机的供电频率来达到交流电动机调速目的的技术。大家知道，从大范围来分，电动机有直流电动机和交流电动机。由于直流电动机调速容易实现，性能好，因此，过去生产机械的调速多用直流电动机。但直流电动机固有的缺点是，由于采用直流电源，它的滑环和碳刷要经常拆换，故费时费工，成本高，给人们带来不少的麻烦。因此人们希望，让简单可靠价廉的笼式交流电动机也能像直流电动机那样调速。这样就出现了定子调速、变极调速、滑差调速、转子串电阻调速和串极调速等交流调速方式；由此出现了滑差电机、绕线式电机、同步式交流电机。但其调速性能都无法和直流电动机相比。直到20世纪80年代，由于电力电子技术、微电子技术和信息技术的发展，才出现了变频调速技术。它的出现就以其优异的性能逐步取代其他交流电动机调速方式，乃至直流电动机调速系统，而成为电气传动的中枢。 要学习交流电动机的变频调速技术，必须有电力拖动系统的知识。因此，先温习电力拖动系统的基础知识。电力拖动系统由电动机、负载和传动装置三部分组成。描写电力拖动系统的物理量主要是转速，n和转矩T（有时也用电流，因转矩和电动机的电枢电流成正比）。两者之间的关系式称为机械特性。 交流电动机是电力拖动系统中重要的能量转换装置,用来实现将电能转换为机械能。长期以来人们一直在寻求对电动机转速进行调节和控制的方法,起初由于直流调速系统的调速性能优于交流调速系统,直流调速系统在调速领域内长期占居主导地位。 变频调速是通过变频器来实现的，对于变频器的容量确定至关重要。合理的容量选择本身就是一种节能降耗措施。根据现有资料和经验，比较简便的方法有三 种 对于可调速的电力拖动系统，工程上往往根据电动机电流形式分为直流调速系统和交流调速系统两类。它们最大的不同之出主要在于交流电力拖动免除了改变直流电机电流流向变化的机械向器——整流子。 20世纪70年代后，大规模集成电路和计算机控制技术的发展，以及现代控制理论的应用，使得交流电力拖动系统逐步具备了宽的调速范围、高的稳速范围、高的稳速精度、快的动态响应以及在四象限作可逆运行等良好的技术性能，在调速性能方面可以与直流电力拖动媲美。在交流调速技术中，变频调速具有绝对优
《变频器应用技术》考试大纲 指定用书：《变频器应用基础》，石秋洁主编，机械工业出版社 一、课程性质与设置目的要求 《变频器应用基础》是电气自动化专业与机电一体化专业的一门专业课。它从变频器应用角度出发，首先简要回顾电机拖动的相关知识，并介绍负载的机械特性，然后讲述变频器的组成原理，分析变频调速的特点，接着重点阐述变频器的功能与预置、变频器的外接电路与操作，然后介绍变频器的安装调试以及抗干扰等方面的知识，最后介绍变频器在生产实践中的应用实例。 设置本课程的目的是使学生通过系统学习，掌握变频器的应用技术；要求通过课堂教学、实验、实习等多种教学手段，使学生了解电气传动系统的负载特性及电动机的拖动性能；了解变频器的类型及组成原理；掌握变频器的功能及预置；掌握变频器外接电路的联结方式与要求；掌握变频器的参数设置与操作运行等基本技能；掌握变频器的安装、调试、保护与抗干扰等方面的基本知识。 二、考核目标 第1章电动机与电力拖动系统 （一）学习目的和要求 通过本章的学习，加深对异步电动机内部电磁关系的理解，掌握电力拖 动及电气传动负载特性等相关知识。 （二）考核知识点 （1）异步电动机的拖动特性； （2）负载的机械特性。 （三）考核要求 （1）异步电动机的结构与等效电路 ①标记：异步电动机的结构、型号与参数，异步电动机电压、功率与转 矩平衡方程式，异步电动机的电磁转矩表达式。 ②理解：异步电动机的旋转磁场，异步电动机的等效电路。 （2）异步电动机的电力拖动 ①标记：异步电动机的临界转矩点、异步电动机的起、制动方式，调速 性能指标。 ②理解：异步电动机固有的机械特性，异步电动机在其它运行状态下机 械特性的分析。 （3）负载的类型与电动机的运行 ①标记：恒转矩负载、恒功率负载与二次方律负载的特点，电动机的工 作制与温升。 ②理解：电动机机械特性与负载机械特性的配合，电动机的容量选择。 （4）电力拖动系统的组成 ①标记：电力拖动系统的组成。 ②理解：传动机构的参数折算。 注：本章主要回顾电机拖动内容，并根据变频调速要求作了适度的扩展，考试权重最多不宜超过10%。
国家标准低压变频器参数额定值 变频调速的控制方式经历了脉宽调制变压变频(PWM —VVVF)、转差频率控制、矢量控制、直接转矩控制等技术的发展历程，在控制精度、控制算法的复杂度、通用性等方面得到很大提高。 最新的技术是矩阵式交-交变频，省去了中间直流环节，从而省去了体积大、价格贵的电解电容。它能实现功率因数为1，输入电流为正弦且能四象限运行，系统的功率密度大。 变频器的试验要求 目前，已制订了6项电气传动调速系统的国家及行业标准：GB/T3886.1-2002、JB/T1 0251-2001、GB/T12668.1-2003、GB/T12668.2-2003、GB/12668.3-2004、GB/T12668.4。此外，GB/12668.5、GB/12668.6正在进行最后阶段的审批。 变频器的试验类型包括型式试验、出厂试验、抽样试验、选择试验、车间试验、验收试验、现场调试试验、目击试验等。 电气试验方面主要是测量变频器的输入、输出值，包括： 1）输入值：额定输入电压、额定输入电流、额定容量、有功功率、功率因数、输入各次谐波、输入总失真度。 2）输出值：最大额定输出电压、额定连续电流、额定功率、频率范围、过载能力（过载能力适用于额定的转速范围）、输出各次谐波、输出总失真度。 3）效率：在设计的频率范围内，各个频率下的效率。 变频器的测量与仪器 1、测量仪器仪表简介 目前常见的测量仪表很多，这里介绍几种常见的仪表。 1) 动铁式仪表： 这种仪表测量的是有效值，它的值由固定线圈磁场与其内可动铁之间相互作用的电磁力所确定的偏转角度而确定。读数误差由动铁的磁饱和以及谐波对线圈内电感的影响引起。仪表精度一般为0.5级。 2) 整流式仪表：交流电流经整流然后作用于动圈式直流表，按交流电流的有效值确定刻度，其有效值是由整流平均值乘以波形系数求出的。该种仪表基本用于测量正弦电流波形，在测量非正弦电流的波形时，应注意波形系数。典型的仪表精度是1.0级。
变频器在各类负载中的应用 1.风机水泵负载类 风机水泵变频调速的节电原理： 如图示为离心风机水泵的风压、（水压）H-风量（流量）Q曲线特性图： n1-代表风机水泵在额定转速运行时的特性； n2-代表风机水泵降速运行在n2转速时的特性； R1-代表风机水泵管路阻力最小时的阻力特性； R2-代表风机水泵管路阻力增大到某一数组时的阻力特性。 风机水泵在管路特性曲R1工作时，工况点为A，其流量压力分别为Q1、H1，此时风机水泵所需的功率正比于H1与Q1的乘积，即正比于AH1OQ1的面积。由于工艺要求需减小风量（流量）到Q2，实际上通过
增加管网管阻，使风机水泵的工作点移到R2上的B点，风压（水压）增大到H2，这时风机水泵所需的功率正比H2Q2的面积，即近比广BH2OQ2的面积。显然风机水泵所需的功率增大了。这种调节方式控制虽然简单、但功率消耗大，不利于节能，是以高运行成本换取简单控制方式。 若采用变频调速，风机水泵转速由n1下降到n2，这时工作点由A 点移到C点，流量仍是Q2，压力由H1降到H3，这时变频调速后风机（水泵）所需的功率正比于H3与Q2的乘积，即正比于CH3OQ2的面积，由图可见功率的减少是明显的。 风机水源节能的计算： 风机水泵流量变化量，如前所述，采用变频调速是节电之有效的措施。如下的计算公式。 采用档板调节流量对应电动机输入功率P1V与流量Q的关系为：P1V≈[0.45+0.55(Q/QN)2]P1e （1） 式中：P1e——额定流量时电动机输入功率（kW）。 Q N——额定流量 变频调速时电机功率与流量关系为P1V≈(Q/QN)3P1e 需要注意的是水泵静压不为零时功率与流量不在保持比例而且为了保持最小需要的压力，转速不能随意降低，应该以最小需要的压力确定最低频率，防止频率过低引起的压力不足问题。 在串联风道的情况下，风机会被吹的自己旋转，启动过程容易过压保护，故变频器应设置成飞车启动模式。
变频器原理与应用复习是考题2012 一、选择题 1、正弦波脉冲宽度调制英文缩写是（C）。 A：PWM B：PAM C：SPWM D：SPAM 2、对电动机从基本频率向上的变频调速属于（ A ）调速。 A：恒功率 B：恒转矩 C：恒磁通 D：恒转差率 3、下列哪种制动方式不适用于变频调速系统（ C ）。 A：直流制动 B：回馈制动 C：反接制动 D：能耗制动 4、对于风机类的负载宜采用（D）的转速上升方式。 A：直线型 B：S型 C：正半S型 D：反半S型 6、型号为FR-D720变频器电源电压是（A）V。 A： 200 B：220 C：400 D：440 7、三相异步电动机的转速除了与电源频率、转差率有关，还与（ A ）有关系。 A：磁极数 B：磁极对数 C：磁感应强度 D：磁场强度 8、目前，在中小型变频器中普遍采用的电力电子器件是（ D ）。 A：SCR B：GTO C：MOSFET D：IGBT 9、IGBT属于（ B）控制型元件。 A：电流 B：电压 C：电阻 D：频率 10、变频器的调压调频过程是通过控制（B）进行的。 A：载波 B：调制波 C：输入电压 D：输入电流 11、变频器种类很多，其中按滤波方式可分为电压型和（A）型。 A：电流 B：电阻 C：电感 D：电容 12、在变频调速系统中，变频器的热保护功能能够更好地保护电动机的（D）。 A：过热 B：过流 C：过压 D：过载 13、变频器是一种（B）设置。 A：驱动直流电机 B：电源变换 C：滤波 D：驱动步进电机 14、FR-A540变频器操作面板上的MON指示灯在（ b ）发光。 A：模式切换 B：监视模式 C：参数设定模式 D：运行模式 15、FR-A540变频器操作面板上的EXT指示灯在（D）发光。 A：模式切换 B：监视模式 C：参数设定模式 D：运行模式 16、FR-A540变频器操作面板上的显示屏幕可显示（ C ）位数字或字母。 A：2 B：3 C：4 D：5 17、在U/f控制方式下，当输出频率比较低时，会出现输出转矩不足的情况，要求变频器具有（ C ）功能。 A：频率偏置 B：转差补偿 C：转矩补偿 D：段速控制
变频器调整必须知道的几个参数 变频器功能参数很多，一般都有数十甚至上百个参数供用户选择。实际应用中，没必要对每一参数都进行设置和调试，多数只要采用出厂设定值即可。但有些参数由于和实际使用情况有很大关系，且有的还相互关联，因此要根据实际进行设定和调试。 因各类型变频器功能有差异，而相同功能参数的名称也不一致，为叙述方便，本文以富士变频器基本参数名称为例。由于基本参数是各类型变频器几乎都有的，完全可以做到 触类旁通。 一加减速时间 加速时间就是输出频率从0上升到最大频率所需时间，减速时间是指从最大频率下降到0所需时间。通常用频率设定信号上升、下降来确定加减速时间。在电动机加速时须限制频率设定的上升率以防止过电流，减速时则限制下降率以防止过电压。 加速时间设定要求：将加速电流限制在变频器过电流容量以下，不使过流失速而引起变频器跳闸；减速时间设定要点是：防止平滑电路电压过大，不使再生过压失速而使变频器跳闸。加减速时间可根据负载计算出来，但在调试中常采取按负载和经验先设定较长加减速时间，通过起、停电动机观察有无过电流、过电压报警；然后将加减速设定时间逐渐缩短，以运转中不发生报警为原则，重复操作几次，便可确定出最佳加减速时间。 二转矩提升 又叫转矩补偿，是为补偿因电动机定子绕组电阻所引起的低速时转矩降低，而把低频率范围f/V增大的方法。设定为自动时，可使加速时的电压自动提升以补偿起动转矩，使电动机加速顺利进行。如采用手动补偿时，根据负载特性，尤其是负载的起动特性，通过试验可选出较佳曲线。对于变转矩负载，如选择不当会出现低速时的输出电压过高，而浪费电能的现象，甚至还会出现电动机带负载起动时电流大，而转速上不去的现象。 三电子热过载保护 本功能为保护电动机过热而设置，它是变频器内CPU根据运转电流值和频率计算出电动机的温升，从而进行过热保护。本功能只适用于“一拖一”场合，而在“一拖多”时， 则应在各台电动机上加装热继电器。
变频器定义及工作原理概述 变频器是把工频电源(50Hz或60Hz)变换成各种频率的交流电源，以实现电机的变速运行的设备，其中控制电路完成对主电路的控制，整流电路将交流电变换成直流电，直流中间电路对整流电路的输出进行平滑滤波，逆变电路将直流电再逆成交流电。对于如矢量控制变频器这种需要大量运算的变频器来说，有时还需要一个进行转矩计算的CPU以及一些相应的电路。变频调速是通过改变电机定子绕组供电的频率来达到调速的目的。 变频技术是应交流电机无级调速的需要而诞生的。20世纪60年代以后，电力电子器件经历了SCR(晶闸管)、GTO(门极可关断晶闸管)、BJT(双极型功率晶体管)、MOSFET(金属氧化物场效应管)、SIT(静电感应晶体管)、SITH(静电感应晶闸管)、MGT(MOS控制晶体管)、MCT(MOS 控制晶闸管)、IGBT(绝缘栅双极型晶体管)、HVIGBT(耐高压绝缘栅双极型晶闸管)的发展过程，器件的更新促进了电力电子变换技术的不断发展。20世纪70年代开始，脉宽调制变压变频(PWM－VVVF)调速研究引起了人们的高度重视。20世纪80年代，作为变频技术核心的PWM模式优化问题吸引着人们的浓厚兴趣，并得出诸多优化模式，其中以鞍形波PWM模式效果最佳。20世纪80年代后半期开始，美、日、德、英等发达国家的VVVF变频器已投入市场并获得了广泛应用。 变频器的分类方法有多种，按照主电路工作方式分类，可以分为电压型变频器和电流型变频器；按照开关方式分类，可以分为PAM控制变频器、PWM控制变频器和高载频PWM控制变频器；按照工作原理分类，可以分为V/f控制变频器、转差频率控制变频器和矢量控制变频器等；按照用途分类，可以分为通用变频器、高性能专用变频器、高频变频器、单相变频器和三相变频器等。 VVVF：改变电压、改变频率 CVCF：恒电压、恒频率。各国使用的交流供电电源，无论是用于家庭还是用于工厂，其电压和频率均为400V/50Hz或200V/60Hz(50Hz)，等等。通常，把电压和频率固定不变的交流电变换为电压或频率可变的交流电的装置称作“变频器”。为了产生可变的电压和频率，该设备首先要把电源的交流电变换为直流电(DC)。 用于电机控制的变频器，既可以改变电压，又可以改变频率。 变频器的工作原理 我们知道，交流电动机的同步转速表达式位： n＝60 f(1－s)/p (1) 式中 n———异步电动机的转速； f———异步电动机的频率； s———电动机转差率； p———电动机极对数。 由式(1)可知，转速n与频率f成正比，只要改变频率f即可改变电动机的转速，当频率f在0～50Hz的范围内变化时，电动机转速调节范围非常宽。变频器就是通过改变电动机电源频率实现速度调节的，是一种理想的高效率、高性能的调速手段。 变频器控制方式 低压通用变频输出电压为380～650V，输出功率为0.75～400kW，工作频率为0～400Hz，它的主电路都采用交—直—交电路。其控制方式经历了以下四代。 1U/f=C的正弦脉宽调制(SPWM)控制方式 其特点是控制电路结构简单、成本较低，机械特性硬度也较好，能够满足一般传动的平滑调速要求，已在产业的各个领域得到广泛应用。但是，这种控制方式在低频时，由于输出电压较低，转矩受定子电阻压降的影响比较显著，使输出最大转矩减小。另外，其机械特性
《变频技术》课程教学大纲 一.课程说明 本课程的配套教材是高职高专规划教材《变频器原理及应用》，本书内容主要包括：电力电子器件简介，变频器的基本组成原理，电动机变频调速机械特性，变频器的控制方式，变频调速系统主要电器的选用，变频器的操作、运行、安装、调试、维护及抗干扰，变频器在风机、水泵、中央空调、空气压缩机、提升机等方面的应用实例等。 二、前续课程 电子技术，电机与拖动基础，自动控制系统，PLC编程控制，单片机原理与应用等。 三、学时分配 总学时为64学时，包括：理论课时48学时、实验课时16学时 四、理论课程内容：（48学时） 第1章：概述 1.1变频技术的发展 1.2变频器的基本类型 1.3变频器的应用 第2章：电力电子器件 2.1 电力二极管（PD） 2.2 晶闸管（SCR） 2.3 门极可关断（GTO）晶闸管 2.4 电力晶体管（GTR） 2.5 电力MOS场效应晶体管（P-MOSFET） 2.6 绝缘栅双极型晶体管（IGBT） 2.7 MOS控制晶闸管（MCT） 2.8 静电感应晶体管（SIT） 2.9 集成门极换流晶闸管（IGCT） 2.10 智能功率模块（IPM） 第3章：交—直—交变频技术 3.1 整流电路 3.2 中间电路 3.3 逆变电路的工作原理及基本形式 3.4 电压型逆变电路 3.5 电流型逆变电路 3.6 SPWM控制技术 3.7 电流跟踪控制的PWM逆变器
3.8 电压空间矢量控制的PWM逆变器 第4章：交—交变频技术 4.1 单相输出交—交变频电路 4.2 三相输出交—交变频电路 4.3 矩形波交—交变频 第5章：电动机与拖动系统（系统简述）第6章：高（中）压变频器 6.1 高（中）压变频器概述 6.2 高（中）压变频器主电路结构 第7章：变频器的控制方式 7.1 U/f控制 7.2 转差频率控制（SF控制） 7.3 矢量控制（VC） 7.4 直接转矩控制 7.5 单片机控制 第8章：变频器系统的选择与操作 8.1 变频器的原理框图与接线端子 8.2 变频器的频率参数及预置 8.3 变频器的主要功能及预置 8.4 变频器的选择 8.5 变频调速系统的主电路及电器选择 8.6 变频器系统的控制电路 8.7 变频器的操作与运行 8.8 外接给定电路 8.9 变频器与PLC的连接 8.10 变频器“1控X”切换技术 8.11 变频器与PC的通信 第9章：变频器的安装与维护（简述） 第10章：变频器应用实例 10.1 变频调速技术在风机上的应用 10.2 空气压缩机的变频调速及应用 10.3 变频器在供水系统节能中的应用 10.4 中央空调的变频技术及应用 10.5 中压变频器在潜油电泵中的应用 10.6 矿用提升机变频调速系统
《变频器应用技术》课程教案 一、课程的性质与任务 1、课程的性质 本课程属于电子测量技术与仪器专业（自动化方向）和制浆与造纸（自动化方向）专业的一门应用性专业技术课程。具有理论和实践相结合的课程特点和职业技术特点。 2、课程的任务 结合变频器行业的最新发展情况，学生通过理论教学、实验、实训，使学生具备应用和维护维修各种变频器控制系统的基本能力；教会学生利用网络搜索技术资料的方法，使学生具备应用技术资料解决现场问题的能力；在授课过程中培养学生认真的工作作风和严谨的工作态度，树立学生的岗位责任意识；培养学生科学的思维方法和综合的职业能力，以适应职业教育发展的需要。同时，为今后学生进行机电设备和自动化生产线的电气调试、维修打下较坚实基础。 二、课程目标 （一）总目标 通过模块教学、任务引领、项目活动，掌握变频器的使用和维护、自动化设备及电气控制系统运行与维护的技能和相关理论知识，在完成本专业相关岗位的工作任务中，培养诚实、守信、善于沟通和合作的品质，树立环保、节能、安全等意识，为发展职业能力奠定良好的基础。
（二）具体目标 1．理论知识要求： 1）掌握变频器的内部结构理论和各类外端子的功能，为正确安装、设置变频器及故障分析打基础； 2）深刻理解通用变频器各类功能的含义和作用，为正确设置功能参数打基础； 3）掌握一个品牌变频器的基本操作方法，了解3至5种类型变频器的功能参数码特点和操作方法。 4）能够根据工程需要设计、安装、调试及改造教简单的变频器控制系统； 5）具有将相关课程(电气控制、PLC、单片机、触摸屏等)知识融合在一起，综合应用自动控制系统的能力。 6）具有变频器控制系统日常维护及故障诊断的基本能力，能够诊断出故障类型（软件设置故障、主电路硬件故障、控制电路故障），能对软件类故障进行修复，能对主电路故障进行准确判断并分析故障原因，能对控制电路的故障范围进行诊断； 2．技能要求： 1)具有根据实际设备搜索、查阅变频器相关技术资料，并利用技术资料学习相应变频器知识和操作、解决现场问题的能力。 2)具有根据设计资料、调试过程编写技术文件的能力。 3．职业能力： 1）认真的工作作风和严谨的工作态度，具有明确的岗位责任意识； 2）具有科学的思维方法、创新精神、实践能力和继续学习新技术的能力。 三、课程内容 1、课程教学目标的选择依据 以能力为本位的培养目标，是课程内容选择和定位的方向。学习内容的选择指向——工作过程性知识，主要解决“怎么做”和“怎么做的更好”的问题，以工作过程为坐标系，选取与职业工作过程紧密相关的知识，实施“工作本位”，“工-学”结合的学习模式。《变频器应用技术》课程内容的选取和内容的序化，要有利于学生通过课程学习，尽可能地获取与工作过程有关的经验和策略。
变频器plc通信控制应用基础 第一讲变频器PLC控制方法 控制方式：一开关量控制 通过其输出点直接与变频器的开关量信号输入端子相连，通过程序控制变频器的启动，正反转，复位停止等，也可控制变频器的多段速运行，还可以控制变频器的运行速度 特点：方便简单，易理解，速度调节精度低
二模拟量控制， 三通信方式控制
PLC通过通信对变频器进行各种控制和监控处理，通信控制方式抗干扰能力强，控制成本低，传输距离远，控制数量多，但程序编制复杂，目前，已在实际中得到了广泛使用 通信控制内容 1对变频器进行运行控制（PLC 变频器） 2对变频器进行监控（变频器PLC） 3变频器进行参数修改（PLC 变频器） 4读取变频器参数值（变频器PLC） 第二讲数字通信基础 第一节 1 数制与码制 2数据通信方式 3PLC网络通信方式， 4通信协议
码制和ASCII码 编码：用二进制表示各种数字，字母和符号的编制 码制:形成统一标准的编码规定。 ASCII码：用于文字数据的国际标准编码规定，用七位二进制数来表示各种数字，字母和符号，其特点是用最高位（b7）作奇偶校验位 常用ASCII码表 二数据通信方式 1 按传送位数分类：并行通信串行通信———同步传送，异步传送 2 按传送方向分类：单工半双工全双工 3 按数据是否进行调制分类：基带频带 4 按通信介质分类： 并行通信 并行通信按字或字节为单位进行传送，字中各位是同时进行传送的，n位必须安n根线，其特点是传送速度快，通信线多，成本高，不适宜做长距离数据传送，计算机或PLC内部总
线都是以并行方式传送的，PLC和各个模块之间也是通过总线交换数据的。 串行通信 串行通信是按一位一位传送数据的，通信线路少（仅二，三根），成本低，但传送速度慢，数据传送过程复杂，适用于距离长但对速度要求不高的场合，在PLC网络通信中绝大多数采用串行通信。 串行通信根据其传送数据时数据信号是否与时钟频率同步分成同步通信和异步通信两种方式。 同步传送 同步传送是指在约定的通信频率下，发送端把多个字符组成一个信息组（也叫信息帧），每帧的开始用同步字符来表示，传输时，始终保持连续的数据流，不允许有间隙 同步传送是以数据块为单位传送的，传送速度高，一般用于传输速度较高的场合，同步传送对设备要求高成本也高，适用于大型PC控制系统中。 异步传送 异步传送是指在数据传送的过程中，发送方可以在任何时刻传送字串，两个字串之间的时间间隔是不固定的，接收端必须时刻做好接受的准备，但在传送一个字串（也叫一帧）时，所有的比特位是连续发送的， 异步传送速度低，但通信方式简单可靠，成本低，容易实现，广泛的应用在PLC系统中 第三课时 异步传送之数据字符格式 起始位：信息开始，接受方用这个位使自己的接受时钟与数据同步，1位 数据位：信息的内容，一般5到8位，也叫信息位， 校验位：校验数据传送的正确性，可以没有，1位 停止位：信息的结束，可以是1位，1.5位，2位 传送8位数据45H(0100，0101B)，奇校验，一个停止位，则信号线上的波形如下图所示那样，发送顺序是0010 波特率是指在异步传送时，每秒钟所能传送的比特数，即一秒钟传送多少个一位二进制数。PLC通信中常用的波特率是300,600,1200,2400,4800,9600,19200 bit/秒等 在PLC通信中，发送方和接收方的波特率必须一致，否则数据不能传送。 异步传送之奇，偶校验 奇校验：一组给定数据中