变频器应用与故障处理.ppt

变频器的应用与故障处理变频器的应用与故障处理 一、变频器的应用一、变频器的应用 二、变频器调速系统常见故障与处理二、变频器调速系统常见故障与处理方法方法 三、变频器维修案例分析三、变频器维修案例分析 一、变频器的应用一、变频器的应用 1.定义定义 2.交流调速的发展历程交流调速的发展历程 3.变频器的技术现状及发展趋势变频器的技术现状及发展趋势 4.变频器的分类变频器的分类 5.变频器的结构原理变频器的结构原理 6.变频器的主要功能变频器的主要功能 7.变频器的应用变频器的应用 8.常用的变频器常用的变频器 插入说明：电机机械特性 插入说明：电机机械特性 插入说明：电机机械特性 插入说明：电机机械特性 插入说明：电机机械特性 插入说明：电机机械特性 插入说明：电机机械特性 传统调速方法：传统调速方法：传统调速方法：传统调速方法：1.定义 变频器是采用半导体功率器件，将工频电源转换为各种频率交流电源，以实现电机变速运行的控制设备或装置。一、变频器的应用一、变频器的应用 2.交流调速的发展历程 20世纪60年代问世 80年代在国外开始推广应用；90年代在国内开始迅速推广；从简单到复杂、从低压小功率到高压大功率、从工业到家用全面发展 一、变频器的应用一、变频器的应用 国外：产业化，技术水平高、质量好、大容量功率器件、新技术应用，高压、大功率、高精度、多功能；国内：仍处于较初级阶段，主要应用仍是进口品牌，矿用防爆起步较晚。一、变频器的应用一、变频器的应用 3.变频器的技术现状及发展趋势 两极化发展：高压、大功率和低压、小功率、微型化 IGBT、IGCT将成为主要功率元件，SCR，GTO将退出；矢量控制、磁通（磁链）控制、直接转矩控制；采用微机技术，全数字化、自诊断、高精度、多功能；无电网污染、光纤技术 一、变频器的应用一、变频器的应用 4.变频器的分类 按交流环节分：交直交；交交 按直流环节分：电流型；电压型 按控制方式分：U/f；矢量控制；直接转矩 按电源相数分：单相；三相 按主开关器件分：IGBT，BJT；GTR等 按功能分：通用型；专用型 一、变频器的应用一、变频器的应用 5.变频器的结构原理 组成：主电路、检测电路和控制电路 外部接口：控制指令；频率控制；输出监视；通信接口；功能扩展；操作面板 一、变频器的应用一、变频器的应用 6.变频器的主要功能 转矩提升（补偿）防止失速 转矩限定 减少振动和冲击 瞬间再起动 外部起停 频率设定 PID控制 各种保护 其它 一、变频器的应用一、变频器的应用 7.变频器的应用 对应用交流电动机速度进行控制的所有场合，国民经济和日常生活中，包括建筑、纺织、化纤、石油、化工、煤矿、机械、造纸、印刷、市政 节能、提高生产率、改造传统工业、改善流程、提高自动化水平、提高产品质量、改善环境、推导技术进步 一、变频器的应用一、变频器的应用 8.常用的变频器 欧美：VACON、A-B、SIEMENS、Schneider、KEB、Moeller、SIEI、Danfoss、Lenz、C.T 日韩：东芝、富士、三垦、松下、三菱、日立、明电、春日、东洋、安川、欧姆龙、三星、LG、现代、收获 港台：普传、台安、台大、东元、宁茂、爱得利 国内：康沃、安邦信、惠丰、森兰、博斯特、英威腾、科姆龙、西普、利德华福 一、变频器的应用一、变频器的应用 变频器的额定参数变频器的额定参数 1.型号代表变频器的系列、标识码、主要参数和生产序号，包含了产品铭牌上的基本数据。如FRN 0.2 G11S 2JE 富士FRENIC5000系列变频器 0.20.2kW电机 G11S用于一般工业设备 2JE200V级 2.容量表示最大适应电机的功率，包括变频器额定输出容量、额定输出电流。电机功率指标准4极电机的功率，额定电流指变频器连续运行时允许输出的电流，额定容量是指额定输出电压和电流的三相功率。变频器的额定参数变频器的额定参数 国内变频器容量的裕度要大（kW）电机功率电机功率 变频器容量变频器容量 电机功率电机功率 变频器容量变频器容量 0.4,0.750.4,0.75 2 2 20,3020,30 5050 1.5,2.21.5,2.2 4 4 3737 6060 3.73.7 6 6 45,5545,55 100100 5.55.5 1010 75,9075,90 150150 7.57.5 1515 110,132110,132 200200 11,1511,15 2525 160160 230230 18.518.5 3535 变频器的额定参数变频器的额定参数 3.输出额定值 电压输出频率等于电机额定频率时的电压最大值 电流长时间输出的最大电流 过载能力指输出电流超出额定电流的允许范围和时间 通常设为150%In、60s或180%、5s 变频器的额定参数变频器的额定参数 4.输出频率 0.1400Hz 通常为50Hz 50400Hz 变频器的额定参数变频器的额定参数 5.控制特性 运行控制方式U/f控制方式、矢量控制方式、直接转矩控制方式等 频率控制方式键盘设定、外部设定（05V，10V电压、420mA电流和通信接口方式）变频器的额定参数变频器的额定参数 V/f控制 矢量控制 矢量控制 直接转矩控制 选型及安装接线选型及安装接线 选型依据负载特性和负载控制方式 1.基本要点；电动机的额定电流和负载特性 输出电缆长度的限制 环境因素 防爆要求 2.控制方式 开环 闭环 3.负载类型 降转矩负载低转速时转矩下降，风机、水泵，专用变频器 SIEMENS Eco、ABB ACS400、Fuji FRENIC P9/P11 恒转矩负载输出转矩与速度无关，吊车、运输机械、注塑机、喂料机、提升机、传送带 SIEMENS MM4/MD4、ABB ACS600、Fuji FRENIC G9/G11 恒功率负载转矩和转速成反比，轧机、造纸机、机床主轴、步行机械 选型及安装接线选型及安装接线 插入说明：常见传动机构 插入说明：负载特性 插入说明：负载特性 插入说明：负载特性 插入说明：负载特性 安装 环境要求：温度、湿度、粉尘油雾、海拔、振动、电磁干扰 壁挂式、挂箱式、柜式、与机械设施配套安装 接线 主电路接线：进线、出线 控制电路接线：外部控制、显示接线、屏蔽、电抗器、防雷、保护接地 选型及安装接线选型及安装接线 变频器输出频率控制方法与选择变频器输出频率控制方法与选择 1.频率控制方式 键盘设定 外部设定 模拟量：05V，10V电压、420mA电流 数字量：通信接口方式 2.选择依据控制系统和控制习惯进行选择 同步控制的几种方案与设计同步控制的几种方案与设计 1.定义 同步运行控制是指各存在独立拖动系统的单元运行速度之间既要有一定的比例关系，又要求按此比例同时升速或降速的控制。2.常用同步控制方案有：采用同步控制器，PLC控制、同步（反馈）板等。同步控制器 电压和电流控制，主控信号和同步信号分别去控制主电机和从电机的变频器的输出频率。特点：调试简单、方便、成本低，误差大、抗干扰能力差，适合要求不高的应用场合。PLC控制 同步（反馈）板 同步控制的几种方案与设计同步控制的几种方案与设计 多数矢量控制变频器设有同步（反馈）板接口，主从变频器插入同步板即可实现同步控制。同步控制的几种方案与设计同步控制的几种方案与设计 闭环控制的设计方法闭环控制的设计方法 定义：变频控制系统将输出变量直接或间接地引入到输入给定端形成环路并参与控制的方法，就是闭环控制。被控变量的检测 目的：稳定被控变量 设定目标值进行调速控制，检测反馈信号进行比较 偏差设定：正反作用 PID控制器的设定 参数整定 速度反馈传感器速度反馈传感器 同轴光电编码器 1.增量式编码器 速度反馈传感器速度反馈传感器 2.绝对式编码器 电涡流测速探头 制动方法的选择制动方法的选择 变频器的制动方法通常有三种：直流制动 指当变频器的输出频率为零，异步电机的定子磁场不再旋转，电机转速下降到一定数值时，变频器向定子绕组中通入直流电流，使异步电机处于能耗制动状态。转子切割直流电流的静止磁场而产生制动力矩，使电机迅速停止。外加制动单元/制动电阻 在变频器的频率下降时，把拖动系统反馈到变频器直流电路中的能量消耗掉。对于非四象限运行的变频器，当需要进行频繁制动或高转矩制动时，应选择外接制动电阻或制动单元。制动方法的选择制动方法的选择 整流回馈 电机在制动中产生的电能反馈给电网的制动方式称为再生制动。制动方式制动方式 直流制动直流制动 制动单元制动单元/制动电阻制动电阻 整流回馈整流回馈 使用条件使用条件 不能用于电机频繁起不能用于电机频繁起停的场合停的场合 不能用于中大功率频繁起停不能用于中大功率频繁起停的场合的场合 不能用于稳压质量不高的电不能用于稳压质量不高的电网；电网短路功率不足时不网；电网短路功率不足时不能使用能使用 能量消耗方式能量消耗方式 动能转换为电能，以动能转换为电能，以热损耗的形式消耗于热损耗的形式消耗于电机转子中电机转子中 动能转换为电能，以热损耗动能转换为电能，以热损耗的形式消耗于制动电阻上的形式消耗于制动电阻上 动能转换为电能回馈给电网动能转换为电能回馈给电网 附加条件附加条件 不需要不需要 视功率大小而定视功率大小而定 需要需要 使用场合使用场合 用于准确停车控制；用于准确停车控制；用于制止在起动前电用于制止在起动前电机由外部引起的不规机由外部引起的不规则自由旋转则自由旋转 用于小功率频繁起停制动的用于小功率频繁起停制动的场合；用于动态指标要求较场合；用于动态指标要求较高的场合高的场合 用于大、中型电机的制动；用于大、中型电机的制动；用于回馈能量较多的场合用于回馈能量较多的场合 制动方法的选择制动方法的选择 制动电阻参数的计算制动电阻参数的计算 IB=Ed/R R=Ed/IB，IB1 In/2 PBaEd2/R 二、调速系统常见故障与处理方法二、调速系统常见故障与处理方法 1.重要性：使用合理、维护得当，可延长使用效果和寿命，维护必不可少。2.维护要点：使用环境的影响 安装：振动、异响 日常检查 异常、清除、紧固、散热、变色 定期检修（通常一年或运行周期）停机开盖检修：外观、电力电子器件、易损件、绝缘 通电运行检查 3.主要故障类型 参数设置故障 过电流和过载故障 过电压和欠压故障 综合性故障：过热保护、漏电流报警动作、静电干扰、载波频率故障 二、二、调速系统调速系统常见故障与处理方法常见故障与处理方法 4.常见故障和处理方法：通过变频器的报警信息、报警代码、数据，帮助故障诊断分析。二、调速系统常见故障与处理方法二、调速系统常见故障与处理方法 过流故障过流故障 1.电机负载突变引起较大冲击；2.电机内部电缆绝缘损坏，线匝间及对地短路引起过电流；3.测速编码器速度反馈丢失或不正常引起过流；4.接触器触点瞬间抖动、损坏，接触不良形成缺相运行等 过压故障过压故障 1.电源电压过高 2.降速时间过短 3.制动单元不理想，中间回路直流电压过高 4.负载突然变小，负载惯性大 5.载波频率设置不合适 欠压故障欠压故障 1.电源问题（电源电压偏低、电源缺相）2.变频器运行后欠压 3.变频器内部故障 过热故障过热故障 1.环境温度 2.负载过大 3.散热片吸附灰尘多、冷却风扇故障、4.变频器内部故障 无故障显示、电动机不能启动无故障显示、电动机不能启动 1.控制端子正在输入自由旋转命令或直流制动命令，运行指令输入无效 2.检查：主回路检查。电源电压，充电指示灯是否亮，LCD是否显示报警，变频器与电机连接是否正确；输入信号检查。是否输入起动信号和正转、反转信号，是否已设定频率或上限频率过低；功能检查。各种功能代码是否正确；负载检查。负载是否太大，或机械有堵转现象 无故障显示，电动机能启动但不能调速无故障显示，电动机能启动但不能调速 1.频率上、下限设定不正确 2.程序运行设定不正确 3.检查：检查频率设定 面板或外部信号调整，输出是否变化 是否多部增减速度连接 增减速时间是否合适 变频器内部故障