變頻器教程(變頻器入門必須掌握的操作有哪些?)
1.變頻器入門必須掌握的操作有哪些?
《變頻器維修入門與故障檢修238例》結(jié)合國內(nèi)變頻器的使用與維修技術(shù)現(xiàn)狀，以剛剛從事變頻器維修的人員為讀者對象，系統(tǒng)地介紹了變頻器維修的基礎(chǔ)知識、變頻器維修常用電工儀器儀表、變頻器故障的檢查方法、變頻器的故障分析與維修測試、變頻器故障報(bào)警信息的處理與檢修實(shí)例，集基礎(chǔ)知識、維修方法、變頻器故障報(bào)警信息處理、維修實(shí)例于一體，讀者可以以此為“橋梁”，全面了解和掌握變頻器維修的操作技能。
《變頻器維修入門與故障檢修238例》內(nèi)容新穎實(shí)用、文字通俗易懂，是剛剛從事變頻器維修的人員的必備讀物，也可作為職業(yè)技術(shù)學(xué)院電器維修專業(yè)、變頻器維修培訓(xùn)班學(xué)員和教師的參考用書。
2.變頻器的知識,原理及操作方法
變頻器主要由整流（交流變直流）、濾波、再次整流（直流變交流）、制動單元、驅(qū)動單元、檢測單元微處理單元等組成的。
1. 電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度為什么能夠自由地改變？ *1: r/min 電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度單位：每分鐘旋轉(zhuǎn)次數(shù)，也可表示為rpm. 例如：2 極電機(jī)50Hz 3000 [r/min] 4 極電機(jī)50Hz 1500 [r/min] $電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度同頻率成比例. 本文中所指的電機(jī)為感應(yīng)式交流電機(jī)，在工業(yè)中所使用的大部分電機(jī)均為此類型電機(jī)。感應(yīng)式交流電機(jī)（以后簡稱為電機(jī)）的旋轉(zhuǎn)速度近似地確決于電機(jī)的極數(shù)和頻率。
由電機(jī)的工作原理決定電機(jī)的極數(shù)是固定不變的。由于該極數(shù)值不是一個連續(xù)的數(shù)值（為2 的倍數(shù)，例如極數(shù)為2,4,6），所以一般不適和通過改變該值來調(diào)整電機(jī)的速度。
另外，頻率能夠在電機(jī)的外面調(diào)節(jié)后再供給電機(jī)，這樣電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度就可以被自由的控制。 因此，以控制頻率為目的的變頻器，是做為電機(jī)調(diào)速設(shè)備的優(yōu)選設(shè)備。
n = 60f/p n： 同步速度f： 電源頻率p： 電機(jī)極對數(shù) 改變頻率和電壓是最優(yōu)的電機(jī)控制方法 如果僅改變頻率而不改變電壓，頻率降低時會使電機(jī)出于過電壓（過勵磁），導(dǎo)致電機(jī)可能被燒壞。因此變頻器在改變頻率的同時必須要同時改變電壓。
輸出頻率在額定頻率以上時，電壓卻不可以繼續(xù)增加，最高只能是等于電機(jī)的額定電壓。 例如：為了使電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度減半，把變頻器的輸出頻率從50Hz 改變到25Hz，這時變頻器的輸出電壓就需要從400V 改變到約200V 2. 當(dāng)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度（頻率）改變時，其輸出轉(zhuǎn)矩會怎樣？ *1： 工頻電源由電網(wǎng)提供的動力電源（商用電源） *2： 起動電流當(dāng)電機(jī)開始運(yùn)轉(zhuǎn)時，變頻器的輸出電流 變頻器驅(qū)動時的起動轉(zhuǎn)矩和最大轉(zhuǎn)矩要小于直接用工頻電源驅(qū)動，電機(jī)在工頻電源供電時起動和加速沖擊很大，而當(dāng)使用變頻器供電時，這些沖擊就要弱一些。
工頻直接起動會產(chǎn)生一個大的起動起動電流。而當(dāng)使用變頻器時，變頻器的輸出電壓和頻率是逐漸加到電機(jī)上的，所以電機(jī)起動電流和沖擊要小些。
通常，電機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩要隨頻率的減?。ㄋ俣冉档停┒鴾p小。減小的實(shí)際數(shù)據(jù)在有的變頻器手冊中會給出說明。
通過使用磁通矢量控制的變頻器，將改善電機(jī)低速時轉(zhuǎn)矩的不足，甚至在低速區(qū)電機(jī)也可輸出足夠的轉(zhuǎn)矩。 3.當(dāng)變頻器調(diào)速到大于50Hz 頻率時，電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩將降低。
通常的電機(jī)是按50Hz 電壓設(shè)計(jì)制造的，其額定轉(zhuǎn)矩也是在這個電壓范圍內(nèi)給出的。因此在額定頻率之下的調(diào)速稱為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速. （T=Te, P<=Pe）變頻器輸出頻率大于50Hz 頻率時，電機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩要以和頻率成反比的線性關(guān)系下降。
當(dāng)電機(jī)以大于50Hz 頻率速度運(yùn)行時，電機(jī)負(fù)載的大小必須要給予考慮，以防止電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的不足。 舉例，電機(jī)在100Hz 時產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩大約要降低到50Hz 時產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的1/2。
因此在額定頻率之上的調(diào)速稱為恒功率調(diào)速. （P=Ue*Ie） 4. 變頻器50Hz 以上的應(yīng)用情況 大家知道， 對一個特定的電機(jī)來說， 其額定電壓和額定電流是不變的. 如變頻器和電機(jī)額定值都是： 15kW/380V/30A， 電機(jī)可以工作在50Hz 以上 當(dāng)轉(zhuǎn)速為50Hz 時， 變頻器的輸出電壓為380V， 電流為30A. 這時如果增大輸出頻率到60Hz， 變頻器的最大輸出電壓電流還只能為380V/30A. 很顯然輸出功率不變. 所以我們稱之為恒功率調(diào)速. 這時的轉(zhuǎn)矩情況怎樣呢？ 因?yàn)镻=wT (w：角速度， T：轉(zhuǎn)矩). 因?yàn)镻 不變， w 增加了， 所以轉(zhuǎn)矩會相應(yīng)減小. 我們還可以再換一個角度來看： 電機(jī)的定子電壓U = E + I*R (I 為電流， R 為電子電阻， E 為感應(yīng)電勢) 可以看出， U,I 不變時， E 也不變. 而E = k*f*X, (k：常數(shù)， f： 頻率， X：磁通)， 所以當(dāng)f 由50-->60Hz 時， X 會相應(yīng)減小。 對于電機(jī)來說， T=K*I*X, (K：常數(shù)， I：電流， X：磁通)， 因此轉(zhuǎn)矩T 會跟著磁通X 減小而減小. 同時， 小于50Hz 時， 由于I*R 很小， 所以U/f=E/f 不變時， 磁通（X）為常數(shù). 轉(zhuǎn)矩T和電流成正比. 這也就是為什么通常用變頻器的過流能力來描述其過載（轉(zhuǎn)矩）能力. 并稱為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速（額定電流不變-->最大轉(zhuǎn)矩不變） 結(jié)論： 當(dāng)變頻器輸出頻率從50Hz 以上增加時， 電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩會減小. 5. 其他和輸出轉(zhuǎn)矩有關(guān)的因素 發(fā)熱和散熱能力決定變頻器的輸出電流能力，從而影響變頻器的輸出轉(zhuǎn)矩能力。
載波頻率： 一般變頻器所標(biāo)的額定電流都是以最高載波頻率， 最高環(huán)境溫度下能保證持續(xù)輸出的數(shù)值. 降低載波頻率， 電機(jī)的電流不會受到影響。但元器件的發(fā)熱會減小。
環(huán)境溫度：就象不會因?yàn)闄z測到周圍溫度比較低時就增大變頻器保護(hù)電流值. 海拔高度： 海拔高度增加， 對散熱和絕緣性能都有影響.一般1000m 以下可以不考慮. 以上每1000 米降容5%就可以了. 6. 矢量控制是怎樣改善電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩能力的？ *1： 轉(zhuǎn)矩提升 此功能增加變頻器的輸出電壓（主要是低頻時），以補(bǔ)償定子電阻上電壓降引起的輸出轉(zhuǎn)矩?fù)p失，從而改善電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩。 $ 改善電機(jī)低速輸出轉(zhuǎn)矩不足的技術(shù) 使用"矢量控制"，可以使電機(jī)在低速，如（無速度傳感器時）1Hz（對4 極電機(jī)，其轉(zhuǎn)速大約為30r/min）時的輸出轉(zhuǎn)矩可以達(dá)到電機(jī)在50Hz 供電輸出的轉(zhuǎn)矩（最大約為額定轉(zhuǎn)矩的150%）。
對于常規(guī)的V/F 控制，電機(jī)的電壓降隨著電機(jī)。
3.怎么學(xué)習(xí)變頻器知識?
首先，變頻器培訓(xùn)的老師建議：理論+實(shí)踐相結(jié)合
實(shí)踐：結(jié)合實(shí)踐的一些特殊要求做調(diào)試，這個需要經(jīng)驗(yàn)的累積
其次，您也可以去參加一些變頻器、PLC培訓(xùn)的機(jī)構(gòu)，以此來提高自己，通過參加培訓(xùn)，提升自身的技能，這種就是可以快速學(xué)習(xí)的一個途徑。
如果搞維修或售后的話，必須要知道變頻器的主電路圖，整流，濾波，逆變。一些電子元器件必須要知道，從便頻頻器的主電路中比如壓敏電阻，充電電阻，均壓電阻，無感電容，濾波電容，驅(qū)動電路的多種光耦如250,350,3120,316，這是簡稱，這些光耦的作用和管腳就一定要知道。因?yàn)榫S修的過程中始終要，判斷器件的好壞。
售后的話，一定要了解電機(jī)的工作特性，建議學(xué)一些宏觀的東西，就是電機(jī)這塊，你知道，否則，現(xiàn)場電機(jī)壞了，肯定能導(dǎo)致變頻器不能正常工作。如電機(jī)的額定電流，電機(jī)的絕緣繞組這塊。還有的就是常用的低壓電器這塊，主要用到的是開關(guān)盒接觸器，繼電器，轉(zhuǎn)速表什么的，對了還有電位器（安裝時大都會用到的）。這只是你能很快能工作的最基本的。 如果想好好學(xué)下的話，學(xué)下這些課程（電力電子）（數(shù)，模電運(yùn)算部分）（電路，主要是運(yùn)放章節(jié)）（低壓電器）（電機(jī)與拖動）有精力的話學(xué)下PLC。
變頻器的學(xué)習(xí)還是要注重操作，只有把所學(xué)的應(yīng)用到實(shí)際的項(xiàng)目中去才能有提高。
4.變頻器的基本操作方式
一、變頻器的空載通電驗(yàn) 11 將變頻器的接地端子接地。
21 將變頻器的電源輸入端子經(jīng)過漏電保護(hù)開關(guān)接到電源上。 31 檢查變頻器顯示窗的出廠顯示是否正常，如果不正確，應(yīng)復(fù)位，否則要求退換。
41 熟悉變頻器的操作鍵。 一般的變頻器均有運(yùn)行（RUN） 、停止（STOP） 、編程（PROG） 、 數(shù)據(jù)P確認(rèn)（DATAPENTER） 、增加（UP、▲） 、減少（DOWN、"） 等6 個鍵，不同變頻器操作鍵的定義基本相同。
此外有的變頻器還 有監(jiān)視（MONITORPDISPLAY） 、復(fù)位（RESET） 、寸動（JOG） 、移位 （SHIFT） 等功能鍵。 二、變頻器帶電機(jī)空載運(yùn)行 11 設(shè)置電機(jī)的功率、極數(shù)，要綜合考慮變頻器的工作電流。
21 設(shè)定變頻器的最大輸出頻率、基頻、設(shè)置轉(zhuǎn)矩特性。VPf 類型的選擇包括最高頻率、基本頻率和轉(zhuǎn)矩類型等項(xiàng)目。
最高 頻率是變頻器—電動機(jī)系統(tǒng)可以運(yùn)行的最高頻率，由于變頻器 自身的最高頻率可能較高，當(dāng)電動機(jī)容許的最高頻率低于變頻 器的最高頻率時，應(yīng)按電動機(jī)及其負(fù)載的要求進(jìn)行設(shè)定。基本 頻率是變頻器對電動機(jī)進(jìn)行恒功率控制和恒轉(zhuǎn)矩控制的分界 線，應(yīng)按電動機(jī)的額定電壓進(jìn)行設(shè)定。
轉(zhuǎn)矩類型指的是負(fù)載是 恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載還是變轉(zhuǎn)矩負(fù)載。用戶根據(jù)變頻器使用說明書中的 VPf 類型圖和負(fù)載特點(diǎn)，選擇其中的一種類型。
通用變頻器均 備有多條VPf 曲線供用戶選擇，用戶在使用時應(yīng)根據(jù)負(fù)載的性 質(zhì)選擇合適的VPf 曲線。如果是風(fēng)機(jī)和泵類負(fù)載，要將變頻器 的轉(zhuǎn)矩運(yùn)行代碼設(shè)置成變轉(zhuǎn)矩和降轉(zhuǎn)矩運(yùn)行特性。
為了改善變 頻器啟動時的低速性能，使電機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩能滿足生產(chǎn)負(fù)載啟 動的要求，要調(diào)整啟動轉(zhuǎn)矩。在異步電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)矩 的控制較復(fù)雜。
在低頻段，由于電阻、漏電抗的影響不容忽略， 若仍保持VPf 為常數(shù)，則磁通將減小，進(jìn)而減小了電機(jī)的輸出轉(zhuǎn) 矩。為此，在低頻段要對電壓進(jìn)行適當(dāng)補(bǔ)償以提升轉(zhuǎn)矩。
一般 變頻器均由用戶進(jìn)行人工設(shè)定補(bǔ)償。日立J300 變頻器則為用 戶提供兩種選擇：自行設(shè)定和自動轉(zhuǎn)矩提升。
31 將變頻器設(shè)置為自帶的鍵盤操作模式，按運(yùn)行鍵、停止 鍵，觀察電機(jī)是否能正常地啟動、停止。 41 熟悉變頻器運(yùn)行發(fā)生故障時的保護(hù)代碼，觀察熱保護(hù)繼 電器的出廠值，觀察過載保護(hù)的設(shè)定值，需要時可以修改。
變頻 器的使用人員可以按變頻器的使用說明書對變頻器的電子熱繼 電器功能進(jìn)行設(shè)定。電子熱繼電器的門限值定義為電動機(jī)和變 頻器兩者的額定電流的比值，通常用百分?jǐn)?shù)表示。
當(dāng)變頻器的 輸出電流超過其容許電流時，變頻器的過電流保護(hù)將切斷變頻 器的輸出。因此，變頻器電子熱繼電器的門限最大值不超過變 頻器的最大容許輸出電流。
三、帶載試運(yùn)行 11 手動操作變頻器面板的運(yùn)行停止鍵，觀察電機(jī)運(yùn)行停止 過程及變頻器的顯示窗，看是否有異?，F(xiàn)象。 21 如果啟動P停止電機(jī)過程中變頻器出現(xiàn)過流保護(hù)動作，應(yīng) 重新設(shè)定加速P減速時間。
電機(jī)在加、減速時的加速度取決于加 速轉(zhuǎn)矩，而變頻器在啟、制動過程中的頻率變化率是用戶設(shè)定 的。若電機(jī)轉(zhuǎn)動慣量或電機(jī)負(fù)載變化，按預(yù)先設(shè)定的頻率變化 率升速或減速時，有可能出現(xiàn)加速轉(zhuǎn)矩不夠，從而造成電機(jī)失 速，即電機(jī)轉(zhuǎn)速與變頻器輸出頻率不協(xié)調(diào)，從而造成過電流或過 電壓。
因此，需要根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)動慣量和負(fù)載合理設(shè)定加、減速時 間，使變頻器的頻率變化率能與電機(jī)轉(zhuǎn)速變化率相協(xié)調(diào)。檢查 此項(xiàng)設(shè)定是否合理的方法是先按經(jīng)驗(yàn)選定加、減速時間進(jìn)行設(shè) 定，若在啟動過程中出現(xiàn)過流，則可適當(dāng)延長加速時間；若在制 動過程中出現(xiàn)過流，則適當(dāng)延長減速時間。
另一方面，加、減速 時間不宜設(shè)定太長，時間太長將影響生產(chǎn)效率，特別是頻繁啟、 制動時。 31 如果變頻器在限定的時間內(nèi)仍然保護(hù)，應(yīng)改變啟動P停止 的運(yùn)行曲線，從直線改為S 形、U 形線或反S 形、反U 形線。
電機(jī)負(fù)載慣性較大時，應(yīng)該采用更長的啟動停止時間，并且根據(jù)其 負(fù)載特性設(shè)置運(yùn)行曲線類型。 41 如果變頻器仍然存在運(yùn)行故障，應(yīng)嘗試增加最大電流的 保護(hù)值，但是不能取消保護(hù)，應(yīng)留有至少10 %~20 %的保護(hù)余量。
51 如果變頻器運(yùn)行故障還是發(fā)生，應(yīng)更換更大一級功率的 變頻器。 61 如果變頻器帶動電機(jī)在啟動過程中達(dá)不到預(yù)設(shè)速度，可 能有兩種情況：。
5.變頻器工作原理演示
變頻器工作原理：
主電路是給異步電動機(jī)提供調(diào)壓調(diào)頻電源的電力變換部分，變頻器的主電路大體上可分為兩類：電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器，直流回路的濾波是電容。電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器，其直流回路濾波是電感。 它由三部分構(gòu)成，將工頻電源變換為直流功率的“整流器”，吸收在變流器和逆變器產(chǎn)生的電壓脈動的“平波回路”。
知識點(diǎn)延伸：
變頻器是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)，通過改變電機(jī)工作電源頻率方式來控制交流電動機(jī)的電力控制設(shè)備。變頻器主要由整流（交流變直流）、濾波、逆變（直流變交流）、制動單元、驅(qū)動單元、檢測單元微處理單元等組成。變頻器靠內(nèi)部IGBT的開斷來調(diào)整輸出電源的電壓和頻率，根據(jù)電機(jī)的實(shí)際需要來提供其所需要的電源電壓，進(jìn)而達(dá)到節(jié)能、調(diào)速的目的，另外，變頻器還有很多的保護(hù)功能，如過流、過壓、過載保護(hù)等等。隨著工業(yè)自動化程度的不斷提高，變頻器也得到了非常廣泛的應(yīng)用。
6.變頻器基礎(chǔ)原理知識
1、避免振動與沖擊。為了防止引發(fā)電器接觸不良。變頻器安裝場所應(yīng)
遠(yuǎn)離振動源和沖擊源.并使用減振橡膠墊固定控制柜內(nèi)電磁開關(guān)之類易產(chǎn)生
振動的元器件。
2、工作溫度宜低。變頻器的工作溫度應(yīng)控制在40℃以下、并嚴(yán)格遵守
產(chǎn)品說明書中的安裝要求.絕對不允許把發(fā)熱元器件緊靠變頻器的底部
安裝。
3、變頻器在工作時會產(chǎn)生很多干擾電磁波，對附近的儀表、儀器有一
定的干擾。因此柜內(nèi)的儀表和電子系統(tǒng)應(yīng)選用金屬外殼屏蔽，元器件可
靠接地。除此之外.變頻器控制線與電源線應(yīng)分開布線，切忌將各類導(dǎo)線捆
成一束走線。各電器元件、儀表及儀表之間的走線應(yīng)選用屏蔽控制電纜。如
果處理不好.電磁干擾會使整個系統(tǒng)無法工作。
7.怎么學(xué)習(xí)變頻器知識
首先，變頻器培訓(xùn)的老師建議：理論+實(shí)踐相結(jié)合 實(shí)踐：結(jié)合實(shí)踐的一些特殊要求做調(diào)試，這個需要經(jīng)驗(yàn)的累積 其次，您也可以去參加一些變頻器、PLC培訓(xùn)的機(jī)構(gòu)，以此來提高自己，通過參加培訓(xùn)，提升自身的技能，這種就是可以快速學(xué)習(xí)的一個途徑。
如果搞維修或售后的話，必須要知道變頻器的主電路圖，整流，濾波，逆變。一些電子元器件必須要知道，從便頻頻器的主電路中比如壓敏電阻，充電電阻，均壓電阻，無感電容，濾波電容，驅(qū)動電路的多種光耦如250,350,3120,316，這是簡稱，這些光耦的作用和管腳就一定要知道。
因?yàn)榫S修的過程中始終要，判斷器件的好壞。 售后的話，一定要了解電機(jī)的工作特性，建議學(xué)一些宏觀的東西，就是電機(jī)這塊，你知道，否則，現(xiàn)場電機(jī)壞了，肯定能導(dǎo)致變頻器不能正常工作。
如電機(jī)的額定電流，電機(jī)的絕緣繞組這塊。還有的就是常用的低壓電器這塊，主要用到的是開關(guān)盒接觸器，繼電器，轉(zhuǎn)速表什么的，對了還有電位器（安裝時大都會用到的）。
這只是你能很快能工作的最基本的。 如果想好好學(xué)下的話，學(xué)下這些課程（電力電子）（數(shù)，模電運(yùn)算部分）（電路，主要是運(yùn)放章節(jié)）（低壓電器）（電機(jī)與拖動）有精力的話學(xué)下PLC。
變頻器的學(xué)習(xí)還是要注重操作，只有把所學(xué)的應(yīng)用到實(shí)際的項(xiàng)目中去才能有提高。
