三菱變頻器對(duì)異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制-三相異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),三菱,變頻器,對(duì)于,異步電動(dòng)機(jī),調(diào)速,控制,節(jié)制,三相,控制系統(tǒng),設(shè)計(jì) 編 號(hào) 無錫太湖學(xué)院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （ 論 文 ） 題目： 三菱變頻器對(duì)異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制 -三相異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)設(shè) 計(jì) 信 機(jī) 系 機(jī) 械 工 程 及 自 動(dòng) 化 專 業(yè) 學(xué) 號(hào)： 0923135 學(xué)生姓名： 周 磊 指導(dǎo)教師： 宋廣雷（職稱：副教授 ） （職稱： ） 2013 年 5 月 25 日 無錫太湖學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 誠 信 承 諾 書 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）三菱變頻器對(duì) 異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制— 三相異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)是本 人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的成果，其內(nèi)容除了在 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中特別加以標(biāo)注引用，表示致謝的內(nèi)容外， 本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）不包含任何其他個(gè)人、集體已發(fā)表或撰寫 的成果作品。 班 級(jí)： 機(jī)械 93 學(xué) 號(hào)： 0923135 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日 I 無 錫 太 湖 學(xué) 院 信 機(jī) 系 機(jī) 械 工 程 及 自 動(dòng) 化 專 業(yè) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 論 文 任 務(wù) 書 一、題目及專題： 1、題目 三菱變頻器對(duì)異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制 2、專題 三相異步電機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 二、課題來源及選題依據(jù) 電能適宜于大量生產(chǎn)、集中管理、遠(yuǎn)距離運(yùn)輸和自動(dòng)控制，比其 他各種形式的能兩更有優(yōu)越性。人類對(duì)能量利用和控制的能力決定 著社會(huì)的生產(chǎn)潛能， 從而又影響著人類生活方式的進(jìn)步。目前，全球 每年電能的用量大約為 10^4kW·h，并且還在以每年 10 億 kw·h 的速 度增長。電機(jī)是將電能從最初的能源形式轉(zhuǎn)換過來的重要橋梁，又是 再將大部分電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的裝置。電機(jī)在電力工業(yè)、工礦企業(yè)、 農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)、國防、科學(xué)文化及日常生活等方面都是十分重要 的設(shè)備。在電力工業(yè)中，將機(jī)械能裝換為電能的發(fā)電機(jī)以及將電網(wǎng)電 壓升高或降低的變壓器，都是電力系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備。在很多地方都 需要不同特性的電機(jī)來驅(qū)動(dòng)和控制。隨著工業(yè)企業(yè)電氣化、自動(dòng)化、 電腦化的發(fā)展，還需要眾多的各種容量的精密控制電機(jī)，作為整個(gè)自 II 動(dòng)控制系統(tǒng)中的重要元件。 三、本設(shè)計(jì)（論文或其他）應(yīng)達(dá)到的要求： ① 熟 練地掌握電動(dòng)機(jī)的原理和控制的方法。 ② 熟 練掌握三菱變頻器的安裝及其原理。 ③ 熟 練掌握三菱變頻器對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速。 ④ 掌握 電動(dòng)機(jī)與變頻器之間的連接和注意事項(xiàng)。 ⑤能夠 熟練掌握 CAD 對(duì)電路圖等等的繪制。 四、接受任務(wù)學(xué)生： 機(jī)械 93 班 姓名 周 磊 五、開始及完成日期： 自 2012 年 11 月 7 日 至 2013 年 5 月 25 日 六、設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)（或顧問）： 指導(dǎo)教師 簽名 簽名 簽名 教 研 室 主 任 〔學(xué)科組組長研究所 所長〕 簽名 系主任 簽名 III 2012 年 11 月 7 日 IV 摘 要 隨著變頻調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)在國內(nèi)外市場上日益擴(kuò)大應(yīng)用，自 90 年代中期以來，我國 有眾多電動(dòng)機(jī)生產(chǎn)企業(yè)設(shè)計(jì)、研制和生產(chǎn)適用于不同應(yīng)用的各種系列變頻調(diào)速三相異步 電動(dòng)機(jī)，例如:通用變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)系列、起重冶金變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)系列、隔爆變頻調(diào)速 電動(dòng)機(jī)系列、電梯變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)系列、輥道變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)系列、牽引變頻調(diào)速電動(dòng) 機(jī)系列等。從目前情況看，這些系列電動(dòng)機(jī)能基本滿足國內(nèi)市場的需求原理是當(dāng)定子三 繞組通三相對(duì)稱電流后，定轉(zhuǎn)子產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，根據(jù)右手定則，轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng) 勢，由于繞組是閉合的，所以產(chǎn)生感應(yīng)電流，根據(jù)左手定則，轉(zhuǎn)子繞組相當(dāng)于空間繞組， 進(jìn)而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)距，合成磁轉(zhuǎn)距大于阻轉(zhuǎn)距時(shí)，電機(jī)起動(dòng)，重點(diǎn)是三相異步電動(dòng)機(jī)變頻 調(diào)速，一方面當(dāng) f1＜fN 時(shí)，為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，轉(zhuǎn)矩不變，額定轉(zhuǎn)速降低，增大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩 Tst，另一方面當(dāng) f1＞fN 時(shí)，為恒功率調(diào)速，調(diào)速前后功率不變，額定轉(zhuǎn)速升高，減小啟 動(dòng)轉(zhuǎn)矩 Tst。變頻調(diào)速可以實(shí)現(xiàn)寬范圍內(nèi)的平滑調(diào)速，變頻調(diào)速電機(jī)以簡單的結(jié)構(gòu)、優(yōu)良 的調(diào)速性能、較高的調(diào)速比，應(yīng)用越來越廣泛 。本論文的主要就是利用三菱變頻器，對(duì) 三相異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行變頻的調(diào)速。 關(guān)鍵詞：三相異步電動(dòng)機(jī)；三菱變頻器；變頻調(diào)速 V Abstract With the increasing application of VVVF asynchronous motors in the domestic and foreign markets, since the middle of 90's, China's motor manufacturers design, development and production is suitable for various series of Variable-Frequency Adjustable-Speed Three-Phase Asynchronous Motor, different applications such as: General VVVF motor series, crane and metallurgical VVVF motor series, flameproof inverter motor series, VVVF elevator motor series, roller VVVF motor series, inverter-fed motor series. Judging from the current situation, these series motors can basically meet the needs of the domestic market is the principle when the stator winding through three symmetrical three-phase current, stator and rotor rotating magnetic field is generated, according to the right-hand rule, the rotor winding induced electromotive force, the winding is closed, so generate induction current, according to the left, the rotor winding is equivalent to space winding, and electromagnetic torque, starting motor magnetic torque is greater than the resistance of synthesis of torque,, the focus is variable frequency speed control of three-phase asynchronous motor, hand when F1 fN, for constant power speed, speed regulation and constant power, rated speed increased, reduce the starting torque Tst. VVVF can achieve smooth speed wide range, frequency conversion motor with simple structure, good performance of speed regulation, high speed adjustment, more and more extensive application. The main of this paper is to utilize Mitsubishi inverter frequency, speed control of three- phase asynchronous motor. Key words: threephase asynchronous motor ；Mitsubishi inverter ； frequency control V 目 錄 摘 要 .III ABSTRACT IV 目 錄 V 1 緒論 .1 1.1 本課題的研究內(nèi)容和意義 .1 1.2 國內(nèi)外的發(fā)展概況 .2 1.3 本課題應(yīng)達(dá)到的要求 .3 2 三相異步電動(dòng)機(jī)的研究 .4 2.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu) .4 2.2 三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理 .5 2.3 異步電機(jī)的等效電路 .6 2.4 異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速原理及方法 .7 2.5 電動(dòng)機(jī)和電源的連接 .8 3 三菱變頻器 .9 3.1 三菱變頻器的結(jié)構(gòu) .9 3.2 三菱變頻器的操作面板 .10 3.3 三菱變頻器的安裝 .11 3.4 三菱變頻器的接線 .12 4 三菱變頻器的變頻系統(tǒng)設(shè)計(jì) .17 4.1 三菱變頻器的操作系統(tǒng) .17 4.2 頻率系統(tǒng)的設(shè)定 .19 4.3 三菱變頻器系統(tǒng)的調(diào)速設(shè)定 .22 4.4 加減速時(shí)間設(shè)定 .24 4.5 保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) .26 4.6 調(diào)速系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) .26 4.7 變頻器出錯(cuò)對(duì)策 .27 4.7.1 電機(jī)保持不轉(zhuǎn) 27 4.7.2 電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向相反 27 4.7.3 速度與設(shè)定值相差很大 27 4.7.4 加減速不平穩(wěn) 27 4.7.5 速度不能增加 28 5 結(jié)論與展望 .29 5.1 結(jié)論 .29 5.2 展望 .29 致謝 .30 參考文獻(xiàn) .31 VI 三菱變頻器對(duì)異步電機(jī)調(diào)速控制——三相異步電機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1 1 緒論 1.1 本課題的研究內(nèi)容和意義 近年來，電動(dòng)機(jī)作為主要的動(dòng)力設(shè)備被廣泛的應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國防科技、日常 生活等各個(gè)方面，其負(fù)荷約占總發(fā)電量的 60%-70%，成為用電量最多的電氣設(shè)備，根據(jù) 采用的控制方式不同，電動(dòng)機(jī)分為直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)兩大類。其中交流電動(dòng)機(jī)形 式多樣，用途各異，擁有數(shù)量最多。交流電動(dòng)機(jī)又分為同步電動(dòng)機(jī)和異步電動(dòng)機(jī)兩大類， 根據(jù)統(tǒng)計(jì)，交流電動(dòng)機(jī)用電量占電機(jī)總用電量的 85%左右，可見交流電動(dòng)機(jī)應(yīng)用的廣泛 性及其在國民生產(chǎn)中的重要地位。 電動(dòng)機(jī)作為把電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的主要設(shè)備，在實(shí)際應(yīng)用中，一是要使電動(dòng)機(jī)具有 較高的機(jī)電能量轉(zhuǎn)換效率；二是根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的工藝要求控制和調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度。 電動(dòng)機(jī)的調(diào)速性能的好壞對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和節(jié)省電能有著直接的決定 性影響。眾所周知，直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速容易控制和調(diào)節(jié)，采用轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)直流調(diào)速 系統(tǒng)可獲得優(yōu)良的靜動(dòng)態(tài)調(diào)速特性。因此長期以來，在變速傳動(dòng)領(lǐng)域中，直流調(diào)速一直 占據(jù)主導(dǎo)地位。但是，由于直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械式換向器和電刷存在著諸多弱點(diǎn)，因此有 時(shí)直流調(diào)速也受到限制。然而，采用無換向器的交流電動(dòng)機(jī)組成的交流調(diào)速系統(tǒng)代替直 流調(diào)速系統(tǒng)可以突破這些限制，滿足生產(chǎn)發(fā)展對(duì)調(diào)速、傳動(dòng)的各種不同的要求。 20 世紀(jì) 60 年代以后，由于生產(chǎn)發(fā)展的需要和節(jié)省電能的要求，促使世界各國重視 交流調(diào)速技術(shù)的研究和開發(fā)。尤其是 20 世紀(jì) 70 年代以后，由于科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展為 交流調(diào)速的發(fā)展創(chuàng)造了極有利的技術(shù)條件和物質(zhì)基礎(chǔ)。大致體現(xiàn)在一下四個(gè)方面：1、電 力電子的蓬勃發(fā)展促進(jìn)了交流技術(shù)的迅速發(fā)展和交流調(diào)速系統(tǒng)裝置的現(xiàn)代化。2、脈寬調(diào) 制（PWM ）技術(shù)的發(fā)展與研究。3、矢量交換控制技術(shù)的誕生和發(fā)展，奠定了現(xiàn)代交流調(diào) 速系統(tǒng)高性能化的基礎(chǔ)。4、微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)與大規(guī)模集成電路的迅速發(fā)展和廣泛應(yīng) 用為現(xiàn)代交流調(diào)速系統(tǒng)提供了技術(shù)手段和保障。變頻調(diào)速技術(shù)是一種以改變交流電動(dòng)機(jī) 的供電頻率來到交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速目的及技術(shù)。大家知道，從大范圍來分，電動(dòng)機(jī)有直流 電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)。由于直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速容易實(shí)現(xiàn)，性能好，因此，過去生產(chǎn)機(jī)械的 調(diào)速多用直流電動(dòng)機(jī)。但直流電動(dòng)機(jī)固有的缺點(diǎn)是，由于采用直流電源，它的滑環(huán)和碳 刷要經(jīng)常拆換，故費(fèi)時(shí)費(fèi)工，成本高，給人們帶來不少的麻煩。因此人們希望，讓簡單 可靠價(jià)廉籠型交流電動(dòng)機(jī)也能像直流電動(dòng)機(jī)那樣調(diào)速。這樣就出現(xiàn)了定子調(diào)速、變極調(diào) 速、滑差調(diào)速、轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速和串極調(diào)速等交流調(diào)速方式；由此出現(xiàn)了滑差電機(jī)、繞 線式電機(jī)、同步時(shí)交流電機(jī)。 異步電機(jī)可以采用調(diào)壓調(diào)速、改變極對(duì)數(shù)調(diào)速、串電阻調(diào)速、變頻調(diào)速等。在交流 調(diào)速諸多方式中，變頻調(diào)速是最有發(fā)展前途的一種交流調(diào)速方式，也是交流調(diào)速的基礎(chǔ) 和主干內(nèi)容，變頻裝置有交—直—交系統(tǒng)和交—交系統(tǒng)兩大類。交—直—交系統(tǒng)在傳統(tǒng) 電壓型和電流型變頻器的基礎(chǔ)上正向著脈寬調(diào)制 PWM 型變頻器和多重化技術(shù)方向發(fā)展， 而交—交變頻器應(yīng)用于低速大容量可逆系統(tǒng)上升趨勢現(xiàn)代電力電子、微電子技術(shù)和計(jì)算 機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，以及控制理論的完善、各種工具的日漸成熟，尤其是專用集成電路、 DSP 和 FPGA 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 2 近來令人矚目的發(fā)展，促進(jìn)了交流調(diào)速的不斷發(fā)展。目前異步電機(jī)變頻調(diào)速控制已 經(jīng)成為一門集電機(jī)、電力電子、自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)控制和數(shù)字仿真為一體的新興學(xué)科。 交流調(diào)速技術(shù)的發(fā)展過程表明，現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)及社會(huì)發(fā)展的需要推動(dòng)了交流調(diào)速的 飛速發(fā)展；現(xiàn)代控制理論、電力電子技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，微機(jī)控制技術(shù)及大規(guī)模集成電 路的發(fā)展和應(yīng)用為交流調(diào)速的飛速發(fā)展創(chuàng)造了技術(shù)和物質(zhì)條件。實(shí)踐證明，交流調(diào)速系 統(tǒng)的應(yīng)用為工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及節(jié)省電能方面帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益?，F(xiàn)在，交流調(diào)速 系統(tǒng)正在逐步的代替直流調(diào)速系統(tǒng)，交流調(diào)速系統(tǒng)在電氣傳動(dòng)領(lǐng)域占據(jù)統(tǒng)治地位已是不 爭的事實(shí)。 總之，交流電機(jī)調(diào)速技術(shù)的發(fā)展，特別是變頻器傳動(dòng)本身固有的優(yōu)勢，必將使之應(yīng) 用于社會(huì)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域，以體現(xiàn)出不同的功能，達(dá)到不同的目的，收到相應(yīng)的效益。 因此，本論文通過對(duì)變頻器的研究，對(duì)于交流變頻調(diào)速系統(tǒng)理論的應(yīng)用，有著實(shí)際的意 義和一定的應(yīng)用價(jià)值。 本設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)的題目屬于間接變頻調(diào)速技術(shù)。它主要包括整流部分、逆變部分、控 制部分及保護(hù)部分等。逆變環(huán)節(jié)為三相SPWM逆變方式。 1.2 國內(nèi)外的發(fā)展概況 隨著變頻技術(shù)的不斷的發(fā)展，通用變頻器以其優(yōu)異的控制性能現(xiàn)已在調(diào)速領(lǐng)域、工 業(yè)領(lǐng)域及家電產(chǎn)品中得到迅速推廣。此外，變頻技術(shù)和變頻器制造己經(jīng)從傳統(tǒng)的拖動(dòng)技 術(shù)中分離出來，現(xiàn)已成為各國在工業(yè)自動(dòng)化和機(jī)電一體化領(lǐng)域中爭強(qiáng)占先的陣地，而發(fā) 達(dá)國家更是在該技術(shù)領(lǐng)域投入了極大的人力、物力、財(cái)力，逐步向高新技術(shù)行業(yè)發(fā)展。 近年來，電力電子器件的基片已從 Si（硅）變換為 SiC（碳化硅）,使電力電子新元 件具有耐高壓、低功耗、耐高溫的優(yōu)點(diǎn)；并制造出體積小、容量大的驅(qū)動(dòng)裝置；永久磁 鐵電動(dòng)機(jī)也正在開發(fā)研制之中。隨著 IT 技術(shù)的迅速普及，以及人類思維理念的改變，變 頻器相關(guān)技術(shù)的發(fā)展迅速，未來主要朝以下幾個(gè)方面發(fā)展： （1）網(wǎng)絡(luò)智能化 智能化的變頻器可以進(jìn)行故障自診斷、遙控診斷以及部件自動(dòng)置換，從而保證變頻 器的長壽命。利用互聯(lián)網(wǎng)可以實(shí)現(xiàn)多臺(tái)變頻器聯(lián)動(dòng)等綜合管理控制系統(tǒng)。 （2）專業(yè)化和一體化 變頻器的制造專業(yè)化，可以使變頻器在某一領(lǐng)域的性能更強(qiáng)，如風(fēng)機(jī)、水泵、電梯、 起重機(jī)械和張力控制專用變頻器等。此外變頻器與電動(dòng)機(jī)一體化的發(fā)展趨勢，使變頻器 成為電動(dòng)機(jī)的一部分，逐漸向體積小、易控制的方向發(fā)展。 （3）適應(yīng)新能源 以太陽能和風(fēng)力為能源的燃料電池以其低廉的性能已得到廣泛的應(yīng)用。這些發(fā)電設(shè) 備的最大特點(diǎn)是容量小而分散，將來的變頻器就要適應(yīng)這樣的新能源，既要高效，又要 低耗。隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)和現(xiàn)代控制技術(shù)的快速發(fā)展，變頻調(diào)速傳動(dòng)技術(shù) 也隨之取得了日新月異的進(jìn)。主要表現(xiàn)在交流調(diào)速裝置的大容量化、變頻器的高性能化 和多功能化、結(jié)構(gòu)的小型化等方面。 三菱變頻器對(duì)異步電機(jī)調(diào)速控制——三相異步電機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3 1.3 本課題應(yīng)達(dá)到的要求 熟練地掌握電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理，了解三菱變頻器，對(duì)一些操作系統(tǒng)的了解， 很好的利用三菱變頻器對(duì)三相異步機(jī)進(jìn)行調(diào)速。 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 4 2 三相異步電動(dòng)機(jī)的研究 2.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu) 三相異步電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造 三相異步電動(dòng)機(jī)的兩個(gè)基本組成部分為定子,固定部分,轉(zhuǎn)子 和旋轉(zhuǎn)部分。此外還有端蓋、風(fēng)扇等附屬部分如圖 2.1 所示。 圖 2.1 三相電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖 （1）定子 三相異步電動(dòng)機(jī)的定子由三部分組成： 表 2-1 定子的組成部分 定子鐵心 由厚度為 0.5mm 的，相互絕緣的硅鋼片疊成，硅鋼片 內(nèi)圓上有均勻分布的槽，其作用是嵌放定子三相繞組 AX、BY、CZ。 定子繞組 三組用漆包線繞制好的，對(duì)稱地嵌入定子鐵心槽內(nèi)的相同的線圈。這三相繞組可接成星形或三角形。定子 機(jī)座 機(jī)座用鑄鐵或鑄鋼制成，其作用是固定鐵心和繞組 （2）轉(zhuǎn)子 三菱變頻器對(duì)異步電機(jī)調(diào)速控制——三相異步電機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 5 三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子由三部分組成： 表 2-2 轉(zhuǎn)子的組成部分 轉(zhuǎn)子 轉(zhuǎn)子鐵心 由厚度為 0.5mm 的，相互絕緣的硅鋼片疊成，硅鋼片 外圓上有均勻分布的槽，其作用是嵌放轉(zhuǎn)子三相繞組。 轉(zhuǎn)子繞組 轉(zhuǎn)子繞組有兩種形式： 鼠籠式 -- 鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)。 繞線式 -- 繞線式異步電動(dòng)機(jī)。 轉(zhuǎn)軸 轉(zhuǎn)軸上加機(jī)械負(fù)載 鼠籠式電動(dòng)機(jī)由于構(gòu)造簡單，價(jià)格低廉，工作可靠，使用方便，成為了生產(chǎn)上應(yīng)用 得最廣泛的一種電動(dòng)機(jī)。 為了保證轉(zhuǎn)子能夠自由旋轉(zhuǎn)，在定子與轉(zhuǎn)子之間必須留有一定的空氣隙，中小型電動(dòng) 機(jī)的空氣隙約在 0.2~1.0mm 之間。 2.2 三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理 1．基本原理 為了說明三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理，我們做如下演示實(shí)驗(yàn)，如圖 2.2 所示。 圖 2.2 三相異步電動(dòng)機(jī)工作原理 (1) 演示實(shí)驗(yàn)：在裝有手柄的蹄形磁鐵的兩極間放置一個(gè)閉合導(dǎo)體，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)手柄帶動(dòng) 蹄形磁鐵旋轉(zhuǎn)時(shí)，將發(fā)現(xiàn)導(dǎo)體也跟著旋；若改變磁鐵的轉(zhuǎn)向，則導(dǎo)體的轉(zhuǎn)向也跟著改變。 (2) 現(xiàn)象解釋：當(dāng)磁鐵旋轉(zhuǎn)時(shí)，磁鐵與閉合的導(dǎo)體發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，鼠籠式導(dǎo)體切割磁 力線而在其內(nèi)部產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢和感應(yīng)電流。感應(yīng)電流又使導(dǎo)體受到一個(gè)電磁力的作用， 于是導(dǎo)體就沿磁鐵的旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)動(dòng)起來，這就是異步電動(dòng)機(jī)的基本原理。 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的方向和磁極旋轉(zhuǎn)的方向相同。 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 6 (3) 結(jié)論：欲使異步電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，必須有旋轉(zhuǎn)的磁場和閉合的轉(zhuǎn)子繞組。 2.3 異步電機(jī)的等效電路 異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子能量是通過電磁感應(yīng)而得來的。定子和轉(zhuǎn)子之間在電路上沒有任 何聯(lián)系，其電路如圖 2.3。 圖 2.3 異步電動(dòng)機(jī)的定、轉(zhuǎn)子圖 圖 2.1 中參數(shù)：定子的相電壓，定子的相電流，定子每相繞組的電阻和漏抗； 、 、sE2SI 分別是轉(zhuǎn)子電路產(chǎn)生的電動(dòng)勢、電流、漏電抗；SX2 ——每相定子繞組反電動(dòng)勢，它是定子繞組切割旋轉(zhuǎn)磁場而產(chǎn)生的。 其有效值可計(jì)算如下： 114.NmEfK?? （2.4） 式中: ——?dú)庀洞磐ㄔ诙ㄗ用肯嘀懈袘?yīng)電動(dòng)勢有效值； ——定子頻率；1E 1f ——定子每相繞組中串聯(lián)匝數(shù)； ——基波繞組系數(shù)； ——極氣隙磁通。N1Nm? 由電動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)可知：轉(zhuǎn)子回路的頻率 ，與轉(zhuǎn)差率成正比，所以轉(zhuǎn)子回12sf? 路中的各電量也都與轉(zhuǎn)差率成正比。 為了方便定量分析定、轉(zhuǎn)子之間的各種數(shù)量關(guān)系，將定子、轉(zhuǎn)子放在同一個(gè)電路。 根據(jù)電機(jī)學(xué)原理，在下列假定條件下：a.忽略空間和時(shí)間諧波，各繞組的自感和互感都是 線性的；b.忽略磁飽和；c.忽略鐵損。 可以得到電動(dòng)機(jī)的 T 形等效電路圖，由于交流異步電動(dòng)機(jī)三相對(duì)稱，所以現(xiàn)只取 A 相進(jìn) 行計(jì)算分析。A 相的 T 形等效電路如圖 2-5 所示。 圖 2-5 電動(dòng)機(jī)的 T 形等效電路圖 三菱變頻器對(duì)異步電機(jī)調(diào)速控制——三相異步電機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 7 圖 2.1 中參數(shù)： ——?jiǎng)?lì)磁電阻，是表征異步電動(dòng)機(jī)鐵心損耗的等效電阻；mr ——?jiǎng)?lì)磁電抗，是表征鐵心磁化能力的一個(gè)參數(shù)；x ——?jiǎng)?lì)磁電流；0 .Ｉ ——機(jī)械負(fù)載的等效電阻，在 =在LRLR 上消耗的功率就相當(dāng)于異步電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率；LR 等參數(shù)——經(jīng)過折算后的轉(zhuǎn)子參數(shù)。22Ｘ 、ｒ 、Ｅ、 ???I 2.4 異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速原理及方法 交流調(diào)速是通過改變電定子繞組的供電的頻率來達(dá)到調(diào)速的目的的，但定子繞組上 接入三相交流電時(shí)，定子與轉(zhuǎn)子之間的空氣隙內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)的磁場，它與轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn) 生感應(yīng)電動(dòng)勢，出現(xiàn)感應(yīng)電流，此電流與旋轉(zhuǎn)磁場相互作用，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。使電動(dòng)機(jī) 轉(zhuǎn)起來。電機(jī)磁場轉(zhuǎn)速稱為同步轉(zhuǎn)速，用 表示：0n p fn60? （2.6） 式中： 為三相交流電源頻率，一般是 50Hz； 為磁極對(duì)數(shù)。當(dāng) =1 是，f =3000r／min； =2 時(shí)， = min。1500r／0np0n 由上式這個(gè)可知磁極對(duì)數(shù) 越多，轉(zhuǎn)速 就越慢，轉(zhuǎn)子的實(shí)際轉(zhuǎn)速 比磁場的同步轉(zhuǎn)p0nn 速 要慢一點(diǎn)，所以稱為異步電動(dòng)機(jī)，差別用轉(zhuǎn)差率 表示：0 s %10???n （2.7） 在加上電源轉(zhuǎn)子尚未轉(zhuǎn)動(dòng)瞬間， =0，這時(shí) =1；啟動(dòng)后的極端情況 = ，則 =0，即ns 0ns 在 0～1 之間變化，一般異步電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載下的 =1%～6%。綜合（2.6）和s s （2.7）式可以得出： 06(1)()fsnp?? （2.8） 由式（2.8）可以看出，對(duì)于成品電機(jī)，其極對(duì)數(shù) 已經(jīng)確定，轉(zhuǎn)差率 的變化不大，s 則電機(jī)的轉(zhuǎn)速 與電源頻率 成正比，因此改變輸入電源的頻率就可以改變電機(jī)的同步轉(zhuǎn)nf 速，進(jìn)而達(dá)到異步電機(jī)調(diào)速的目的。變頻調(diào)速的構(gòu)成，要實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速，必須有頻率可 調(diào)的交流電源，但電力系統(tǒng)卻只能提供固定頻率的交流電源，因此需要一套變頻裝置來 完成變頻的任務(wù)。歷史上曾出現(xiàn)過旋轉(zhuǎn)變頻機(jī)組，但由于存在許多缺點(diǎn)而現(xiàn)在很少使用。 現(xiàn)代的變頻器都是由大功率電子器件構(gòu)成的。相對(duì)于旋轉(zhuǎn)變頻機(jī)組，被稱為靜止式變頻 裝置，是構(gòu)成變頻調(diào)速系統(tǒng)的中心環(huán)節(jié)。一個(gè)變頻調(diào)速系統(tǒng)主要由靜止式變頻裝置、交 流電動(dòng)機(jī)和控制電路 3 大部分組成 靜止式 2s1r?? 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 8 變頻裝置的輸入是三相式單相恒頻、恒壓電源，輸出則是頻率和電壓均可調(diào)的三相 交流電。至于控制電路，變頻調(diào)速系統(tǒng)要比直流調(diào)速系統(tǒng)和其他交流調(diào)速系統(tǒng)復(fù)雜得多， 這是由于被控對(duì)象—感應(yīng)電動(dòng)機(jī)本身的電磁關(guān)系以及變頻器的控制均較復(fù)雜所致。因此 變頻調(diào)速系統(tǒng)的控制任務(wù)大多是由微處理機(jī)承擔(dān)。變頻器在工控中主要應(yīng)用于異步電動(dòng) 機(jī)調(diào)速、啟動(dòng)控制，異步電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度為什么能夠自由地改變。異步電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速 n = 60f/p n: 同步速度 f:電源頻率 p：磁極對(duì)。 2.5 電動(dòng)機(jī)和電源的連接 圖 2.5 電動(dòng)機(jī)和電源的連接 三菱變頻器對(duì)異步電機(jī)調(diào)速控制——三相異步電機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 9 3 三菱變頻器 3.1 三菱變頻器的結(jié)構(gòu) 交-直- 交變頻器主電路 目前通用型變頻器絕大多數(shù)是交—直—交型變頻器，通常以 電器變頻器為通用，其主電路圖， （見圖） ，它是變頻器的核心電路，由整流電路（交— 直交換） ，直流濾波電路（能耗電路） ，及逆變電路（直—交變換）組成。 變頻器最早是用旋轉(zhuǎn)發(fā)電機(jī)組作為可變頻率電源供給交流電動(dòng)機(jī)。隨著電力半導(dǎo)體器 件的發(fā)展，靜止式的變頻電源成為了變頻器的主要形式。靜止式變頻器從變換環(huán)節(jié)分為 兩大類：交-直- 交變頻器和交-交變頻器。 （1）交-交型變頻器：是把一種頻率的交流電直接變換成另一種頻率可調(diào)電壓的交流電 （轉(zhuǎn)換前后的相數(shù)相同），又稱直接式變頻器。由于中間不經(jīng)過直流環(huán)節(jié)，不需換流， 故效率很高。因而多用于低速大功率系統(tǒng)中，如回轉(zhuǎn)窯、軋鋼機(jī)等。但這種控制方式?jīng)Q 定了最高輸出頻率只能達(dá)到電源頻率的 1/3～1/2,所以不能高速運(yùn)行。 （2）交-直- 交型變頻器：是先把工頻交流通過整流器變成直流，然后再直流變換成頻 率電壓可調(diào)的交流，又稱間接變頻器，交-直-交變頻器是目前廣泛應(yīng)用的通用變頻器。它 根據(jù)直流部分電流、電壓的不同形式，又可分為電壓型和電流型兩種： ① 電流型變頻器：是中間直流環(huán)節(jié)采用大電感器作為儲(chǔ)能環(huán)節(jié)來緩沖無功功率，即 扼制電流的變化，使電壓波形接近正弦波，由于該直流環(huán)節(jié)內(nèi)阻較大，故稱電流源型變 頻器。 ② 電壓型變頻器：是中間直流環(huán)節(jié)的儲(chǔ)能元件采用大電容器作為儲(chǔ)能環(huán)節(jié)來緩沖無 功功率，直流環(huán)節(jié)電壓比較平穩(wěn)，直流環(huán)節(jié)內(nèi)阻較小，相當(dāng)于電壓源，故稱電壓型變頻 器。 由于交-直- 交型變頻器是目前廣泛應(yīng)用的通用變頻器，作為電壓源向交流電動(dòng)機(jī)提供 交流電功率，所以其主要優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)行幾乎不受負(fù)載的功率因數(shù)或換流的影響，它主要適 用于中、小容量的交流傳動(dòng)系統(tǒng)。所以本次設(shè)計(jì)中選用此種間接變頻器，在交-直-交變頻 器的設(shè)計(jì)中，雖然電流型變頻器可以彌補(bǔ)電壓型變頻器在再生制動(dòng)時(shí)必須加入附加電阻 的缺點(diǎn)，并有著無須附加任何設(shè)備即可以實(shí)現(xiàn)負(fù)載的四象限運(yùn)行的優(yōu)點(diǎn)，但是考慮到電 壓型變頻器的通用性及其優(yōu)點(diǎn)，在本次設(shè)計(jì)中采用電壓型變頻器。 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 10 圖 3.1 交—直—交變頻器主電路 3.2 三菱變頻器的操作面板 圖 3.2 操作面板 三菱變頻器對(duì)異步電機(jī)調(diào)速控制——三相異步電機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 11 表 3-1 操作面板按鍵 按 鍵 說 明 鍵 正轉(zhuǎn)運(yùn)行指令鍵 鍵 可用于選擇操作模式或設(shè)定模式 鍵 用于確定頻率和參數(shù)的設(shè)定 鍵 用于連續(xù)增加或降低運(yùn)行頻率按下這個(gè)鍵可改變頻率 在設(shè)定模式中按下此鍵則可連續(xù)設(shè)定參數(shù) 鍵 用于給出正轉(zhuǎn)指令 鍵 用于給出反轉(zhuǎn)指令 鍵 用于停止運(yùn)行 用于保護(hù)功能動(dòng)作輸出停止時(shí)復(fù)位變頻器 表 3-2 操作面板表示 表 示 說 明 Hz 表示頻率時(shí)燈亮 A 表示電流時(shí)燈亮 RUN 變頻器運(yùn)行時(shí)燈亮正轉(zhuǎn)時(shí)/燈亮反轉(zhuǎn)時(shí)/閃亮 MON 監(jiān)示顯示模式時(shí)燈亮 PU PU 操作模式時(shí)燈亮 EXT 外部操作模式時(shí)燈亮 3.3 三菱變頻器的安裝 1 小心使用 變頻器使用了塑料零件，因此，為了不造成破損，請(qǐng)小心地使用，其次，不要僅在前蓋 板上使用太大的力。 2 請(qǐng)安置在不易受震動(dòng)的地方5.9m/s2 以下 請(qǐng)注意臺(tái)車沖床等的震動(dòng) 3 注意周圍的溫度 周圍溫度對(duì)變頻器的壽命影響很大，因此，安裝場所的周圍溫度不能超過允許溫度(?10°C +50°C) 4 請(qǐng)安裝在不可燃的表面上 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 12 變頻器可以達(dá)到的最高溫度為150度。 安裝在不可燃燒的表面上。 安裝在金屬上面可以有利于散熱。 安裝的地方要夠?qū)挸ā?5 請(qǐng)避免高溫多濕的場所 請(qǐng)避免太陽光直射高溫和多濕的場所。 6 請(qǐng)回避油霧易燃性氣體棉塵和塵埃等等漂浮的場所 將變頻器安裝在清潔的場所或安裝在可阻擋任何懸浮物質(zhì)的封閉型屏板內(nèi)。 7 注意變頻器安裝在控制柜內(nèi)的散熱方法 在兩臺(tái)或兩臺(tái)以上變頻器以及通風(fēng)扇安裝在一個(gè)控制內(nèi)時(shí)應(yīng)注意正確的安裝位置以確保 變頻器周圍溫度在允許值以內(nèi)。 安裝位置不正確會(huì)使變頻器周圍溫度上升降低通風(fēng)效果 8 變頻器要用螺絲垂直且牢固地安裝在安裝板上。 3.4 三菱變頻器的接線 1. 設(shè)定器操作頻率高的情況下請(qǐng)使用2W1K 的旋鈕電位器 2. 使端子SD和SE 絕緣 3. 端子SD和端子5是公共端子請(qǐng)不要接地 4. 端子 PC-SD 之間作為直流 24V 的電源使用時(shí)請(qǐng)注意不要讓兩端子間短路 一旦短路會(huì) 造成變頻器損壞。 三菱變頻器對(duì)異步電機(jī)調(diào)速控制——三相異步電機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 13 圖 3.3 變頻器的連接圖 主電路端子 主電路端子如圖（a ）所示 控制電路端子 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 14 控制電示路端子如圖（b）所 圖 3.4 主電路端子和控制電路端子 （1） 主電路端子說明 表 3-5 主電路端子說明 子記號(hào) 端子名稱 說明 L1,L2,L3 (注) 電源輸入 連接工頻電源。 當(dāng)使用高功率因數(shù)整流器時(shí)， 不要接任何東西。 U, V, W 變頻器輸出 接三相鼠籠電機(jī) +, PR 連接制動(dòng)電阻器 在端子 +-PR 之間連接選件制動(dòng)電阻器 三菱變頻器對(duì)異步電機(jī)調(diào)速控制——三相異步電機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 15 表 3-5 主電路端子說明 續(xù)表 （2）控制回路端子說明 表 3-6 控制電路端子 +；- 連接制動(dòng)單元 連接選件制動(dòng)單元或高功率因數(shù)整流器 +，p1 連接改善功率因數(shù) DC 電 抗器 拆開端子 +-P1 間的短路片 連接選件改善功率 因數(shù) 用直流電抗器 接地 變頻器外殼接地用 必須接大地 類型 端子記 號(hào) 端子名稱 說明 STF 正轉(zhuǎn)啟動(dòng) STF 信號(hào)處于 ON 便正轉(zhuǎn) 處于 OFF 便 停止 STR 反轉(zhuǎn)啟動(dòng) STR 信號(hào) ON 為逆轉(zhuǎn) OFF 為停止 STF 和 STR 信 號(hào)同時(shí)處 ON 時(shí),相當(dāng)于給出 停止指令 RH,RM, RL 多段速度選擇 用 RH,RM 和 RL 信號(hào)的組合可以選擇 多段速度 MPS 輸入停止 MRS 信號(hào)為 ON 20ms 以上 時(shí) 變頻 器輸出停止 用電磁制動(dòng)停止電機(jī) 時(shí) 用于斷開變頻器的輸出 輸入端子功能 選 擇 用 于改變端子功 能 接 點(diǎn) 輸 入 RES 復(fù)位 用于解除保護(hù)回路動(dòng)作的保持狀態(tài) 使端子 RES 信號(hào) 處于 ON 在 0.1 秒以上,然后斷開 輸 入 信 號(hào) SD 公共輸入端 子(漏型?) 接點(diǎn)輸入端子的公共端 直流 24V,0.1A(PC 端子)電源 的輸出公共端 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 16 表 3-6 控制電流端子 續(xù)表 PC 電源輸出和外部晶體管公共 端接點(diǎn)入公共端（源型） 當(dāng)連接晶體管輸出 集電極開路輸出 例如可編程 控制器時(shí) 將晶體管輸出用的外部電源公共端接這 個(gè)端子時(shí) 可以防止因漏電引起的誤動(dòng)作 端子 PC-SD 之 間可用于直流 24V,0.1A 電源輸出 10 頻率設(shè)定用電源 5VDC, 容許負(fù)荷電流 10mA 2 頻率設(shè)定（電壓） 輸入 0 5V(或 0 10V)時(shí),5V( 或 10V)對(duì)應(yīng)于為最大 輸出頻率 輸入輸出成比例 輸入直流 0 5V(出廠 設(shè)定 )和 0 10VDC 的切換 ,用 Pr.73 進(jìn)行 輸入阻抗 10K ,容許最大電壓為 20V 4 頻率設(shè)定（電流） 輸入 DC4 20mA 時(shí),20mA 為最大輸出頻率,輸入,輸出成比 例 只在端子 AU 信號(hào)( 注)處于 ON 時(shí),該輸入信號(hào)有效,輸 入阻抗約 250 , 容許最大電流為 30mA 模 擬 5 頻率設(shè)定公共端 頻率設(shè)定信號(hào)(端子 2,1 或 4)和模擬輸出端子 AM 的公共 端子 請(qǐng)不要接大地 三菱變頻器對(duì)異步電機(jī)調(diào)速控制——三相異步電機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 17 4 三菱變頻器的變頻系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4.1 三菱變頻器的操作系統(tǒng) 操作模式 PU 操作模式 PR.79（“ 操作模式選擇”=1 ） 用操作面板，參數(shù)單元的鍵進(jìn)行數(shù)字設(shè)定 準(zhǔn) 備 ①操作單元.操作面板(FR-PA02-02)，或參數(shù)單元(FR-PU04) ②連接電纜.請(qǐng)準(zhǔn)備操作面板(FR-PA02-02)從變頻器本體拆下使用和參數(shù)單元(FR- PU04)使用的兩種情況。 ③FR-E5P（選件）.請(qǐng)準(zhǔn)備操作面板從變頻器本體拆下使用的情況。 外部操作模式（出廠設(shè)定， “操作模式選擇”=0） 出廠時(shí)，已設(shè)定 Pr.79“操作模式選擇”=0，接通電源時(shí)，為外部操作模式。根據(jù)外部 啟動(dòng)信號(hào)和頻率設(shè)定信號(hào)進(jìn)行的運(yùn)行方法。 準(zhǔn) 備 ①啟動(dòng)信號(hào).開關(guān)，繼電器等 ②頻率設(shè)定信號(hào).外部旋鈕或來自外部的 DC0～ 5V，0～10V 或 4～20mA 信號(hào) (注)只有啟動(dòng)信號(hào)不能運(yùn)行。必須與頻率設(shè)定信號(hào)一起準(zhǔn)備。 PU操作模式用操作面板操作 (1) 用操作面板 (FR-PA02-02)設(shè)定數(shù)字頻率數(shù)在50HZ下運(yùn)行的情況 在電機(jī)運(yùn)行中重復(fù)下述的步驟2 可改變運(yùn)轉(zhuǎn)速度 運(yùn)行指令RUN 鍵或操作面板(FR-PA02-02)的 FWD / REV 鍵 頻率設(shè)定 鍵 表4-1 PU操作面板 步驟 說明 圖示 1 上電→確認(rèn)運(yùn)行狀態(tài) 將電源處于 ON 參照 44 頁設(shè)定 Pr.79“操作模式選擇” =“1”[PU]顯示點(diǎn)亮 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 18 表4-1 PU操作面板 續(xù)表 PU點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行 僅在按下 RUN (或 FWD REV )鍵的期間內(nèi)運(yùn)行松開后則停止。 設(shè)定參數(shù)“點(diǎn)動(dòng)頻率 ” 和“點(diǎn)動(dòng)加/減速時(shí)間” 的值僅在按下 RUN (或 FWD REV )鍵的 期間內(nèi)運(yùn)行。 (如果電機(jī)不轉(zhuǎn)請(qǐng)確認(rèn)“ 啟動(dòng)頻率 ” 在點(diǎn)動(dòng)頻率設(shè)定為比啟動(dòng)頻率低的值時(shí)電機(jī)不轉(zhuǎn)) 啟動(dòng)信號(hào)由外部輸入(開關(guān)繼電器等) 運(yùn)行頻率由操作面板設(shè)定,不接受外部的頻率設(shè) 定信。和PU的正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)停止鍵信號(hào) 運(yùn)行指令接于外部的啟動(dòng)信號(hào)。 頻率設(shè)定操作面板(FR-PA02-02)的 鍵或多段速指令 (多段速指令優(yōu)先) 表4-2 操作面板 步驟 說明 圖示 1 上電 電源 ON 2 運(yùn)行頻率設(shè)定 設(shè)定運(yùn)行頻率為 50Hz 用 MODE 鍵選擇頻率設(shè)定模式 用 改變?cè)O(shè)定值 用 SET 鍵寫入 3 開始按 RUN(或 FWD REV)鍵電 機(jī)啟動(dòng) 自動(dòng)地變?yōu)楸O(jiān)示模式 顯 示輸出頻率[RUN]顯示正轉(zhuǎn)時(shí)點(diǎn) 亮 反轉(zhuǎn)時(shí)閃爍 4 停止按 STOP/RESET 鍵電機(jī)減速后停止 [RUN]顯示熄滅 三菱變頻器對(duì)異步電機(jī)調(diào)速控制——三相異步電機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 19 2 操作模式選擇 式選擇”=“4” [PU]顯示和[EXT]顯示點(diǎn)亮 表 4-2 操作面板 續(xù)表 3 開始按下操作面板的 RUN 鍵 或 FWD REV 鍵[RUN] 顯示正轉(zhuǎn)時(shí)亮 反轉(zhuǎn)時(shí)閃爍 4 加速→恒速把端子 2-5 間連接的 旋鈕 頻率設(shè)定器 慢慢向右轉(zhuǎn)到 滿刻度顯示的頻率數(shù)值逐漸增大 到 50.00Hz 5 減速把端子 2-5 間連接的旋鈕 頻率設(shè)定器 慢慢向左轉(zhuǎn)到頭顯 示的頻率數(shù)值逐漸減小到 0.00Hz 電機(jī)停止運(yùn)行 6 停止按下 STOP/ESET 鍵[RUN] 顯示熄滅 4.2 頻率系統(tǒng)的設(shè)定 在PU操作模式下 用RUN鍵FWD或REV鍵 設(shè)定運(yùn)行頻率值。 此模式只在PU操作模式時(shí)顯示。 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 20 圖 4.1 頻率設(shè)定模式 三菱變頻器對(duì)異步電機(jī)調(diào)速控制——三相異步電機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 21 參數(shù)設(shè)定方法 除一部分參數(shù)之外 參數(shù)的設(shè)定僅在用Pr.79選擇PU操作模式時(shí)可以實(shí)施。 一個(gè)參數(shù)值的設(shè)定既可以用數(shù)字鍵設(shè)定也可以用 鍵增減按下SET鍵1.5秒寫入設(shè)定值并 更新。 圖 4.2 參數(shù)的設(shè)置 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 22 圖 4.3 模式的選擇 在幫助模式下，按“MOOE” 鍵切換到“ALLC” 頁面，按“SET”鍵進(jìn)入設(shè)定，出廠默認(rèn)設(shè)置 是“0”，按“↑”或“↓”切換到“1”，再按“SET”設(shè)定，頁面出現(xiàn)“ALLC”和“1”交替閃爍，說明 數(shù)據(jù)清除成功。 （注：一定要在“PU”模式或者組合模式且變頻器處于停止?fàn)顟B(tài)下才能進(jìn)行 參數(shù)的設(shè)定） (1)報(bào)警記錄 用 鍵能顯示最近的 4 次報(bào)警 (帶有“.” 的表示最近的報(bào)警 ) 圖 4.4 報(bào)警模式 三菱變頻器對(duì)異步電機(jī)調(diào)速控制——三相異步電機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 23 (2)報(bào)警記錄清除 清除所有報(bào)警記錄 4.3 三菱變頻器系統(tǒng)的調(diào)速設(shè)定 主要希望設(shè)定的參數(shù) 表 4-3 參數(shù)的設(shè)定 參數(shù)號(hào) 名稱 用途 1 上限頻率 2 下限頻率 可以設(shè)定最大和最小輸出頻率 7 加速時(shí)間 8 減速時(shí)間 可以設(shè)定加減速時(shí)間 9 電子過電流保護(hù) 可以設(shè)定電子過電流保護(hù)的值防止電機(jī)過熱 14 適用負(fù)荷選擇 可以選擇與用途負(fù)荷特性等最適宜的輸出特性 71 適用電機(jī) 可以按使用電機(jī)設(shè)定電子過電流保護(hù)器的熱特性 73 0 5V/0 10V 選擇 用輸入電壓信號(hào)運(yùn)行時(shí)請(qǐng)?jiān)O(shè)定端子 2-5 之間輸入的頻率設(shè)定信 號(hào)的規(guī)格 901 AM 端子校正 校正連接 AM-5 的儀表 902 頻率設(shè)定電壓偏置 903 頻率設(shè)定電壓增益 904 頻率設(shè)定電流偏置 905 頻率設(shè)定電流增益 可以任意設(shè)定輸出頻率大小(斜率) 與頻率設(shè)定 信號(hào) (DC0~5V0~10V 或 4~20mA) 的關(guān)系 變頻器和電機(jī)相距較遠(yuǎn) 低速范圍時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)矩不足等情況下 把設(shè)定值調(diào)大使用 可以調(diào)整低頻域電機(jī)轉(zhuǎn)矩使之配合負(fù)荷并增大啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩 通過 RT 信號(hào)的切換 可以切換兩種啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩提升 表 4-4 設(shè)置 參數(shù)號(hào) 出廠設(shè)置 設(shè)置范圍 備注 0 6%/4%(注) 0 30% 注) FR-E520S-0.4K 2.2K-CH : 6% FR-E540-0.4K 3.7K-CH : 6% FR-E540-5.5K 7.5K-CH : 4% 46 9999 0 30% 9999 9999: 功能無效 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 24 圖 4.5 輸出頻率 可以將輸出頻率的上限和下限進(jìn)行鉗位 在高于 120Hz 頻率運(yùn)行的場合下使用 用于電機(jī)轉(zhuǎn)速上限和下限的參數(shù) 表 4-5 上下參數(shù) 參數(shù)號(hào) 出廠設(shè)定 設(shè)定范圍 1 120Hz 0~120Hz 2 0 0~120Hz 18 120Hz 120~400Hz 圖 4.6 頻率輸出 決定運(yùn)行速度 可用端子轉(zhuǎn)換到該速度僅可通過開啟 關(guān)閉接點(diǎn)信號(hào) RH RM RL REX 信號(hào) 選擇各種速度 “上限頻率” “下限頻率”的組合 最多可以設(shè)定 17 種速度 表 4-6 速度的組合 參數(shù)號(hào) 出廠設(shè)定 設(shè)定范圍 備注 4 50Hz 0~400Hz 5 30Hz 0~400Hz 6 10Hz 0~400Hz 24~27，,232~239 9999 0~400Hz，9999 9999：未選擇 三菱變頻器對(duì)異步電機(jī)調(diào)速控制——三相異步電機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 25 圖 4.7 速度輸出頻率 4.4 加減速時(shí)間設(shè)定 1. 用于設(shè)定電機(jī)加減速時(shí)間 慢慢地加減速時(shí)設(shè)定為較大值 快速加減速時(shí)設(shè)定為較小值 表 4-7 加減速 參數(shù)號(hào) 出廠設(shè)定 0.4K~3.7K 5s7 5.5K,7.5K 10s 0~3600s/0~360s 0.4K~3.7K 5s8 5.5K,7.5K 10s 0~3600s/0~360s 20 50Hz 1~400Hz 21 0 0,1 0: 0 3600s 1: 0 360s 44 5s 0~3600s/0~360s 45 9999 0~3600s/0~360s， 9999 9999: 加速時(shí)間=減速時(shí) 間 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 26 圖 4.8 加減速時(shí)間 可用 Pr.21 設(shè)定加減速時(shí)間和最小設(shè)定范圍: 設(shè)定值“0”( 出廠設(shè)定 )···0 3600s(最小設(shè)定單位:0.1s) 設(shè)定值“1” ···················0 360s(最小設(shè)定單位:0.01s) Pr.21 設(shè)定變更了的情況 請(qǐng)?jiān)俅卧O(shè)定加減速時(shí)間 用 Pr.7 Pr.44 設(shè)定從 0Hz 到達(dá) Pr.20 設(shè)定頻率的加速時(shí)間 用 Pr.8 Pr.45 設(shè)定從 Pr.20 所設(shè)定頻率到達(dá) 0Hz 的減速時(shí)間 當(dāng) RT 信號(hào) ON 時(shí) Pr.44 和 Pr.45 有效 當(dāng) Pr.45 設(shè)定為“9999”時(shí) 減速時(shí)間與加速時(shí)間(Pr.44)相同 設(shè)定頻率是基波頻率以上時(shí) 加減速時(shí)間計(jì)算表達(dá)式為 T : 設(shè)定的加減速時(shí)間(s) f : 設(shè)定頻率(Hz) 基波頻率為 60Hz 時(shí)的加減速時(shí)間表 (0Hz ~設(shè)定頻率) 表 4-8 頻率和時(shí)間 設(shè)定頻率（Hz） 加/減 速時(shí)間(s） 60 120 200 400 5 5 12 27 102 15 15 35 82 305 2.如果 Pr.20 的設(shè)定改變 校準(zhǔn)功能 Pr.903 和 Pr.905(頻率設(shè)定信號(hào)增益)設(shè)定 保持不變 要調(diào)整增益 可調(diào)整校準(zhǔn)功能 Pr.903 和 Pr.905 三菱變頻器對(duì)異步電機(jī)調(diào)速控制——三相異步電機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 27 3. 當(dāng) Pr.7 Pr.8 Pr.44 Pr.45 設(shè)定為“0”時(shí) 加減速時(shí)間為 0.04s 那時(shí) 請(qǐng)把 Pr.20 設(shè)定在 120Hz 以下 4. 當(dāng) RT 信號(hào)為 ON 時(shí) 第二轉(zhuǎn)矩提升功能等其它的第二功能也被選擇 5. 即使加減速時(shí)間設(shè)定很短 電機(jī)實(shí)際加減速時(shí)間不能短于由機(jī)械系統(tǒng)的 J(轉(zhuǎn)動(dòng)慣量)和電機(jī)轉(zhuǎn)矩所決定的最短加減速時(shí)間。 4.5 保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 如果變頻器發(fā)生異常，保護(hù)功能動(dòng)作，報(bào)警停止后，PU 顯示部上自動(dòng)切換到顯示下 列。 錯(cuò)誤（異常）萬一沒有下列顯示，或其他為難的問題 ，請(qǐng)與經(jīng)銷店或本公司營業(yè)所聯(lián)系。 異常輸出信號(hào)的保持 如果保護(hù)功能動(dòng)作 變頻器的電源側(cè)設(shè)置的電磁接觸器 MC 將被打開 變頻器的控制電源將消失 異常輸出將不會(huì)保持。 異常顯示 如果保護(hù)功能動(dòng)作 操作面板顯示部會(huì)自動(dòng)切換。 復(fù)位方法 如果保護(hù)功能動(dòng)作 變頻器保持輸出停止?fàn)顟B(tài) 不復(fù)位。 則不會(huì)再啟動(dòng)，請(qǐng)采用將電源關(guān)閉后再打開，或 RES 信號(hào) 0.1s 以上 ON 的方法復(fù)位，如 果持續(xù)保持 RES 信號(hào) ON。 Err. 會(huì)顯示 閃亮 告知是復(fù)位狀態(tài)。 保護(hù)功能動(dòng)作后，請(qǐng)?zhí)幚硪鸬脑蚝?，變頻器再復(fù)位，然后開始運(yùn)轉(zhuǎn)。 4.6 調(diào)速系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) SET Y0 SET Y1 SET M5 RST Y0 LD X1 SET M3 SET Y0 LD X4 RST Y1 SET Y1 AND M2 RST Y0 AND M4 RST M2 SET M5 RST M3 RST M4 SET M4 RST M3 RST M5 RST M2 LD X2 LD X2 AND M4 AND M5 AND M5 ANI M2 SET Y1 ANI M3 RST Y0 SET Y1 SET M2 RST Y0 LD X3 SET M2 AND M4 LD X3 SET Y1 AND M5 RST Y0 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 28 ANI M3 SET M3 END 4.7 變頻器出錯(cuò)對(duì)策 4.7.1 電機(jī)保持不轉(zhuǎn) 1. 檢查主回路 使用的是否是適當(dāng)?shù)碾娫措妷?(可顯示在操作單元上)。 電機(jī)是否正確連結(jié)。 P1- 間的導(dǎo)體是否脫落 2. 檢查輸入信號(hào) 啟動(dòng)信號(hào)是否輸入。 正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)啟動(dòng)信號(hào)是否同時(shí)輸入。 頻率設(shè)定信號(hào)是否為零。 當(dāng)頻率設(shè)定信號(hào)為 4 20mA 時(shí) AU 信號(hào)是否接通。 輸出停止信號(hào)(MRS)或復(fù)位信號(hào)(RES)是否處于斷開。 漏型 源型的插口是否確實(shí)連接好。 3. 檢查參數(shù)的設(shè)定 是否選擇了反轉(zhuǎn)限制(Pr.78)。 操作模式的選擇(Pr.79)是否正確。 偏置 增益(Pr.902 Pr.905)的設(shè)定是否正確。 啟動(dòng)頻率(Pr.13)是否大于運(yùn)行頻率。 各種運(yùn)行頻率的設(shè)定是否為零 尤其是上限頻率(Pr.1) 是否為零。 是否將 Pr.146(廠家設(shè)定用參數(shù))設(shè)定為 1。 4. 檢查負(fù)荷 負(fù)荷是否太重。 軸是否被鎖定。 5.其他 報(bào)警(ALARM)燈是否亮了。 操作面板的顯示是否為錯(cuò)誤內(nèi)容(E.OC1 等)。 點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行時(shí) Pr.15 點(diǎn)動(dòng)頻率 的設(shè)定值是否比 Pr.13 啟動(dòng)頻率 的設(shè)定值低。 4.7.2 電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向相反 輸出端子 U V 和 W 相序是否正確。 啟動(dòng)信號(hào) 正轉(zhuǎn) 反轉(zhuǎn) 連接是否正確。 4.7.3 速度與設(shè)定值相差很大 頻率設(shè)定信號(hào)是否正確 (測量輸入信號(hào)的值)。 下列參數(shù)設(shè)定是否合適 。 輸入信號(hào)是否受到外部噪音的干擾 (請(qǐng)使用屏蔽電纜)。 負(fù)荷是否過重。 三菱變頻器對(duì)異步電機(jī)調(diào)速控制——三相異步電機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 29 4.7.4 加減速不平穩(wěn) 加減速時(shí)間設(shè)定是否太短。 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 30 負(fù)荷是否過重。 轉(zhuǎn)矩提升設(shè)定值是否設(shè)定太大以致于失速防止功能動(dòng)作。 4.7.5 速度不能增加 上限頻率設(shè)定是否正確 負(fù)荷是否過重 (攪拌機(jī)等 冬季時(shí)負(fù)荷可能變重 ) 轉(zhuǎn)矩提升設(shè)定值是否設(shè)定太大 以致于失速防止功能動(dòng)作 制動(dòng)電阻器的連接是否有錯(cuò) 接在端子 -P1 處 三菱變頻器對(duì)異步電機(jī)調(diào)速控制——三相異步電機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 31 5 結(jié)論與展望 5.1 結(jié)論 經(jīng) 過 了 這 次 的 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) ， 我 覺 得 我 在 實(shí) 際 操 作 和 理 論 知 識(shí) 當(dāng) 中 都 知 道 了 好 多 ， 也 學(xué) 到 了 不 少 的 知 識(shí) 。 我 總 結(jié) 和 歸 納 起 來 ， 主 要 由 以 下 的 幾 個(gè) 方 面 ： 1經(jīng) 過 了 這 次 的 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) ， 他 讓 我 接 觸 了 一 些 以 前 都 沒 有 接 觸 過 的 一 起 設(shè) 備 。 我 發(fā) 現(xiàn) 了 自 己 方 面 都 很 多 的 不 足 ， 體 會(huì) 到 了 理 論 知 識(shí) 對(duì) 實(shí) 踐 有 很 大 的 幫 助 ， 只 有 在 正 確 的 引 導(dǎo) 下 ， 才 能 設(shè) 計(jì) 出 滿 足 要 求 的 論 文 。 2學(xué)會(huì)了高效率的查閱資料，運(yùn)用軟件，運(yùn)用工具書，利用網(wǎng)絡(luò)查資料。我發(fā)現(xiàn)， 在我們所使用的書籍上有一些知識(shí)在實(shí)際應(yīng)用中其實(shí)并不是十分理想，各種參數(shù)都需要 自己去整理。 3.在設(shè)計(jì)的過程中，我們應(yīng)當(dāng)注意重點(diǎn)與細(xì)節(jié)的關(guān)系。 4.在不斷地努力下，慢慢的開始有了一點(diǎn)思路，失敗的時(shí)候不能退縮，一點(diǎn)一點(diǎn)來， 最終總能完成。 5.2 展望 三相異步電動(dòng)的調(diào)速的方法有很多，變頻調(diào)速只是其中的一種，這方面還有很多涉 及的地方，本系統(tǒng)還有很多的新的問題沒有得到很好的解決，在以下的幾個(gè)方面，還要 作進(jìn)一步的研究和開發(fā)。 1.論文只是考慮了一些基本的情況，往往在日常的應(yīng)用中占用的比例中可能會(huì)有很多 的不足，研究的還不夠完善。 2.對(duì)三菱變頻器也只是一個(gè)初步的了解，有一些精華的部分還有沒有很好的理解深透。 3.一些應(yīng)用的技術(shù)還不是非常的熟悉。 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 32 致謝 此本科學(xué)位論文完成之際，首先要感謝我的導(dǎo)師宋廣雷老師。宋老師從一開始的論 文方向的選定，到最后的整篇文論的完成，都非常耐心的對(duì)我進(jìn)行指導(dǎo)。給我提供了大 量數(shù)據(jù)資料和建議，告訴我應(yīng)該注意的細(xì)節(jié)問題，細(xì)心的給我指出錯(cuò)誤。他對(duì)分時(shí)電價(jià) 領(lǐng)域的專業(yè)研究和對(duì)該課題深刻的見解，使我受益匪淺。宋老師誨人不倦的工作作風(fēng)， 一絲不茍的工作態(tài)度，嚴(yán)肅認(rèn)真的治學(xué)風(fēng)格給我留下深刻的影響，值得我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)。在 此，向宋廣雷老師致以崇高的敬意和衷心的感謝。 三菱變頻器對(duì)異步電機(jī)調(diào)速控制——三相異步電機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 33 參考文獻(xiàn) [1]. 易繼鍇, 江祥賢, 侯媛彬. 電氣傳動(dòng)自動(dòng)控制原理與設(shè)計(jì)[M]. 北京: 北京工業(yè)大學(xué)出版社, 1997. 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