1、第一章 变频技术综合应用 第二章 电动机的基础知识 第三章 变频器的调速原理 第四章 电力电子器件 主电路 第五章 控制电路 第六章 电动机调速特点 第七章 接电抗器的作用 第八章 变频器的抗干扰 第九章 安装接线调试与维修 第一章第一章 变频技术综合应用变频技术综合应用 变频技术在照明和电源设备上的应用 变频技术在空调设备上的应用 变频技术在机床设备上的应用 变频技术在电梯设备上的应用 变频技术在生产线中的应用 变频技术在家用电器中的应用 变频技术的应用可分为两大类：一种是用于传动调速；另一种是用于各种静止电源。而变频器最为典型的应用是以各种机械的节能为目的。序号 变频器传动的特点 效 果
2、用 途 1 可以使标准电机调速 可以使原有电动机调速 风机、水泵、空调、一般帆械 2 可以连续调速 可选择最佳速度 机床、搅拌机、压缩机、游粱式抽油机 3 起动电流小 电源设备容量可以小 压缩机 4 最高速度不受电源影响 最大工作能力不受电源频率影响 泵、风机、空调、一般机械 5 电动机可以高速化、小型化 可以得到用其它调速装置不能实现的高速度 内圆磨床、化纤机械、运送机械 6 防爆容易 与直流电机相比，防爆容易、体积小、成本低 药品机械、化学工厂 7 低速时定转矩输出 低速时电机堵转也无妨 定尺寸装置 8 可以调节加减速的大小 能防止载重物倒塌 运送机械 9 可以使用笼型电动机，不需维修 不
3、需要维护电动机 生产流水线、车辆、电梯 表表81变频器传动的特点变频器传动的特点 1，变频技术应用概述 序号 项目名称 需改造数量或千瓦数 节电百分比()年节电量 亿kw h 1 轧机、提升机(变频器交流传动代替直流传动)320万台 30 26 2 电力机车和内燃机车(变频交流代直流)120台电力机车 25 6O 3 IGBT直流励磁电源(代替晶闸管)30万kw 20 35 4 无轨电车(交流变频调速或直流斩波代替电阻调速)5000辆 30 1.0 5 工矿电机车(变频交流 或直流斩波代电阻调速)5x105辆 30 20 6 风机，水泵(交流变频调速代替风门，阀门)3700万台改造10 即37
4、0万台 30 51 7 高效节能荧光灯(逆变镇流器)5000万台 20 30 8 中频感应加热电源(逆变电源)100万台 30 9 9 电解电源 400万kw 5 5.6 10 电焊机(IGBT逆变电源)200万台改造10 即20万台 30 31 11 电镀电源 340万台 30 21.6 12 搅拌机，挤压机，精纺机，纤维机械，抽油机，空压机，起重机 2000万kw 30 512 13 总计 282 变频器在工业领域中的节电潜力变频器在工业领域中的节电潜力 应用效果 用途 应用方法 以前的调速方式 节能 鼓风机、泵、搅拌机、挤压机、精纺机(1)调逸运转(2)采用工频电源恒速运转与采用变频器调
5、速运转相结合(1)采用工频电源恒速运转(2)采用挡板、阀门控制(3)机械式变速机(4)液压联轴器 省力化 自动化 各种搬运机械(1)多台电机以比例速度运转；(2)联动运转，同步运转(1)机械式变速减速机(2)定子电压控制(3)电磁滑差离合器控制 提高产量 机床 撤运机械 纤维机械 游梁式抽油机(1)增速运转(2)消除缓冲起动停止(3)对稠油降低冲次(1)采用土领电源恒速运转(2)定子电压控制(3)带轮调速 提高设备的效率(节省设备)金属加工机械 采用高频电机进行高速运转 直流发电机电动机 减少维修(恶劣环境的对策)纤维机械(主要为纺纱机)，机床的主袖传动，生产流水线，车辆传动 取代直流电机 直
6、流电机 提高质量 机床 搅拌机 纤维机械 制茶机 选择无级的最佳速度运转 采用工频电源桓速运转 提高舒适性 空调机 采用压缩机调速运转，进行连续温度控制 采用工频电源的通、断控制 变频器的应用效果变频器的应用效果 变频技术在照明和电源设备上的应用 应用变频技术的目的之一就是节能。我国重点实施的“绿色照明工程”中，变频电子节能灯是主要推广项目，其工作频率高达2050KHZ以上。高频镇流器的内耗一般在1W左右，而电感镇流器却高达8W左右，仅镇流器一项即可节电20%，再配上稀土三基色高效荧光灯，取代普通的白炽灯可节电60%80%；取代普通的荧光灯可节电25%50%。高频照明技术是气体放电灯的高频高效
7、化技术。气体放电灯包括普通荧光灯(38mm)、细管荧光灯(26mm)、稀土三基色荧光灯(节能型荧光灯，即紧凑型荧光灯)、高压钠灯、金属卤化物灯和低压钠灯等。它们都比白炽灯的发光效率高得多。气体放电灯发光效率不仅与灯的种类和结构有关，还与工作频率有关。即使是节能型荧光灯，其工作频率由50Hz升至30kHz时，光效可提高20，为白炽灯光效的5倍；灯管寿命可延长25，为白炽灯的10倍。高频照明技术 （2）LC耦合串联谐振基本电路 变频电源 在高频电源中，又分为脉宽调制(PWM)型和谐振型两种类型。前者是采用固定频率，脉冲通过改变脉冲宽度(导通时间)进行全功率开关转换，称为硬转换型；后者是采用正弦波固
8、定导通时间在交流过零(零电压)或电流过零(零电流)时进行开关转换，称为软转换。后者功率损耗几乎为零，谐波干扰、电磁干扰和射频干扰也较小，成为最有发展前途的新一代开关电源。谐振型开关电源的类型主要有：电流谐振型、电压谐振型、多谐振型和部分谐振型。电源装置根据主次作用分为主电源(一次电源)和辅助电源(二次电源)。如程控交换机的48V电源是主电源，容量较大；而辅助电源由主电源输入，二次输出多种电压，容量较小。UPS发展方向 1)高频化 所谓高频化，一是先逆变为1820kHz的高频交流电，然后再经二次变频输出工频交流电。变频技术在空调设备上的应用 空调现已经被广泛应用。空调电动机一般为380V、155
9、5KW。作为建筑物重要的耗电设备，空调风机采用变频调速已是大事所趋。采用变转矩变频器，即可满足空调的需要，且可节电30%60%，又延长了空调机的寿命。再加上温湿度传感器和微机闭环控制，成为现代化的空调室。而小型空调器数量大，应用面广，多为单相电动机驱动，故效率低，又笨重。后采用微型三相电动机，与相同功率单相电动机比，体积和重量可减少30%50%左右。变频器可由三相供电，也可单相输入、三相输出。8.3.1中央（集中）空调 1.中央空调系统的构成中央空调系统的构成 冷却塔 家用空调 1.1.分体式一个房间用的空调分体式一个房间用的空调 过去通常房间用的空调是采用ONOFF控制方式，用笼型电机带动压
10、缩机来调节冷暖气，但它存在着以下的问题：1)根据地区气候、房屋的朝向等估计一年中最大负载，从而选择恰当的空调机是比较困难。2)由于是ONOFF方式运行，室内温度和湿度会发生波动时，会引起不舒适的感觉。3)在5060Hz地区会产生较大差别。4)压缩机电机在起动时有很大的冲击电流，因此需要比连续运行时更大的电源容量。5)由于压缩机转速恒定，外面温度变化会引起冷暖空调能力的变化(特别在暖气运行时，外面气温下降会导致暖气效果下降，这是很大的弱点)。数控机床是由数字控制技术操纵的一切工作母机的总称，是集现代机械制造技术、微电子技术、功率电子技术、通讯技术、控制技术、传感技术、光电技术、液压气动技术等为一
11、体的机电一体化产品，是兼有高精度、高效率、高柔性的高度自动化生产制造设备。变频技术在机床设备上的应用 数控机床 这里从节电的角度来考虑数控机床的电气拖动问题。数控机床的电力驱动主要分为3种类型：1）进给伺服驱动系统 2）主轴驱动系统 3）电机内装式高速交流主轴驱动系统 1.数控机床的电力驱动数控机床的电力驱动 2.主轴变频交流调速主轴变频交流调速 使用通用型变频器可以对标准电机直接变速传动，所以除去离合器很容易实现主轴的无级调速。对于通常采用主轴直流调速的高级机种，引入主轴专用变频器进行交流调速后，可以得到以下的效果：1)由于有更高的主轴速度，可以实现对铝等软工件的高效率切削以及更高精度的最终
12、切削。2)由于不需要维护电刷，主轴电机的安装位置可更自由地选择。3)由于采用全封闭式电机，适应环境性更好。4)由于不需要励磁线圈，更节省电能。另外，对于通常采用离合器变速的车床，引入通用变频器后，也可取得如下的效果：1)简化了动力传递机构。2)能实现精细的恒线速控制。3)不用对离合器进行维护。4)容易实现高速恒功率运转。车床 1.立式车床立式车床 对于自动车床，采用具有下列功能的变频器可以缩短加工周期：(1)可不经过停止状态直接由正转变反转。(2)变频器输出频率为120Hz以上，可加快速度。(3)备有相应于急剧减速的再生制动装置。而且有制动功能，减速结束时 不用机械闸就能完全停止。(4)低速时
13、速度变化率小，运行平滑。使用效果有：(1)缩短了加工周期，使生产率提高。(2)将以往的带制动器电机更换为通用电机，因而不需要维护。(3)由于采用数控变频器，使速度再现性好，产品质量稳定。2.自动车床自动车床 动力来自电动机，一般选11kW或15kW的异步电动机。曳引机的作用有三点：一是调速，二是驱动曳引钢丝绳，三是在电梯停车时实施制动。为了加大载重能力，钢丝绳的一端是轿厢，另一端加装了配重装置，配重的重量随电梯载重量的大小而变化。计算公式如下：配重的重量(载重量2十轿厢自重)45。公式中的45是平衡系数，一般要求平衡系数在4550之间。这种施动机构可使电梯的载重能力大为提高，在电梯空载上行或重
14、载下行时，电动机的负载最小，甚至是处在发电状态；而电梯在重载上行和空载下行时，电动机的负载最大，是处在拖动状态，这就要求电动机在四象限内运行。为满足乘客的舒适感和平层精度，要求电动机在各种负载下都有良好的调速性能和难确停车性能。电梯的工作原理 1.变频调速器在电机的应用变频调速器在电机的应用 第二章第二章 电动机的基础电动机的基础知识知识 1.异步电动机构造和原理异步电动机构造和原理 图图2 2-1 1 异步电动机构造异步电动机构造 a a）外形）外形 b b）定子）定子 c c）转子）转子 2.2.旋转原理旋转原理 图图2 2-2 2 三相交流异步电动机旋转原理三相交流异步电动机旋转原理 a
15、 a）三相交流电流）三相交流电流 b b）三相绕组）三相绕组 c c）旋转原理）旋转原理 3 3.电动机定子和转子的能量传递电动机定子和转子的能量传递 图图2 2-3 3 能量传递能量传递 a a）从电能转变成机械能）从电能转变成机械能 b b）定子与转子能量传递）定子与转子能量传递 电流特性：输入电机电流=励磁电流+转矩电流 输出电流取决于负载的大小 7.7.异步电动机的特性异步电动机的特性 :启动力矩启动力矩电动机停止，通电后电动机停止，通电后,电动机产生的力矩电动机产生的力矩 Ts=1.25TN;最大转矩最大转矩电动机在最大转差电动机在最大转差Sm时，产生的最大转矩时，产生的最大转矩Tm
16、;空载电流空载电流空载电流主要是励磁电流，转速几乎达到同步空载电流主要是励磁电流，转速几乎达到同步;电动状态电动状态电机产生转矩，带动负载转动电机产生转矩，带动负载转动;再生制动状态再生制动状态由于负载原因，电机实际转速超过同步转由于负载原因，电机实际转速超过同步转 速，即设备带动电机转动速，即设备带动电机转动.三.变频器调速原理 380V 50HZ f =0 500HZ 图图 3 3-1 1 变频调速变频调速 变频调速变频调速 f f 变极对数调速变极对数调速 P P 变转差率调速变转差率调速 S S 1.1.变频调速原理变频调速原理 2.交交直直交变频器基本结构交变频器基本结构 图图3 3-2 2 交交直直交变频器主回路图交变频器主回路图 整整 流流 器器 滤滤 波波 器器 逆逆 变变 器器 3.三相逆变桥示意图三相逆变桥示意图 图图3 3-3 3 三相逆变桥三相逆变桥 4.开关元器件应满足的条件开关元器件应满足的条件 图图3 3-4 4 开关元器件的条件开关元器件的条件 1 1.能承受足够大的电压和电流 2.2.允许长时间频繁接通和关断 3 3.接通和关断的控制十分方便 开关元器
