〈〈变频调速器原理及应用〉〉实验指导书（自动化类专业）杭州电子科技大学自动化分院2007年6月前言实验指导书是为了让本科学生在学习了《电机原理与拖动基础》及《电机控制》等课程的基础上，进一步理解和掌握电机变频调速的原理和方法，学习变频器的操作和使用而编写的。

实验系统以三菱公司的FR-A500系列变频调速器，三相感应电动机、磁粉制动器及电气控制箱组成。

指导书在下面的章节中给出了FR-A540-0.75K型号的变频调速器的基本介绍。

实验指导书中的实验安排基本按照操作者的使用习惯，每个实验按从易到难，从简单到复杂的规律安排。

全书共三个实验，涉及变频器的三种操作模式的使用，适当增添了一些本科生不要求掌握的操作知识，教师可以根据不同需要选做。

实验前，仔细阅读实验须知和实验设备使用方法。

目录1、实验须知 (3)2、三菱变频调速器及调速原理 (4)3、实验一：外部操作模式的变频调速实验 (5)4、实验二：PU操作模式的变频调速实验 (10)5、实验三：组合操作模式的变频调速实验 (19)附录： (21)安全事项危险●当通电或变频器正在运行时,请不要打开前盖板,否则会发生触电。

●在前盖板拆下时请不要运行变频器,否则可能会接触到高电压端子和充电部分而造成触电事故。

●即使电源处于断开时，除布线，定期检查外，请不要拆下前盖板。

否则，由于接触变频器充电回路可能造成触电事故。

●布线或检查，请在断开电源，经过10 分钟以后，用万用表等检测剩余电压消失以后进行。

●请不要用湿手操作开关，以防止触电。

●对于电缆, 请不要损伤它，对它加上过重的应力，使它承载重物或对它钳压。

否则会导致触电。

●请勿在通电中进行通风扇的更换,否则会发生危险。

●实验期间严禁触摸旋转电机，带强电端子。

●若实验过程中设备出现故障，请报告老师，检查前断开电源，10分钟以后，用万用表等检测剩余电压消失后方可进行。

●不要随便将物品放在实验仪器上。

●不要频繁启/停变频器。

●频率设置不要超过60Hz实验须知一、预习参加实验的学生应事先预习，以免实验过程中因准备不充分而跟不上实验进度。

预习内容包括：1、指导书中有关三菱变频调速器的介绍及与本次实验有关的内容。

2、教科书中三相异步电动机变频调速的原理及实现过程。

3、实验要求中的思考题。

二、实验过程1、严格遵守实验室纪律，注意人身、设备安全。

2、实验前仔细检查选件和外部设备的接线是否都连接无误。

3、认真操作，仔细观察实验现象，做好记录。

4、发生故障时立即断电（按实验箱左上角的红色急停按钮）并报告指导老师。

5、实验结束后，将实验结果交指导老师检查，经同意后关断电源。

6、按原样整理好实验仪器、设备及有关资料。

三、实验报告参加实验的学生应认真按期完成实验报告，报告格式如下：1、用幅面16K纸，加封面装订。

2、封面上应包括：实验名称、分院及专业、班级、姓名、实验日期及完成报告日期。

3、正文应包括：实验名称、实验目的、使用仪器、实验原理、简要的实验步骤、实验数据、有关曲线及实验现象。

4、必须对可能造成实验结果与理论结果间的偏差的因素作出分析、讨论。

实验一变频调速装置的操作面板使用及外部操作模式实验一、实验目的1、熟悉变频调速实验系统装置。

2、了解外部操作模式控制感应电动机的实现。

3、掌握变频器操作面板功能和模式切换的方法。

二、实验预习要求1、掌握教科书中有关三相异步电动机变频调速原理及实现过程。

2、了解教科书中有关三相异步电动机变频调速的特点。

4、预习实验指导书变频调速器的相关介绍和本实验的内容。

三、实验仪器和设备1、三相鼠笼式异步电动机 1台2、磁粉制动器（作为加载器） 1台3、M10-DP-303-E 直流可调稳压电源 1台4、三菱交流变频调速器(带有FR-DU04操作面板)。

1台5、变频调速系统实验电气控制箱 1台四．实验内容变频器能用“外部操作模式”,“PU操作模式”,“组合操作模式”和“通讯操作模式”。

“外部操作模式”即：通过对连接到变频器端子输入的外部信号(频率设定电位器,启动开关等)的操作达到控制变频器的运行。

当电源接通时，接通启动信号(STF，STR)，则开始运行。

具体内容：（1）了解变频器端子接线图；掌握操作面板的使用；（2）掌握变频调速器操作面板模式切换方法；（3）观察正转、反转开关控制时电机的运行情况；（4）观察电机分别在高/中/低速运行时的情况及频率的变化情况（本次实验中高/中/低速的频率设定采用默认值，分别为60HZ/30HZ/10HZ，若要改变，可参考后面PU操作时的参数设定方法）。

五、实验步骤与注意事项1、（注意不要用手去触摸电缆和接线点）2、根据附录1 变频装置端子接线图及各端子说明，思考如何通过外部控制实现电机正反转；3、确认电机变频器连接正常；4、合上电气控制箱三相交流电源开关，打开变频调速系统断路器开关，再打开系统电源开关；5、对着变频器操作面板，学习附录2操作面板（FR-DU04）的名称和功能；6、把变频调速器工作切换至外部操作模式，确认变频调速器的运行状态为外部操作模式（EXT）；7、空载时，将电器箱启动开关打到正转或反转状态，此时表示运转状态的FWD或REV闪烁。

8、改变电气控制箱上调速档开关，使之分别打到高/中/低速档，观察电机的运行状况和操作面板显示频率的变化，可用变频调速器操作面板上[SET]键切换频率/电流/电压的监视模式，记录不同速度时的频率和定子线电压的值。

注：1、由于在变频器内有漏电流，为了防止触电，在使用以前，请确保变频器和电机接地正确。

2、由于本实验使用的电源是380V，因此在使用时，一定要千万当心。

六、实验报告参见“实验须知”中关于“实验报告”的部分。

七、思考题通过外部控制，如何实现感应电动机正反转、分段速度、和连续速度运行。

从电机原理叙述感应电动机正反转实现的原理。

实验二、PU操作模式的变频调速实验一、实验目的1、熟悉变频调速实验系统装置。

2、熟悉并掌握变频调速器操作面板的使用。

3、掌握操作面板参数设定并能够通过改变参数控制电动机运行。

二、实验预习要求在实验一的基础上预习本次实验的内容。

三、实验仪器和设备1、三相鼠笼式异步电动机 1台2、磁粉制动器 1台3、M10-DP-303-E 直流可调稳压电源 1台4、三菱交流变频调速器(带有FR-DU04操作面板)。

1台5、变频调速系统实验箱 1台四．实验内容变频器能用“外部操作模式”,“PU操作模式”,“组合操作模式”和“通讯操作模式”。

PU操作模式即：用变频器本身操作面板的参数设置，实现变频器运行。

（1）掌握变频调速器操作面板的使用方法（参照附录2）（2）测试空载时电机定子线电压与给定频率间的关系，及频率与电机转速之间的关系，并理解恒转矩特性与恒功率特性，并绘制v/f曲线。

（3）记录感应电动机极对数，额定转速，额定功率等电机名牌数据。

五、实验步骤与注意事项1、合上电气控制箱上的三相交流电源开关，打开变频调速系统断路器开关，再打开系统电源开关，确认变频调速器的运行状态。

2、熟悉变频调速器上操作面板的使用（见附录2）3、将变频调速器操作模式切换到“PU操作模式”。

4、电机不加负载，在空载的情况下，用操作面板在频率设定模式下按[UP/DOWN]来设定运行频率，按SET 键写入设置的频率。

5、按[FWD]或 [REV]启动变频器，观察电机转速的变化。

把对应的值填入上面的表格内，并画出v/f、f /n1曲线。

频率设置可在0~60Hz范围内，请不要超过60Hz。

（注：在电机工作过程中，如果发生报警或保护功能动作，请按[STOP/RESET]键，复位变频器。

）(如果电机不转,请确认Pr.13“启动频率”。

在点动频率设定为比启动频率低的值时,电机不转。

)六、变频器参数设定变频器需要进行参数设定以保证正确工作，如工作模式的切换，上下限频率的设置、设定要求（见表1），表1中各参数的功能叙述见附录3，参考附录2中参数设置方法。

在实验前，变频器已经正确设定，一般不用改动。

一些常规参数的设定如下：1、要设置其他参数，必须使变频器处于PU操作模式，Pr.79应先设定为“1”（操作见附录3）这样才能对其他参数进行正确的设定。

其余表内参数可以使用默认值，也可另行设定。

参数设定后，再根据运行模式，设置变频装置的操作模式。

2、在空载情况下，设定参数Pr.15“点动频率”和Pr.16“点动频率加/减速时间”的值，设定PU点动运行。

按[FWD]或[REV]键，则运行。

（如果电机不转，请确认Pr.13“启动频率”。

在点动频率设定为比启动频率低的值时，电机不转。

）3、在空载的情况下，设定Pr.4、Pr.5、Pr6的值通过外部操作来观察电机的运行情况。

其中Pr.79应先设定为“1”（PU操作），然后设定其他参数，最后再把Pr79设定为“2”（外部操作）。

其余表内参数可以使用默认值，也可另行设定。

**4、加上50ma、100ma负载后，重做上述步骤2和3（注：负载即为磁粉制动器），观察电机的转速与空载时的转速有无何变化。

接地正确。

2、由于本实验使用的电源是380V，因此在使用时，一定要千万当心。

3、对于点动运行，加速时间和减速时间不能分别设定。

4、请把Pr.15“点动频率”的设定值设定在Pr.13“启动频率”的设定值之上。

七、实验报告参见“实验须知”中关于“实验报告”的部分。

八、思考题1、本实验对异步电动机采用了v/f控制的方式，它是一种开环调速控制方式（无速度检出），思考一下v/f控制的基本原理和特征是什么？2、变频调速器由主回路和控制回路两部分组成，这两部分各自在电路中的作用？附录1：端子接线图及说明三菱变频器主回路端子排的排列：三菱变频器控制回路端子排的排列：附录2：操作面板（FR-DU04）的名称、功能和使用1、按[MODE]键改变监视显示2、在特定操作模式下的功能设定A.显示▪监视器显示运转中的指令EXT指示灯亮表示外部操作；PU指示灯亮表示PU操作；EXT和PU灯同时亮表示PU和外部操作组合方式。

▪监视显示在运行中也能改变注：1.按下标有*1的[SET]键超过1.5秒能把监视模式改为上电监视模式。

2.按下标有*2的[SET]键超过1.5秒能显示包括最近4次的错误指示。

B.频率设定在PU操作模式下，用操作面板设定运行频率。

C.参数设定方法▪参数以“Pr.数字”表示。

不同的数字表示变频器不同的功能。

例：Pr.3设定基底频率；Pr.13设定启动频率。

▪一个参数值的设定既可以用数字键设定也可以用[UP/DOWN]键增减。

▪在Pr.状态下，按[SET]键出现P.000，通过[UP/DOWN]键和[SET]键来设定各位数字。

▪按[SET]键1.5秒写入设定值。

D.操作模式注：E.帮助模式在HELP状态下，按[UP/DOWN]键改变帮助模式。