項目八：電動機變頻調速控制項目介紹使用變頻器對三相交流電動機進行調速控制，彌補了三相交流電動機調速困難的缺點,具有調速平緩、控制靈活、安全性好、便于維護和集成等優點，是當前理想的調速方式。

對于50Hz以下的工作頻率及風機、水泵類的負載，節能的效果顯著;在傳送、起重、卷繞和機床領域，可以提高成品率、延長設備使用壽命。隨著工業自動化的發展和節能意識的提高，變頻調速應用前景將更加廣闊。目前國內市場份額較大的變頻器品牌包括西門子、三菱、ABB、富士、臺達等。本項目，學習三相異步電動機的變頻調速以西門子MM420變頻器為對象控制。目錄項目介紹學有所獲任務一使用BOP面板控制ＭＭ420變頻器實現無級調速任務二使用變頻器數字輸入端子控制電動機正反轉任務三使用數字輸入端子實現多段速控制任務一使用BOP面板控制MM420

變頻器實現無級調速項目八：電動機變頻調速控制一、三相異步電動機變頻調速方式1.三相異步電動機變頻調速原理三相異步電動機轉速計算公式為：

f為電源的頻率，P為電動機的磁極對數，S為轉差率（S=n0-nm/n0，n0為同步轉速）由公式可知，改變電動機轉速可以通過三種方式：改變頻率f、改變極數n和改變轉差率S。變頻器的作用：調速、節能

1.三相異步電動機變頻調速原理2.變頻器的概念和分類目前變頻調速廣泛使用變頻器。變頻器是利用電力電子半導體器件的通斷作用，將工頻電源變換為另一電壓和頻率可調的電能轉換裝置。根據電能變換環節，變頻器可分為交-交和交-直-交兩種類型。2.變頻器的概念和分類由于交-直-交變頻器在頻率調節范圍和電動機性能改善方面具有明顯優勢，故是目前中小型交流調速應用的主要類型。3.變頻器的基本功能保護功能:一般具有欠電壓保護、過電壓保護、過載保護、接地故障保護、短路保護、電動機失步保護、電動機堵轉保護、電動機過熱保護、變頻器過熱保護、電動機缺相保護等功能。運行控制功能:可完成正轉、反轉、停止、復位、制動等功能。頻率設定功能:有運行頻率設定、基準頻率設定、多段速功能設定、最高/低頻率設定等功能。加減速時間、加減速模式的設定功能:可根據負載情況進行加減速時間和加減速模式的設定，確保變頻器平滑啟動和停止。轉矩提升（補償)功能:又稱為自動電壓調整功能，其目的是在電動機低速運行時對其輸出轉矩進行補償。防失速功能:包括電動機在加速、恒速、減速過程中的三種防失速功能。PID控制功能:部分變頻器具備PID或PI功能，用于PID控制。二、西門子MM420變頻器初識1.MicroMaste420變頻器產品MicroMaste420(以下簡稱為MM420)是德國西門子公司MM4系列中一款通用型變頻器，主要用于三相交流電動機調速控制，適合于各種變速驅動裝置，包括水泵、風機、傳送帶、材料運輸機、機床驅動等。1.MicroMaste420變頻器產品MicroMaste420(以下簡稱為MM420)是德國西門子公司MM4系列中一款通用型變頻器，主要用于三相交流電動機調速控制，適合于各種變速驅動裝置，包括水泵、風機、傳送帶、材料運輸機、機床驅動等。2.MM420變頻器的結構主電路實現電能轉換：電源輸入的單相交流電或三相交流電（L1\L2\L3\PE或LN）經整流電路轉換為直流電，再經過電容濾波后，供給逆變電路。逆變電路在CPU的控制下，將直流電逆變成電壓和頻率可調的三相交流電，提供給電動機（變頻器到電機的功率端口U、V、W）。MM420是典型的交-直-交型變頻器。控制電路由CPU、一個高精度的10V電源（1、2）、一個0V至10V的模擬輸入（3、4）、一個0~20mA的模擬輸出(12、13）模擬輸出、三個數字輸入（5~9）、一個繼電器輸出(30V，直流/5A，電阻負載或250V，交流/2A，感性負載)（10、11）及一個RS485串行通信接口（14、15）組成。CPU采集輸入信號并結合參數，控制變頻器主電路輸出及輸出口并完成通信。2.MM420變頻器的結構2.MM420變頻器的結構2)MM420的操作面板的更換熟悉面板的使用按鈕的功能LCD上符號的含義LED狀態的含義2.MM420變頻器的結構3)MM420的接口電路三、MM420變頻器的安裝接線要求1.MM420變頻器安裝要求1）安裝環境要求

變頻器應安裝在遠離電磁輻射源，不受陽光直射，無灰塵，無腐蝕氣體，無可燃氣體，無油污，無蒸氣、水等環境中。

（1）溫度、濕度。周圍濕度：變頻器工作環境的相對濕度為20%～90%（無結露、冰凍現象）。周圍溫度：MM420變頻器在－10～＋50℃可正常工作-50～＋60℃之間應降額使用。溫度過高或溫差過大的環境變會導致變頻器的絕緣性降低，影響變頻器的使用壽命。1.MM420變頻器安裝要求1）安裝環境要求 (2）海拔高度。

海拔過高時，氣壓下降，容易破壞電氣絕緣。變頻器安裝的海拔高度應低于1000m,高于規定海拔高度的場合變頻器要降額使用。注意：變頻器在安裝和使用中，不允許遭受突然的撞擊，比如掉到地上。1.MM420變頻器安裝要求2）機械安裝要求

頻器可以采用掛壁式安裝或柜式安裝。

掛壁式安裝：指使用螺絲直接將變頻器固定在安裝面上。安裝時要注意周圍應留有一定的空間（左、右兩側各留大于100mm的空間，上、下大于150mm），為了防止雜物掉進變頻器的出風口阻塞風道在變頻器出風口的上方最好安裝擋板。1.MM420變頻器安裝要求2）機械安裝要求

柜式安裝：是將變頻器和其他電器元件一起安裝在變頻器柜里。柜式安裝要注意采取冷卻、通風措施，防止柜內溫度過高。柜內的安裝可以使用導軌的固定方式。1.MM420變頻器安裝要求3）電氣安裝要求

頻器進行電氣連接時的注意事項：

（1）在連接變頻器或改變變頻器接線之前，必須斷開電源，保證變頻器放電完畢（約5min）后再開始安裝工作。

（2）變頻器可以在供電電源的中性點不接地的情況下運行，而且，當輸入線中有一相接地短路時仍可繼續運行。如果輸出有一相接地，MM420將跳閘，并顯示故障碼F000l。當變頻器電源（中性點）不接地時需要從變頻器中拆掉Y形接線的電容器，并安裝輸出電抗器（操作方法見手冊）。1.MM420變頻器安裝要求3）電氣安裝要求

頻器進行電氣連接時的注意事項：

（3）接地端子（PE）。為保證安全，變頻器和電動機必須接地，接地電阻應小于100如果是多臺變頻器接地，則各變頻器應分別和大地相連，切勿使接地線形成回路，如圖8-9所示。1.MM420變頻器安裝要求3）電氣安裝要求

頻器進行電氣連接時的注意事項： (4）確信電動機與電源電壓的匹配是正確的，不允許把單相/三相230V的MM420變頻器連接到電壓更高的400V三相電源。 (5）直流電抗器連接端子，接改善功率因數用的直流電抗器，端子上連接有短路導體，使用直流電抗器時先要取出此短路導體。1.MM420變頻器安裝要求3）電氣安裝要求

頻器進行電氣連接時的注意事項： (6)變頻器的控制電纜、電游、電纜和與電動機連接電纜的走線必須相互隔離，不要把它們放在同一個電纜線槽中或電纜架上。 (7）電源電纜和電動機電纜與變頻器相應的接線端子連接好以后，在接通電源時必須確信變頻器的蓋子已經蓋好。2.MM420變頻器接線要求1）變頻器主電路接線2.MM420變頻器接線要求1）變頻器主電路接線注意事項：(1）在連接變頻器或改變變頻器接線之前，必須斷開電源。 (2）供電電源可以是單相交流，也可以是三相。確信電動機與電源電壓的匹配是正確的，不允許把單相/三相230V的變頻器連接到電壓更高的400V三相電源。根據GB/T5226.1-2008中13.2.5對顏色標識導線的規定，黑色用于交流和直流動力回路，紅色用于交流控制回路，藍色用于直流控制回路。

2.MM420變頻器接線要求1）變頻器主電路接線注意事項： (3）變頻器和電源之間應接人與其額定電流相應的熔斷器或帶短路、漏電保護的斷路器。動力回路、保護接地線應不小于2.5mm2

。 (4）特別注意的是三相交流電源絕對不能直接接到變頻器輸出端子，否則將導致變頻器內部器件損壞。2.MM420變頻器接線要求1）變頻器主電路接線2.MM420變頻器接線要求1）變頻器主電路接線2.MM420變頻器接線要求2）變頻器控制電路接線(1）控制電路與主回路之間的鋪設要求。變頻器控制線與主回路電纜或其他電力電纜分開鋪設，且盡量遠離主電路100mm以上；盡量不與主電路電纜平行鋪設，不與主電路交叉，必須交叉時，應采取垂直交叉的方法。(2）控制線截面積要求：單股導線不小于1.5mm2；多股導線不小于1.0mm2；弱電回路不小于0.5mm2。2.MM420變頻器接線要求2）變頻器控制電路接線(3）控制回路的接地。弱電壓電流回路的電線取一點接地，接地線不作為傳送信號的電路使用；電線的接地在變頻器側進行，使用專設的接地端子，不與其他的接地端子共用。(4）電纜的屏蔽。變頻器電纜的屏蔽可利用已接地的金屬管或者帶屏蔽的電纜。屏蔽端連接變頻器控制電路的公共端（COM），但不要接到變頻器地端（E）；屏蔽層另一端懸空。2.MM420變頻器接線要求2）變頻器控制電路接線(5）變頻器開關量控制線允許不使用屏蔽線，但同一信號的兩根線必須互相絞在一起，絞合線的絞合間距應盡可能小并將屏蔽層接在變頻器的接地端E上信號線電纜最長不得超過50m。(6）電源電纜和電動機電纜與變頻器相應的接線端子連接好以后，在接通電源時必須確信變頻器的蓋子已經蓋好。2.MM420變頻器接線要求電磁EMI和防雷措施

變頻器的設計允許它在具有很強電磁干擾的工業環境下運行。通常如果安裝的質量良好，就可以確保安全和無故障的運行。

變頻器裝置的防雷擊措施是確保變頻器安全運行的另一重要外設措施特別是在雷電活躍地區或活躍季節這一問題尤為重要。詳細內容參考《MICROMASTER420通用變頻器使用大全》中2.4.4節。四、MM420變頻器的調試1.調試工具安裝好的變頻器在使用前通常需要進行調試。對于簡單的應用使用SDP和出廠默認參數就可以完成調試，投入運行。如果需要修改參數，則可以選購BOP、AOP、AAOP面板進行，或使用PCIBN工具DriveMonitor或“STARTER”來調整調整參數和完成調試。2.使用BOP操作面板的MM420調試1)BOP操作面板的功能使用基本操作面板（BOP）可以改變變頻器的參數。為了利用BOP設定參數，必須首先拆下SDP，并裝上BOP（參看圖8-12）。在變頻器加上電源時，也可以把BOP裝到變頻器上，或從變頻器上將BOP拆卸下來。如果BOP已經設置為1/0控制（P0700=1），則在拆卸BOP時變頻器驅動裝置將自動停車。2.使用BOP操作面板的MM420調試基本操作面板（BOP）外觀如圖8-12，面板具有7段顯示的五位數字，可以顯示報警和故障信息以及參數的設定值和實際值等。2.使用BOP操作面板的MM420調試熟悉BOP面板的使用使用BOP面板修改參數練習2）MM420變頻器的參數說明MM420變頻器的參數用0000到9999的4位數字編號。參數可以分為顯示參數和設定參數兩大類。顯示參數為只讀參數，以r××××表示，值不可以更改。典型的顯示參數為頻率給定值、實際輸出電壓、實際輸出電流等。設定參數為可讀寫的參數，以P××××表示。變頻器的參數有四個用戶訪問級，“1”標準級、“2”擴展級、“3”專家級和“4”維修級。訪問的等級由參數P0003來選擇，對于大多數應用對象，只要訪問標準級（P0003=1)和擴展級（P0003=2)參數就足夠了。參數詳細的功能參見手冊第5章。2.使用BOP操作面板的MM420調試2.使用BOP操作面板的MM420調試3）使用BOP的MM420調試

調試需要變頻器上電后進行。上電前，應確認變頻器的機械和電氣安裝正確，并查看變頻器頻率設置DIP開關設定的頻率與電源電壓、頻率（我國工頻電源、為50Hz）一致后，才可上電調試。

2.使用BOP操作面板的MM420調試3）使用BOP的MM420調試

電源頻率設置DIP有兩個開關：DIP開關1不供用戶使用。DIP開關2：在Off位置“ON”時，設定為歐洲地區默認值（50Hz，功率單位：kW）；在On位置時，設定為北美地區默認值（60Hz，功率單位：hp）。2.使用BOP操作面板的MM420調試3）使用BOP的MM420調試(1）參數復位。

2.使用BOP操作面板的MM420調試3）使用BOP的MM420調試(2）快速調試。輸入電動機銘牌上的規格數據，進行參數的設置和快速調試。快速調試流程：

2.使用BOP操作面板的MM420調試3）使用BOP的MM420調試(2）快速調試。

2.使用BOP操作面板的MM420調試3）使用BOP的MM420調試(3）使用BOP控制MM420變頻器運行的常規操作。 P0010為“0”值，使電動機進入運行狀態。運行中的變頻器可以使用BOP/AOP進行基本運行控制操作。。

2.使用BOP操作面板的MM420調試3）使用BOP的MM420調試(3）使用BOP控制MM420變頻器運行的常規操作。 P0010為“0”值，使電動機進入運行狀態。運行中的變頻器可以