工频-变频切换控制电路
变频器常用的控制电路
这些输入输出分配地址。这里的PLC采用三菱FX2N-48MR继电器输出型PLC，变频器
采用三菱FR-A540变频器，其起停控制的I/O分配如表4.1所示。
输入
输出
输入继电器 X0 X1 X2 X3 X4
输入元件 SB1 SB2 SB3 SB4 A-C
作用
输出继电器
接通电源按 钮
Y0
切断电源按
钮
Y1
变频器起动
即具有记忆功能；在A地按下SB5或在B地按下SB6按钮，RM端子接通，频率下降，松开按
钮，则频率保持。从而在异地控制时，电动机的转速都是在原有的基础上升降的，很好地实
现了两地控制时速度的衔接。
图4.7 升降速端子实现的两地控制电路
4.6 变频器并联控制电路
• 变频器的并联运行、比例运行多用于传送带、流水线的控制场合。 • 一、由模拟电压输入端子控制的并联运行 • 1.运行要求 • (1) 变频器的电源通过接触器由控制电路控制； • (2) 通电按钮能保证变频器持续通电； • (3) 运行按钮能保证变频器连续运行，且运行过程中变频器不能断电； • (4) 停止按钮只用于停止变频器的运行，而不能切断变频器的电源。 • (5) 任何一个变频器故障报警时都要切断控制电路，从而切断变频器的电源。 • 2．主电路的设计过程 • (1) 空气开关QF控制电路总电源，KM控制两台变频器的通、断电； • (2) 两台变频器的电源输入端并联； • (3) 两台变频器的VRF、COM端并联； • (4) 两台变频器的运行端子由继电器触点控制。
两种情况及特点：
• 2．模拟电流控制端子IRF • 大多是反馈信号或远程控制信号。
• 二、接点控制端子的通断控制
• 接点控制端子是以“通”、“断”来进行控制的，因此其控制 信号也是以“有”和“无”相区别。应用时可由以下信号进行 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。
基于PLC的变频与工频切换控制
基于PLC的变频与工频切换控制作者：彭乐无来源：《职业·中旬》2010年第01期一、切换控制主电路与控制要求1.主电路切换控制的主电路如图1所示,各接触器的功用是:(1)KM1用于将电源线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;(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,变频器将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KR,用于作为工频运行时的过载保护。
2.控制要求由于在变频器的输出端是绝对不允许与电源相接的,接触器KM2和KM3绝对不允许同时接通,互相之间必须有非常可靠的互锁。
二、切换控制的PLC与变频器接口电路及软件编程1.PLC与变频器接口电路如图1所示,旋钮开关SA1用于控制PLC的运行。
运行方式由三位开关SA2进行选择,当SA2合至“工频”运行方式时,按下起动按钮SF1,由PLC将KM3接通,电动机接入工频运行状态,按下停止按钮ST1,电动机停止运行;当SA2合至“变频”运行方式时,按下起动按钮SF2,由PLC 将KM2接通后,KM1也接通,电动机接入变频运行状态,按下停止按钮ST2,电动机停止运行。
SB 用于变频器发生故障后的复位。
为了使KM2和KM3绝对不能同时接通,除了在PLC内部的软件(梯形图)中具有互锁环节外,外部电路中也必须在KM2和KM3之间进行互锁。
变频运行方式按下SF2的同时,PLC使中间继电器KA动作,变频器的FWD与CM接通,电动机开始升速,进入"变频器运行"状态。
KA动作后,停止按钮ST1将失去作用,以防止直接通过切断变频器电源使电动机停机。
蜂鸣器HA指示灯HL用于在变频运行时,一旦变频器因故障而跳闸,也能进行声光报警。
2.PLC输入和输出接点分配表(见表1)3.PLC软件编程采用FX-MIN-C软件编程,PLC的梯形图如图2所示。
4.程序功能分析(1)工频运行。
首先将选择开关SA2旋至"工频运行"位,使输入继电器X0动作,为工频运行作好准备。
变频器试题及答案
1、变频器的外形根据功率的大小有盒式和柜式。
2、通用变频器的发展方向是低成本的简易型和高性能的多功能。
3、变频器的问世，使电气传动领域发生了一场技术革命，即交流调速取代直流调速。
4、变频器的控制端子中设置3个开关x1、x2、x3，用其开关状态的组合来选择频率，一共可选择8个频率档。
5、变频器按控制方式分类：压频比控制变频器（V/f ）、转差频率控制变频器（SF）、矢量控制（VC）、直接转矩控制。
6、变频器产生谐波时，由于功率较大，因此可视为一个强大的干扰源，其干扰途径与一般电磁干扰途径相似，分别为传导、辐射和二次辐射、电磁耦合、边传导边辐射等。
变频器的保护措施，过流保护、电动机过载保护、过压保护、欠压保护、瞬间停电什么是U/f控制？变频器在变频时为什么还要变压。
在进行电动机调速，通常要考虑的一个重要因素是希望保持电动机每极磁通量为额定值，保持不变。
如果磁通太弱就等于没有充分利用电动机的铁心，是一种浪费；如果过分增大磁通，又会使铁心饱和，过大的励磁电流会使绕组过热，从而损坏电动机。
U/f控制是使变频器的输出在改变频率的同时也改变电压，通常是使U/f为常数，这样可使电动机的磁通保持一定，在较宽的调速范围内，电动机的转矩、效率、功率因数不下降。
1. 交流变频调速特性(1)调速时平滑性好，效率高。
低速时，特性静关率较高，相对稳定性好。
(2)调速范围较大，精度高。
(3)起动电流低，对系统及电网无冲击，节电效果明显。
(4)变频器体积小，便于安装、调试、维修简便。
(5)易于实现过程自动化。
(6)在恒转矩调速时，低速段电动机的过载能力大为降低。
1．变频器种类很多，其中按滤波方式可分为电压型和电流型；按用途可分为通用型和专用型。
2．变频器的组成可分为主电路和控制电路。
4．变频器安装要求其正上方和正下方要避免可能阻挡进风、出风的大部件，四周距控制柜顶部、底部、隔板或其他部件的距离不应小于120mm。
8．（：对）电压型变频器多用于不要求正反转或快速加减速的通用变频器中。
交流异步电机的工变频同步切换
目录1.SYN-TRANSFER技术详细资料 (2)1.1 SYN-TRANSFER技术介绍 (2)1.2工作原理 (3)1.3 主回路配置 (4)1.4 系统外部原理图 (5)1.5 组成及操作界面说明 (5)2.高压变频器切换工频时非同期冲击 (6)2.1非同期冲击原理 (6)2.2非同期冲击实验 (7)3.电厂风机由变频切换工频切换和类似的方案 (8)3.1风机变频到工频切换方法 (8)3.2同步切换方案 (9)3.2.1方案一（带电抗器） (9)3.2.2方案二（不带电抗器） (10)3.1同步切换应用方案 (11)4.高压变频器水冷方式方案 (14)1.SYN-TRANSFER技术详细资料1.1 SYN-TRANSFER技术介绍同步切换是变频器与工频电网之间进行无扰切换的技术，它利用锁相技术，使变频器输出电压的频率、相位、幅值和电网电压的频率、相位、幅值保持一致，进行变频器与电网之间的无扰切换，防止因变频器输出电压和电网电压之间存在相位差而产生冲击电流，损坏设备或拉跨电网。
为重负载软启动（磨机）、多台水泵顺序自动变频软启动、需要在工频和变频电源之间频繁切换的系统。
同步切换的控制方法为: 同时检测变频电源和工频电源的频率、相位和幅值, 当两种电源的频率差、相位差、幅值差小于规定误差时, 锁定当前电网频率进行切换。
电机由变频转工频的切换一般是在变频器输出电压和电网电压的频率、大小都相等的情况下进行的，表面上看，此时两个电源输出电压的大小、频率都相等，似乎可以进行平滑切换，不会对电机产生什么冲击。
其实不然，一个没有考虑到的关键性的问题是——相位，即两个电源电压变化的步调是否一致。
在变频转工频切换瞬间，由于变频器输出电压起始相位具有随机性，它所输出的三相电源相位和电网工频电源相位完全有可能不一致。
SYN-TRANSFER技术非常必要。
下图是SYN-TRANSFER技术的原理图。
锁相前、后的变频和工频电压波形如图1、图2所示。
变频器基础原理知识
变频器基础原理知识1、什么是变频器？变频器由几部分组成？变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置，能实现对交流异步电机的软起动、变频调速、提高运转精度、改变功率因数、过流/过压/过载保护等功能。
变频器由两大部分组成，即主电路和控制电路。
(1)主电路包括整流滤波电路、逆变电路、制动单元。
(2)控制电路包括计算机控制系统、键盘与显示、内部接口及信号检测与传递、供电电源、外接控制端子等。
2、PWM和PAM的不同点是什么？PWM是英文Pulse Width Modulation(脉冲宽度调制)缩写，按一定规律改变脉冲列的脉冲宽度，以调节输出量和波形的一种调制方式。
PAM是英文Pulse Amplitude Modulation (脉冲幅值调制) 缩写，是按一定规律改变脉冲列的脉冲幅度，以调节输出量值和波形的一种调制方式。
3、电压型与电流型有什么不同？变频器的主电路大体上可分为两类：电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器，直流回路的滤波是电容；电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器，其直流回路滤波是电感。
4、为什么变频器的电压与频率成比例的改变？任何电动机的电磁转矩都是电流和磁通相互作用的结果，电流是不允许超过额定值的，否则将引起电动机的发热。
因此，如果磁通减小，电磁转矩也必减小，导致带载能力降低。
由公式E=4.44*K*F*N*Φ可以看出，在变频调速时，电动机的磁路随着运行频率fX是在相当大的范围内变化，它极容易使电动机的磁路严重饱和，导致励磁电流的波形严重畸变，产生峰值很高的尖峰电流。
因此，频率与电压要成比例地改变，即改变频率的同时控制变频器输出电压，使电动机的磁通保持一定，避免弱磁和磁饱和现象的产生。
这种控制方式多用于风机、泵类节能型变频器。
5、变频器安装时布线的主要原则是什么？（1）当外围设备与变频器共用一供电系统时，要在输入端安装噪声滤波器，或将其他设备用隔离变压器或电源滤波器进行噪声隔离。
水泵变频-工频切换使用说明书
广州汇丰大厦水泵变频-工频双回路切换使用说明1．概述本说明应用于广州汇丰大厦中央空调机房8＃冷却水泵与8＃冷冻水泵机柜电气控制。
8＃冷却水泵与8＃冷却水泵运行方式分为：变频回路远程控制、变频回路本地控制、工频旁路本地控制三种模式。
其切换通过2P配电柜“冷却变频”，“冷冻变频”柜门三档转换开关及4P配电柜“8＃冷却水泵”，“8＃冷冻水泵柜”门三档转换开关实现。
其中“冷却变频”与“8＃冷却水泵”为一组，“冷冻变频”与“8＃冷冻水泵”为一组，各自对应一个电机。
2．操作说明2．1 变频回路远程控制模式操作步骤：1．确保4P柜工频旁路塑壳开关断开；2．合上2P柜变频主回路塑壳开关；3．将工频回路柜门三档转换开关打至“远程”；4．将变频回路三档转换开关打至“远程”；5．通过监控电脑指令起动变频器，同时变频器输出频率由监控电脑远程给定。
2．2 变频回路本地控制模式操作步骤：1．确保4P柜工频旁路塑壳开关断开；2．合上2P柜变频主回路塑壳开关；3．将工频回路柜门三档转换开关打至“远程”；4．将变频回路三档转换开关打至“本地”；5．打开2P变频回路柜门，操作变频器面板；6．按下变频器面板F4键，面板上方Term英文将切换为HMI英文，同时屏幕中央显示频率设定为0.0；7．通过F2、F3键选择频率设定值位数，旋转面板中央圆形旋钮加减设定频率，至合适数值；8．按下变频器面板绿色Run按钮起动变频器，红色Stop按钮停止变频器；9．停机之后，按下变频器面板F4键，恢复端子控制，面板上访英文将由HMI切换为Term。
2．3 工频旁路本地控制模式操作步骤：1．确保2P柜变频回路塑壳开关断开；2．合上4P柜工频旁路路塑壳开关；3．将工频回路柜门三档转换开关打至“本地”；4．将变频回路三档转换开关打至“停”；5．通过4P柜工频旁路柜门按钮控制电机起停，此时电机以星－三角降压起动，工频运行。
电气传动变频器习题解答
第1章习题得解答1.什么叫变频器变频调速有哪些应用答：变频器是将固定电压、固定频率的交流电变换为可调电压、可调频率的交流电的装置;变频调速的应用主要有：①在节能方面的应用;例如风机、泵类负载采用变频调速后,节电率可以达到20%～60%；②在提高工艺水平和产品质量方面的应用;例如变频调速应用于传送、起重、挤压和机床等各种机械设备控制领域；③在自动化系统中的应用;例如,化纤工业中的卷绕、拉伸、计量、导丝；玻璃工业中的平板玻璃退火炉、玻璃窑搅拌、拉边机、制瓶机；电弧炉自动加料、配料系统以及电梯的智能控制等;2.为什么说电力电子器件是变频器技术发展的基础答：变频器的主电路不论是交-直-交变频或是交-交变频形式,都是采用电力电子器件作为开关器件;因此,电力电子器件是变频器发展的基础;3.为什么计算机技术和自动控制理论是变频器发展的支柱答：计算机技术使变频器的功能也从单一的变频调速功能发展为包含算术、逻辑运算及智能控制的综合功能；自动控制理论的发展使变频器在改善压频比控制性能的同时,推出了能实现矢量控制、直接转矩控制、模糊控制和自适应控制等多种模式;现代的变频器已经内置有参数辨识系统、PID调节器、PLC控制器和通讯单元等,根据需要可实现拖动不同负载、宽调速和伺服控制等多种应用;4.变频调速发展的趋势如何答：①智能化；②专门化；③一体化；④环保化.5.按工作原理变频器分为哪些类型按用途变频器分为哪些类型答：按工作原理变频器分为：交-交变频器和交-直-交变频器两大类;按用途变频器分为：①通用变频器；②专用变频器;6.交-交变频器与交-直-交变频器在主电路的结构和原理有何区别答：交-交变频器的主电路只有一个变换环节,即把恒压恒频CVCF的交流电源转换为变压变频VVVF电源；而交-直-交变频器的主电路是先将工频交流电通过整流器变成直流电,再经逆变器将直流电变成频率和电压可调的交流电;7.按控制方式变频器分为哪几种类型答：按控制方式变频器分为：①V/f控型变频器；②转差频率控制变频器；③矢量控制变频器；④直接转矩控制变频器;第3章习题解答1.交-直-交变频器的主电路包括哪些组成部分说明各部分的作用;答：交-直-交变频器主电路包括三个组成部分：整流电路、中间电路和逆变电路;整流电路的功能是将交流电转换为直流电；中间电路具有滤波电路或制动作用；逆变电路可将直流电转换为交流电;2.不可控整流电路和可控整流电路的组成和原理有什么区别答：不可控整流电路整流元件为二极管,不可控整流电路输出的直流电压不可调节；可控整流电路的整流元件为晶闸管,利用晶闸管的可控导电性可使输出的直流电压大小可以调节;3.中间电路有哪几种形式说明各形式的功能;答：中间电路有滤波电路和制动电路两种形式;滤波电路是利用电容或电感的储能特性,将整流电路输出的直流电压或电流减少谐波分量趋于稳定；而制动电路一般由制动单元和制动电阻组成,可将电动机的再生能量返送电网或消耗掉,并产生制动作用,使电动机快速停车;4. 对电压型逆变器和电流型逆变器的特点进行比较;答：电压型逆变器是将整流电路产生的直流电压,通过电容进行滤波后供给逆变电路;由于采用大电容滤波,故输出电压波形比较平直,在理想情况下可以看成一个内阻为零的电压源,逆变电路输出的电压为矩形波或阶梯波;电流型逆变器是将整流输出的直流电压采用大电感滤波,因此,直流电流波形比较平直,因而电源内阻很大,对负载来说基本上是一个电流源,逆变电路输出的交流电流是矩形波;5. 说明制动单元电路的原理;答：制动电路一般接于整流器和逆变器的P 、N 之间,图中的制动单元包括晶体管V B 、二极管VD B 和制动电阻R B ;如果回馈能量较大或要求强制动,还可以选用接于P 、R 两点上的外接制动电阻R EB ;当电动机制动时,能量经逆变器回馈到直流侧,使直流侧滤波电容上的电压升高,当该值超过设定值时,即自动给V B 施加基极信号,使之导通,将R B R EB 与电容器并联,则存储于电容中的再生能量经R B R EB 消耗掉;6. 说明图3-15所示全桥逆变电路的工作原理;答：全桥逆变器可看作两个半桥逆变电路的组合;电路原理如图3-15a 所示;直流电压U d 接有大电容C ,使电源电压稳定;电路中的四个桥臂,桥臂1、4和桥臂2、3组成两对,工作时,设t 2时刻之前V 1、V 4导通,负载上的电压极性为左正右负,负载电流i o 由左向右;t 2时刻给V 1、V 4关断信号,给V 2、V 3导通信号,则V 1、V 4关断,但感性负载中的电流i o 方向不能突变,于是VD 2、VD 3导通续流,负载两端电压的极性为右正左负;当t 3时刻i o 降至零时,VD 2、VD 3截止,V 2、V 3导通,i o 开始反向;同样在t 4时刻给V 2、V 3关断信号,给V 1、V 4导通信号后,V 2、V 3关断,i o 方向不能突变,由VD 1、VD 4导通续流;t 5时刻i o 降至零时,VD 1、VD 4截止,V 1、V 4导通,i o 反向,如此反复循环,两对交替各导通180°;其输出电压u O和负载电流i O见图3-15b 所示;a 全桥逆变器b 工作波形图3-15 全桥逆变器及工作波形7.SPWM控制的原理是什么为什么变频器多采用SPWM控制答：SPWM控制技术就是对逆变电路开关器件的通断进行控制,使输出端得到一系列幅值相等而宽度不等的脉冲,用这些脉冲来代替正弦波所需要的波形;变频器采用SPWM控制可使输出的SPWM波形,加至电感性的电动机绕组,经过滤波作用,使流过绕组的电流波形基本为正弦波,谐波成分大为减少;第6章习题解答1.变频器的外形有哪些种类答：变频器的外形根据功率的大小有挂式和柜式两种;2.由图6-2所示变频器的结构框图,说明变频器的基本组成;答：变频器由主电路和控制电路组成,控制电路由主控板、键盘与显示板、电源板、外接控制电路等构成;3.变频器的主电路端子有哪些分别与什么相连接答：变频器的主电路端子R、S、T连接三相交流电源；U、V、W连接三相电动机；P1、P+连接直流电抗器；P+、DB连接外部制动电阻器；P+、N-连接制动单元；PE接地;4.变频器的控制端子大致分为哪几类答：多功能数字输入、多功能数字输出、模拟输入、模拟输出、多功能继断器输出、脉冲频率输入、脉冲频率输出、RS485接口等;5.说明变频器的基本频率参数,如何预置答：1给定频率;其设置方法常有两种：一种是用变频器的操作面板来输入频率的数字量50；另一种是从控制接线端上以外部给定电压或电流信号进行调节,最常见的形式就是通过外接电位器来完成;2输出频率;输出频率是在给定频率附近经常变化的;从另一个角度来说,变频器的输出频率就是整个拖动系统的运行频率;3基本频率;基本频率,用f b表示;一般以电动机的额定频率f N作为基频f b的给定值;4上限频率和下限频率;上限频率和下限频率是指变频器输出的最高、最低频率,常用f H和f L来表示;5跳跃频率;跳跃频率也叫回避频率,变频器在预置跳跃频率时通常采用预置一个跳跃区间,区间的下限是f J1、上限是f J2;6.变频器有哪些运行功能需要进行设置如何设置答：变频器的运行功能参数主要有：加速时间、加速模式、减速时间、减速模式、多功能端子、程序控制等;依据变频器说明书给定的功能参数进行设置;7.变频器有哪些保护功能需要进行设置答：变频器的保护功能参数有：过电流、电动机过载、过电压、欠电压保护和瞬间停电的处理等;依据变频器说明书给定的功能参数进行设置;8.变频器的节能控制功能有什么意义答：对于风机、水泵等二次方律负载在稳定运行时,其负载转矩及转速都基本不变;如果能使其工作在最佳的节能点,就可以达到最佳的节能效果;9.说明设置变频器的PID功能的意义;答：PID控制是闭环控制中的一种常见形式;反馈信号取自调速系统的输出端,当输出量偏离所要求的给定值时,反馈信号成比例的变化;在输入端,给定信号与反馈信号相比较,存在一个偏差值;对该偏差值,经过PID调节,变频器通过改变输出频率,迅速、准确地消除拖动系统的偏差,回复到给定值,振荡和误差都比较小;第7章 思考题答案1. 异步电动机的变频调速的理论依据是什么答：三相交流电动机的同步转速即定子旋转磁场转速n 0可表示为：： p f n 1060= 如果将电源频率调节为f x ,则同步转速n 0x 也随之调节成： pf n x x 600=异步电动机变频后的转速n x 的表达式为这就是异步电动机变频调速的理论依据;2. 简述异步电动机常用的起动和制动方法;答：在生产中,除了小容量的三相异步电动机能直接起动外,一般要采取不同的方法起动,比如自耦变压器降压起动、串电阻或电抗器降压起动、Y-Δ降压起动等;在变频调速系统中,变频器用降低频率f 1从而也降低了U 1的方法来起动电动机;三相异步电动机的制动方式有直流制动、回馈制动和反接制动等;3. 传统的异步电动机调速方法有哪些答：三相异步电动机的调速方式主要有三种,即变极调速、变转差率调速和变频率调速;4. 实现异步电动机变频调速有哪些要求答：在额定频率以下,即f 1＜f N 调频时,同时下调加在定子绕组上的电压,即恒V ／f 控制;这时应当注意的是,电动机工作在额定频率时,其定子电压也应是额定电压,即：f 1 = f N U 1=U N若在额定频率以上调频时,U 1就不能跟着上调了,因为电动机定子绕组上的电压不允许超过额定电压,即必须保持U 1=U N 不变;5. 异步电动机变频调速时,在额定频率以下调节频率,必须同时调节加在定子绕组上的电压,即恒V ／f 控制,为什么答：由于额定工作时电动机的磁通已接近饱和,ΦM 增加将会使电动机的铁心出现深度饱和,这将使励磁电流急剧升高,导致定子电流和定子铁心损耗急剧增加,使电动机工作不正常;可见,在变频调速时单纯调节频率是行不通的;为了达到下调频率时,磁通ΦM 不变,可以让 ： =11f E 常数 有U 1 ≈ E 1,上式可写为：=11f U 常数 因此,在额定频率以下,即f 1＜f N 调频时,同时下调加在定子绕组上的电压,即恒V ／f 控制;6. 电动机的调速范围是如何定义的答：电动机的调速范围 指电动机在额定负载时所能达到的最高转速n Lmax 与最低转速n Lmin 之比,即 LminLmax L n n =α 7. 常见的负载机械特性有几种类型说明各种类型的特点;答：1恒转矩负载是指那些负载转矩的大小,仅仅取决于负载的轻重,而和转速大小无关的负载;恒转矩负载下变频器的选择：1依据调速范围;2依据负载转矩的变动范围;3考虑负载对机械特性的要求;2恒功率负载;是指负载转矩T L 的大小与转速n 成反比,而其功率基本维持不变的负载;对恒功率负载,一般可选择通用型的,采用V /f 控制方式的变频器;但对于动态性能有较高要求的卷取机械,则必须采用具有矢量控制功能的变频器;3 二次方律负载;是指转矩与速度的二次方成正比例变化的负载;二次方律负载变频器的选择：1 风机和水泵一般不容易过载,所以,这类变频器的过载能力较低;为120％,1min 通用变频器为150％,1min;因此在进行功能预置时必须注意;由于负载转矩与转速的平方成正比,当工作频率高于额定频率时,负载的转矩有可能大大超过变频器额定转矩,使电动机过载;所以,其最高工作频率不得超过额定频率;2 配置了进行多台控制的切换功能;3 配置了一些其他专用的控制功能,如“睡眠”与“唤醒”功能、PID调节功能;8.为什么对风机、泵类负载进行变频调速节能效果最好答：风机、泵类负载属于二次方律负载机械在低速时由于流体的流速低,所以负载转矩很小,随着电动机转速的增加,流速增快,负载转矩和功率也越来越大,所以采用变频调速节能效果最好;9.起重机械属于恒转矩类负载,速度升高对转矩和功率有何影响答：恒功率负载的力F必须保持恒定,且线速度v保持恒定;所以,在不同的转速下,负载的功率基本恒定;而负载阻转矩的大小与转速成反比,当速度升高时转矩变大;第8章习题解答1.什么是V／f控制变频器在变频时为什么还要变压答：V／f控制是使变频器的输出在改变频率的同时也改变电压,通常是使V／f为常数,变频器在变频时还要变压是为了使电动机磁通保持一定,在较宽的调速范围内,电动机的转矩、效率、功率因数不下降;2.说明恒V／f控制的原理;答：E1为每相定子绕组的反电动势,它是定子绕组切割旋转磁场而产生的,其有效值计算如下：M N N k f E Φ=111144.4由于均为常数,所以定子绕组的反电势E 1可用下式表示： M f E Φ∝11在额定频率时即f 1=f N 时,可以忽略△U ,可得到： U 1 ≈ E 1因此进而得到： U 1 ≈ E 1∝f 1ΦM此时若U 1没有变化,则E 1也可认为基本不变;如果这时从额定频率f N 向下调节频率,必将使ΦM 增加,即f 1↓→ΦM ↑;由于额定工作时电动机的磁通已接近饱和,ΦM 增加将会使电动机的铁心出现深度饱和,这将使励磁电流急剧升高,导致定子电流和定子铁心损耗急剧增加,使电动机工作不正常;可见,在变频调速时单纯调节频率是行不通的;为了达到下调频率时,磁通ΦM 不变,可以让：=11f E 常数 有U 1 ≈ E 1,即可写为：=11f U 常数 因此,在额定频率以下,即f 1＜f N 调频时,同时下调加在定子绕组上的电压,即恒V ／f 控制;3.什么是转矩补偿答：转矩提升是指通过提高V ／f 比来补偿f x 下调时引起的T Kx 下降;即通过提高U x k u ＞k f 使得转矩T Kx 提升4.转矩补偿过分会出现什么情况答：如果变频时的V ／f 比选择不当,使得电压补偿过多,即U x 提升过多,E x 在U x 中占的比例会相对减小E x ／U x 减小,其结果是使磁通ΦM 增大,从而达到新的平衡;即： ↑→↑→Φ↑→↑→↓→↑↑→xx x M x x x U E E I I U E U 01 由于ΦM 的增大会引起电动机铁心饱和,而铁心饱和会导致励磁电流的波形畸变,产生很大的峰值电流;补偿越过分,电动机铁心饱和越厉害,励磁电流的峰值越大,严重时可能会引起变频器因过电流而跳闸;5.为什么变频器总是给出多条V／f控制曲线供用户选择答：给出多条V／f控制曲线供选择,是由于具体的补偿量的计算非常复杂,因此在实际操作中,常用实验的办法来选择V／f曲线;／f控制曲线分为哪些种类,分别适用于何种类型的负载答：V／f控制曲线的种类：1 基本V／f控制曲线,用于低起动转矩负载； 2 转矩补偿的V／f曲线,适用于低速时需要较大转矩的负载；3 负补偿的V／f曲线,主要适用于风机、泵类的平方率负载；4V／f比分段的补偿线,这种补偿线主要适合负载转矩与转速大致成比例的负载;7.选择V／f控制曲线常用的操作方法分为哪几步答：选择V／f控制曲线常用的操作有下面几个步骤：1 将拖动系统连接好,带上最重的负载;2 根据所带负载的性质,选择一个较小的V／f曲线,在低速时观察电动机的运行情况,如果此时电动机的带负载能力达不到要求,需将V／f曲线提高一档;依此类推,直到电动机在低速时的带负载能力达到拖动系统的要求;3 如果负载经常变化,在2中选择的V／f曲线,还需要在轻载和空载状态下进行检验;方法是：将拖动系统带以最轻的负载或空载,在低速下运行,观察定子电流I1的大小,如果I1过大,或者变频器跳闸,说明原来选择的V／f曲线过大,补偿过分,需要适当调低V／f曲线;8.什么是转差频率控制说明其控制原理;答：转差频率控制就是检测出电动机的转速,构成速度闭环,速度调节器的输出为转差频率,然后以电机速度对应的频率与转差频率之和作为变频器的给定输出频率;9.转差频率控制与V／f控制相比,有什么优点答：由于通过控制转差频率来控制转矩和电流,与V／f控制相比其加减速特性和限制过电流的能力得到提高;另外,它有速度调节器,利用速度反馈进行速度闭环控制,速度的静态误差小,适用于自动控制系统;10.矢量控制的理念是什么矢量控制经过哪几种变换答：矢量控制是通过控制变频器输出电流的大小、频率及相位,用以维持电动机内部的磁通为设定值,产生所需的转矩;变频器的控制器输出直流电流i M和i T,其中i M是励磁电流分量,i T是转矩电流分量;它们都是由变频器的给定信号分解而成的表示变频中的控制信号;经过直／交变换,将i M和i T变换成两相交流信号iα和iβ,再经2／3变换得到三相交流控制信号i A、i B、i C去控制三相逆变器;11.矢量控制有什么优越性使用矢量控制时有哪些具体要求答：矢量控制系统的优点：1动态的高速响应；2低频转矩增大；3控制灵活;使用矢量控制对变频器和电动机有如下要求：1 一台变频器只能带一台电动机;2 电动机的极数要按说明书的要求,一般以4极电动机为最佳;3 电动机容量与变频器的容量相当,最多差一个等级;如：根据变频器的容量应选配1lkW的电动机,使用矢量控制时,电动机的容量可是1lkW或,再小就不行了;4 变频器与电动机间的连接线不能过长,一般应在30m以内;如果超过30m,需要在连接好电缆后,进行离线自动调整,以重新测定电动机的相关参数;第9章习题解答1．若变频器拖动的负载为笼型电动机,选择变频器时应考虑哪些问题答：对于笼型电动机选择变频器拖动时,主要依据以下几项要求：1依据负载电流选择变频器；2考虑低速转矩特性；3考虑短时最大转矩；4考虑容许最高频率范围；5考虑噪声；6考虑振动;2. 变频器专用电机分为哪些种类答：变频器专用电机的分类有以下几种：1在运转频率区域内低噪声、低振动;2在低频区内提高连续容许转矩恒转矩式电机;3高速用电机;4用于闭环控制抑制转速变动的带测速发电机的电机;5矢量控制用电机;3.变频器的主电路端子R、S、T和U、V、W接反了会出现什么情况电源端子R、S、T连接时有相序要求吗答：变频器的主电路端子R、S、T和U、V、W接反了会出现烧坏变频器的严重后果;电源端子R、S、T连接时一般没有相序要求;4.主电路电源输入侧连接断路器有什么作用断路器如何选择答：连接断路器的作用：1接通和分断负载电路；2隔离作用；3保护作用;通常情况下低压断路器的额定电流I QN应选：I QN≥～I N式中,I N——变频器的额定电流;在电动机要求实现工频和变频的切换控制的电路中,断路器应按电动机在工频下的起动电流来进行选择：I QN≥I MN式中,I MN——电动机的额定电流;5.主电路中接入交流电抗器有什么作用答：主电路中接入交流电抗器,可起到以下作用：1 减少变频器的输入电流谐波含量； 2 改善三相输入电流的不平衡；3 抑制电源系统的瞬变干扰；4 提高功率因数;6.制动电阻与制动单元有什么不同答：制动电阻与制动单元的功能是当电动机因频率下降或重物下降如起重机械而处于再生制动状态时,避免在直流回路中产生过高的泵生电压;制动电阻是把泵生电压变为热能消耗掉,而制动单元一般具有将泵生电压回馈电网的作用;制动电阻的选择：1制动电阻R B的大小；2 制动电阻的功率P B；3常用制动电阻的阻值与容量的选择可参考变频器说明书;制动单元的配置可参考变频器说明书;7.变频器与电动机之间的连线过长会出现什么问题如何选择长距离导线答：变频器与电机之间的连线过长,则电压降增大,可能引起电机转矩不足;特别是变频器输出频率低时,其输出电压也低,线路电压损失所占百分比加大;变频器与电机之间的线路压降规定不能超过额定电压的2％,根据这一规定来选择电缆;工厂中采用专用变频器时,如果有条件对变频器的输出电压进行补偿,则线路压降损失容许值可取为额定电压的5％;容许压降给定时,主电路电线的电阻值必须满足下式：式中R C——单位长电线的电阻值Ω/km△U——容许线间电压降V；L—— 1相电线的铺设距离m；I——电流A;8.画出电动机正转控制电路图;答：由继电器控制的正转运行电路如图所示;9. 画出电动机正、反转控制电路图;继电器控制的正反转电路如图所示;10.如何实现工频和变频切换运行画出控制电路来;答：变频与工频切换的电路如下图所示,可以满足以下要求;1 用户可根据工作需要选择“工频运行”或“变频运行”;2 在“变频运行”时,一旦变频器因故障而跳闸时,可自动切换为“工频运行”方式,同时进行声光报警;11.频率给定信号有哪几种设置方法什么方法最简便精确答：给定信号方式,就是调节变频器输出频率的具体方法,有模拟量给定、面板给定和通讯接口给定等多种方法;在选择给定方法时应优先选择面板给定方法,因为面板给定属于数字量给定,不需要外部接线,方法简单,频率设置精度高;12.说明最大频率、最大给定频率与上限频率的区别;答：最大频率f max和最大给定频率f XM都与最大给定信号x max相对应,但最大频率f max通常是根据基准情况决定的,而最大给定频率f XM常常是根据实际情况进行修正的结果;当f XM＜f max时,变频器能够输出的最大频率由f XM决定,f XM与x max对应；当f XM＞f max时,变频器能够输出的最大频率由f max决定;上限频率f H是根据生产需要预置的最大运行频率,它并不和某个确定的给定信号x相对应;当f H＜f max时,变频器能够输出的最大频率由f H决定,f H并不与x max对应；当f H＞f max时,变频器能够输出的最大频率由f max决定;第10章习题解答1.变频器储存时应注意哪些事项答：①必须放置于无尘垢、干燥的位置;②储存位置的环境温度必须在-20℃～+65℃范围内;③储存位置的相对湿度必须在0％～95％范围内,且无结露;④避免储存于含有腐蚀性气体、液体的环境中;⑤最好适当包装存放在架子或台面上;⑥长时间存放会导致电解电容的劣化,必须保证在6个月之内通一次电,通电时间至少5小时,输入电压必须用调压器缓缓升高至额定值;2.变频器的安装场须满足什么条件答：变频器装设的电气室应湿气少、无水浸入；无爆炸性、可燃性或腐蚀性气体和液体,粉尘少；装置容易搬入安装；有足够的空间,便于维修检查；备有通风口或换气装置以排出变频器产生的热量；与易受变频器产生的高次谐波和无线电干扰影响的装置分离;若安装在室外,必须单独按照户外配电装置设置;3.变频器安装时周围的空间最少为多少答：变频器在运行中会发热,为了保证散热良好,必须将变频器安装在垂直方向,切勿倒装、倾斜安装或水平安装;其上下左右与相邻的物品和挡板墙必须保持足够的空间,左右5cm以上,上下15cm以上;。
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工频起动（通电）→工频停止（断电）→变频起动→变频通电→变频断电→变频运行→变频停止→变频故障报警→变频、工频延时切换→故障复位。
5．PLC控制工频/变频切换控制程序
根据梯形图编写控制程序。
[归纳小结]
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。
主要
教学
方法
借助PPT演示、板书等多种形式启发式教学
教
具
挂
图
无
教学
环节
时间
分配
1、组织教学时间
2
3、讲授新课时间
70
2、复习导入时间
8
4、归纳小结时间
5
5、作业布置时间
5
教
学
后
记
[复习导入]
叙述用PLC控制变频器运行的程序设计过程
[讲授新课]
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。
（4）工频、变频互锁
（5）声光报警
（6）复位
（7）延时变频——工频切换
（8）热保护
2．PLC控制工频——变频切换地址分配表
输入地址
输出地址
X000
工频运行方式SA2
Y000
接通电源至变频器KM1
X001
变频运行方式SA2
Y001
电动机接至变频器KM2
X002
工频起动、变频通电SB1
Y002
电源直接接至电动机KM3
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→
KA１自锁
KM２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
[布置作业]
叙述手动开关控制工频-变频切换的原理。
[课后预习]
复习全期知识
X003
工频、变频断电SB2
Y003
变频器运行KA1
X004
变频运行SB3
Y004
声音报警HA
X005
变频停止SB4
Y005
灯光报警HL
X006
复位SB5
Y006
变频器复位KA2
X007
热保护
X010
声光报警
3．硬件电路设计
按地址分配表连接电路，输出继电器要接接触器的线圈，变频与工频主电路控制要有互锁。
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
解锁开→
KA１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，
KT线圈得电→
→KT触点延时闭合，接通工频控制电路→KM3得电→KM3主触点闭合→电动机工频运转
操作人员发现报警后将SA开关旋转到工频运行位置，声光报警停止，时间继电器断电。
二、用PLC控制工频/变频切换用FX2系列PLC
1．控制要求
（1）工频/变频切换
（2）工频通电、断电
（3）变频通电、断电；变频运行、停止
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。30A、30B动合触点断开，时间继电器KT线圈不通电、电铃HA不通电、电灯HL不通电，声光报警不工作。
故障报警时:
30B、30C动断触点断开→KM1、KM2线圈失电→切断变频主电路
30A、30B动合触点闭合→声光报警切断变频运行控制电路
湖南省技工学校
理论教学教案
教师姓名：
学
科
变频
调速
执行记录
日期
星期
检查
签字
班级
节次
课题
富士变频器的编程举例
课的
类型
新授
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；
教
学
重
点
PLC控制工频-变频切换的原理。
教
学
难
点
PLC控制工频-变频切换的系统要求及程序编制。
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。
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→
KA１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→
KA１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