项目5任务七：变频与工频的切换控制
变频与工频的切换问题
变频与工频的切换问题（湖北宜昌市自动化研究所，湖北宜昌 443000）张燕宾摘要：分析了低压变频调速系统中变频与工频切换过程中的暂态过程，根据不同负载暂态过程的特点，提出了不同的切换要领，并介绍了以风机和供水水泵为代表的具体切换方法。
关键词：变频与工频切换；电磁过渡过程；自由制动过程；差频同相；频率陷阱；切换时间1 变频与工频切换的主电路1.1 切换控制的提出有的用户在采用变频调速拖动系统时，常常提出了变频器和工频电源进行切换的要求。
主要有两种类型：(1) 故障切换部分生产机械在运行过程中，是不允许停机的。
如纺织厂的排风机、锅炉的鼓风机和引风机等。
针对这些机械的要求，在“变频运行”过程中，一旦变频器因故障而跳闸时，必须能够自动地切换为“工频运行”方式，同时进行声光报警。
(2) 多泵供水的切换在多泵供水系统中，常采用由一台变频器控制多台水泵的方案。
用水量较少时，由变频器控制“1号泵”进行恒压供水；当用水量增大，变频器的运行频率已经到达额定频率而水压仍不足时，将“1号泵”切换为工频工作。
同时变频器的输出频率迅速降为0Hz，并切换至“2号泵”，使“2号泵”变频起动。
1.2 切换控制的主电路(1) 主电路的构成图１切换控制的主电路如图1所示，各接触器的功用是：① KM1用于将电源接至变频器的输入端；② KM2用于将变频器的输出端接至电动机；收稿日期：2003－08－13作者简历：张燕宾（1937－），男，江苏海门人，曾任宜昌市自动化研究所高级工程师、自动化研究所副所长、宜昌市科委驻深圳联络处主任、宜昌市自动化学会理事长、湖北省自动化学会常务理事，曾著《SPWM变频调速应用技术》、《变频调速应用实践》、《变频器应用基础》。
③ KM3用于将工频电源直接接至电动机。
此外，因为在工频运行时，变频器不可能对电动机的过载进行保护，所以，有必要接入热继电器KH，用于作为工频运行时的过载保护。
(2) 切换的动作顺序切换时，应先断开KM2，使电动机脱离变频器。
工频-变频切换控制电路教 案
教案首页课程名称变频器应用技术班级计划课时2周次十三(2) 授课方法讲解教具投影仪教学内容§ 4-6 工频-变频切换控制电路教学目的1．掌握手动开关控制工频-变频切换的原理；2．掌握PLC控制工频-变频切换的原理；重点、难点重点：PLC控制工频-变频切换的原理；难点：PLC控制工频-变频切换的系统要求及程序编制复习提问试叙述用PLC控制变频器运行的程序设计过程。
作业复习本节内容课后小结1．手动开关控制工频-变频切换的原理；2．掌握用PLC控制工频-变频切换的原理及程序编制过程。
教案附页教案内容附记第六节工频--变频切换控制电路工频——变频切换：将工频下运行的电动机（电动机接50Hz电源），通过旋转开关切换到变频器控制运行。
应用场合：1．投入运行后就不允许停机的设备如果由变频器拖动，则变频器一旦出现跳闸停机，应马上将电动机切换到工频电源。
2．应用变频器拖动是为了节能的负载如果变频器达到满载输出时就失去了节的作用，这时也应将变频器切换到工频运行一、手动控制切换电路原理分析要点：1．工频运行KM3为工频运行接触器，SB1为断电按钮，SB2为通电按钮，SA为变频、工频切换旋转开关。
5分钟：提问5分钟：讲授25分钟：提问与讲授教案附页教案内容附记合QF →SA 旋转到工频位置→按SB2按钮→KA1线圈得电→KA1动合触点闭合→KA １自锁KM3线圈得电→ KM3主触点闭合→接通工频主电路 KM3动断触点断开→切断变频控制电路 按SB1按钮→KA1线圈失电→KA1动合触点断开→ KA １解除自锁KM3线圈失电→ KM3主触点断开→断开工频主电路 KM3动断触点闭合→为变频控制作好准备 2．变频运行正转运行：SA 旋转到变频位置→按SB2 →KA1线圈得电→KA1动合触点闭合→ KA １自锁KM ２线圈得电→ KM2主触点闭合，接通电动机与变频器KM2动合触点闭合→KM1线圈得电→KM2主触点闭合，接通变频器与电源KM1动合触点闭合，为正转运行控制作好准备→按SB4按钮→KA2线圈得电→ KA2动合触点闭合→ KA2自锁变频器正转运行锁定SB1，保证变频器运行过程中不断电 停止运行：按SB3→KA2线圈失电→KA2动合触点闭合 → 解除自锁变频器停止正转运行 解锁SB1为断电作准备断电过程：按SB1→KA1线圈失电→KA1动合触点断开→ KA １解除自锁切断工频、变频控制电路→电路中所有继电器、接触器的线圈失电→主电路中所有接触器触点断开， 主电路断电3．故障保护及切换30B 、30C 动断触点闭合，变频控制电路正常工作。
工频与变频的切换原理
工频与变频的切换原理嗨，朋友们！今天咱们来聊聊一个超有趣的话题——工频与变频的切换原理。
这可不是什么晦涩难懂的天书内容哦，只要跟着我，保准您能轻松搞明白。
先来说说工频吧。
想象一下，工频就像是一个老老实实按部就班干活的老工人。
他呢，就按照固定的节奏，一成不变地工作着。
比如说，我们家里的一些传统电器，像那种老式的电扇，插上电就按照固定的速度转呀转，这个固定的速度就是工频在起作用呢。
这个老工人虽然可靠，但是缺乏灵活性呀。
就好比一条单行道，只能以一种速度前行，没有别的选择。
再来说说变频呢。
变频呀，就像是一个聪明机灵的小年轻。
他懂得根据不同的情况调整自己的工作方式。
变频技术就像是这个小年轻脑袋里的智慧，让电器能够根据实际的需求来改变工作频率。
比如说变频空调，在刚启动的时候，它会快速制冷或者制热，这时候它的工作频率就比较高，就好像这个小年轻在冲刺阶段，充满活力。
等房间的温度快要达到设定值的时候呢，它就会降低频率，慢悠悠地保持这个温度，就像小年轻放慢脚步维持成果一样。
这多智能呀，不像工频那个老工人那么死板。
那这两者怎么切换的呢？这可就有趣了。
我给您打个比方，这就好比是一场接力赛。
有这么一个场景，一个工厂里有一台大型电机。
刚开始呢，这电机是在工频状态下运行的。
就像那个老实的老工人先上了跑道，按照传统的方式带着机器运转。
这时候，有个工程师小王在旁边监测着设备的运行情况。
小王心里想啊：“这工频虽然稳定，可现在生产任务变了，要是能更节能、更灵活就好了。
”这时候呢，变频技术就像是一个候补选手站在旁边。
当满足一定条件的时候，就像是接力棒交接的时刻到来了。
那这个交接是怎么实现的呢？这得靠一套控制系统。
这个控制系统就像是裁判，它一直在观察电机的各种运行参数。
比如说，当电机负载突然变轻的时候，控制系统就会想：“嘿，现在这种情况，变频上场肯定更合适呀。
”然后它就会发出指令，开始把电机从工频切换到变频。
这个切换过程就像是把接力棒从老工人手里交到小年轻手里一样。
交流异步电动机变频-工频切换的探讨
交流异步电动机变频-工频切换的探讨
异步电动机变频-工频切换是一种常见的控制方式，适用于需
要根据工作需求调整电机转速的场景。
该控制方式通过变频器控制电机的转速，实现对电机运行状态的灵活调节。
异步电动机变频工频切换的主要优点有：
1. 节能环保：通过变频控制电机转速，可以根据实际负载需求调节电机工作频率和电压，实现节能效果。
相比传统的固定速度工作模式，可以大幅度降低能耗，减少对环境的污染。
2. 提高负载适应能力：异步电动机在变频工作模式下可以根据负载情况自动调节转速，提高了电机的负载适应能力。
在需要快速启动、停止或者变速的工况下，可以更加准确地控制电机的运行状态。
3. 增强电机寿命：异步电动机在变频工作模式下运行时，由于电机起动电流较小，可有效减小电机的磨损和热量产生，从而延长了电机的使用寿命。
然而，异步电动机变频-工频切换也存在一些问题和挑战：
1. 电磁干扰：变频器输出的波形可能会引起电机和附属设备的电磁干扰问题，导致其他设备的不正常工作或者破坏。
2. 控制系统复杂性：异步电动机变频-工频切换需要准确控制
变频器的输出频率和电压，对控制系统的设计和调试要求较高，
需要具备一定的专业知识和经验。
3. 成本较高：相比传统的工频启停控制方式，异步电动机变频-工频切换需要安装和配置额外的变频器设备，增加了系统的成本投入。
综上，异步电动机变频-工频切换是一种在特定应用场景下可以提供多种优势的电机控制方式，但也需要考虑到电磁干扰、控制复杂性和成本等方面的挑战。
在实际应用中，需要根据具体的需求和条件进行合理的选择和权衡。
变频与工频的操作注意事项
1、要切换工频的电机，停车方式设定为自由停车，切忌不能软停车；
2、从变频器输出端切断电机的接触器，其控制停止按钮与变频器停车按钮为同一复合按钮，即按停车时，变频器停车随之接触器线圈断电切断电机与变频器的连接；
3、从变频器输出端切断电机的接触器，其控制启动按钮与变频器启动按钮联锁，即启动接触器接通电机后，变频方可启动；
4、电动机接入工频的接触器，其线圈控制回路由变频器输出端切断电机的接触器的常闭触点控制，保证变频器输出端切断电机后接入工频；
5、如果切换过程迅速准确，即电机脱离电源惯性运行的时间越短，转速下降越少，越不存在“冲击”，既电机在额定电流下切换；
6、这里要注意电动机接入工频的相序要保证电机切换后转向一致！
7、工频到电机应设一隔离断路器；
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变频器和工频电源的切换
变频器和工频电源的切换
当变频器出现故障或电动机需要长期在工频频率下运行时，需要将电动机切换到工频电源下运行。
变频器和工频电源的切换有手动和自动两种，这两种切换方式都需要配加外电路。
如果采用手动切换，只需要在适当的时候用人工来完成，控制电路比较简单。
如果采用自动切换方式，除控制电路比较复杂外，还需要对变频器进行参数预置。
大多数变频器常有下面两项选择：
1)报警时的工频电源/变频器切换选择。
2)自动变频器/工频电源切换选择。
用户只需在上面两个选项中选择“用”，那么当变频器出现故障报警或由变频器起动的电动机运行到达工频频率后，变频器的控制电路会使电动机自动脱离变频器，改由工频电源为电动机供电。
交流异步电动机变频-工频切换的探讨
交流异步电动机变频-工频切换的探讨引言：异步电动机是工业生产中常用的电动机类型之一，而变频技术的应用也越来越广泛。
在实际应用中，异步电动机的变频-工频切换是一个重要的问题，本文将对这一问题进行探讨，并分析其影响因素和解决方法。
一、异步电动机的变频技术异步电动机的变频技术是指通过改变电源频率来控制电动机的转速。
在工业生产中，变频技术可以实现对电动机的精确控制，使其适应不同的工作需求。
变频技术的应用可以提高生产效率，降低能耗，并且可以提供更多的操作灵活性。
二、异步电动机的工频技术异步电动机的工频技术是指将电动机接入工频电源，通过改变电动机的绕组连接方式或改变电源电压来实现对电动机转速的控制。
工频技术在许多场合下仍然是一种经济实用的选择，尤其是在转速要求相对较低或者需要长时间连续工作的场合。
三、异步电动机的变频-工频切换在一些特殊的工况下，需要将异步电动机从变频运行模式切换为工频运行模式，或者相反。
例如，当变频器发生故障或需要维护时，需要将电动机切换到工频模式，以确保生产的正常进行。
而在一些特定的工作任务中，可能需要将电动机从工频模式切换到变频模式，以获得更好的控制效果。
四、影响异步电动机变频-工频切换的因素1. 电动机的设计参数：电动机的设计参数将直接影响其在变频和工频模式下的性能。
因此，在进行变频-工频切换时，需要考虑电动机的额定功率、额定电压、额定转速等参数是否适用于切换后的工作模式。
2. 变频器的性能：变频器作为控制电动机的核心设备，其性能直接影响切换的稳定性和可靠性。
在选择和使用变频器时，需要考虑其输出功率、控制精度、过载能力等因素。
3. 切换过程中的保护措施：切换过程中，特别是在变频-工频模式切换时，需要采取相应的保护措施，以防止电动机和其他设备受到损坏。
常见的保护措施包括过电流保护、过温保护、过载保护等。
4. 切换的控制策略：切换过程中的控制策略也是影响切换效果的重要因素之一。
合理的控制策略可以确保切换过程的平稳进行，避免电动机产生冲击或过载现象。
如何在变频与工频之间合适顺畅地切换？
如何在变频与工频之间合适顺畅地切换？随着领域的不断发展，变频器的出现让许多行业得到了优异的表现。
然而，许多机械设备在工作过程中不仅需要使用变频器，还需要通过工频器进行操作。
因此，如何在变频与工频之间合适顺畅地切换，成为了许多机械设备行业必须处理的一项难题。
什么是变频器和工频器在讨论变频和工频之间的切换之前，我们需要了解什么是变频器和工频器。
变频器指的是变频调速器，可以通过改变电机转速来达到调节设备的效果。
变频器主要的优势在于调速范围广，可以实现任何转速的调节，同时减少过载电流和减少机器噪音等问题。
工频器与变频器不同，指的是工频电源。
这种电源是单一频率的，通常是50或60赫兹。
一些机械设备只能通过工频电源运行。
变频器和工频器之间切换的挑战切换变频器和工频器之间并不难，但是它需要消耗时间和成本、影响生产。
同时，由于变频器和工频器之间的连接不同，需要更改电机驱动的连接。
这种更改将导致机器的运行时间延长，因此必须等到工作结束后再进行切换。
另外，不需要切换连接，而直接使用变频器会更加方便，但这仅适用于那些没有使用工频的机器。
在切换之前，需要注意的另一个问题是，变频器的功率大小通常要比工频器大，因此需要合理应用变频器的能力。
同时，不同类型的设备在切换时需要采取不同的方法。
这就需要我们了解如何适应不同的工作环境。
适应不同工作环境的方法在进行变频和工频之间的切换时，需要注意以下几点。
1. 确保机器没有运行切换时，您必须确保机器已停止运行。
特别是在切换连接时，如果机器仍在运行，可能导致机器受损。
2. 确定机器所需的电源类型在切换之前，必须确定机器的电源类型，以便了解何时使用变频器和何时使用工频器。
这是非常重要的，因为变频器和工频器的电流值不同，如果选择错误会导致机器运行出现问题。
3. 使用适当的连接方法选择正确的连接方式至关重要，可以确保电机被正确连接到变频器或工频器。
使用正确的连接方法，可以放置机器因连接错误而受损。
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SB4
SB5 SB6
I1.0
I1.1 I1.2
变频器变频运行
变频停止 变频器停止按钮
FR
变频器输入数字端子5 KM1
I1.3Q0.2 Q0.4电动 Nhomakorabea过载保护
控制变频器的变频运行 控制变频器输入电源
KM2
KM3
Q0.5
Q0.6
控制电动机的工频运行
控制变频器的变频输出
实施任务
程序设计
实施任务
4．变频器参数设置 变频器上电后，通过数字端子5控制电动机的运行，再通过模拟量端子 AIN1 （端子 3 、 4 ）控制变频器的输出频率。输出继电器端子 20 （公共点
380
实际值 实际值 50 实际值
电动机额定电压（V）
电动机额定电流（A） 电动机额定功率（KW） 电动机额定频率（Hz） 电动机额定转速（r/min）
变频器端子操作控制参数设置如下表所示
参数号 P0003 P0004 P0700 P0003 P0701 P0731 P0003 P0004 P1000 P1080 P1082 P1120 P1121 P0003 P0004 P2155 1 0 30 3 21 49 缺省值 1 0 2 1 1 52.3 1 0 2 0 50 10 设置值 1 7 2 2 1 53.4 1 10 2 10 50 5 命令和数字I/O 设置变频器为数字端子控制 设定用户访问级别为扩展级 ON接通正转，OFF停止 实际频率大于比较频率，0号继电器动作 设定用户访问级别为标准级 设定值通道和斜坡函数发生器 频率设定值选择为模拟量输入端子AIN1控制 电动机运行的最低频率（Hz） 电动机运行的最高频率（Hz） 斜坡上升时间（s） 斜坡下降时间（s） 设定用户访问级别为专家级 报警警告和监控 门限频率f-1（Hz） 说 明
COM）、19、18通过频率比较控制其导通或关断。
电动机参数设置如下表所示
参数号 P0003 P0010 P0100 缺省值 1 0 0 设置值 1 1 0 说 快速调试 功率以KW表示，频率为50Hz 明
设定用户访问级别为标准级
P0304
P0305 P0307 P0310 P0311
230
3.25 0.75 50 0
任务七
变频与工频的切换控制
知识与能力目标
1 2 2 3 3 3 4 5 4 4
了解在什么情况下能进行工频与变频状态的切换
掌握变频器频率到达参数的设置
掌握使用PLC编程控制电动机工频与变频转换控制
相关知识
变频与工频的切换是在变频器运行在接近50Hz时，将变频器从电路中 切除，直接使用工频给电动机供电。而当电动机要在50Hz以下运行时， 则将工频电路切断，由变频器给电动机供电运行。 MM440变频器有频率到达设置功能，当设置的门限频率f-1 的参数 P2155=50Hz时，即设定了变频器的比较频率为50Hz。 然后设置根据比较结果驱动变频器输出继电器触点动作的参数P0731。 当设置P0731=53.4，即变频器实际频率大于门限频率f-1时，继电器1的 常开触点19、20闭合，常闭触点18、20断开。
设定用户访问级别为标准级
实施任务
5．变频器运行操作 （1）电动机工频运行。检验工频下PLC程序的正确性。 （2）电动机变频运行。
变频运行下，PLC程序的正确性；
当变频器输出频率达到门限频率时，变频切换工频的正确性。 （3）变频运行与工频运行切换时的互锁。
实际操作
6．变频器运行操作 根据前面讲授内容，分组实际操作； 每名同学都要实际调试参数一遍；
实际设置门限频率f-1时，以设置为49 Hz或49.5 Hz为宜。
任务实施
变频与工频切换 1．控制要求 当电动机要求在50Hz以下运行时，使用变频器控制电动机的运行，由 模拟量输入端子AIN1的端子3、4控制变频器的输出频率。当电动机运行 的频率达到50Hz，则变频器停止，电路切换到工频运行。 2．任务实施所需设备、工具 MM440变频器一台，S7-200 PLC(CPU226，AC/DC/RLY) 一台，电位 器（10KΩ）一个，三相异步电动机一台，接线板一块，按钮、导线若干， 通用电工工具一套，万用表等。
实施任务
2．控制电路 变频器外部运行操作接线图如下图所示。
实施任务
3．PLC设置 I/O信号分配
元 件 地 址 I0.4 注 释 变频器输出频率达到50Hz时，端子20、19闭合， 变频切换到工频
变频器输出继电器端子19
SB1
SB2 SB3
I0.5
I0.6 I0.7
工频起动按钮
工频运行停止按钮 起动变频器的按钮
发挥团队精神，探讨实际操作中出现的问题。
解决不了的问题，及时找指导教师； 实际操作中，安全第一：既要人身安全，又要设备安全。