通用变频器的选用、安装与调试

（1）通用变频器的选择

1）容量的选择

①对于长期恒定负载，变频器的容量（指变频器说明书中的“配用电动机容量”）只需与电动机容量相当即可。

②对于断续负载和短时负载，因电动机有可能在“短时间”内过载，故变频器的容量应适当加大。通常，应满足最大电流原则，即

I_N≥I_Nmax

式中I_N——变频器的额定电流；

I_Nmax——电动机在运行过程中的最大电流。

2）类型及控制方式的选择。选择变频器类型时，需要考虑的因素有：

①调速范围。在调速范围不大的情况下，可考虑选择较为简易的、只有U/f控制方式的变频器，或采用无反馈的矢量控制方式。当调速范围很大时，则应考虑采用有反馈的矢量控制方式。

②负载转矩的变动范围。对于转矩变动范围不大的负载，也可首先考虑选择较为简易的只有U/f控制方式的变频器。但对于转矩变动范围较大的负载，因所选的U/f线不能同时满足重载与轻载时的要求，故不宜采用U/f控制方式。

③负载对机械特性的要求。若负载对机械特性的要求不是很高，则可考虑选择较为简易的、只有U/f控制方式的变频器；若在要求较高的场合，则必须采用矢量控制方式；若负载对动态响应性能也有较高要求，则还应考虑采用有反馈的矢量控制方式。

（2）通用变频器的安装

1）变频器对安装环境的要求。变频器是精密的电力电子装置，在设置安装方面必须考虑周围的环境条件，一般说来需要考虑以下因素：

①环境温度。一般来说，允许的环境温度为-10～+40℃，如果散热条件好，其上限温度可提高到+50℃。

②环境湿度。当空气中湿度较大时，会使绝缘变差。一般来说，以保证变频器内部不出现结露现象为度。

③安装场所。应在海拔高度1000m以下使用。海拔高度超过1000m时，变频器的散热能力将下降，最大允许输出电流和电压都要降低使用。

④其他条件。变频器的安装环境还应满足无腐蚀、无振动、少尘埃、无阳光直射等条件。如果变频器长期不用，变频器内的电解电容就会发生劣化现象，实际运行时会由于电解电容的耐压降低和漏电增加而引发故障。因此，最好每隔半年通电一次，通电时间保持30～60min，使电解电容自修复，以改善劣化特性。

2）变频器的安装。变频器也和其他大部分电力设备一样，需认真对待其工作过程中的散热问题，温度过高对任何设备都具有破坏作用。所不同的是对多数设备而言，其破坏作用比较缓慢，而对变频器的逆变电路，温度一旦超过限值，会立即导致逆变管的损坏。因此变频器的散热问题也显得尤为重要。为了不使变频器内部温度升高，常采用的办法是通过冷却风扇把热量带走，一般说来，每带走1kW热量，所需要的风量约为0.1m³/s。

安装变频器时，首要的问题是如何保证散热的途径畅通，不易被阻塞。常用的安装方式有下面几种：

①壁挂式安装。由于变频器具有较好的外壳，一般情况下允许直接靠墙安装，称为壁挂式安装，如图6-23所示。为了保持通风良好以改善冷却效果，变频器与周围物体之间的距离符合下列要求：

a）两侧：≥100mm

b）上下：≥150mm

图6-23 壁挂式安装

为改善通风效果，变频器需垂直放置，为保证变频器的出风口畅通而不被异物阻塞，最好在变频器的出风口加装保护网罩。

②柜式安装。如果安装现场环境较差，如尘埃多、嘈杂或者其他控制电器较多，需要和变频器一起安装时，一般多选择柜式安装的方式。柜式安装同样需要注意变频器的冷却。当一个柜内装有两台或两台以上变频器时，应尽量并排安装。若必须采用上下排列方式，则应在两台变频器间加一隔板，以免下面变频器中出来的热风进入上面变频器内。变频器在控制柜内不能上下颠倒或平放安装，变频控制柜在室内的空间位置要便于变频器的定期维护。

a）柜外冷却方式。在较清洁的地方，可以将变频器本体安装在控制柜内，而将散热片留在柜外，如图6-24所示。这种方式可以通过散热片进行柜内空气和外部空气之间的热传导，这样对柜内冷却能力的要求就可以低一些。这种安装方式对柜内温度的要求可参考图中标出的数值。

b）柜内冷却方式。对于不方便使用柜外冷却方式的变频器，连同其他散热片都要安装在柜内。此时应采用强制通风的办法，来保证柜内的散热。通常在控制柜的柜顶加装抽风式冷却风扇，风扇的位置应尽量在变频器的正上方，如图6-25所示。

图6-24 柜外冷却方式

c）多台变频器的安装。当一个控制柜内安装有两台或者两台以上的变频器时，应尽量横向排列，以便散热，如图6-26所示。

图6-25 柜内冷却方式

图6-26 两台变频器的安装

3）变频器的接线。现仍以日本富士低噪声、高性能、多功能FR5000G11S变频器为例来说明。该系列变频器的基本接线如图6-27所示。

①主电路的布线。在对主电路进行布线以前，应该首先检查一下电缆的线径是否符合要求。此外在进行布线时，还应该注意将主电路和控制电路的布线分开，并分别走线。在不得不经过同一接线口时，也应在两种电缆之间设置隔离壁，以防止控制线路受到动力线的干扰，造成变频器工作异常。

图6-27中符号G为变频器箱体的接地端子，为保证使用安全，该点应按国家电气规程要求接地。R、S、T为变频器的输入端子，通过带漏电保护的断路器连接至三相交流电源。U、V、W表示变频器的输出端子，要根据电动机的转向要求确定其相序。RO、TO为控制电源辅助输入端子，其功能有两个：一是用于防无线电干扰的滤波器电源；二是再生制动运行时，主变频器整流部分与三相交流电源脱开。RO、TO作为冷却风扇的备用电源。

图6-27 FR5000G11S变频器基本接线图

【提示】主电路交流电源不要通过ON/OFF来控制变频器的运行和停止，而应采用控制面板上的FWD、REV键进行操作。变频器的输出端子若转向不对，则可调换U、V、W中任意两相的接线。输出端不应接电力电容器或浪涌吸收器，变频器与电动机之间的连线不宜过长，电动机功率小于3.7kW，配线长度不超过50m，否则要增设线路滤波器（OFL滤波器可另购）。

②控制电路的布线。在变频器中，主电路是强电信号，而控制电路所处理的信号为弱电信号，因此在控制电路的布线方面应采取必要的措施，以避免主电路中的高次谐波信号进入控制电路。

变频器的控制电路大体可分为模拟和数宇两种。模拟量控制线主要包括输入侧的给定信号线和反馈信号线以及输出侧的频率信号线和电流信号线。由于模拟信号的抗干扰能力较低，因此模拟量控制线必须使用屏蔽线。屏蔽层靠近变频器的一端应接控制电路的公共端（GND），或接在变频器的地端（E）或大地，屏蔽层的另一端应悬空，如图6-28所示。

图6-28 屏蔽线的接法

③接地线。由于变频器主电路中的半导体开关器件在工作过程中将进行高速通断动作，变频器主电路和外壳以及控制柜之间的漏电电流也相对较大，因此为了防止操作者触电、雷击等自然灾害对变频器的伤害，必须保证变频器接地端的可靠接地。可靠接地还有利于抗干扰。

布线时，应注意以下事项：

a）多台变频器安装在同一控制柜内时，每台变频器必须分别和接地线相连，如图6-29所示。

b）尽可能缩短接地线。

图6-29 变频器的接地

c）绝对避免同电焊机、变压器等强电设备共用接地电缆或接地极。此外在接地电缆布线上也应与强电设备的接地电缆分开。

4）变频器系统的安装。熟悉变频器的安装方法，能正确安装变频器的主电路和控制电路。

根据安装需要按表6-15选配工具、器材和仪表，并对所选元器件进行质量检验（这里采用成都希望森兰变频制造有限公司生产的“全能王”SB60/61系列通用变频器）。

①熟悉如图6-30和图6-31所示电路接线图并自行设计布置图。

②安装电气元件和走线槽。

③安装线路连接线。

表6-15 安装工具、仪表及器材

④在控制板上按照如图6-30和图6-31所示电路接线图进行板前线槽布线。

⑤安装电动机。

⑥可靠连接变频器、电动机及电气元件的金属外壳保护接地线。

⑦自检。安装完成的电路板，称之为LY-A型变频调速装置。安装结束后，其安装的电路板可留用。

⑧注意事项

a）注意安装和布线的工艺要求。

b）注意接线的正、负极性，不可接反。注意电压表和电流表的安装和接线。

c）与变频器相连的接线端子实际是将变频器主、控电路端子引出，防止安装中反复进行线路拆装而损坏变频器上的接线桩。

d）变频器的主、控回路配线应尽量分开。

图6-30 变频调速装置基本电路引线图

图6-31 变频调速装置电路

a）变频器输入控制电路 b）变频器输出指示电路

（3）通用变频器的调试变频调速系统的调试工作，并没有严格的规定和步骤，只是大体上应遵循“先空载，后轻载，再重载”的一般规律，变频调速系统的调试通常采用的方法：

1）变频器通电前的检查。检查内容包括：变频器的型号是否有误；随机附件及说明书是否齐全；安装环境有无问题（有害气体、温度、湿度、粉尘等）。装置有无脱落、破损，螺钉、螺母是否松动；插接件是否确实插入了。连接电缆直径、种类是否合适；主回路、控制回路以及其他电气连接有无松动；端子之间、外露导电部分是否有短路、接地现象。接地是否可靠。确认所有开关都处于断开状态，确保通电后变频器不会自行非正常启动或发生其他异常动作。特别需要检查是否有下述接线错误：

①输出端子（U、V、W）是否误接了电源线。

②制动单元用端子是否误接了制动单元放电电阻以外的导线。

③屏蔽线的屏蔽部分是否像使用说明书规定的那样正确连接了。

完成上述检查后，用500V绝缘电阻表测量主电路绝缘电阻是否在10MΩ以上。然后再检查主回路电源电压是否在容许电源电压值以内。

2）变频器的通电检查。一台新的变频器在通电时，输出端可先不接电动机，而是首先要熟悉它，在熟悉的基础上再进行各种功能的预置。

①熟悉键盘。即了解键盘上各键的功能，进行试操作，并观察显示的变化情况等。

②按说明书要求进行“启动”和“停止”等基本操作，观察变频器的工作情况是否正常，同时还要进一步熟悉键盘的操作。

3）变频器的功能预置。变频器在和具体的生产机械配套使用时，需根据该机械的特性和要求，预先进行一系列的功能设置（如设定基本频率、最高频率、升降速时间等），这称为预置设定，简称预置。

①功能参数预置。变频器运行时基本参数和功能参数是通过功能预置得到的，因此它是变频器运行的一个重要环节。基本参数是指变频器运行所必须具有的参数，主要包括：转矩补偿，上、下限频率，基本频率，加、减速时间，电子热保护等。大多数的变频器在其功能码表中都列有基本功能一栏，其中就包括了这些基本参数。功能参数是根据选用的功能而需要预置的参数，如PID调节的功能参数等，如果不预置参数，变频器就按出厂时的设定选取。功能参数的预置过程，总结起来大约有下面几个步骤：

a）查功能码表，找出需要预置参数的功能码。

b）在参数设定模式（编程模式）下，读出该功能码中原有的数据。(www.xing528.com)

c）修改数据，写入新数据。

预置完毕后，先就几个比较易观察的项目，如加减速时间、点动频率、多档速控制时的各档频率等，检查变频器的执行情况是否与预置的相符合。

②将外接输入控制线接好，逐项检查各外接控制功能的执行情况。

③检查三相输出电压是否平衡。

4）变频器的空载实验

①空载实验的主要内容。在变频器的输出端上接电动机，但电动机与负载脱开，然后进行通电试验。这样做的目的是观察变频器配上电动机后的工作情况，同时校准电动机的旋转方向，试验的主要内容为：

a）设置电动机的功率、极数，要综合考虑变频器的工作电流、容量和功率，根据系统的工作状况要求来选择设定功率和过载保护值。

b）设定变频器的最大输出频率、基频，设置转矩特性。如果是风机和泵类负载，就要将变频器的转矩运行代码设置成变转矩和降转矩运行特性。

c）设置变频器的操作模式，按运行键、停止键，观察电动机是否能正常地启动、停止。

d）掌握变频器运行发生故障时的保护代码，观察热保护继电器的出厂值，观察过载保护的设定值，需要时可以修改。

②空载试验步骤如下：

a）接通电源后，先将频率设置为0，慢慢增大工作频率，观察电动机的起转情况，以及旋转方向是否正确。若方向相反，则予以纠正。

b）将频率上升至额定频率，让电动机运行一段时间。如果一切正常，就再选若干个常用的工作频率，也使电动机运行一段时间。

c）将给定频率信号突降至零（或按停止按钮），观察电动机的制动情况。

在变频器的各项参数设置中，有一个重要的参数是加减速时间的给定，有关工作曲线如图6-32所示。

图6-32 加减速给定时间曲线

③计算初步给定值

用下面的计算公式可以计算初步给定值。

a）加速给定时间＞加速时间：

b）减速给定时间＞减速时间：

式中 GD²_T——GD²_T

TT=电机GD²+负载GD²（电动机轴换算值）（kg·m）；

Δn——加减速前后的电动机转速差（r/min），Δn=n_b-n_a；

T_M——电动机额定转矩（kg·m），T_M=974P/n；

T_Lmax——最大负载转矩（电动机轴换算值）（kg·m）；

T_Lmin——最小负载转矩（电动机轴换算值）（kg·m）；

α——平均加速转矩率；

β——平均减速转矩率（再生转矩率）；

P——电机额定功率（kW）；

n——电机额定速率（r/min）。电动机和变频器标准组合时的加减速转矩率见表6-16。

表6-16 电动机和变频器标准组合时的加减速转矩率

5）调速系统的负载试验。将电动机的输出轴通过机械传动装置与负载连接起来，进行试验。

①起转试验。使工作频率从0开始缓慢增加，观察拖动系统能否起转及在多大频率下起转。如起转比较困难，应设法加大启动转矩。具体方法有加大启动频率、加大U/f比以及采用矢量控制等。

②启动试验。将给定信号调至最大，按下启动键，注意观察启动电流的变化以及整个拖动系统在升速过程中运行是否平稳。

若因启动电流过大而跳闸，则应适当延长升速时间。若在某一速度段启动电流偏大，则设法通过改变启动方式（S型、半S型）来解决。

③运行试验。试验的主要内容有：

a）进行最高频率下的带载能力试验，检查电动机能否带动正常负载运行。

b）在负载的最低工作频率下进行试验，考察电动机的发热情况。使拖动系统工作在负载所需要的最低转速下，施加该转速下的最大负载，按负载所要求的连续运行时间进行低速连续运行，观察电动机的发热情况。

c）过载试验。按负载可能出现的过载情况及持续时间进行试验，观察拖动系统能否继续工作。当电动机在工作频率以上运行时，不能超过电动机容许的最高频率范围。

d）停机试验。将运行频率调至最高工作频率，按停止键，注意观察拖动系统的停机过程中，是否出现因过电压或过电流而跳闸的情况，若有则适当延长降速时间。

当输出频率为0时，观察拖动系统是否有爬行现象，若有则应适当加强直流制动。

6）变频器的调试

①调试目标

a）进一步理解变频器常用功能码的意义，学会对变频器的功能预置。

b）学会变频器频率的操作面板设定及监视操作。

c）学会变频器外部接线、外部控制端子功能和端子控制运行方式及端子控制正反转相关参数的设定方法。

d）学会外部运行模式下变频器正反转操作方法。

②所用仪器、仪表及器材。选配尖嘴钳、螺钉旋具、测电笔、斜口钳、剥线钳、电工刀、MF47型万用表等工具和仪表及LY-A型变频调速训练实践装置。

③调试过程

a）监视变频器各种运行参数的方法。按动移位键“＞＞”，分别切换出频率、电流、电压、同步转速、负载速度、负载率等运行参数。F800=0和F800=1时运行参数监视的切换方法分别如图6-33和图6-34所示。

图6-33 F800=0时运行参数监视的切换方法

图6-34 F801=0时运行参数监视的切换方法

b）变频器功能预置参数的修改方法。将第一加速时间F009的设定由10s更改为20s的方法如图6-35所示。

图6-35 变频器功能预置参数的修改方法

c）控制面板控制操作。接通LY-A型变频调速装置上的断路器，变频器显示器闪烁，表明三相电源接通。首先将变频器恢复为出厂设置，将F401的参数值设为1即可。然后按照如图6-36所示进行操作。

图6-36 变频器的面板控制运行操作

d）外部开关运行操作。利用变频器控制端子上的外部接线控制电动机启停和运行频率在实际应用中使用较多。可通过改变参数F004的值来进行运转给定方式切换。

·电路安装。按照如图6-37所示的控制回路线路图，在接线端子之间进行配线。

·参数预置。电路经检查无误后接通电源，在进行参数恢复出厂值操作后，按照表6-17修改参数代码及其参数值。

·试运转。其操作如下：接通S1，转动电位器W1使电动机正转逐渐加速运行；断开S1，电动机减速逐渐停止。接通S2，转动电位器W1使电动机反转逐渐加强运行；断开S2，电动机减速逐渐停止；同时接通S1、S2电动机不运转。

图6-37 开关控制外部运行接线图

表6-17 需修改的参数代码及参数值

试运转完毕断电后拆除接线端子间的导线，并清理工作现场。

f）变频器的外部按钮运行操作。操作内容有：

·按照如图6-38所示外部运行回路原理图，在LY-A型变频调速装置上进行接线端子间的配线，HL2用于过载预报指示，KA1在变频器处于运转状态时闭合。

图6-38 按钮控制外部运行回路原理图

·电路经检查无误后接通电源，进行参数恢复出厂值操作，然后按照表6-18确定需要修改的参数代码及其参数值。

表6-18 需修改的参数代码及其参数值

·接通S1按下SB2，转动电位器W1使电动机正转逐渐加速运行；松开SB2系统运行状态不变。按下SB1电动机减速逐渐停止。电动机的转向由S1控制，S1接通时正转，S1断开时反转。练习完毕断电后拆除接线端子间的导线，并清理工作现场。

④注意事项

a）在操作时，要用力适中，防止损坏键盘和按钮。

b）电源线的安装要牢靠，注意区分接线端子的端号，确保接在R、S、T端子上。

c）变频器参数设定之前要进行参数初始化，以避免其他参数变更的影响。

d）变频器通电及运行前应经过指导教师的检查确认，并在教师监护下进行，以确保安全。

e）注意以电动机的额定电流来确定电子热保护值（F012）的参数值。