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最新版,变频器教育用资料,安川（上海）驱动控制事业部,1,目 录第1章：电机的原理和控制方法第2章：变频器的原理和特性第3章：变频器的运行特性第4章：变频器驱动、外围器件的选定第5章：变频器的功能和优点第6章：变频器驱动的注意点第7章：高次谐波和噪音第8章：保养点检第9章：附录,1章：电机的原理和控制方法,2,电机,以动力为主要目的的电机,以动态应答为主要目的的电机,直流电机（并励、串励、复励）,交流电机,感应电机（鼠笼式、线圈式）同步电机（磁场线圈式、永磁式）涡流电机（VS-MOTOR）,伺服电机,直流伺服电机交流伺服电机（SM形、IM形）,3,电机的种类,1-1.电机的种类和特性 1-1-1.电机的种类,(a)鼠笼式感应电机的结构（全封闭外扇形的例子）,感应电机的结构,输出轴,定子外壳,端子箱,外风扇,定子线圈,轴承,内风扇,转子短路环,风扇罩,转子铁芯,定子铁芯,中心高（机座号）,端盖,(b)鼠笼式转子（除去铁芯部分）,1-1-2.感应电机的结构,4,阿拉戈圆盘(若使磁铁旋转，则圆盘也随之旋转),若使磁铁旋转，则鼠笼式的转子也同方向随之转动。,磁极,旋转轴,铝盘,5,N,S,1-1-3.阿拉戈圆盘,FL,FR,e,IM,I2,旋转磁场,N,S,B,F,I,F：力,B：磁力线密度,I：电流,1-1-4.螺旋法则,左手螺旋法则,右手螺旋法则,6,电流的方向,磁力线的方向,右螺旋,A、右手螺旋法则,电流的方向,B、线圈的电流和磁力线的方向,磁力线的方向,电流的方向,线圈的始绕点,线圈的终绕点,从纸的表面向里面的方向从纸的里面向表面的方向,7,电流产生的磁力线,1-1-5.电流产生的磁力线,三相电机，使用三相交流电代替磁铁的旋转，产生了【旋转磁场】。,U,V,W,U,V相,V,W,U,V,W,8,0,2,（极）旋转磁场的原理,U,V,W 线圈的始绕点U,V,W线圈的终绕点,1-1-6.旋转磁场的原理（一）,U,V,W,U,V,W,1个周期,（电流）三相交流,磁场方向,三相交流（电源）和磁场方向,感应电机,U相,4极电机的旋转磁场,（）线圈的配置,（）三相交流电流,U相,V相,W相,U,V,W,1-1-6.旋转磁场的原理（二）,9,将上式换算一下，得到如下结果。,因而,同步旋转速度 旋转磁场的速度又叫同步旋转速度(NS)，此速度由定子线圈结构所决定的磁极数（极数）P和 电源频率f决定。,旋转速度 转子的速度N(min-1)比同步旋转速度NS略慢。此相差的量叫做转差。,NS:同步旋转速度(min-1),f:频率(Hz),10,(min-1),(min-1),NS：是由电机的规格决定的固有值。S：根据负载大小变化的值,感应电机的速度,1-1-7.感应电机的速度,S,N,S,N,N,S,S,N,S,N,N,S,S,N,N,N,N,S,S,S,2p,4p,8p,6p,(a)同步旋转速度(min-1),(b)极数(p),11,极数和同步旋转速度,1-1-8.极数和同步转速,12,3600,1800,0,(4P,60Hz的时候(min-1),感应电机的特性,1-1-9.感应电机的特性（一）,额定旋转速度,同步旋转速度,600,700,500,-1800,起动电流,额定电流,空载电流,转矩,最大转矩,起动转矩额恒转矩,反相制动领域,反相制动,转差（额定）,电动领域,再生制动领域,（感应发电机）,电流,感应电机的特性表,1-1-9.感应电机的特性（二）,13,三相鼠笼式感应电机根据起动转矩的不同进行的分类,14,1-1-10.三相鼠笼式感应电机的分类,电机的基本记号,附加记号,保护外罩形,机械起动特性,FE：全封闭外扇形EE：全封闭形BD：防滴保护形FG：耐压防爆形,I：变频器K：外力冷却扇M：带PG：屋外F：防爆C：防腐蚀1：法兰1形5：法兰5形7：法兰7形8：法兰8形,15,1-1-11.电机的基本记号,（-1）,16,感应电机的速度变化,感应电机的控制方式,1-1-12.感应电机的控制方式,p,S,负载转矩,电机产生的转矩和负载转矩的交点为运行速度,极数大,P改变方式,（极数切换电机）,S改变方式,定子电压控制,S改变方式,转子电阻控制,f改变方式,（定子频率控制变频驱动）,频率小,电压小,转子电阻大,*不带端子箱的结构，在保护记号前加“BODY”。,17,防滴保护形,1-1-13.电机的种类（一）,18,全封闭外扇形,1-1-13.电机的种类（二）,19,屋外形防腐蚀形,1-1-13.电机的种类（三）,(増安型，耐压，内压),20,防爆形,1-1-13.电机的种类（四）,磁通量和电压、频率的关系如下所示。,例 题 速度减半(60Hz30Hz)的场合 为使磁通量保持恒定，按照上面的式子，设置变频器的输出电压和频率。,200,100,电压（）,0,30,60,21,频率（Hz）,实际上，为了补偿电机的电压降，低频率时的电压要提高150%-200%。,变频器驱动时的电机特性,1-2.变频器驱动时的电机特性,电机额恒转矩的计算公式如下所示。,例 题 7.5kW4P，额定旋转速度 1740(min-1)的场合,额恒转矩 TM 974,电机额恒功率 P(kW),额定旋转速度 N(r/min),(kgfm),额恒转矩 TM,电机额恒功率 P(W),额定旋转速度 N(min-1),(Nm),60,2,额恒转矩 TM,7.5103,1740,(Nm),41.2,60,2,22,电机额恒转矩,1-2-1.电机额恒转矩,MKS 单位：M（米）,K（千克）,S（秒）SI 单位：System International,1kgf=9.8(N),MKS单位的场合,SI单位的场合,MKS单位的场合,SI单位的场合,S,N,S,N,N,S,2p,4p,则转子的转速N(min-1)，可以如下表示。,因此、,旋转速度 以同步速度NS为基准，定义转差率S，,旋转磁场的旋转速度（NS）,NS,f,p,=,120,(,),1,min,(,),1,min,1-2-2.电机的旋转速度,例 题=60Hz,P=4P，S=3%,NM,(min-1),(1-0.03),18000.97,1746,23,负载转矩变动的场合 负载转矩增大时，电机旋转速度减慢（转差增大）；负载转矩减小时，旋转速度加快。此时，负载转矩越大，电机电流也越大。,电机外加电压变化时。电机的发生转矩和电压的平方成正比。电压降低的话，则电机旋转速度减慢。（转差增大）,电压变动和速度变化,负载变动和速度变化,24,负载变动和电压变动,负载转矩一定,负载转矩小,负载转矩大,输出转矩,1-2-3.负载变动和电压变动,输出转矩,旋转速度,转矩,转矩,电压大,电压小,旋转速度,变频器驱动时的特征由于是从低频起动，起动电流与商用电源运行时相比得到大幅控制。旋转速度和电源频率无关可任意设定。,(V/f运行的例子）,电机电流转矩特性比较,1-2-4.电机电流和转矩特性比较,25,变频器的过载耐量,电流,电流,转矩,转矩,7.5kW 4P的例,在日本国内，由于电源频率会因地区不同而异，因此标准电机备有三种规格。,三额定值的比较,1-2-5.三额定值的比较,26,各额定电源的额定电流以I(200/50),I(200/60),I(220/60)表示，则有以下的关系 50Hz时的电流为最大。I(200/50)I(200/60)I(220/60)可以看出，50Hz和60Hz时的电机额恒转矩不同。,50Hz和60Hz的不同点,1-2-6.50Hz和60Hz的不同点,50 Hz时的转矩：,60 Hz时的转矩：,50Hz时，转矩（力）大，电机的电流也大。因此电机的温升要比60Hz时的高。,20%UP,27,变频率器的输出电压不会高于电源电压。因此，频率超过50Hz或60Hz(基波频率)时，输出电压为定值。电机电压(V)，频率(f)和转矩的关系如下所示。,K：参数I：电流：磁力线,由于只有频率变动，如上示所示电机电流值如果一定时，则转矩和频率呈反比关系。此领域称之为恒功率领域。,频率超过50Hz/60Hz时的运行情况,转矩,1-2-7.频率超过50Hz和60Hz时的运行情况,28,）IPM电机的旋转原理IPM电机的旋转原理，就是利用同步状态下的磁铁转矩和磁阻转矩，这两个转矩的产生机制。,IPM Interior Permanent Magnet（磁铁转矩磁阻转矩=IPM电机）,S,S,定子线圈,转子,S,磁铁转矩,定子线圈,转子,转矩,永磁铁和固定线圈的相互作用所产生的转矩,1-2-8.IPM电机（一）,磁阻转矩,定子线圈产生的旋转磁场流向转子，并和转子线圈相互作用所产生的转矩,29,）什么是IPM电机？由电枢（固定侧）和励磁（旋转侧）构成。电枢上绕有三相线圈，这和感应电机一样，是形成旋转磁场用的。磁场是由永磁铁形成的N，S极的磁极。这种关系就如下图所示，定子上的旋转磁极（N，S极）和转子磁极（n，S极），模块化。旋转磁场N，S极旋转时，磁极S，n极被吸引，并以同样速度旋转。,S,N,S,n,电枢（定子）,励磁（转子）,旋转磁场,旋转方向,1-2-8.IPM电机（二）,30,下表是鼠笼式感应电机和SPM电机、IPM电机、ISM电机的转子结构的不同点，以及特性、特征的不同点。,1-2-8.IPM电机（三）,31,2章：变频器的原理和特性,32,33,变频器的结构,2-1.变频器的结构（一）,整流回路(整流器部),直流中间回路(平滑回路部),逆变换回路(变频器部),交流电,(商用电源),交流,控制回路部,M,电机,（VVVF）,交流,交流,直流,电压,电压,电压,电流,电流,电流,交流,交流,直流,2-1.变频器的结构（二）,电圧电流,IM,U,脉冲列输出,R,S,电圧电流,电圧电流,多功能模拟输出（输出频率、电流等）,故障输出,多功能接点输出（运行中、速度一致等）,多功能输入,顺控公共点,模拟输入（速度设定）,脉冲列输入,数字操作器,模拟监视,电源,输入端子,输出端子,整流回路,平滑回路,逆变换回路,正转,反转,(二极管),(电容),通信输入,（IGBT）,34,R,S4,S3,S1,S2,直流电源,交流的形成方法,Ed,单相变频器的原理,2-2.变频器的原理（一）,0,电流波形,S1 S4 ON,S1 S4 ON,S2 S3 ON,ON,ON,ON,开关S1,S4S2,S3,+Ed,-Ed,35,三相变频器 基本回路,2-2.变频器的原理（二）,三相变频器基本回路,S1,S2,S3,S4,S5,S6,U-V,V-W,W-U,0,60,120,180,240,300,360,60,120,180,240,300,“a”,开关图,输出电压,三相交流的形成方法,U,V,P,N,S3,S1,S5,S4,S6,S2,直流电源,电机,W,【区间“a”的电流流动】,36,IM,电机,三相交流,Ed,直流电源,晶体管变频器基本回路,+Ed,-Ed,2-2.变频器的原理（三）,绝缘栅双极晶体管 IGBT,37,变频器使用的主要半导体电子元件,2-2.变频器的原理（四）,38,(Ed:直流电压),39,电压形变频器的控制方式,2-3.变频器的控制特性,P,N,C,MC 电阻短路用电磁接触器,R,D3,D2,D1,D6,D5,D4,40,V,V,Ed,VS,抑制浪涌电流的电阻,整流器部和浪涌电流控制回路,VS（V）,2-4.整流器的控制特性,二极管,平滑电容,峰值过高,I,t,t,峰值变小，防止二极管的破损,I,(a)无抑制浪涌电流的电阻时,(b)有抑制浪涌电流的电阻时,41,0,0,浪涌电流,2-5.浪涌电流控制回路,三相电源,IM,电压电流检出,N,0,t,加减速中断信号,V,0,f,PWM信 号发生器,基极驱动器,电压指令,加减速调整器,V/f设定器,频率指令,速度(频率)指令,晶体管 基极信号,电流检出器,电机,变频器,整流器,42,V/f 控制 PWM 变频器,2-6.V/f控制和矢量控制（一）,43,在V/f控制方式下，当E/f磁通量保持恒定时，会补偿电机定子线圈的电压降低量。,V/f 控制时的电压频率特性,2-6.V/f控制和矢量控制（二）,(a)电机一相的等价回路,(b)矢量图,V:电机端子电压 r1:定子线圈电阻 E:电机（内部）感应电压 r2:转子线圈电阻 I1:电机定子电流 l1:定子线圈漏电感 I2:电机转子电流 M:励磁电感 IM:励磁电流（定子电流的励磁电流成分）S:转差：位相角：功率因数角,感应电机的等价回路和矢量图,2-6.V/f控制和矢量控制（三）,44,t,N,PWM控 制,速度指令,转矩指令,加减速调整器,速度反馈信号,速度控制器,速度控制,电流指令演算器,电流振幅指令,转矩电流指令,各相电流指令,计算器,瞬时电流控制回路,转差频率指令,励磁电流指令,速度控制，转矩控制切换器,电流相位指令,三相(或二相)电流反馈信号,PG(速度检出器)(脉冲发生器),电机,电流检出器,变频器,整流器,三相电源,M,45,矢量控制 PWM变频器,2-6.V/f控制和矢量控制（四）,矢量控制时的瞬时电流演算,电机定子电流I1=IM2+I2励磁电流、转子电流相位差tan=因此，=tan-1 将对应于转差S的频率作为 fS、则从电机定子频率得到反应电势E从转子电流 I2得到E=2f MIM=I2 从上述两式得到 fS=,I2IM,r2S,1 r2 I2 2 M IM,和电机的旋转数N对应的频率fn为（P：极数）5因此变频器的输出频率f为定子频率f和旋转磁场的转速（=2f）成比例，由的积分，相位角能够变动。=d t=2f d t由上面的和（+），就能得到 电机定子电流的瞬时相位。3.的补充,代入后,I2IM,2-6.V/f控制和矢量控制（五）,46,2-6.V/f控制和矢量控制（六）,实际电机,变频器,电机控制,假想电机,电压（交流）,电机电流实际值,误差,电机电流推定值,观测增益,磁通（推定值）速度（推定值）,+-,磁通观测器的概略图,47,2-6.V/f控制和矢量控制（七）,48,2-7.自学习（一）,何谓自学习功能用矢量控制驱动参数不明的电机场合，只需设定电机铭牌值，就能使电机自动运行、电机参数（适用电机的 电气参数）自动被设定的功能。变频器自学习和伺服系统的自学习（调查负载的大小）从根本上说是不一致的。,自学习的必要性 选择矢量控制或电机导线过长时，或者想最适宜地使用变频器内置的各功能时，自学习是很必要的。矢量控制是不受磁通和转矩干挠的，按指令控制转矩的控制方式。使用矢量控制时必须把电机参数设定给变 频器。若电机参数不吻合，将得不到矢量控制原有的特性。即便使用V/f控制，若电机电缆过长，会由于电缆阻抗导致输出电压损耗，使电机失速。为解决这一问题，最大 限度地发挥电机的功能，自学习是很有必要的。因此，运行前请务必进行自学习。,电机参数 为确保高速（额定频率的约90%以上）领域的性能，选择电机时，请选择电机的额定电压在变频器输入电源电 圧90%以下的电机。变频器的输入电压和电机额定电压相同的场合，会出现变频器的输出电压不足，乱调或振 动等情况，得不到矢量控制原有的性能。没有特别指定电机额定电圧的场合，请按如下方法选择额定电压的电机。200 V级（200 V/220 V电源）：电机额定电圧180 V400 V级（400 V/440 V电源）：电机额定电圧360 V 变频器输入电源电压在上述情况以外的场合，或只为抑制输出电流而提高电机电圧的场合，请选择变频器输 入电源电圧（公称电圧）的约90%作为额定电压的电机。,自学习的分类 F7内置有旋转形、停止形、线间电阻（停止）的3种自学习模式。请参照下表，实施最适宜的自学习。,49,、选択、切替。,V/F控制,带PGV/F控制,线间电阻,线间电阻,1,T1-00,电机1/2的选择,2,T1-01,自学习模式选择,3,T1-02,电机输出功率,0.40,0.40,0.40,0.40,0.40,0.40,0.40,0.40,4,T1-03,电机额定电圧,200,200,180,180,5,T1-04,电机额定电流,1.90,1.90,1.90,1.90,1.90,1.99,1.99,1.99,6,T1-05,电机基频,60.0,60.0,58.3,58.3,7,T1-06,电机的极数,8,T1-07,电机基本转速,1800,1800,1750,1750,9,T1-08,PG脉冲数,600,600,10,通常不显示。只有在选择了多功能模拟输入电机切换指令时，才显示。,（1中的某一个设为）,停止形,旋转形,停止形,线间电阻的,停止形自学习,无PG矢量控制,顺,序,参数,No,名称,自学习时设定参数一览,带PG矢量控制,旋转形,按 RUN 键，自学习开始,2（）,1,A1-02=0,FEQ 200V 0.4kw 4P,自学习的方法,30,S,带PG：EEK-IM 180V 0.4kw 4P,11,自学习结束后，按 Menu键，然后按 Enter 键就可以运行了,2-8.自学习（二）,50,3章：变频器的运行特性,51,V/f 控制的场合,起动转矩,3-1.加速特性,起动时，1.5Hz时负载转矩比电机产生的转矩大，电机不旋转。2Hz时，电机转矩增大，开始运行。,52,(a)加速时间设定适宜的场合,(b)加速时间的设定过短的场合,53,加速特性,I,I,t,t,t,t,3-1.加速特性（一）,变频器功率和电机功率相同时的过载能力,变频器功率大于电机功率时的过载能力,输出频率 f,电机转速 N,转差大,额定电流,额定电流,变频器输出频率(是设定的加速时间),电机旋转速度,电机电流,加速时间自动延长,峰值电流被限制在一定值以下,54,加速中失速防止,3-1.加速特性（二）,55,失速防止功能的实际测定例,3-1.加速特性（三）,56,减速时间设定值td,转差(负),N紧急减速的场合 转差：负,f,f,N,t,N缓慢减速的场合转差:正,减速特性,3-2.减速特性（一）,变频器输出频率(是设定的减速时间),电机旋转速度,直流电压,直流母线电压被限定在一定值以下,57,减速时间自动延长,减速中失速防止,3-2.减速特性（二）,变频器输出频率,负 荷,58,运行中失速防止,3-3.运行中失速防止,过负载,59,t,直流制动时间,f,t,f,直流电流,N,N,t,直流制动开始频率,f,直流电流,直流制动时间,N,f,（）减速停止时直流制动,（）全领域直流制动,（C）自由运行停止,停止特性,3-4.停止特性,60,变频器效率,变频器输出输出变频器输入 输出+损失,综合效率变频器效率电机效率,电机输出 变频器输入,电机效率,电机输出电机输入,输入输出电流相关图,3-5.变频器的效率和功率因数（一）,(a)商用电源运行,(b)变频器运行,61,INV的输入电流是包含高次谐波的歪波电流。因此说 INV的输入电流是包含高次谐波的综合实效电流。按上面公式所算出来的功率因数，有时会和功率因数计实测的值不同。,输入电压电流波形,3-5.变频器的效率和功率因数（二）,er,eS,et,er-S,er-t,eS-t,eS-r,et-r,et-S,电源相电压,电源电流,R相,S相,T相,高次谐波电流的产生,电源线间电压,3-5.变频器的效率和功率因数（三）,62,功率因数改善效果电源功率因数90%(100%负载),AC电抗器的连接方法,3-5.变频器的效率和功率因数（四）,连接方法 连接到变频器的输入侧,RST,MCCB,电源,AC电抗器,变频器,XYZ,UVW,AC电抗器,63,*1.电抗器和变频器间的接线尽力设 短在5m以下。尺寸比电源连接线稍宽。*2.G7的200V级 18.5110kW 的机种 400V级 18.5300kW 的机种 内置直流电抗器。功率因数改善效果在9395%左右。*3.不设置电抗器的场合。INV一般的电源功率因数是6090、具体会因电源阻抗不同，而有差异。,功率因数改善效果电源功率因数9395%(100%负载时),64,*3,DC电抗器的连接例,3-5.变频器的效率和功率因数（五）,DC电抗器,PN,PN,PN,+,+,+,65,不同电源的变频器输入电流波形例,3-5.变频器的效率和功率因数（六）,PN,PN,+,+,66,不同电源的变频器输入电流波形例2,3-5.变频器的效率和功率因数（七）,DC电抗器+AC电抗器的场合是28%,4章：变频器驱动、外围器件的选定,67,变频器产品系列,驱动器,0.1,0.2,0.4,0.75,1.5,3.7,5.5,55,75,110,160,容量（kW）,超级节能可调速驱动器Varispeed F7S无PG 对应IPM电机矢量控制 递减转矩负载用,超级节能可调速驱动器VS-686SS5 恒转矩负载用 递减转矩负载用,高性能 电流矢量控制通用变频器Varispeed F7节能强劲矢量控制,驱动器,电梯专用变频器Varispeed L7感应同步电机兼用矢量控制,IM/PM兼用驱动器,300,小型超级节能可调速驱动器Varispeed V7 picoPM电机无传感器控制,环保型电机驱动器矩阵变频器Varispeed AC节能驱动器,22,7.5,45,VS mini V7,VS mini J7,三相200V级,三相400V级,单相200V级,Varispeed G7,Varispeed F7,三相400V级,三相400V级,三相200V级,三相200V级,三相400V级,单相200V级,三相200V级,三相400V级,Varispeed AC,三相200V级,Varispeed L7,三相200V级,Varispeed V7 pico,三相200V级,三相400V级,三相400V级,Varispeed F7S,VS-686SS5,三相400V级,三相200V级,三相200V级,高性能适应环境矢量控制通用变频器Varispeed G7电平控制,小型通用矢量控制变频器VS mini V7超小型电圧矢量控制,小型通用变频器VS mini J7接触器型超小型低噪音,安川变频器系列一览表,68,无PG矢量,带PG矢量,4-1.功率选择的基本思考方法（一）,69,电机选择,变频器选择,电机种类,电机功率,变频器功率,变频器机种,周围器件选购件,控制柜,机械规格,运行方法,负载的种类和特性,变频器的功率选择,变频器的機種选定,变频器的机种选择,周围器件选购件,设置方法,投资效果,决 定,探讨项目,决定项目,功率选择的顺序,4-1.功率选择的基本思考方法（二）,70,负载转矩,负载输出,速度,转矩输出,负载转矩,负载输出,速度,转矩输出,代表性的负载转矩特性,转矩输出,0,1.0,1.0,2.0,负载转矩,负载输出,1.0,2.0,2.0,转矩输出,1.0,1.0,1.0,1.0,1.0,4-1.功率选择的基本思考方法（三）,负载转矩,负载输出,2.0,71,变频电机（恒转矩 1:10 的例）,标准电机,低速领域的电机过热预警 低速领域时，外部分扇转速低，所以冷却能力降低。因此，如果在低速时不降低负载的话，就会有电机过热的可能性。,即使在低速领域，也没问题 是设计为变频器用的、即使在低速 时使用，温度也在规格值以内。,注意点上述特性是连续运行时容许的转矩。起动时等电机短时间发生的转矩，则标准电机和恒转矩电机没有差别。,标准电机容许负载特性,变频电机容许负载特性,60,320,0.5,55,72,变频器专用电机和标准电机的不同点,4-1.功率选择的基本思考方法（四）,容许负载转矩,容许负载转矩,连续,连续,变频器功率（）电机功率（）标准三相电机的极数，,例,有必要探讨变频器功率）电机极数以上）电机额定电圧200（或）以下）台变频器驱动台以上电机）需要短时间加减速的场合负载惯性大的场合5）运行停止的频度高,例,检查要点：变频器额恒功率电流1.05电机额定电流电机台数。但是2台以上的电机运行的场合，所有电机同时起动停止。,变频器使用时的注意事项,4-1.功率选择的基本思考方法（五）,73,负载转矩,加速转矩,减速转矩,TL,Ta,Td,Ta,TL,Td,必要的抱闸转矩,必要的电机转矩,（TaTL）,Ta,2jN,60ta,能起动吗 电机起动转矩要比负载的起动转矩大。,TL,fV,2N,（Nm）,能加速吗电机转矩要在加速所必须的转矩（Ta+TL）以上,电机的温度没问题吗温度上升在规定值以内。能减速吗减速时必须有抱闸转矩。减速时有能量消耗或电源反馈能力吗。,电机输出转矩的大小是关键。转矩因电机功率、变频器功率、控制方式、BOOST量而改变。,变频器的反馈能力是关键。反馈能力因变频器功率和制动单元的选择而改变。,运行曲线和负载转矩的计算,f=9.8 F(kgfm),4-2.根据运行曲线选择,ta,td,2jN,60td,TA,TB=（TdTL）,74,加减速时的频率和电机速度的关系,加速中NS N,恒速中NS N,减速中 NS N,变频器输出频率,电机旋转速度,NS：变频器频率决定的同步旋转速度N：电机旋转速度,(注)负载转矩大时，会有NSN的情况。,减速,加速,4-3.制动电阻的选择（一）,75,(a)电动模式,(b)再生制动模式,IM,商用电源,机械能,电流流向,电流流向,i,S 0,*1制动电阻器（放电电阻器）*2监视直流电压，若直流电压超过规定值，晶体管ON，进行放电。晶体管是变频器内置制动晶体管，另外使用制动单元。,IM,商用电源,机械能旋转能位置能,电流流向,i,*1,R,*2(ON),热能,S 0,电流流向和再生制动,4-3.制动电阻的选择（二）,76,制动曲线的模块化反复加减速（旋转运行或横向运行）,4-3.制动电阻的选择（三）,TB：最大制动转矩（本图N2=0）（Nm）PBmax：最大制动功率（kW）,PBave：平均（kW）负载時间率：制动时间：tB=t3,77,TB：最大制动转矩（Nm）PBmax：最大制动功率（kW）Teq：等价通电时间（SeC）PBave：中最大的一个：此例是 PB2负载时间率：,等价模型：电阻消耗功率,起升负载,4-3.制动电阻的选择（四）,Teq=tB,TBmax,PBmax,78,电阻值的计算方法最大电阻值R（max）最小电阻值R（min）：样本中可以连接的阻值。制动电阻值RB2.额定功率PR,VC=380V(200V级)=760V(400V级),m：功率增加率可从表中读取。ED：工作周期是,制动电阻的选择,4-3.制动电阻的选择（五）,的条件决定。,最大制动功率,的条件决定。,（）,（）,（）,（W）,79,3.制动单元的过电流耐量和内置晶体管的过负载耐量3-1制动单元的场合制动电流3-2内置晶体管的场合制动转矩,动作时间,制动电阻的选择,4-3.制动电阻的选择（六）,IB,IB,tB,t,T,T,使用率,（晶体管ON的时间）,最大制动功率,200V级的场合380V,（A）,电机的额定转矩,最大制动转矩,（%）,（%）,（秒）,80,电源变压器,断路器或漏电断路器,接触器,噪音滤波器,DC电抗器,噪音滤波器,接触器,热继电器,制动电阻器,接触器,AC电抗器,外围器件及其连接,4-4.外围器件和选购件（一）,零相电抗器,81,外围器件(1),4-4.外围器件和选购件（二）,82,外围器件(2),4-4.外围器件和选购件（三）,83,标准配置RS-422/485通信功能（MEMOBUS/ModbuS协议），若另外再加装通信选择卡则能对应主要的现场网络。能够容易地实现和上位电脑或PLC的连接，生产设备的集中管理，减少接线。,7系列变频器,MECHATOROLINK,MEMOBUS,LONWORKS,ControlNet,CANOpen,DeviCeNet,CC-Link,ProfibuS-DP,InterbuS-S,对应各种控制器的SYSTEM,4-4.外围器件和选购件（四）,84,对应各种通信的变频器,对应开环现场网络,4-4.外围器件和选购件（五）,85,各通信方式，是各公司的商标或注册商标。SI-W内置DDC（Digital Direct Controller)功能。,5章：变频器的功能和优点,86,87,(t),(f),软启动,软启动,(t),(f),正转,反转,变频器,反转,正转,运行指令,变频器使用时的优点 1,5-1.变频器使用时的优点（一）,88,(f),60Hz,120Hz,(V),400Hz,电气制动,变频器的使用时的优点,5-1.变频器使用时的优点（二）,89,变频器,变频器的使用时的优点,5-1.变频器使用时的优点（三）,变频器输出电圧,变频器输出电流,变频器输入电流,150%,150%,100%电流,100%电流,100%电压(100%速度),t,t,t,变频器运行时的电机及电源侧电流,5-1.变频器使用时的优点（四）,90,IM,R/L1S/L2T/L3,U/T1V/T2W/T3,AMFMACMP,S1S2S3S4S5S6S7S8S9S10S11S12,MAMBMC,RPA1A2A3 AC,输出选项,输入选项,选择卡,数字式操作器,电源,P1P2PCP3C3P4C4,VariSpeed G7,功 能,5-2.功能（一）,正转反转,91,软件功能概要,5-2.功能（二）,92,6章：变频器驱动的注意点,93,94,变频器的安装,6-1.变频器的安装环境和安装方法（一）,(a)左右的空间,(b)上下的空间,95,变频器的安装方向和空间,周围温度-10 40 周围湿度90 RH 以下振动,6-1.变频器的安装环境和安装方法（二）,空气,空气,96,周围温度-10 45 周围湿度90 RH 以下振动,全封闭形控制柜的安装方式,6-1.变频器的安装环境和安装方法（四）,全封闭形控制柜,上部外壳,柜内上部空气温度,冷却扇,柜内安装型变频器,下部外壳,变频器入气温度,冷却扇,下部外壳,周围温度,(a)最好的接地示例,E,E,E,(b)较好的接地示例,(C)错误的接地示例,E,E,E,E,E,E,(不要构成回路),97,设置数台变频器时的接线,6-2.接线（一）,98,一般标准电机的容许负载特性,运行,运行,停止,T,ED100,T,6-2.接线（二）,（或15分）,（或20分）,（或40分）,连续,频率（Hz）,转矩,6-3.特殊电机的应用,极数变换电机此电机和标准电机的额定电流不同，因此请确认好电机的最大电流后，再选择变频器。极数的切换必须在电 机停止以后再进行。若在运行过程中进行切换，反馈过电压或过电流保护回路会动作，电机自由运行停止。水中电机此电机额定电流比标准电机大，因此选择变频器功率时要注意。另外，电机和变频器间的接线距离过长的场合，由于电压降会造成电机最大转矩降低的结果。因此接线时请 选择足够粗的电缆。防爆形电机驱动耐圧防爆形电机或安全増防爆形电机时，必须进行电机和变频器的组合防爆检测。驱动现有的防爆形电机场合也同样。另外由于变频器本体是非防爆结构，因此请将变频器设置在安全的场所。齿轮电机根据润滑方式和制造厂家的不同，连续使用的转速范围不同。尤其是油脂润滑的场合，若仅在低速领域连续 运行，会有烧结的危险。另外超过60Hz的高速使用的场合，请和制造厂家商谈。同步电机起动电流或额定电流比标准电机大。变频器选择时，请和厂家商谈。群控制时，若多数的同步电机个别投入切断的场合，会发生偏离同步的可能性。单相电机单相电机不适用于变频器驱动的可变速运行。电容起动方式下，若电容流过高次谐波电流，则电容有破损的 危险。分相起动方式或反向起动方式下，由于内部的离心力开关不动作，会有烧损起动线圈的可能性。因此 请换用三相电机。,99,7章：高次谐波和干扰,100,基本波和高次谐波,商用电源,+,平滑电容器,整流部,电机,桥形整流器,变频部,高次谐波,干扰,变频器内部回路,7-1.高次谐波,101,102,干扰和高次谐波的不同点,7-1-1.高次谐波及其影响,er,es,et,er-s,er-t,es-t,es-r,et-r,et-s,电源相电压,电源电流,R相,S相,相,EDC,V,er-s,er,es,et,r,s,t,电源线间电压,7-1-2.高次谐波和噪音,103,高次谐波电流的产生,(高次谐波电流的抑制),(a)AC电抗器的场合,+,变频器,电机,AC电抗器,商用电源,(b)DC电抗器的场合,+,变频器,电机,DC电抗器,商用电源,电抗器的连接方法,7-1-2.高次谐波对策,104,整流部,电机,电源,M,控制回路,DC/DC整流器,变频部,C,C,变频器的概略构成图,7-2.干扰的产生原因,i 干扰电流,105,干扰的传播途径,7-2-1.干扰的种类（一）,106,传感器,传导干扰,7-2-1.干扰的种类（二）传导干扰,107,电磁感应干扰,7-2-1.干扰的种类（三）电磁感应干扰,108,静电感应干扰,7-2-1.干扰的种类（三）静电感应干扰,109,变频器内产生的干扰，以输入侧或输出侧的电缆为天线向空中发散，对外围器件产生影响的干扰就是放射干扰()。放射干扰不仅限于电缆，电机的机壳或变频器的控制柜都有可能成为天线。,放射干扰,7-2-1.干扰的种类（四）放射干扰,110,7-2-2.干扰故障的防止,111,挡板(钢板),动力线,挡板(钢板),信号线,信号线,底部管道的场合,放架子上的场合,干扰对策例：接线的分离,7-2-3.干扰对策（一）,绝缘物,导电体,112,金属接线管的接地,7-2-3.干扰对策（二）,113,变频器,变频器,0V(公共端),0V(公共端),中继端子,变频器自身的干扰对策,7-2-3.干扰对策（三）,114,变频器,(a)功率性滤波器,(b)感应性滤波器(零相电抗器),电源,电源,(C)LC滤波器,115,噪音滤波器的种类,7-2-3.干扰对策（四）,变频器,电源,变频器,电机,116,在线间电抗器的急变点（电机端子部）产生浪涌波的反射。,浪涌电压的产生和反射,7-3.浪涌电压（一）,（一个脉冲的上升部分）,产生波,反射波,变频器,端子部外加的浪涌电压,浪涌电压对策,7-3.浪涌电压（二）,117,PWM变频器,滤波器,电机端子电压(无滤波器的场合),没有设置滤波器的场合，输出电压上升时会产生浪涌电压，使电机的绝缘劣化。,电机,118,使用滤波器抑制 浪涌电压对电机影响,7-3.浪涌电压（三）,无滤波器回路,(a)试验回路,(b)波形观测结果(5S/div，250V/div)扩大图,Filter,有滤波器回路,变频器输出,电机输入,使用滤波器抑制浪涌电压,IM,7-3.浪涌电压（四）,119,3电平控制方式的特点,120,电平控制,轴电压,7-3.浪涌电压（五）,2电平控制方式（原来）,3电平控制方式,放射（无线电）干扰,浪涌电压,电源,传导(电源)干扰,变频器,电机,漏电流,相电压,电平,相电压,电平,线间电压,线间电压,相电压2电平、线间3电平的输出电压波形,相电压3电平、线间5电平的输出电压波形,直流母线电压,电平,电平,抑制效果,电平,G7【电平控制】,以往产品【电平控制】,VPN/,VPN/,VPN,VPN,相电圧,线间电圧,VPN:直流母线电压输入电压,3电平控制,7-3.浪涌电压（六）,121,(b)轴电压测定实例(轴轴间),(C)轴电压波形,(Hz),商用电源驱动,122,7-4.轴电压,轴电压的实际测定例,(a)轴电压测定回路例(轴轴间),（转子）,（定子）,（直结侧）,测定器,无感应电阻（1k）,变频器,V/f特性：恒转矩,电机,变频器,商用电源,变频器驱动,轴电压,世界首创矩阵变频器,环保型电机驱动装置矩阵变频器,环保型的电机驱动装置Varispeed AC不同于现有的电压形PWM变频器,采用交流-交流直接变换方式的矩阵变频技术。,Worlds First:Matrix Converter Drive,Varispeed AC,应用例有再生电源优点的用途起重机、电梯、扶梯、离心分离机、卷取机等需要对电源高次谐波采取措施的用途 大厦，实验室等的空调，给水泵，电梯等,电源再生机能 Using Regenerative Energy a