变频器(VFD)通过改变电机电源频率/电压实现无级调速,核心公式:
电机转速 ( n = (1 - s) × 60 × f / p )(s=转差率,f=频率,p=极对数)
控制原则:保持V/f比值恒定,避免电机磁路饱和。
主电路:输入L1/L2/L3(电网)、输出U/V/W(电机),严禁接反;PE接地电阻≤4Ω,独立接地。
控制电路:开关量/模拟量用屏蔽线,与主电路间距≥20cm;模拟量优先选4~20mA电流信号抗干扰。
禁忌:输出侧禁止接电容/避雷器,避免损坏逆变模块。
| 负载类型 | 选型要求 | 过载能力 |
|---|---|---|
| 变转矩(风机/水泵) | 轻载型变频器,按电机电流1.1倍选型 | 110%/1min |
| 恒转矩(输送机/搅拌机) | 标准型变频器,容量≥电机额定容量 | 150%/1min |
| 冲击负载(起重/电梯) | 重载型变频器+制动单元/电阻 | 180%/0.5min |
应用场景:小区恒压供水(380V,7.5kW水泵电机,额定电流15.4A)
选型依据:变转矩负载,选MM440-7.5kW(额定电流17A),内置PID功能适配恒压控制
核心参数设置:
| 参数代码 | 参数值 | 设置说明 |
|---|---|---|
| P0307 | 7.5kW | 匹配电机额定功率 |
| P0700 | 2 | 外部端子控制启停 |
| P1000 | 2 | 4~20mA模拟量给定频率(对应0~50Hz) |
| P1120 | 10s | 加速时间,避免水泵水锤效应 |
| P2200 | 1 | 启用PID调节,适配压力反馈 |
接线要点:
压力变送器4~20mA信号接入AI1端子(2+/3-)
启停信号接DI1端子(5号),COM端接9号
PE端子可靠接地,主电路线径选4mm²铜芯线
应用场景:车间皮带输送机(380V,5.5kW电机,额定电流11A,恒转矩负载)
选型依据:标准型变频器FR-E740-5.5K(额定电流13A),150%过载能力适配启停冲击
核心参数设置:
| 参数代码 | 参数值 | 设置说明 |
|---|---|---|
| Pr.1 | 50Hz | 上限频率,匹配电机额定频率 |
| Pr.7 | 8s | 加速时间,防止启动过流 |
| Pr.79 | 2 | 外部端子控制模式 |
| Pr.9 | 11A | 电子过流保护,匹配电机额定电流 |
| Pr.183 | 0 | NPN型输入,匹配PLC输出类型 |
接线要点:
正转信号接STF端子,反转接STR端子,公共端接COM
多段速信号接RH/RM/RL,实现3档速度调节(10/20/30Hz)
控制电路用0.75mm²屏蔽线,屏蔽层单端接地(变频器侧)
应用场景:化工原料搅拌机(380V,11kW电机,额定电流21.8A,恒转矩+轻微冲击负载)
选型依据:重载型VFD-B-11kW(额定电流23A),150%/60s过载能力,无传感器矢量控制
核心参数设置:
| 参数代码 | 参数值 | 设置说明 |
|---|---|---|
| 01-00 | 2 | 外部端子控制启停 |
| 01-02 | 1 | 模拟量(0~10V)给定频率 |
| 02-00 | 50Hz | 最大输出频率 |
| 02-01 | 15s | 加速时间,适配搅拌机大惯性 |
| 02-02 | 20s | 减速时间,避免直流母线过压 |
| 03-00 | 21.8A | 电机额定电流,精准过载保护 |
接线要点:
主电路输入R/S/T接380V电网,输出U/V/W接搅拌机电机
外部电位器(0~10V)接AI1(12/13/14端子)
因负载惯性大,外接制动电阻(40Ω/1000W)至PB/PC端子
应用场景:通过Modbus RTU控制西门子MM440变频器,实现启停、频率调节、故障复位
通信配置(PLC侧):
| 参数 | 设置值 | 说明 |
|---|---|---|
| 波特率 | 9600 | 与变频器P2010=6匹配 |
| 数据位 | 8 | 与变频器P2011=1匹配 |
| 校验位 | 偶校验 | 与变频器P2012=2匹配 |
| 站号 | 1 | 与变频器P2013=1匹配 |
SCL核心代码(FB100_VFD_Control):
应用场景:通过RS-485控制FR-E700变频器,实现3段速(10/20/30Hz)切换+故障报警
通信配置(变频器侧):
| 参数代码 | 参数值 | 说明 |
|---|---|---|
| Pr.340 | 1 | 启用RS-485通信 |
| Pr.341 | 9600 | 波特率9600 |
| Pr.342 | 1 | 数据位8,偶校验 |
| Pr.343 | 1 | 站号1 |
| Pr.79 | 6 | 通信控制模式 |
ST核心代码(主程序):
不够。核心选型依据是电机额定电流,而非功率:
不同厂家变频器标注的“功率”可能是轻载功率(如风机水泵型),恒转矩负载下实际电流不足;
正确做法:变频器额定电流 ≥ 电机额定电流 × 1.1(安全系数);
额外需匹配负载特性(变转矩/恒转矩/冲击负载)选择对应过载能力的机型。
严禁在变频器输出侧接电容/避雷器,后果包括:
变频器输出的高频脉冲会与电容发生谐振,瞬间过流损坏IGBT逆变模块;
若需改善电网侧功率因数,电容应接在变频器输入侧(电网端);
输出侧仅可接电机,中间禁止串接电容、浪涌抑制器等元件。
过流故障(OC)常见原因及排查步骤:
接线问题:检查U/V/W输出是否短路、电机绕组是否接地;
参数问题:加速时间过短(重载启动电流大),延长加速时间(如三菱Pr.7、西门子P1120);
负载问题:电机堵转、负载过重,检查机械卡滞并减轻负载;
硬件问题:变频器逆变模块损坏(需专业检测)。
接地是变频器安全运行的关键,规范如下:
接地电阻≤4Ω,必须用黄绿双色线,线径≥主电路电源线径的1/2;
单台变频器独立接地,禁止多台串联接地(会导致接地电阻过大);
控制电路屏蔽线单端接地(仅变频器侧接地),避免形成接地环路干扰。
需要。无传感器矢量控制必须执行电机自学习,目的是:
让变频器识别电机的定子电阻、转子电阻、电感等参数,精准计算转矩和转速;
操作示例:台达VFD-B设置参数08-00=1,西门子MM440设置P1910=1;
自学习需在电机空载状态下执行,学习完成后再带载调试。
过压故障(OV)是因电机再生电能无法释放,解决方法:
延长减速时间(如台达02-02、三菱Pr.8),降低再生电能产生速度;
外接制动单元+制动电阻(匹配变频器功率,如11kW变频器配40Ω/1000W电阻);
若频繁制动,选择内置制动单元的重载型变频器。
通信失败核心排查步骤:
硬件接线:检查RS485的A/B线是否接反,屏蔽层是否单端接地;
参数匹配:波特率、校验位、站号需PLC与变频器完全一致;
地址核对:确认变频器Modbus寄存器地址(如西门子MM440控制字是40001,而非1);
干扰排查:通信线与主电路分开走线,间距≥20cm,避免电磁干扰。
选型核心
:优先按电机额定电流选型,匹配负载特性(变转矩/恒转矩/冲击负载);
接线关键
:主电路严禁输入输出接反,控制电路与主电路分开走线,可靠接地;
调试原则
:先空载试运行,再带载调试,参数设置优先匹配电机铭牌,再适配工况;
故障排查
:过流查接线/加速时间/负载,过压查减速时间/制动电阻,接地查电阻/布线方式;
PLC通信
:通信参数(波特率/校验位/站号)必须全匹配,寄存器地址需核对变频器手册。