1. 文件 : 变频器原理与应用 01.1 变频器原理与应用 绪论及基础知识 yanghua71@hit.edu.cn SINAMICS GSINAMICS S 主讲教师 : 杨 华

2. 文件 : 变频器原理与应用 01.2 变频器原理与应用 绪论及基础知识 绪论 本章主要内容：  变频器的概念和用途  变频器的发展历程  变频器的应用现状和发展趋势  课程内容及学习要求  学时： 1

3. 文件 : 变频器原理与应用 01.3 变频器原理与应用 绪论及基础知识 变频器的概念 变频器的用途 三相交流电网 3 AC, 400V, 50 Hz 开关或接触器 变频器 异步电动机 转速可调 0 ～ 50Hz 可调 1. 变频器的概念和用途

4. 文件 : 变频器原理与应用 01.4 变频器原理与应用 绪论及基础知识 直流调速系统的优缺点 2. 变频器的发展历程 交流调速系统的优缺点 变频器的诞生 变频器的发展与成熟

5. 文件 : 变频器原理与应用 01.5 变频器原理与应用 绪论及基础知识 起步较晚 已进入 “ 黄金时期 ” 国外品牌 国内品牌 变频调速的效果 市场空间 3. 我国变频器的应用现状

6. 文件 : 变频器原理与应用 01.6 变频器原理与应用 绪论及基础知识 向专用型方向发展 向人性化方向发展 易用性不断提高 4. 变频器的发展趋势 功率结构模块化 智能化（信息化） 优化电网接口

7. 文件 : 变频器原理与应用 01.7 变频器原理与应用 绪论及基础知识 课程性质 “ 变频器原理与应用 ” 是 “ 数学 ” 、 “ 物理 ” 、 “ 电工基础 ” 、 “ 电子技术 ” 、 “ 电力 电子技术 ” 、 “ 电力拖动 ” 、 “ 电气控制 ” 等课程的后续 课程 ，又与 “ 交直流调速系统 ” 、 “ ＰＬＣ控制技术 ” 等专业课程有着横向联系。 课程的主要任务 掌握变频器的结构和工作原理。 掌握安装、调试变频器的基本技能。 掌握设计变频调速系统的基本方法。 5. 课程的内容

8. 文件 : 变频器原理与应用 01.8 变频器原理与应用 绪论及基础知识 课程结构

9. 文件 : 变频器原理与应用 01.9 变频器原理与应用 绪论及基础知识 涉及面广 变频器是高科技的产品，技术含量高。 实践性强 侧重变频器的典型应用。 考核办法 实验 20 分 考试 80 分 授课学时 12 学时 实验学时 4 学时 6. 课程特点及要求

10. 文件 : 变频器原理与应用 01.10 变频器原理与应用 绪论及基础知识 主要教材和参考书 教材 王兆义. 变频器应用与实训指导. 高等教育出版社,2005 参考资料 G120 操作手册（简明版） 电子文档 CU240S 操作手册（英文版） 电子文档

11. 文件 : 变频器原理与应用 01.11 变频器原理与应用 绪论及基础知识 总结 重点：变频器的概念和用途。 难点：变频器的发展趋势。 绪论 变频器的概念和用途 变频器的发展历程、应用现状和发展趋势 课程内容及学习要求

12. 文件 : 变频器原理与应用 01.12 变频器原理与应用 绪论及基础知识 第 1 章 基础知识 本章主要内容：  1.1 三相异步电动机  1.2 三相异步电动机的起动和制动  1.3 电力电子器件简介  1.4 脉冲宽度调制（ PWM ）原理  1.5 变频器的组成和分类

13. 文件 : 变频器原理与应用 01.13 变频器原理与应用 绪论及基础知识 §1.1 三相异步电动机 本节主要内容：  三相异步电动机结构及工作原理  三相异步电动机的电磁特性  三相异步电动机的机械特性  三相异步电动机的调速方式

14. 文件 : 变频器原理与应用 01.14 变频器原理与应用 绪论及基础知识 1. 三相异步电动机结构及工作原理 三相感应 电动机 定子 气隙 转子 机座 端盖 转子铁心 轴 轴 转子绕组 定子铁心 定子绕组 鼠笼型 绕线型

15. 文件 : 变频器原理与应用 01.15 变频器原理与应用 绪论及基础知识机座 端盖 风扇 接线盒 定子绕组鼠笼转子 端环 散热筋 轴 轴承 图 1.1 三相感应电机的结构图

16. 文件 : 变频器原理与应用 01.16 变频器原理与应用 绪论及基础知识 图 1.2 三相感应电机的结构图

17. 文件 : 变频器原理与应用 01.17 变频器原理与应用 绪论及基础知识

18. 文件 : 变频器原理与应用 01.18 变频器原理与应用 绪论及基础知识 鼠笼型转子

19. 文件 : 变频器原理与应用 01.19 变频器原理与应用 绪论及基础知识 绕线式转子

20. 文件 : 变频器原理与应用 01.20 变频器原理与应用 绪论及基础知识 A B C ~ CBA i t 1 A Z B X C Y N S 2 N S 3 N S 4 N S 5 N S 6 N S N S N S N S N S N S N S N S e 2, i 2 ff T, n n1n1n1n1 三相感应式电动机的工作模型 规定 电流从首端流入、 末端流出时为正。 1 2 3 4 5 6

21. 文件 : 变频器原理与应用 01.21 变频器原理与应用 绪论及基础知识 旋转磁场  旋转磁场的转速（同步速） 旋转磁场的转速（同步速） 电网频率电机的极对数

22. 文件 : 变频器原理与应用 01.22 变频器原理与应用 绪论及基础知识  转差定义为： 即转子与旋转磁场之间存在相对运动，是感应电动机 稳定运行的必要条件。  转差率定义为： 其大小反映了电机的转速，即 转差率

23. 文件 : 变频器原理与应用 01.23 变频器原理与应用 绪论及基础知识 E 1 =4.44K 1 N 1 ƒ 1 Φ m =U 1 + △ U ※ E 1 ∝ ƒ 1 Φ m 将△ U 忽略，则 E 1 ≈U 1 ∝ ƒ 1 Φ m 2. 三相异步电动机的电磁特性 感应电动势 E 1 U 1 /ƒ 1 = 常数

24. 文件 : 变频器原理与应用 01.24 变频器原理与应用 绪论及基础知识 机械特性的参数表达式 其中： p 为电机极对数； U1 为相电压有效值 r1 为定子每相绕组的内阻 x1 为每相漏阻抗 r2 ’ 为折算到定子侧的每相电阻 x2 ’ 为折算到定子侧的漏电阻 电机参数一定， 且 U 1 ， f 1 不变时， T 仅与 S 有关。 机械特性曲线 3. 三相异步电动机的机械特性

25. 文件 : 变频器原理与应用 01.25 变频器原理与应用 绪论及基础知识 D: 理想空载点 ( 同步点 ) C: 额定运行点 B: 最大转矩点 ( 拐点） A: 起动点 临界转差率 最大转矩 起动转矩 理想空载点 额定运行点 最大转矩点 起 动 点 机械特性中四个关键点 图 1.3 感应电机的机械特性

26. 文件 : 变频器原理与应用 01.26 变频器原理与应用 绪论及基础知识 异步电动机的调速原理 变频 ( 他控式、自控式） 变极 调压串电阻 串级 电磁转差离合器 耗能型 有级调速 设备费用高 4. 三相异步电动机的调速方式

27. 文件 : 变频器原理与应用 01.27 变频器原理与应用 绪论及基础知识 异步电动机的变极调速 2p = 4 A1A1 X1X1 X2X2 A2A2 A XNS N S A1A1A1A1 A2A2A2A2 X1X1X1X1 X2X2X2X2 A X A1A1A1A1 A2A2A2A2 X1X1X1X1 X2X2X2X2 A X A1A1A1A1 A2A2A2A2 X1X1X1X1 X2X2X2X2 A X A1A1 X1X1 X2X2 A2A2 A XNS 2p = 2

28. 文件 : 变频器原理与应用 01.28 变频器原理与应用 绪论及基础知识 调速原理 连续可调 、 连续可调 主要设备 — 变频器 V1V1 V3V3 V5V5 V4V4 V6V6 V2V2 ~ M 逆变 可调 整流 异步电动机的变频调速 图 1.4 变频器的结构

29. 文件 : 变频器原理与应用 01.29 变频器原理与应用 绪论及基础知识 变频调速时的机械特性 同步点 最大转矩点： 起动点 ： 不变 最大转矩对应的转速降： 不变 保持 不变 弱磁调速 1 2 图 1.5 变频调速时的机械特性 f<f n : 恒转矩调速； f>f n : 恒功率调速；

30. 文件 : 变频器原理与应用 01.30 变频器原理与应用 绪论及基础知识  调压调速 1 2 3 c b a 不变 异步电动机的改变转差率调速 图 1.6 变转差率调速时的机械特性

31. 文件 : 变频器原理与应用 01.31 变频器原理与应用 绪论及基础知识 不变 1 2 轻载调速 范围不大 调速前： 1 ， S 1 调速后： 2 ， S 2  绕线式感应电动机转子串电阻调速（串级调速） 图 1.7 串电阻调速时的机械特性

32. 文件 : 变频器原理与应用 01.32 变频器原理与应用 绪论及基础知识  变极调速  变转差率调速  变频调速 异步电动机的三种调速方式的比较

33. 文件 : 变频器原理与应用 01.33 变频器原理与应用 绪论及基础知识 §1.2 三相异步电动机的起动和制动 本节主要内容：  三相异步电动机的起动方法  三相异步电动机的制动方法

34. 文件 : 变频器原理与应用 01.34 变频器原理与应用 绪论及基础知识 1. 三相异步电动机的起动方法 要求 : 有不太大的起动电流 足够大的起动转矩 动态转矩△ T 很小 起动方法 : 直接起动 降压起动 低频起动

35. 文件 : 变频器原理与应用 01.35 变频器原理与应用 绪论及基础知识 图 1.8 低频启动时的机械特性

36. 文件 : 变频器原理与应用 01.36 变频器原理与应用 绪论及基础知识 2. 异步电动机的制动方法 电动机的制动状态：指电磁转矩 T 与转子转速 n 方向 相反的状态。 制动方式 : 直流制动： 回馈制动 反接制动

37. 文件 : 变频器原理与应用 01.37 变频器原理与应用 绪论及基础知识 直流制动 制动原理 制动过程 图 1.8 直流制动原理 图 1.9 直流制动机械特性

38. 文件 : 变频器原理与应用 01.38 变频器原理与应用 绪论及基础知识 回馈制动 制动原理 回馈制动的条件： n>n 1 图 1.10 回馈制动机械特性

39. 文件 : 变频器原理与应用 01.39 变频器原理与应用 绪论及基础知识 小结 重点：三相异步电动机的启动和制动方式 难点：各种启动和制动方式的工作原理 1.2 三相异步电动机的起动和制动  三相异步电动机的起动方式  三相异步电动机的制动方式 直接起动 降压起动 低频起动 直流制动 回馈制动 反接制动