學習活動四 異步電機、變頻器操作

任務一 交流異步電動機的應用

一、三相交流異步電動機的工作原理

（一）旋轉磁場的產生

定子三相繞組對稱，且空間上互差120°，接成Y形。同時通入對稱三相交流電，在定子繞組中產生旋轉磁場。

改變定子繞組的接線方式，可以改變異步電動機的極數。

旋轉磁場的轉速n1與電動機的磁極對數P成反比，與交流電的頻率f1成正比。

（二）旋轉磁場的轉向

旋轉磁場的旋轉方向與三相電流的相序一致。電流改變電流相序，即任意對調任意兩根電源線，可改變旋轉磁場的方向，使電動機反轉。

二、三相交流異步電動機的調速方法

可采用改變頻率、磁極對數、靜差率的方法，變頻調速具有無級調速的優點，現大多采用變頻調速方法。

任務二 三菱變頻器操作

一、變頻器工作原理簡介

交流電機的轉速n與電動機的磁極對數P、交流電的頻率f1等因素有關，它們的關系如下：

根據公式2-2，改變定子頻率可實現調速。如將三相50 Hz交流電經過一定電子設備變換得到不同頻率的三相交流電，則可使普通交流電機獲得不同的轉速。這種設備被稱為變頻器。

圖2.38變頻器基本組成

二、變頻器控制電路的接線

（一）標準控制電路端子的排列

（二）接線方法

1．剝開導線的外皮

導線外皮的剝開尺寸不宜過長，過長，會有與鄰線發生短路的危險；過短，導線可能會脫落。

2．旋松端子螺絲，將導線插入端子

3．按規定的緊固轉矩擰緊螺絲

沒擰緊會導致導線脫落或誤動作；擰得過緊會損壞螺絲或單元，導致短路或誤動作。

緊固轉矩：0.5～0.6 N·m（端子A、B、C）,0.22～0.25 N·m（除端子A、B、C之外）。

螺絲刀：小型螺絲刀（刀尖厚度：0.4 mm，刀尖寬度：2.5 mm）。

（三）控制電路的公共端端子（SD、5、SE）

端子SD、SE以及端子5是輸入、輸出信號的公共端端子，不要將該公共端端子接大地。（任何一個公共端端子都是互相絕緣的）

在接線時應避免端子SD-5、端子SE-5互相連接的接線方式。

端子SD是輸入端子（STF、STR、RH、RM、RL、MRS、RES）的公共端。集電極開路電路和內部控制電路采用光電耦合器絕緣。

端子5為頻率設定信號（端子2或端子4）的公共端端子及模擬量輸出端子（AM）的公共端端子。采用屏蔽線或雙絞線避免受外部信號干擾。

端子SE為集電極開路輸出端子（RUN、FU）的公共端端子。輸入電路和內部控制電路采用光電耦合器絕緣。

（四）使用無接點開關的信號輸入

（五）接線時應注意的事項

1．控制電路端子的接線應使用屏蔽線或雙絞線，而且必須與主電路、強電路分開接線。

2．由于控制電路的輸入信號是微電流，所以插入接點時，為了防止接觸不良，微信號用接點應使用兩個以上并聯的接點或使用雙接點。

3．不要向控制電路的接點輸入端子（例如STF）輸入電壓。

4．異常輸出端子（A、B、C）上接上繼電器線圈或指示燈。

5．連接控制電路端子的電線建議使用0.3～0.75 mm2的導線。

使用尺寸為1.25 mm2或以上的電線，在接線數量多或者接線方法不當時，會發生前蓋板松動、操作面板接觸不良的情況。

6．接線使用30 m或以下的導線。變頻器的輸入端子（STF、STR、RH、RM、RL、MRS、RES）除了有接點開關外，還可以連接晶體管。

圖2.39變頻器接線圖

三、變頻器操作

（一）變頻器操作面板說明

圖2.40變頻器操作面板

表2.3按鍵說明

表2.4運行狀態

（二）參數設置方法

除一部分參數之外，參數的設定僅在用Pr.79選擇PU操作模式時可以實施。一個參數值的設定既可以用數字鍵設定，也可以用 鍵增減。

·按下 鍵1.5s寫入設定值并更新。

另外，作為與運行模式無關的設定方法，可將Pr.77設為“2”。

圖2.41變頻器參數設置

（三）三菱變頻器參數設置

表2.5變頻器參數設置

（四）變頻器設置檢查

連接變頻器電源，設置好高速、中速、低速，加速、減速時間等參數，將變頻器設為外部模式，將變頻器模塊上的STF開關打到右側接通位置，分別將RH、RM、RL的控制開關打到右側接通位置，觀察變頻器輸出頻率是否與設定參數一致。

再將STF控制開關打到左側復位，將反轉STR控制開關打到右側，重復上述過程。

無誤后，連接變頻器、交流異步電機，觀察電機轉動情況。

（五）變頻器使用注意事項

變頻器雖然是高可靠性產品，但周邊電路的連接方法錯誤，運行、使用方法不當，也會導致產品壽命縮短或損壞。

運行前注意事項：

1．電源及電機接線的壓接端子推薦使用帶絕緣套管的端子。

2．電源若向變頻器的輸出端子（U、V、W）通電，則會導致變頻器損壞。因此務必防止此種接線。

3．接線時勿在變頻器內留下導線切屑。導線切屑可能導致異常、故障、誤動作發生，始終保持變頻器的清潔。在控制柜等上鉆安裝孔時，勿使切屑粉掉進變頻器內。

4．為使電壓降在2%以內，須用適當規格的導線進行接線。變頻器和電機間的接線距離較長時，特別是低頻率輸出時，會由于主電路電纜的電壓下降而導致電機的轉矩下降。

5．接線總長不要超過500 m。尤其是長距離接線時，由于接線寄生電容所產生的充電電流會引起高響應電流限制功能低下，變頻器輸出側連接的設備可能會發生誤動作或異常，因此務必注意總接線長度。

6．電磁波干擾。變頻器輸入/輸出（主電路）包含有高次諧波成分，可能干擾變頻器附近的通信設備。

7．在前蓋板拆下時不要運行變頻器，否則可能會接觸到高電壓端子和充電部分而造成觸電事故。

8．即使電源處于斷開，除布線、定期檢查外，不要拆下前蓋板，否則，由于接觸變頻器充電回路可能造成觸電事故。

9．嚴禁觸摸旋轉電機、帶強電端子。

10．若設備出現故障，檢查前斷開電源，用萬用表等檢測剩余電壓，消失后方可進行。

11．不要頻繁啟或停變頻器。

12．頻率設置不要超過60 Hz。

四、變頻器的安裝和控制柜的設計

在設計、制作變頻器的控制柜時，須充分考慮到控制柜內各裝置的發熱及使用場所的環境等因素，然后決定控制柜的結構、尺寸和裝置的配置。變頻器單元中較多采用了半導體元件，為了提高其可靠性并確保長期穩定的使用，須在充分滿足裝置規格的環境中使用變頻器。

（一）變頻器的安裝環境

變頻器安裝環境的標準規格如表2.6所示，在超過此條件的場所使用不僅會導致性能降低、壽命縮短，甚至會引起故障。

表2.6變頻器安裝環境

（二）變頻器控制柜的冷卻方式

變頻器控制柜應保證能較好地發散變頻器及其他裝置（變壓器、燈、電阻等）的熱量和陽光直射等外部產生的熱量，從而將控制柜內溫度維持在容許溫度以下。

冷卻方式如下：

1．柜面自然散熱的冷卻方式（全封閉型）。

2．通過散熱片冷卻的方式（鋁片等）。

3．換氣冷卻（強制通風式、管通風式）。

4．通過熱交換器或冷卻器進行冷卻（熱管、冷卻器等）。

思考題

1．簡述交流異步電機的工作原理。

2．簡述變頻器參數設置方法。

表2.7變頻器安裝、設置檢查表