第1章 变频器的内部电路及工作特点 1
1.1 变频器的整流与滤波电路 1
问题1 交-直-交是什么意思? 1
问题2 电压型和电流型变频器的主要特点是什么? 1
问题3 变频器的内部主电路是怎样构成的? 2
问题4 和滤波电容器并联的电阻起什么作用? 3
问题5 整流桥和滤波电容器之间为什么要接一个电阻和接触器(或晶闸管)? 3
问题6 限流电阻烧坏了怎么配? 5
1.2 变频器的逆变电路 5
问题7 直流电是怎样变成交流电的? 5
问题8 IGBT有什么特点? 7
问题9 为什么每个逆变管旁边都要反并联二极管? 7
问题10 变频器的主电路有哪些接线端子? 8
问题11 为什么变频器的输入和输出端绝对不允许接反? 9
1.3 变频器内的各部分电流 9
问题12 变频器的输出电流和频率有关吗? 9
问题13 风机和水泵随着频率的下降,电流也减小是什么原因? 10
问题14 变频器的输入电流常常小于输出电流,是什么原因? 11
问题15 变频器各部分电流之间的关系怎样? 11
问题16 变频器的三相输入电流不平衡是正常现象吗? 13
1.4 变频器控制电路中常见的电子器件 15
问题17 晶体管放大电路有哪些特点? 15
问题18 晶体管的射极跟随电路有哪些特点? 16
问题19 晶体管有几种基本工作状态? 16
问题20 运算放大器有些什么特点? 17
问题21 精密整流电路的特点是什么? 19
问题22 光耦合器的工作特点如何? 19
问题23 可控稳压管的特点是什么? 20
问题24 什么是霍尔效应? 21
问题25 霍尔传感器是怎样构成的? 21
1.5 变频器控制电路的开关电源 22
问题26 变频器的控制框图是怎样的? 22
问题27 什么是开关电源? 23
问题28 开关电源怎样稳压? 24
问题29 开关电源有些什么优点? 25
问题30 变频器从哪里向开关电源提供电源? 26
问题31 变频器开关电源有多少低压绕组? 27
问题32 采用分立元器件构成的开关电源怎样工作? 27
问题33 采用振荡芯片构成的开关电源怎样工作? 29
问题34 采用振荡芯片构成的开关电源怎样稳压? 30
问题35 大容量变频器的开关电源有什么特点? 30
1.6 CPU的外围电路 31
问题36 CPU的时钟电路是怎样的? 31
问题37 CPU的复位电路是怎样构成的? 32
问题38 CPU怎样接收外部的模拟量信号? 33
问题39 CPU怎样接收外部的开关量信号? 33
问题40 CPU怎样输出模拟量信号? 34
问题41 CPU怎样输出开关量信号? 34
问题42 CPU怎样控制显示屏? 35
1.7 变频器的电流采样电路 36
问题43 能否从直流回路取出电流信号? 36
问题44 能否利用电阻压降测量输出电路的电流? 36
问题45 怎样用霍尔元件测量变频器的电流? 37
问题46 怎样进行过电流的判别? 38
问题47 怎样通过三相合成电流判断是否接地? 39
问题48 怎样通过三相合成磁场判断是否接地? 39
问题49 怎样判断快速熔断器是否熔断? 40
1.8 电压和其他参数的检测 40
问题50 变频器怎样直接检测直流电压? 40
问题51 变频器怎样间接检测直流电压? 41
问题52 变频器怎样测量温度? 42
问题53 变频器里的风扇电路是怎样的? 42
1.9 变频器的输出电压 43
问题54 变频的输出电压为什么要随频率下降? 43
问题55 什么是调频比? 44
问题56 什么是调压比? 44
问题57 什么是基本U/f线? 45
问题58 变频器怎样改变输出电压? 45
问题59 什么是正弦波脉宽调制? 46
问题60 怎样实现正弦波脉宽调制? 46
问题61 双极性调制是怎样工作的? 47
问题62 变频器的输出电压有什么特点? 48
问题63 怎样改变变频器的输出电压? 49
问题64 逆变管在交替导通时为什么需要死区时间? 50
问题65 载波频率会影响输出电压吗? 50
问题66 载波频率是怎样影响最大输出电流的? 51
问题67 为什么电磁噪声和载波频率有关? 52
第2章 变频器的选型、安装与测量 53
2.1 变频器的选型 53
问题1 选择变频器时,应注意些什么? 53
问题2 变频器有哪些额定数据? 53
问题3 变频器的最大输出电压能够高于输入电压吗? 55
问题4 变频器的额定输入电流为什么比输出电流大了许多? 56
问题5 频率精度和分辨率有什么区别? 56
问题6 变频器中的配用电动机功率能否作为选择依据? 56
问题7 在哪些情况下,可以按说明书中的配用电动机功率来选择变频器? 57
问题8 在哪些情况下,有必要考虑加大变频器的容量? 58
问题9 电动机为132kW,实际使用功率约为50kW,能否配用较小的变频器? 59
问题10 负载的最大工作频率为40Hz,能否选用容量较小的变频器? 59
问题11 变频调速时电动机的功率需要比直流电动机加大一挡吗? 59
问题12 在选用潜水泵变频器时,应注意些什么? 60
问题13 一台变频器带动多台电动机时怎样选择变频器容量? 60
问题14 变频器的几种控制方式有哪些主要特点? 61
2.2 变频器的安装 61
问题15 变频器对周围环境有些什么要求? 61
问题16 变频器长期不用会发生什么问题? 61
问题17 电解电容器的寿命有多长? 62
问题18 长期不用的电解电容器存在什么问题?如何恢复正常? 62
问题19 安装变频器时应注意哪些问题? 63
问题20 变频器壁挂式安装和柜式安装哪个好? 64
问题21 在温度较高的控制室内是否一定要装空调? 65
问题22 在灰尘较多的场合使用变频器时,怎么办? 65
2.3 变频器的外接主电路 65
问题23 低压断路器的作用是什么?怎样选择? 65
问题24 变频器前面一定要加接触器吗?怎样选择? 66
问题25 变频器前端是否需要加快速熔断器? 67
问题26 变频器与电动机之间要不要接输出接触器? 67
问题27 变频器与电动机之间是否需要接入热继电器? 68
问题28 热继电器在变频器输出电路内容易误动作,何故? 68
问题29 为什么变频器的输出线有时需要加粗? 68
问题30 变频器与电动机之间的距离最多允许多远? 69
问题31 电动机和变频器之间的距离较远时应采取哪些措施? 70
2.4 改善功率因数的配件 70
问题32 采用了变频器后功率因数究竟是高还是低? 70
问题33 为什么不用电容器而用电抗器来改善功率因数? 73
问题34 什么是12脉波整流?有什么好处? 74
问题35 在变频调速系统中,电动机的功率因数是否无关紧要? 75
问题36 能不能通过在变频器的输出端加电容器来改善功率因数? 76
问题37 增加补偿电容为什么不能改善功率因数? 76
问题38 交流电抗器和直流电抗器哪个效果好? 77
问题39 还有哪些情况需要接入交流电抗器? 77
问题40 怎样选择电抗器? 78
问题41 怎样自制小容量交流电抗器? 79
问题42 输出电抗器有什么作用? 80
问题43 输出电抗器发热严重是什么原因?能否缓解? 81
2.5 抗干扰的配件 82
问题44 变频器有哪些干扰源? 82
问题45 变频器通过哪些途径干扰其他设备? 82
问题46 怎样防止线路传播引起的干扰? 83
问题47 买不到隔离变压器,怎么办? 84
问题48 怎样防止电磁辐射引起的干扰? 85
问题49 输入和输出滤波器有什么区别? 86
问题50 输入滤波器与噪声滤波器有什么异同? 86
问题51 怎样防止因感应引起的干扰? 87
问题52 变频器相互间是否干扰? 88
问题53 怎样防止外部脉冲对变频器的干扰? 89
2.6 变频器的测量 89
问题54 变频器的哪些参数可以用常规仪表进行测量? 89
问题55 输出电压波的脉冲高度是UD,为什么仪表读数不是UD? 90
问题56 能不能用电磁系仪表测量输出电压? 91
问题57 为什么不能用数字式仪表测量输出电压? 92
问题58 为什么用整流系仪表测量变频器的输出电压是比较准确的? 93
问题59 市场上买不到整流系电压表怎么办? 94
问题60 用钳形电流表测量变频器的输入电流时,为什么读数偏小? 95
问题61 为什么输出侧可以用两表法测量三相电功率,输入侧却不能? 96
问题62 为什么不能用功率因数表测量变频器输入侧的功率因数? 96
问题63 用绝缘电阻表(兆欧表)直接检查变频器的绝缘电阻有哪些危害? 97
第3章 频率调节与加减速 99
3.1 变频器的键盘与功能预置 99
问题1 键盘输入器上主要配置哪些键? 99
问题2 变频器的功能包括哪些方面? 100
问题3 什么是功能码和数据码? 101
问题4 变频器的功能码有哪几种编码规律? 102
问题5 变频器出厂时已经把各种功能预置好了,为什么还要进行功能预置? 103
问题6 进行功能预置一般需要哪些步骤? 103
问题7 怎样找到需要预置的功能码? 104
问题8 变频器主要应预置哪些功能? 106
3.2 频率给定功能 107
问题9 变频器有几种频率给定方式? 107
问题10 变频器怎样决定采用何种给定方式? 108
问题11 通过外接信号来改变电动机的旋转方向时须注意哪些问题? 108
问题12 频率给定用电位器与说明书要求的不一样行不行? 109
问题13 某控制器的输出信号为2~8V,要求变频器的对应频率是0~50Hz,如何处理? 110
问题14 某变频器采用电位器给定方式,用户要求:当外接电位器从“0”位旋到底(给定信号为10V)时,输出频率范围为0~30Hz,如何处理? 111
问题15 模拟量给定信号中,电压范围是1~5V,电流范围是4~20mA,为什么不从“0”开始? 112
问题16 某仪器的输出电压信号是1~5V,但所购变频器的电压给定信号只能选0~10V,怎么办? 113
问题17 微机的输出电压是0~5V,但变频器的实际频率范围为0~48Hz,是什么原因?如何修正? 114
问题18 有一台变频器,当输入信号为0V时,输出频率却不为0Hz,是什么原因? 114
问题19 变频器电压给定信号的范围是0~5V,但实际给定信号是1~5V,要求的频率范围是50~0Hz,怎么解决? 115
问题20 某变频器无说明书,也看不清型号,控制端子中不知道哪个是电压信号输入端(有CM端),怎么办? 115
问题21 辅助给定信号与主给定信号之间是什么关系? 116
3.3 频率的相关功能 117
问题22 最高频率和基本频率有什么区别? 117
问题23 上限频率和最高频率有什么区别? 118
问题24 有一台鼓风机,每当运行在20Hz时,振动特别严重,怎么解决? 119
问题25 22kW的搅拌用电动机,工频运行时的满载电流是41A,用了变频器后,50Hz时的满载电流是43A(额定电流是42.5A),为什么?能否减小? 120
问题26 为什么在容量、载波频率和输出频率都相同的情况下,不同变频器的输出电压(电动机满载运行)和电流不完全一样? 121
3.4 升速和起动功能 121
问题27 异步电动机的工频起动有什么特点? 121
问题28 工频起动的起动过程有什么特点? 122
问题29 工频直接起动对电力拖动系统有哪些弊端? 123
问题30 软起动器起动有什么特点? 123
问题31 转子串联电阻起动有什么特点? 124
问题32 变频起动有些什么特点? 125
问题33 什么是加速时间?加速时间和起动电流是什么关系? 125
问题34 怎样计算变频器从30Hz上升到45Hz所需要的时间? 126
问题35 决定加速时间的主要依据是什么? 127
问题36 怎样了解电力拖动系统转动惯量的大小? 128
问题37 上、下限频率是根据什么设定的? 129
问题38 什么是S形加、减速方式? 130
问题39 某风机在低速时起动电流不大,在起动到将近50Hz时容易跳闸,如何缩短加速起动时间? 131
问题40 由于带式输送机静摩擦力较大而难以起动,怎么办? 131
问题41 起动频率以多大为宜? 132
问题42 某机床起动时齿轮箱齿轮间有撞击,影响齿轮的寿命,能否缓解? 132
问题43 风机在不工作时,叶轮因自然通风而倒转,如何处理? 133
问题44 给定信号不为“0”时,怎样起动电动机? 134
问题45 变频起动和软起动器起动有什么区别? 134
3.5 降速和停机功能 135
问题46 电动机在降低频率时有什么特点? 135
问题47 异步电机是怎样发电的? 136
问题48 异步电动机在什么情况下能够发电? 137
问题49 异步电动机的发电状态有什么特点? 137
问题50 什么是泵升电压? 139
问题51 什么是减速时间? 139
问题52 斜坡制动和惯性制动有什么区别? 140
问题53 怎样使电动机快速而准确地停机? 140
问题54 变频器怎样实现直流制动? 141
问题55 有的变频器允许在额定频率下实施直流制动,可以既不需要制动电阻、又能快速地停住,是否算是一种较好的停机方式? 142
问题56 直流制动能否代替电磁制动电磁铁? 142
问题57 如果选择了自由制动方式,应注意哪些问题? 143
问题58 在预置了下限频率后,变频器怎样停机? 143
问题59 风机在自由制动时,因为惯性大,停机时间很长,能否使它发电? 143
问题60 在降速或停机过程中怎样防止直流电压过高? 144
3.6 制动电阻与制动单元 144
问题61 在哪些情况下需要配制动电阻? 144
问题62 怎样决定制动电阻的阻值? 145
问题63 怎样决定制动电阻的功率? 146
问题64 按照说明书选择制动电阻有问题吗? 147
问题65 怎样进行制动电阻的热保护? 148
问题66 怎样进行制动电阻的并联? 149
问题67 制动电阻经常因过热而报警,怎么处理? 149
问题68 自己能否制作制动电阻? 149
问题69 制动单元是怎样工作的? 151
问题70 制动单元在运行过程中损坏了,怎样处理才不耽误生产? 152
问题71 22kW变频器配同功率电动机,起、制动比较频繁,按说明书配10Ω/5kW制动电阻,发热严重,怎么处理? 153
问题72 一开机制动电阻就烫,是什么原因? 154
问题73 变频器对制动电阻和制动单元有哪几种配置? 154
第4章 控制方式及应用 156
4.1 电动机的带负载能力 156
问题1 异步电动机的机械特性说明什么问题? 156
问题2 负载的机械特性说明什么问题? 157
问题3 电力拖动系统的运行状态是怎样决定的? 158
问题4 怎样评价电动机的机械特性? 159
问题5 影响异步电动机机械特性的参数有哪些? 160
4.2 变频器的控制方式 160
问题6 什么是控制方式? 160
问题7 变频器有几种控制方式? 161
问题8 各种控制方式的主要特点和应用范围如何? 161
4.3 V/F控制方式 162
问题9 变频的同时为什么还要变压? 162
问题10 怎样简单地表示调频与调压的关系? 163
问题11 U/f比和电动机的带负载能力是什么关系? 164
问题12 电压和频率保持正比关系不行吗? 164
问题13 为什么变频器要设置许多U/f线供用户选择? 166
问题14 转矩提升量的上限值以多大为宜? 168
问题15 怎样决定转矩提升量? 169
问题16 自动转矩提升有什么特点? 169
问题17 U/f比大一些不好吗? 170
问题18 什么是低励磁压频比? 171
问题 19有没有补偿得正好的U/f线? 172
4.4 V/F控制方式的派生功能 173
问题20 什么是转差补偿? 173
问题21 为什么风机在变频50Hz时的风量比工频运行时小?能否加大? 173
问题22 什么是下垂功能? 174
问题23 负载增大时常出现堵转,如何解决? 175
4.5 V/F控制的应用 175
问题24 V/F控制时,“负载越大、电流也越大”的规律不成立吗? 175
问题25 变频器有时在轻载时出现过电流保护,原因是什么? 176
问题26 某离心浇铸机,电动机功率为110kW,选用日立SJ300系列变频器。开始起动时能转起来,但升速到5Hz时就跳闸。什么原因?怎样解决? 177
问题27 U/f比对起动过程有何影响?延长起动时间能否减小U/f比? 178
问题28 变频器在50Hz运行时,进线电流常常比工频运行时大,何故? 179
问题29 有一台变频器,原来用在带式输送机上,后改用到风机上,起动时,频率刚上升到10Hz左右,就因过电流而跳闸,是什么原因? 180
4.6 基本频率的调整 180
问题30 为什么说在一般情况下不宜调整基本频率? 180
问题31 有一台进口电动机,额定数据:420V,60Hz。在380V的情况下,怎样预置基本频率? 180
问题32 某郊区的工厂,网络电压偏低,通常只有350V左右,电动机带负载时电流偏大,能用变频器吗? 181
问题33 有一台机器,电动机数据:PMN=280kW,IMN=506A,配用315kW的变频器。常在40Hz的频率下运行,但电动机的运行电流达540A,发热严重,调整转矩提升不起作用,怎么办? 181
问题34 三相220V的电动机怎样配用变频器? 182
问题35 电动机的额定电压为380V,能否配用220V“单进三出”的变频器? 185
问题36 电动机的额定频率是50/60Hz,把基本频率预置为50Hz和预置为60Hz有什么区别? 186
问题37 额定频率为60Hz的电动机用到50Hz的电源上时,空载电流偏高,是什么原因? 187
问题38 有一台电动机的额定电压是360V,额定频率是67Hz,配用380V的变频器时,怎样处理? 188
4.7 矢量控制 188
问题39 什么是矢量控制? 188
问题40 无反馈矢量控制与有反馈矢量控制有什么区别? 189
问题41 什么是自动检测?怎样进行? 190
问题42 怎样使用旋转编码器? 191
问题43 普通电动机怎样安装旋转编码器? 193
问题44 哪些情况不能应用矢量控制方式? 193
问题45 应用矢量控制方式时,显示屏显示的频率很不稳定,是什么原因? 194
问题46 采用了矢量控制后,在0Hz时也能产生转矩吗? 194
问题47 怎样选择控制方式? 194
问题48 某系统:TL=686N·m,nL=(1~4)r/min,传动比:λ=200。原选JD02-22-8/4变极电动机,nMN=680/1360r/min,0.45/0.75kW。打算改用不变极电动机配合变频调速,问电动机选4极还是选8极? 195
问题49 矢量控制时为什么在未接电动机前会“出错”? 196
问题50 什么是四象限运行? 196
问题51 电动机的哪些工作状态出现在第Ⅱ象限? 197
问题52 电动机的哪些工作状态出现在第Ⅲ象限? 198
问题53 电动机的哪些工作状态出现在第Ⅳ象限? 199
4.8 矢量控制方式的派生功能 200
问题54 转矩控制和转速控制有什么区别? 200
问题55 转矩控制的工作特点是什么? 201
问题56 转矩控制和转速控制之间怎样相互切换? 202
问题57 电梯和电气机车采用转矩控制有什么好处? 203
问题58 卷绕机械采用转矩控制有什么好处? 205
4.9 变频调速系统的有效转矩线 207
问题59 怎样描述变频调速系统的带负载能力? 207
问题60 低频运行时有效转矩为什么变小? 208
问题61 怎样使普通电动机实现恒转矩调速? 209
问题62 高频运行时有效转矩为什么变小? 209
问题63 电动机的工作频率最高可以到多大? 210
问题64 如把基本频率预置为45Hz会有什么结果? 211
问题65 低频运行时,电动机的功率会变小吗? 211
第5章 变频器的控制电路 213
5.1 变频器控制电路的安排 213
问题1 变频器内部控制电路框图是怎样的? 213
问题2 变频器和外部控制电路之间是怎样联系的? 214
问题3 变频器的外接输入端子有哪些? 215
问题4 变频器是怎样接收外接开关量信号的? 215
问题5 变频器的外接输出端子有哪些? 216
问题6 变频器是怎样提供外接开关量信号的? 217
5.2 变频器的外接输入端子 218
问题7 怎样确定通过外接端子进行操作? 218
问题8 变频器外接的基本操作功能有哪些? 218
问题9 变频器怎样实现点动控制? 219
问题10 什么是三线控制? 219
问题11 有一台机器需要经常点动,原来的点动与运行的切换电路如图5-9a所示。改为变频调速后希望操作方法不变,怎么处理? 220
问题12 变频器怎样实现外接升、降速控制? 221
问题13 升、降速端子可以代替电位器吗? 221
问题14 锅炉风机变频调速时要求在炉前和楼上控制室都能调速,怎样实现? 222
问题15 怎样利用电触点压力表实现简易的恒压供水控制? 223
问题16 怎样实现多挡转速控制? 224
问题17 进行多挡转速控制时须预置哪些功能? 225
问题18 怎样利用继电器进行多挡转速控制? 226
问题19 同一个电力拖动系统,有必要改变加、减速时间吗? 227
问题20 怎样实现多挡加减速控制? 227
问题21 进行多挡加减速控制时须预置哪些功能? 228
问题22 桥式起重机的大车和小车如不允许同时运行,能否共用1台变频器? 229
问题23 外接输入端子可以预置哪些选择功能? 230
5.3 变频器的外接输出端子 231
问题24 怎样利用报警输出端子? 231
问题25 怎样选择和处理外接测量仪表? 231
问题26 外接仪表的读数与显示屏不一样,怎么办? 232
问题27 能否通过模拟量输出信号得到较多档次的控制信号? 233
问题28 怎样利用多功能输出端子? 233
问题29 “频率到达”和“频率一致”有些什么区别? 234
问题30 外接输出端子有哪些状态输出信号? 235
问题31 某起升机构,希望显示“零速运行”和“停止”,以及“上升”和“下降”,怎样设计其显示电路(变频器为安川G7A系列)? 236
问题32 搅拌机与输送带间联动,要求输送带工作频率大于30Hz时,搅拌机才能起动,如输送带工作频率小于25Hz,搅拌机必须停机,怎样实现? 237
5.4 变频调速系统的基本控制电路 238
问题33 能否通过接通变频器电源来起动电动机? 238
问题34 怎样正确地控制电动机的起动和停止? 238
问题35 能不能用按钮直接起动电动机? 239
问题36 怎样更改电动机的旋转方向? 240
5.5 变频运行和工频运行的切换 242
问题37 有哪些场合需要进行变频和工频的切换? 242
问题38 对变频和工频的切换过程有些什么要求? 242
问题39 变频和工频切换时,在哪些情况下可能出现大电流? 243
问题40 怎样避免切换时的冲击电流? 246
问题41 水泵切换时怎样防止过大的冲击电流? 246
问题42 能否从工频运行切换至变频运行? 247
5.6 东芝变频器的切换功能介绍 248
问题43 东芝变频器的切换特点有哪些? 248
问题44 东芝变频器怎样起动电动机? 249
问题45 东芝变频器怎样从变频运行切换到工频运行? 250
问题46 东芝变频器在发生故障时怎样切换到工频运行? 251
问题47 东芝变频器怎样从工频运行切换到变频运行? 252
5.7 变频器跳闸后的故障切换电路 253
问题48 怎样设计直接起动的故障切换电路? 253
问题49 怎样设计自耦变压器减压起动的故障切换电路? 254
问题50 怎样设计Y-△起动的故障切换电路? 256
5.8 变频器的程序控制 259
问题51 某脱水机,要求低速运行3min后又分别用中速和高速各脱水2min,各转速段都要有指示灯指示,怎样实现? 259
问题52 某搅拌装置的要求如下:先以45Hz正转运行30min,再以35Hz反转运行20min,每次改变方向前应先将转速降低至10Hz运行1min,并发出准备检测的指示,然后停止运行1min,由操作人员进行检测。如此循环不已,直至按下停止运行的按钮,怎样实现? 260
问题53 某提升机控制示意图如图5-50所示。要求:按SF低速上升时,碰SQ2后加速,碰SQ3后又减为低速,碰SQ4后停止;按SR时低速下降时,SQ3复位后高速下降,碰SQ2复位后又减为低速,SQ1复位后停止,怎样实现? 263
5.9 变频调速的同步控制 265
问题54 现欲进行多单元同步控制,各单元可由操作工手动调整,怎样实现? 265
问题55 某印染机共有6个单元,都配置了变频调速系统,要求自动同步运行,如何实现? 268
5.10 变频器与PLC的配合 269
问题56 PLC内的电源配置是怎样的? 269
问题57 PLC是怎样输入控制信号的? 270
问题58 PLC是怎样输出控制信号的? 271
问题59 什么是PLC的“软继电器”? 272
问题60 怎样编制PLC的程序? 274
问题61 怎样用PLC来控制电动机的正转起动和停止? 275
问题62 怎样用PLC来控制电动机的正、反转运行? 278
问题63 怎样用PLC来进行变频与工频的切换控制? 280
问题64 怎样设计多挡转速控制电路? 282
第6章 变频调速的闭环控制 286
6.1 闭环控制的概念 286
问题1 闭环控制要达到什么目的? 286
问题2 什么是目标信号?什么是反馈信号? 287
问题3 怎样实现被控制的物理量稳定在所希望的数值? 287
问题4 为什么要加入比例增益? 288
问题5 积分环节和微分环节起什么作用? 289
6.2 闭环系统的控制逻辑 291
问题6 什么是负反馈? 291
问题7 什么是正反馈? 292
问题8 变频器怎样预置反馈逻辑? 292
6.3 目标信号和反馈信号的相关功能 293
问题9 怎样进行目标值给定? 293
问题10 反馈信号接到哪里? 294
问题11 怎样用键盘来预置目标值? 295
问题12 怎样确定目标值的大小? 296
6.4 变频器的PID功能设置 297
问题13 怎样决定变频器的PID功能是否有效? 297
问题14 变频器的PID功能有效时,有哪些功能将发生变化? 298
问题15 反馈信号的滤波时间起什么作用? 298
问题16 PID输出的滤波时间和反馈信号的滤波时间有什么区别? 299
问题17 如何处理反馈信号的断线故障? 299
问题18 变频器的PID功能有效时,有什么变化? 300
问题19 怎样预置和调整P、I、D等参数? 300
6.5 PID的控制运行 301
问题20 闭环控制时,PID调节系统的工作过程是怎样的? 301
问题21 闭环控制时,频率显示总在变化是正常现象吗? 302
问题22 某料泵电动机采用了PID控制,但振荡范围大,怎么解决? 302
问题23 系统的压力变化后恢复得太慢,怎么办? 302
问题24 PID控制系统在运行过程中,被控量有时会发生不规则的变化,怎么办? 303
问题25 闭环控制与开环控制在运行过程中能够互相切换么? 303
6.6 闭环控制的起动问题 304
问题26 闭环控制系统在起动过程中为什么容易跳闸? 304
问题27 闭环控制时,怎样解决电动机的起动? 304
6.7 外接PID控制器 305
问题28 外接PID控制器的大致构造如何? 305
问题29 变频器中比例增益的含义和PID调节器有何区别? 306
问题30 外接PID控制器与变频器如何配合使用? 307
问题31 有一台用于恒温控制的鼓风机,使用变频器的PID功能时,起动时常因过电流而跳闸,怎么办? 308
问题32 某车间供水系统,希望通过恒压供水来节能,须注意哪些问题? 309
问题33 多台变频器同时控制时,为什么以采用外接PID控制器为宜? 310
问题34 怎样熟悉和调试变频调速的闭环系统? 311
6.8 控制参数的选择 312
问题35 中央空调的冷却水循环系统的控制参数有几种? 312
问题36 中央空调的冷冻水系统的控制参数有几种? 313
问题37 水源水位变化的控制参数有几种? 314
问题38 卷绕机械的恒张力控制的控制参数有几种? 315
6.9 关于转速闭环控制 315
问题39 转速闭环控制和过程闭环控制有什么区别? 315
问题40 转速闭环控制的作用是什么? 316
问题41 转速闭环控制中的P、I、D和过程闭环控制有无区别? 316
第7章 变频调速的应用基础 318
7.1 电力拖动系统中的传动机构 318
问题1 常见的传动机构有哪些?传动比怎样定义? 318
问题2 经传动机构减速后,转矩为什么会增大? 319
问题3 采用了传动机构后,转矩、转速为什么要折算? 320
问题4 怎样进行转矩、转速的折算? 321
问题5 某传输机采用变频调速时把传动比减小了一些,结果满载时电动机电流超过了额定值,发热严重。问题出在哪里?(实际最高工作频率为40Hz) 321
问题6 某电动机带重物作圆周运动,如图7-4所示。运行到达A点后电动机开始过载,到达B点时容易堵转,怎样解决?(上限频率为45Hz) 322
问题7 某恒转矩负载,电动机功率为22kW,额定转速为1470r/min,传动比λ=4,采用无反馈矢量控制变频调速,在最低工作频率(4Hz)时运行不稳定,怎样解决?(满载运行频率范围为4~40Hz) 322
问题8 某带式输送机,原用三相换向器电动机,功率为7kW,实测最大电流为12A,最高运行转速为1200r/mm,调速范围αn=2;传动机构的齿轮箱传动比λ=5。改用变频调速时,选用4极、5.5kW异步电动机,额定电流为11.6A,工作频率范围是21~42Hz。满载时实测电流为11.5A,但电动机温度偏高,如何改进? 323
问题9 某大惯性负载采用变频调速后,加速时间需预置到10s以上,起动时才不跳闸,希望能把起动过程缩短到6s以内,怎么解决? 324
7.2 变频调速系统必须满足的条件 325
问题10 变频调速拖动系统必须满足哪些条件? 325
问题11 某恒转矩负载,电动机数据是:75kW,139.7A,1480r/min,实际运行电流是133A,减速箱的传动比λ=5,使用变频调速后,减速箱能否省去? 327
问题12 提升机电动机数据:30kW,56.8A,1470r/min。最大运行电流约为50A。现打算把工作频率提高为60Hz,行不行? 328
问题13 某带式输送机,电动机数据是:15kW,30.3A,1460r/min,最大运行电流约为28A,减速箱的传动比λ=10,打算把传动比减小为λ=8,以提高生产率行不行? 329
问题14 公司欲对升降机提速,电力拖动系统如图7-9所示。电动机参数:1.5kW、3.7A、4极、1400r/min。传动比:20。变频器配用电动机功率:2.2kW。 330
升降机概况:轿厢重约160kg,对重为100kg。楼面高4.5m,轿厢往返一次约10s,工作频率为52Hz,实测最大电流:3.1A.要求轿厢往返一次缩短为8s,如何解决?问题15 某排粉机原用三相换向器电动机,其数据:160/53.3kW,285/175A,1050/350r/min。改造为普通电动机变频调速,电动机数据:160kW,275A,380V,1480r/min。在转速为1050r/min时,电动机过载,电流达316A,是什么原因? 333
7.3 恒转矩负载的变频调速 334
问题16 什么是恒转矩负载?主要特点是什么? 334
问题17 怎样选择恒转矩负载控制方式? 335
问题18 怎样预置恒转矩负载的加、减速时间? 335
问题19 恒转矩负载实现变频调速后,怎样确保其转速的调节范围? 336
问题20 某重灰炉(用于粉末状物料的干燥)的炉体要求重载起动,曾采用软起动器起动,十分困难,只能减载起动,不符合工艺要求。如采用变频器起动,能否起动起来?如工作频率在50Hz左右,是否有节能的可能? 337
问题21 某恒转矩负载的电动机数据:30kW,1470r/min,56.8A。采用变频调速后,常用频率为20~30Hz,最高频率为50Hz。存在问题:(1)起动困难;(2)低频运行过程中有时电流偏大,如何解决? 338
问题22 某恒转矩负载采用变频调速后,在运行过程中负载稍有增加就容易堵转,怎么办? 338
问题23 透平压缩机的盘车电机,因负荷很大,难以起动,电机参数如下:37kW、70A、1470r/min,如何解决? 339
问题24 440V、60Hz的电动机,配用380V的变频器,可以吗? 339
7.4 重力负载的变频调速 340
问题25 什么是重力负载?在变频调速时有些什么特点? 340
问题26 有一台向下传输石料的传输机,倾斜角约为30°。电动机数据:22kW,42.5A,1470r/min,改为变频调速后,怎样计算制动电阻? 341
问题27 向下传输石料的传输机,变频器的工作怎样与电磁制动器配合? 342
问题28 起重机械进行变频调速时,怎样防止“溜钩”? 343
问题29 怎样防止变频器跳闸时的溜钩或滑行? 344
7.5 恒功率负载的变频调速 347
问题30 什么是恒功率负载?主要特点是什么? 347
问题31 恒功率负载配用的电动机总要比负载所需功率大得多,为什么? 348
问题32 怎样减小恒功率负载配用的电动机功率? 349
问题33 变频调速的最大工作频率以多大为宜? 351
7.6 卷绕机械的恒张力控制 352
问题34 磁粉离合器是怎样工作的? 352
问题35 磁粉离合器怎样实现恒张力控制? 353
问题36 什么是变频器的转矩控制功能? 353
问题37 怎样利用转矩控制功能实现恒张力控制? 354
问题38 怎样利用闭环控制实现恒张力控制? 355
7.7 金属切削机床的变频调速 356
问题39 金属切削机床的机械特性是怎样的? 356
问题40 金属切削机床对调速性能有些什么要求? 358
问题41 金属切削机床实现变频调速时有哪些主要特点? 358
问题42 某精密车床有8挡转速,分别是:75、120、200、300、500、800、1200、2000r/min,300r/min为计算转速,电动机数据:2.2kW、1420r/min、5.0A,怎样实现变频调速? 359
问题43 怎样计算低速挡的传动比? 360
问题44 怎样计算高速挡的传动比? 360
问题45 某立式车床用Y-△起动,起动和制动比较频繁,常烧接触器。想改为变频调速,须注意些什么? 360
问题46 龙门刨床是怎样构成的? 361
问题47 龙门刨床原来的直流拖动系统有什么特点? 362
问题48 龙门刨床的刨台电动机改造成变频调速时,电动机功率能减小吗? 364
问题49 在选择龙门刨床变频器时,需注意些什么? 364
问题50 龙门刨床刨台的往复周期是怎样的? 364
问题51 龙门刨床的专用电子接近开关是如何构成的? 366
问题52 龙门刨床的专用接近开关如何工作? 366
问题53 怎样预置龙门刨床刨台的加、减速时间? 367
问题54 怎样预置龙门刨床刨台的各挡转速? 368
问题55 怎样选择龙门刨床变频器直流回路中的制动电阻? 368
问题56 变频器跳闸时怎样防止龙门刨床刨台滑出? 369
问题57 怎样改造龙门刨床中的抬刀电磁铁电路? 370
7.8 印染机械的变频调速 370
问题58 印染机械的工作特点如何? 370
问题59 要实现6单元同步,须注意哪些问题? 371
问题60 怎样知道布速是否同步? 372
问题61 “明电”变频器的给定系统有什么特点? 372
问题62 怎样预置各单元的偏置与增益? 373
7.9 二次方律负载的变频调速 374
问题63 什么是二次方律负载?主要特点是什么? 374
问题64 二次方律负载在实现变频调速时,工作频率能否超过额定频率? 375
问题65 二次方律负载在实现变频调速时,怎样预置加、减速时间? 376
问题66 75kW的风机采用变频调速后,最大工作频率约在45Hz以下,能否采用55kW的变频器? 376
问题67 某55kW鼓风机实际工作时的运行频率在45Hz以下,需要大风量时,切换至工频运行,能否选用45kW的变频器? 377
7.10 风机的变频调速 378
问题68 110kW风机采用变频调速后由人工控制其风量,主要预置哪些功能? 378
问题69 某商场根据客流规律,要求排风扇在各时段的风量如图749所示,如何控制(开机和关机由人工进行,所购变频器是英威腾INVT-P9系列)? 379
问题70 冷却水塔的风机在水温超过27℃时起动(运行频率不低于25Hz),水温超过35℃时,运行频率必须上升至50Hz,如何控制? 381
7.11 水泵的变频调速 383
问题71 单台水泵开环控制时应预置哪些功能? 383
问题72 恒压供水要达到什么目的? 383
问题73 什么是睡眠与唤醒功能? 384
问题74 “一变多泵”与“每台变频”各有什么优缺点? 386
问题75 有一台10kW消防泵,平时用于供水约只需2.2kW,能否配用容量较小的变频器? 386
问题76 某车间供水系统共用三台水泵,两台22kW,一台7.5kW,小泵仅在高峰期作补充用,打算实行变频调速,如何安排? 386
问题77 怎样实现浅水池的水位控制? 387
问题78 怎样实现深水池的水位控制? 388
7.12 变频调速取代其他调速电动机 391
问题79 橡胶机械采用直流电动机可以起动,改造为变频调速时难以起动,为什么? 391
问题80 上述问题,能解决吗? 392
问题81 电磁调速电动机怎样实现变频调速? 393
问题82 有一台机器,原来采用的是电磁调速电动机,最低速时能带动,改造为变频调速后,最低速时带不动,什么原因?怎么解决? 394
问题83 变频调速取代三相换向器电动机时,应注意哪些问题? 396
7.13 特殊电动机的变频调速 398
问题84 电磁制动电动机怎样接线? 398
问题85 电磁制动电动机实现变频调速有什么好处? 399
问题86 电磁制动电动机怎样实现变频调速? 399
问题87 直流制动能否代替电磁制动器? 400
问题88 齿轮电动机怎样实现变频调速? 401
问题89 潜水泵怎样实现变频调速? 402
问题90 同步电动机怎样实现变频调速? 403
第8章 变频调速的经济效益 405
8.1 节能的几个方面 405
问题1 空气压缩机实现变频调速后是怎样节能的? 405
问题2 锅炉给水系统实现变频调速后是怎样节能的? 405
问题3 商场的电动扶梯实现变频调速后是怎样节能的? 406
问题4 为什么降低电力拖动系统的平均转速可以节能? 406
问题5 “大马拉小车”降压节能的实质是什么? 407
问题6 实现变频调速是否一定能节能? 409
问题7 异步电动机各部分功率与机械特性有什么联系? 409
问题8 为什么说变频调速最节能? 410
问题9 为什么二次方律负载的节能效果最好? 414
问题10 变频器的功能预置对节能效果有影响吗? 414
问题11 变频器中的“自动节能”功能是基于什么原理设置的? 416
问题12 因为球磨机起动困难,电动机的功率往往偏大,采用变频调速后是否可以节能? 417
问题13 上限频率偏低的变频调速系统是否有节能空间? 417
8.2 水泵运行的节能分析 419
问题14 扬程是否就是上扬水的高度? 419
问题15 为什么要实现恒压供水? 419
问题16 节能效果主要体现在哪些部位? 420
问题17 怎样分析供水管路的工作状态? 421
问题18 怎样分析供水功率的节能效果? 423
问题19 从供水功率看,是否流量越小节能越多? 424
问题20 从轴功率看,是否流量越小节能越多? 425
问题21 水泵的轴功率与供水功率之间的差异在哪里? 425
问题22 怎样理解系统中的广义空载功率? 426
问题23 怎样分析供水管路中的广义空载功率? 427
问题24 怎样分析取水泵站的广义空载功率? 428
问题25 怎样分析循环水系统中的广义空载功率? 429
问题26 水位控制实现变频调速时也节能吗? 430
问题27 有三台水泵,平时两台工作,一台备用。若使用三台变频器运行比两台工频运行还节能,如何解释? 431
8.3 风机运行的节能分析 432
问题28 怎样描绘风机的工作特点? 432
问题29 某风机原来是全速运行的,欲改成变频调速,怎样分析其节能效果? 433
问题30 某风机原来用风门调节风量,欲改成变频调速,节能效果如何? 434
问题31 某风机配用了变频器,绝大多数时间都只能在50Hz下运行,但电动机的裕量较大,50Hz时的负载率只有75%(β=0.75),能否使它节能? 434
8.4 充分利用拖动系统释放的能量 436
问题32 拖动系统在哪些情况下会释放能量? 436
问题33 多台变频器共母线可以节能吗? 437
问题34 拖动系统释放的能量能否反馈到电源? 437
8.5 变频调速的经济效益 438
问题35 怎样估价因减少故障率产生的经济效益? 438
问题36 采用变频调速后机械的寿命能提高吗? 438
问题37 变频调速能提高产品质量吗? 438
问题38 变频调速还有哪些经济效益? 439
问题39 怎样评估变频空调的经济效益? 439
第9章 变频器的保护功能与故障分析 441
9.1 变频器的过载保护 441
问题1 过载保护的对象是什么? 441
问题2 在哪些情况下电动机的过载是允许的? 441
问题3 变频器怎样判断电动机是否过载? 442
问题4 过载保护有什么特点? 443
问题5 变频器的热保护功能和热继电器有什么区别? 444
问题6 变频器输出电流过载一定是负载过重吗? 444
9.2 变频器的过电流保护 444
问题7 “过电流保护”与“过载保护”有什么区别? 444
问题8 怎样判断变频器输出端的短路故障? 445
问题9 在哪些情况下可能导致变频器的逆变桥“直通”? 446
问题10 变频器的功能预置不当会形成过电流吗? 446
问题11 电动机在过载情况下有可能因过电流而跳闸吗? 447
问题12 怎样判断因变频器内部的检测异常而导致的过电流? 448
问题13 变频器一接通电源就“过电流”跳闸,是什么原因? 448
问题14 变频器在哪些情况下发生过电流可以不跳闸? 449
问题15 如果生产机械要求的加速时间很短,而电力拖动系统的惯性又很大,怎么办? 450
9.3 变频器的过电压和欠电压保护 450
问题16 导致变频器过电压的原因有哪些? 450
问题17 针对上述过电压原因,变频器可以采取哪些对策? 451
问题18 导致变频器欠电压的原因有哪些? 452
问题19 限流电阻损坏的原因有哪些? 453
问题20 变频器在切断电源后为什么显示“UL”(欠压)? 454
问题21 许多变频器对于直流电压的下限值定得很低,是什么原因? 454
9.4 变频器跳闸后的重合闸功能 455
问题22 怎样使变频器的保护系统误动作时不停止工作? 455
问题23 多台变频器相互干扰怎么办? 456
问题24 车间内的大功率电动机起动时使变频器跳闸,怎么办? 456
问题25 电网短路或遇雷击时,电源电压突降,约100ms左右接触器未释放,但变频器却跳闸了,影响了生产,怎样解决? 456
9.5 其他保护 457
问题26 变频器因“过热”跳闸的可能原因有哪些? 457
问题27 变频器主要有哪些薄弱环节? 458
问题28 变频调速系统中低压断路器跳闸是什么原因? 458
9.6 变频调速系统的机械振动 459
问题29 怎样判断是否发生了机械谐振? 459
问题30 产生机械振动的可能原因有哪些? 460
9.7 变频器的维修 460
问题31 怎样判断整流模块的好坏? 460
问题32 怎样判断IGBT管是否正常? 461
问题33 怎样判断逆变模块是否正常? 461
问题34 滤波电路中的均压电阻为什么会烧坏? 462
问题35 变频器面板操作正常,但外接控制不工作,是什么原因? 463
9.8 变频器修复后的通电 464
问题36 变频器修复后通电时,如何防止因短路而损坏器件? 464
问题37 如果有一个IGBT因损坏而短路,如何找出? 464
问题38 如果三相输出电压不平衡,是什么原因? 465
问题39 开关电源常见的故障有哪些? 466
9.9 变频调速系统的特性试验 466
问题40 电动机的特性试验需要哪些设备? 466
问题41 怎样得到变频调速系统的机械特性? 467
问题42 怎样得到负载变化时的电流曲线? 468
问题43 怎样得到电流-电压曲线? 469
第10章 异步电动机的基本原理 470
10.1 异步电动机的结构与旋转原理 470
问题1 变频调速技术为什么主要应用于异步电动机? 470
问题2 什么是旋转磁场?用什么方法可以得到旋转磁场? 470
问题3 三相交流异步电动机内的旋转磁场是怎样产生的? 471
问题4 两相交变电流的合成磁场也是旋转磁场吗? 474
问题5 三相旋转磁场和两相旋转磁场有什么区别? 476
问题6 异步电动机是怎样把电能转换成机械能的? 477
问题7 异步电动机为什么只能异步? 478
问题8 什么是主磁通和漏磁通? 478
10.2 异步电动机的分析方法 478
问题9 异步电动机为什么要用等效电路来分析? 478
问题10 定子的等效电路是怎样得出的? 479
问题11 怎样从定子侧看能量的传递关系? 482
问题12 怎样把旋转着的转子电路等效成静止的三相电路? 483
问题13 怎样从转子侧看能量关系? 485
问题14 怎样绘出电动机的一相等效电路图? 486
问题15 定子电流和转子电流之间有怎样的关系? 487
问题16 怎样绘出矢量图? 488
问题17 简化等效电路是怎样得出的? 489
问题18 怎样看异步电动机的能量关系? 490
问题19 异步电动机的电磁转矩与哪些因素有关? 491
10.3 矢量和矢量控制 492
问题20 什么是空间矢量?什么是时间矢量? 492
问题21 异步电动机有哪些空间矢量? 493
问题22 不同方式产生的旋转磁场之间能够等效变换吗? 495
问题23 异步电动机和直流电动机的主要区别在哪里? 495
问题24 什么是无反馈矢量控制? 496
问题25 采用了矢量控制的变频调速系统与直流电动机调速系统相比较,如何? 496
10.4 直接转矩控制 498
问题26 直接转矩控制与矢量控制有哪些主要区别? 498
问题27 直接转矩控制是一种比矢量控制更为先进的控制方式吗? 499
问题28 哪些场合使用直接转矩控制更好? 500
第11章 电力电子器件 501
11.1 电力电子器件在变频器中的作用 501
问题1 交-直-交变频的框图是怎样的? 501
问题2 变频器是怎样把直流变成交流的? 501
问题3 变频器怎样实现变频又变压的? 503
问题4 什么是正弦波脉宽调制(SPWM)? 503
问题5 怎样实现SPWM? 504
问题6 什么是电流跟踪的PWM控制? 505
问题7 变频器对电力电子器件有些什么要求? 506
11.2 晶闸管(SCR) 507
问题8 晶闸管有哪些基本特点? 507
问题9 晶闸管在直流电路里的工作特点是怎样的? 508
问题10 晶闸管在交流电路里的工作特点是怎样的? 508
问题11 晶闸管有哪些主要参数? 509
问题12 晶闸管逆变电路有什么特点? 510
问题13 以晶闸管为逆变管的变频器有什么些特点? 510
11.3 电力晶体管(GTR或BJT) 511
问题14 电力晶体管与普通晶体管有什么区别? 511
问题15 电力晶体管的工作状态和普通晶体管相同吗? 512
问题16 GTR的主要参数有哪些? 513
问题17 GTR的基极驱动电路有什么特点? 514
问题18 GTR的缓冲电路起什么作用? 514
问题19 为什么GTR模块的额定功率比电压与电流的乘积小很多? 515
问题20 以GTR为逆变管的变频器有些什么特点? 515
问题21 为什么电源停电时变频器中的GTR容易烧坏? 516
11.4 门极关断(GTO)晶闸管 517
问题22 什么是门极关断晶闸管? 517
问题23 门极关断晶闸管的主要参数有哪些? 518
问题24 门极关断晶闸管的门极驱动电路有什么特点? 518
问题25 门极关断晶闸管主要用于何种变频器? 519
11.5 功率场效应晶体管(Power MOSFET) 519
问题26 功率场效应晶体管有哪些基本特点? 519
问题27 功率场效应晶体管有哪些主要参数? 520
问题28 功率场效应晶体管的驱动电路有什么特点? 520
问题29 功率场效应晶体管变频器有什么特点? 521
11.6 绝缘栅双极型晶体管(IGBT) 521
问题30 IGBT的基本特点有哪些? 521
问题31 IGBT的主要参数有哪些? 522
问题32 以IGBT为逆变管的变频器有什么特点? 522
问题33 智能功率模块(IPM)是怎样构成的? 523
问题34 智能功率模块有哪些主要优点? 524
问题35 IGBT在变频器中的主要运行数据有哪些? 525
问题36 为什么温度偏高时变频器还可以降额使用? 525
问题37 栅极电阻的大小对IGBT的工作有什么影响? 526
问题38 IGBT的缓冲电路和GTR的相同吗? 527
11.7 IGBT的驱动电路 528
问题39 IGBT对驱动电路有什么要求? 528
问题40 驱动电路的基本构成是怎样的? 528
问题41 驱动电压不足会产生什么后果? 529
问题42 驱动模块还需要放大吗? 530
问题43 驱动电路怎样进行过电流保护? 531
问题44 驱动电路的供电电源有什么特点? 532
问题45 怎样检查驱动模块是否正常? 532
问题46 怎样检查驱动模块的带负载能力? 533