變頻器應用經驗 張選正,張金遠 中國電力齣版社 9787508341453 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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張選正，張金遠 著

圖書標籤:

• 變頻器
• 電力電子
• 電機控製
• 工業自動化
• 驅動技術
• 張選正
• 張金遠
• 中國電力齣版社
• 9787508341453
• 應用經驗

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齣版社： 中國電力齣版社

ISBN：9787508341453

商品編碼：29708794025

包裝：平裝

齣版時間：2006-05-01

基本信息

書名：變頻器應用經驗

定價：16.00元

作者：張選正,張金遠

齣版社：中國電力齣版社

齣版日期：2006-05-01

ISBN：9787508341453

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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內容提要

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本書是作者幾十年從事工業自動化技術工作的經驗總結。
本書主要內容有變頻器應用基本知識、變頻器應用技術基礎、變頻器電氣製動方式與諧波及對策、變頻器應用時的注意問題、變頻器在工礦企業中的應用。
本書內容豐富，實用性強，可供廠礦、企事業單位、節能工程技術部門從事變頻調速的電氣、自動化專業技術人員、大專院校有關專業師生參考。

目錄

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作者介紹

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張選正 男，上海市人。高級工程師。1956年畢業於上海電機學院(現名)大學本科，電氣自動化專業，從事工業自動化技術工作長達45年。本人建國初期參加瞭長春汽車製造廠、洛陽拖拉機廠及杭州磁帶廠等單位的建設。1985年6月曾赴日本安川學習變頻調速技術。退休後專門從事

文摘

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序言

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《變頻器應用經驗》 第一章 變頻器基礎知識迴顧 本章旨在為讀者係統梳理變頻器在電氣傳動領域的核心作用與基本原理。我們將深入淺齣地剖析變頻器的基本構成，包括整流單元、中間直流環節、逆變單元以及控製單元等關鍵模塊，並詳細闡述它們各自的功能與協同工作方式。 變頻器的基本構成與原理： 整流單元： 講解其將輸入的工頻交流電轉換為直流電的過程，重點介紹不同類型的整流電路（如橋式整流）及其優缺點。 中間直流環節： 解釋其濾波和儲能作用，以及如何通過電容器組來平滑直流電壓，減少諧波對後續環節的影響。 逆變單元： 詳細介紹IGBT、MOSFET等電力電子器件在逆變過程中的開關切換原理，以及如何通過控製這些器件的導通與關斷，生成可變頻率、可變幅值的脈寬調製（PWM）信號，從而控製輸齣電機的轉速。 控製單元： 闡述其作為變頻器的“大腦”，如何接收來自操作麵闆、PLC或其他外部控製信號，並根據預設的算法和參數，産生PWM控製信號，實現對電機速度、轉矩、啓停等進行精確控製。 變頻器的分類與選型依據： 按控製方式分類： 介紹V/f控製、矢量控製（無傳感器矢量控製、有傳感器矢量控製）等不同控製方式的原理、適用範圍及性能差異。例如，V/f控製適用於對轉矩要求不高的通用負載；而矢量控製則能實現精確的轉矩控製，適用於對動態響應和精度要求較高的場閤。 按電壓等級分類： 區分低壓變頻器（380V/400V）、中壓變頻器（幾韆伏）和高壓變頻器（幾萬伏）的特點，並說明其在不同功率等級和應用場景下的選擇原則。 按功能分類： 介紹通用型變頻器、專用型變頻器（如紡織、冶金、起重等行業專用）的區彆，以及具備製動、再生、多泵切換等高級功能的變頻器。 選型考量因素： 詳細列舉變頻器選型時需要考慮的關鍵因素，包括： 電機參數： 電機功率、額定電壓、額定電流、額定轉速、功率因數、絕緣等級等。 負載特性： 負載的恒轉矩、恒功率、風機水泵類（平方律轉矩）等特性，以及啓動轉矩的要求。 工作環境： 環境溫度、濕度、海拔、灰塵、腐蝕性氣體等，這將影響變頻器的防護等級和散熱能力。 電源條件： 電源電壓波動範圍、頻率穩定性、是否存在諧波乾擾等。 控製要求： 調速精度、動態響應速度、調速範圍、多機聯動、網絡通信等。 經濟性： 初始投資、運行成本、維護成本等。 安全性與可靠性： 過載保護、過壓/欠壓保護、相序保護、接地保護等各種保護功能。 變頻器在工業自動化中的地位： 強調變頻器作為核心驅動部件，在實現工業生産過程的自動化、智能化、節能化方麵扮演著至關重要的角色。 闡述變頻器如何通過精確控製電機轉速，優化工藝流程，提高産品質量，降低能耗，減少設備磨損，從而帶來顯著的經濟效益和社會效益。 第二章 變頻器在典型工業應用中的實踐 本章將聚焦變頻器在多個關鍵工業領域的具體應用，通過實際案例分析，展現變頻器解決復雜工程問題的能力，並深入探討不同應用場景下的技術要點和優化方案。 風機、水泵類負載應用： 節能原理： 詳細闡述風機、水泵負載遵循的平方律轉矩特性，即轉速下降一半，功耗可下降到原來的八分之一。變頻器通過降低轉速，可實現高達30%-60%的節能效果。 控製策略： 恒壓恒流控製： 在供水係統中，通過壓力傳感器反饋，變頻器根據用戶設定壓力值自動調節水泵轉速，實現恒壓供水，避免瞭傳統閥門節流帶來的巨大能耗損失。 流量控製： 根據工藝需求，通過流量計反饋，變頻器精確控製風機或水泵轉速，保證工藝流程的穩定。 多泵聯動： 介紹如何通過變頻器的多泵切換功能，實現多颱水泵的智能啓停和轉速協調，進一步優化運行效率，延長設備壽命。 常見問題及對策： 討論如水錘效應、低速振動、空轉保護等問題，並提供相應的解決方案，例如加裝緩啓動/緩停止功能、優化PID參數、設置最低運行頻率等。 起重機、行車類負載應用： 平穩運行與定位精度： 起重機對啓動、停止過程的平穩性要求極高，以避免重物晃動。變頻器通過精確的加減速控製（S型麯綫）、轉矩限製以及閉環矢量控製，能夠實現重物的平穩起升、下降和精確定位。 製動控製： 討論變頻器在起重機中的製動控製策略，包括能耗製動、再生製動，以及如何配閤機械製動器實現可靠的停車。 起升與運行的協調： 分析如何通過變頻器實現起升和運行（橫移、迴轉）功能的協調控製，實現復雜運動指令的精確執行。 安全保護： 強調變頻器在起重機應用中的安全功能，如過載保護、限位保護、防晃動控製等，保障人身和設備安全。 空壓機係統應用： 變頻節能技術： 闡述傳統定速空壓機在負載變化時，通過頻繁啓停或放空閥來維持氣壓，造成巨大的能源浪費。變頻空壓機通過根據實際用氣量自動調節電機轉速，使排氣壓力恒定，顯著降低能耗。 變頻加載/卸載模式： 介紹變頻空壓機的變頻加載/卸載模式，以及其與伺服閥、壓力傳感器協同工作原理。 對電機的影響： 討論變頻器輸齣的諧波對電機可能造成的影響，以及如何通過改進電機設計、加裝濾波器等方式進行優化。 冶金、化工等行業特殊應用： 高溫、高濕、粉塵環境： 針對這些惡劣環境，介紹變頻器在防護等級（IP等級）、散熱設計、外殼材質等方麵的特殊要求，以及如何通過遠程控製、獨立散熱等方式來提高可靠性。 腐蝕性介質： 討論變頻器麵闆、接綫端子等部件的防腐蝕措施，例如采用特殊塗層或密封設計。 工藝流程控製： 在化工廠中，變頻器常用於控製攪拌器、輸送帶、泵等設備，實現精確的流量、速度和壓力控製，確保生産安全和産品質量。 防爆要求： 在有易燃易爆氣體的環境中，介紹如何選用符閤防爆標準的變頻器及其配套的防爆電機。 第三章 變頻器故障診斷與維護保養 本章旨在幫助讀者建立一套係統化的變頻器故障診斷和維護保養流程，從而有效延長變頻器使用壽命，減少停機時間，保障生産連續性。 變頻器常見故障現象分析： 無法啓動： 詳細列舉無法啓動的可能原因，如電源問題（缺相、電壓異常）、急停按鈕未復位、通信中斷、參數設置錯誤、控製信號無效等。 運行中跳閘： 分析各種跳閘報警代碼的含義，如過載（OC）、過壓（OV）、欠壓（UV）、過溫（OT）、對地短路（GF）、驅動器故障（DRV）等，並指導讀者根據報警代碼定位故障源。 輸齣異常： 描述電機轉速不穩定、抖動、異響、齣力不足等現象，並分析其可能原因，如編碼器故障（矢量控製）、參數設置不當、負載過大、電機損壞等。 通訊故障： 探討RS485/RS232通信中斷、Modbus協議通信錯誤等問題，以及如何排查。 故障診斷方法與工具： 直觀檢查： 強調經驗積纍的重要性，通過觀察變頻器的指示燈狀態、顯示屏信息、聽設備異響等進行初步判斷。 測量工具運用： 介紹萬用錶、示波器、絕緣電阻測試儀等常用工具在變頻器故障診斷中的應用，例如測量電源電壓、直流母綫電壓、輸齣波形、絕緣電阻等。 變頻器自帶的診斷功能： 講解如何利用變頻器內置的故障記錄、波形分析、診斷日誌等功能來輔助診斷。 軟件診斷工具： 介紹部分變頻器廠傢提供的上位機軟件，如何通過這些軟件進行參數設置、故障查詢、在綫監控等。 維護保養規程： 日常檢查： 建議定期對變頻器進行外觀檢查，清除積塵，檢查連接是否牢固，有無異味、異響。 定期清潔： 強調保持變頻器內部通風良好，定期清潔散熱風扇和散熱片，防止灰塵堵塞導緻過熱。 參數備份與校驗： 建議在對變頻器進行任何重要操作前，備份其運行參數，並在維護後進行參數校驗，確保設置正確。 易損件檢查與更換： 指齣如風扇、電容等易損件的壽命，並建議根據使用環境和時間進行定期檢查和預防性更換。 環境控製： 強調保持變頻器運行環境的清潔、乾燥、通風，避免在極端環境下運行。 常見故障的處理實例： 通過具體的故障案例，例如“變頻器報OC故障，電機空載運行也報”，“變頻器輸齣電壓不平衡”，“電機低速運行抖動嚴重”等，分步講解診斷過程和解決方法，增強讀者的實際操作能力。 第四章 變頻器節能分析與經濟效益評估 本章將深入探討變頻器在節能方麵的顯著優勢，並提供一套科學的評估方法，幫助用戶量化變頻器帶來的經濟效益。 變頻器節能的根本原理： 功率與轉速的關係： 再次強調變頻器如何通過改變輸齣頻率來精確控製電機轉速，從而匹配負載需求，避免“大馬拉小車”現象。 電能利用率的提升： 說明變頻器並非簡單地“減速”，而是通過優化電能的輸入輸齣環節，提高整體的電能利用效率。 不同負載的節能潛力分析： 風機、水泵類負載： 詳細計算不同工況下，變頻調速相比工頻運行的節電率，例如，如果一颱100kW的風機在某工況下以75%的轉速運行，其功耗可能僅為額定功耗的42%左右，節能率可觀。 恒轉矩負載： 分析如傳送帶、擠齣機等恒轉矩負載，在變頻器作用下，雖然轉速降低，但功耗降低的幅度相對較小，節能效果不如風機水泵類。 恒功率負載： 闡述在某些恒功率負載（如機床主軸）中，變頻器主要用於實現調速功能，節能效益不作為主要考量，但能提升工藝精度。 變頻器經濟效益評估模型： 投資成本計算： 包括變頻器本身的購置費用、安裝調試費用、必要的濾波器、電抗器等附加設備費用。 運行成本節約計算： 電費節約： 根據變頻器在不同負載下的節電率，結閤設備的年運行小時數和當地電價，計算年節約的電費。 維護成本節約： 變頻調速可以減少電機頻繁啓停造成的機械損耗，延長設備壽命，從而降低維修頻率和成本。 生産效率提升帶來的效益： 精確的調速控製可以提高産品閤格率，減少廢品，提升生産效率。 投資迴收期計算： 通過“總投資成本 / 年節約成本”的公式，計算項目的投資迴收期。 敏感性分析： 探討電價波動、負載變化、設備故障率等因素對投資迴收期的影響。 案例研究： 提供一個實際的節能改造案例，詳細列齣改造前的設備運行參數、能耗數據，以及改造後變頻器的參數設置、運行數據、節電率和投資迴收期，直觀展示變頻器的經濟效益。 第五章 變頻器高級應用與未來發展趨勢 本章將探討變頻器在更復雜的自動化係統中的集成應用，並展望其未來的發展方嚮，幫助讀者瞭解行業前沿技術。 變頻器與PLC/DCS係統的集成： 通信協議： 介紹常用的變頻器與PLC/DCS係統之間的通信協議，如Modbus RTU/TCP、PROFIBUS、PROFINET、EtherNet/IP等，以及它們在工業現場的應用。 分布式控製： 講解如何通過變頻器的集成化設計，實現與PLC/DCS的無縫對接，構建高效、靈活的自動化控製係統。 遠程監控與診斷： 闡述如何利用網絡通信技術，實現對變頻器的遠程參數設置、狀態監控、故障診斷和報警處理。 變頻器在新能源領域的應用： 風力發電： 介紹變頻器在風力發電機組中的作用，特彆是變槳控製和偏航控製，以及如何實現風能的高效捕獲。 太陽能光伏： 討論光伏逆變器（其本質是某種形式的變頻器）在將直流電轉換為交流電、並網控製方麵的應用。 電動汽車： 簡述變頻器在電動汽車驅動係統中的核心地位，如何實現電機的高效驅動和能量迴收。 智能化變頻器的發展： 內置高級功能： 探討變頻器中集成更多智能功能，如自學習、自適應、故障預測、能耗優化等。 物聯網（IoT）與工業4.0： 分析變頻器如何融入工業物聯網生態係統，實現數據采集、分析和協同控製，推動智能製造。 人工智能（AI）在變頻器中的應用： 展望AI技術如何賦能變頻器，實現更高級的預測性維護、故障診斷和性能優化。 綠色變頻器技術： 提高效率： 介紹新型電力電子器件（如SiC、GaN）的應用，以及更優化的拓撲結構，以進一步提高變頻器的轉換效率，降低自身損耗。 減少諧波汙染： 探討新型濾波技術和PFC（功率因數校正）技術，以減少變頻器對電網的諧波汙染。 環境友好設計： 關注變頻器在材料選擇、生産過程、生命周期等方麵的環保要求。 本書通過理論與實踐相結閤的方式，全麵係統地介紹瞭變頻器的基礎知識、典型應用、故障處理、節能分析以及未來發展趨勢，旨在為廣大電氣工程師、技術人員和相關專業學生提供一本具有實用價值的參考書籍。

評分☆☆☆☆☆

這本書帶來的不僅僅是知識的補充，更是一種思維模式的重塑。在閱讀過程中，我體會到作者們推崇的是一種“全生命周期”的變頻器管理理念。他們強調的不僅僅是如何讓設備當下跑起來，而是如何保證它在未來五年、十年內依然穩定高效地運行。書中對變頻器散熱係統的維護、電容老化程度的監測、以及固件升級的風險評估等方麵的論述，都充滿瞭前瞻性。它讓我開始反思過去僅僅關注“啓動成功率”的做法的局限性，轉而關注“長期運行成本”和“預防性維護”。特彆是針對變頻器在惡劣工況下的“降額使用”建議，既考慮瞭安全裕度，又避免瞭過度投資，這種恰到好處的平衡藝術，是經驗的結晶。讀完後，我感覺自己看待變頻器不再是一個黑盒子，而是一個可以被深度理解和精細調控的復雜係統。

評分☆☆☆☆☆

從結構布局上來看，這本書的編排邏輯性極強，層次分明，閱讀起來非常順暢。它似乎是按照一個完整的項目周期來組織內容的：從初期的選型評估、到中期的調試優化、再到後期的故障診斷和維護升級。特彆是關於變頻器與PLC、上位機進行通信組網的那幾章，講解得極其細緻，包括Modbus、Profibus等不同協議在實際應用中的注意事項和常見報錯代碼的解析。我過去在做遠程監控集成時經常被各種通信中斷和數據不同步搞得焦頭爛額，但這本書提供瞭一套係統的排查流程，讓我學會瞭如何從硬件拓撲、軟件地址映射和時序邏輯這三個維度進行交叉驗證。這種係統化的解決思路，極大地提升瞭我處理復雜集成項目時的信心和效率。

評分☆☆☆☆☆

說實話，我對技術書籍的耐心有限，很多著作總是喜歡在開篇用大量篇幅鋪陳過於基礎的概念，讓人昏昏欲睡。但《變頻器應用經驗》在這方麵處理得非常到位，它直接切入瞭應用的核心痛點。它沒有浪費時間解釋什麼叫“三相交流電”或者“脈寬調製”，而是直接跳到瞭如何在高負載、高動態要求的場閤下優化變頻器的參數組閤以獲得最佳性能。書中的圖錶繪製得非常清晰直觀，特彆是那些關於不同冷卻方式對變頻器壽命影響的對比分析，數據翔實，結論明確。我尤其欣賞它對特定行業應用的探討，比如在起重機械中的防晃動控製算法，以及在水泵係統中的節能優化策略，這些內容具有極強的針對性，讓我可以快速找到與我工作場景相對應的解決方案，而不是泛泛而談。讀完之後，我感覺自己對變頻器的“能效比”理解上升到瞭一個新的高度，不再是單純的功率匹配，而是係統層麵的優化整閤。

評分☆☆☆☆☆

這本書的敘事風格非常接地氣，完全沒有那種高高在上的學術腔調。作者們似乎很懂得一綫技術人員的睏惑和習慣，語言簡潔明瞭，直奔主題。我特彆喜歡其中穿插的一些“現場筆記”似的小欄目，它們往往記錄瞭一些軟件版本更新後帶來的兼容性問題，或者是特定電磁兼容性（EMC）乾擾源的排查技巧。這些內容在標準教科書裏是絕對找不到的，它們是時間和實踐成本堆砌齣來的“學費”。比如，書中提到在某些高濕環境下，變頻器控製闆上的某個特定元件容易齣現虛焊，並提供瞭通過加固膠進行現場處理的方法，這種細節的關注度，體現瞭作者們深厚的實戰背景。它讓我意識到，變頻器技術的應用遠不止於硬件選型和軟件編程，環境適應性和長期可靠性維護纔是真正的考驗。

評分☆☆☆☆☆

這本《變頻器應用經驗》實在是讓人愛不釋手，尤其是對於像我這種在工業自動化領域摸爬滾打多年的工程師來說，簡直就是一本“及時雨”。書裏對不同品牌、不同型號變頻器在實際運行中可能遇到的那些棘手問題，比如諧波治理、電機過熱、控製精度漂移等，都有著非常深入且實用的分析。我記得有一次我們生産綫上的一個關鍵電機頻繁跳閘，查瞭半天硬件參數都沒找到癥結，後來翻閱瞭這本書中關於矢量控製模式下負載波動敏感性的那一章節，對照我們現場的實際工況，一下子就明白瞭問題齣在哪裏——原來是傳感器反饋延遲導緻的誤判。作者們顯然不是紙上談兵，他們把理論知識巧妙地融入到無數個真實的故障排除案例中，讓每一個技術點都落地有聲，而不是乾巴巴的公式堆砌。閱讀過程中，我甚至會忍不住做筆記，把書中提到的那些“小竅門”和“經驗之談”記錄下來，準備應用到我手頭的新項目中去。這種感覺就像是多瞭一位經驗豐富的老前輩隨時在我身邊指導，遠比單純閱讀官方手冊來得高效和人性化。