变频器原理与应用第3版教案全套王廷才第1--10章变频器的认识---变频器应用实例.docx

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1、章节课题第1章变频器的认识11变频器概述课时2教学目的1 .了解变频器技术发展和应用。2 .掌握变频器的分类。重点难点重点：变频器的分类教学方法结合日常生活和家用电器，联系实际因材施教，让学生了解变频器的广泛应用，激发学生学习兴趣和调动学生的学习积极性。本次课老师要准备好变频器应用的视频片，进行课堂播放，结合实际讲解，尽可能达到好的教学效果。教具及参考书教具：变频器参考书：王廷才.变频器原理及应用（第3版）.机械工业出版社作业习题11：习题12；习题13课后小结1.变频器的发展2 .变频器的分类1）按变频的原理分类2）按变频器的控制方式分类3）按用途分类3 .变频器的应用教学内容第1章变频器的

2、认识知识目标：1 .了解变频器技术发展和应用。2 .掌握变频器的分类。技能目标：1 .观察变频器的外形及结构。2 .识读变频器铭牌，了解变频器的主要参数。教学内容1.1 变频器技术的发展1.1.1 电力电子器件是变频器发展的基础1.1.2 计算机技术和自动控制理论是变频器发展的支柱1.1.3 市场需求是变频器发展的动力1.1.4 变频器的发展趋势1）智能化2）专门化3）一体化4）环保化1.2 变频器的分类1.2.1 按变频的原理分类单相按相数分三相有环流交交变频器按环流情况分无环流方波按输出波形分正弦波变频器电压型按储能方式分电流型交直交变频器脉幅调制按调压方式分脉宽调制教学内容1.1.2 按

3、变频器的控制方式分类1）叼控制变频器2）转差频率控制变频器3）矢量控制变频器4）直接转矩控制1.1.3 按用途分类1）通用变频器2）专用变频器1.3 变频器的应用1.4 .1在节能方面的应用1.4.1 在自动化系统中的应用1.4.2 在提高工艺水平和产品质量方面的应用章节课题1.2异步电动机变频调速的原理课时2教学目的1 .掌握异步电动机变频调速的原理。2 .了解异步电动机的机械特性。重点难点重点：异步电动机变频调速的原理难点：异步电动机变频调速的原理教学方法联系异步电动机实际，讲解异步电动机变频调速的原理及其调速方式，尽可能达到好的教学效果。教具异步电动机作业习题1-4课后小结异步电动机的转

4、速的表达式为=O(I-S)=(1-S)，可见改变P、Ps、即可实现电动机的速度调节。教学内容1.2异步电动机变频调速的原理知识目标：1 .掌握异步电动机变频调速的原理。2 .了解异步电动机的机械特性。技能目标：熟悉异步电动机变频调速的原理。教学内容1.2异步电动机变频调速的原理1.2.1 异步电动机变频调速工作原理异步电动机的转速的表达式为S)=1(1s)P改变力、P和S都可以调速。12.2三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性曲线如图1-5所示。八仆TmT图1-5三相异步电动机的机械特性曲线教 学 内 容1.起动转矩7；1度2.额定转矩Tk3.最大转矩Tm1.2.3三相异步电动机的

5、起动在生产中，除了小容量的三相异步电动机能直接起动外，一般要采取不同的方法起动，比如自耦变压器降压起动、串电阻或电抗器降压起动、Y-降压起动等。在变频调速拖动系统中，变频器用降低频率力从而也降低了S的方法来起动电动机。如图1-6所示为低频起动时电动机的机械特性曲线。电动机以很低的频率起动，随着频率的上升，转速上升，直至达到电动机的工作频率后，电动机稳速运行。在此过程中，转速差被限制在一定的范围，起动电流也将被限制在一定的范围内.而且动态转矩AT很小，起动过程很平稳。图1-6低频起动时电动机的机械特性曲线1.2.4三相异步电动机的制动电动机的制动状态是指电磁转矩T与转速n方向相反的状态。三相异步

6、电动机的制动方式有直流制动、回馈制动和反接制动等。1 .直流制动电动机制动时，切断电动机的三相电源，在定子绕组中通入直流电，产生一恒定磁场，如图l-7a所示。由于转子在机械惯性作用下仍按原方向旋转.它切割恒定磁场产生感应电流.用左手定则可判断感应电流在磁场中的受力方向，从而可判断电教 学 内 容a）直流制动的原理b）直流制动的机械特性曲线图1-7直流制动的原理与机械特性2 .回馈制动由于某些原因，当时，转子切割旋转磁场的方向和电动运行状态加正好相反，转子中感应电动势和电流的方向也相反，电磁转矩丁也就和反向，为制动转矩。回馈制动的实质是将轴上的机械能转换成电能，回馈给电源。如图1-8所示,章节课

7、题1.3变频器的结构与主要技术参数课时2教学目的1 .掌握变频器的结构。2 .掌握变频器铭牌及主要技术参数。重占八、难点重点：变频器的结构变频器铭牌的含义及主要技术参数教学方法结合变频器实际，讲解变频器的外形和结构，铭牌及技术参数，有条件可以到变频器生产厂家或商场参观，增加感性认识，并进行讲解，可能会事半功倍。教具变频器作业习题1-5课后小结变频器的基本组成可分为两大部分：由电力电子器件构成的主电路；以微处理器为核心的控制电路。表达式nx=v(l-5)=等(I-S)表明调节电源频率八，即可调节异步电动机的转速X，这就是异步电动机变频调速的理论依据。变频器的主要技术参数：输入电压、输出电压、额定

8、电流、输出容量、额定功率和过载能力等。1.3变频器的结构与主要技术参数知识目标：掌握变频器的结构。技能目标：学会识别变频器铭牌及主要技术参数。教学内容1.3变频器的结构与主要技术参数1.3.1变频器的外形教 学 内 容变频器的外形大致可分为挂式、柜式和柜挂式三种。1.3.2变频器的结构变频器的实际电路相当复杂，图I-IO所示为变频器的组成框图。交-直-交变频器的主电路；控制电路的基本结构如图1-11所示，它主要由主控板、键盘与显示板、电源板、外接控制电路等构成。1.3.3变频器的铭牌森兰变频器产品型号SR7OC1S执行标准：GB/TI2668.2额定输入：3相380V5060Hz产器煽明123

9、4567额定输出：3相0380V0650HZr额定电流：30A:条形码额定功率：15kW二S=BM希里森兰科技股份有限公司图1-14森兰变频器的铭牌L3.4主要技术参数1 .输入电压主要是指变频器的输入电压的相数、大小和频率，常见的有以下几种：(1) 3相380V5060Hz绝大多数变频器采用这种规格。(2) 3相220V5060Hz主要用于某些进口变频器。(3)单相220V5060Hz主要用于家用小容量变频器。2 .输出电压UN教由于变频器在变频的同时也要变压，所以输出电压是指输出电压的相数、电压学变动范围和频率变动范围。一般输出电压变动范围为OV输入电压，即输出电压的内最大值总是和输入电压

10、相等。容3 .额定电流入通常是指允许长时间输出的最大电流，是用户选择变频器时的主要依据。4 .输出容量SNSN取决于UN和人的乘积(1-6)SN =5 .额定功率PNPN是变频器说明书中规定的配用电动机容量。6 .过载能力是指变频器输出电流超过额定电流的允许范围和时间。大多数变频器都规定为1.5/n和60s。章节课题第2章变频器常用电力电子器件（2.12.4）课时2教学目的1 .了解功率二极管、晶闸管、GT0、GTR的外形和器件符号。2 .掌握功率二极管、晶闸管、GT0、GTR的主要参数。3 .会使用万用表检测功率二极管、晶闸管、GTO、GTR的好坏和判别极性。重点难点重点：功率二极管、晶闸管

11、、GTO、GTR的主要参数。难点：使用万用表检测功率二极管、晶闸管、GTO.GTR的好坏和判别极性。教学方法结合日常生活，联系实际因材施教，让学生了解电力电子器件的应用，调动学生的学习积极性。本次课老师要准备好功率二极管、晶闸管、GTO.GTR和万用表，进行课堂演示，结合实际讲解理论知识，尽可能达到好的教学效果。教具教具：功率二极管、晶闸管、GTOsGTR,万用表作业习题2-1；习题2-2：习题2-3；习题2-5课后小结功率二极管的结构是一个PN结，加正向电压导通，加反向电压截止，是不可控的单向导通器件。晶闸管是双极型电流控制器件。当对晶闸管的阳极和阴极两端加正向电压，同时在它的门极和阴极两端

12、也加适当正向电压时，晶闸管导通。但导通后门极失去控制作用，不能用门极控制晶闸管关断，所以它是半控器件。GTO的导通控制与晶闸管一样，但门极加负电压可使GTO关断，它是全控器件。GTR的工作原理与普通中小功率晶体管相似，但主要工作在开关状态，不用于信号放大，它承受的电压和电流数值大。2.1 功率二极管（D）2.2 晶闸管（SCR）2.3 门极可关断（GTO）晶闸管2.4 功率晶体管（GTR）知识目标：1 .了解功率二极管、晶闸管、GT0、GTR的外形和器件符号。2 .掌握功率二极管、晶闸管、GT0、GTR的主要参数。技能目标:会使用万用表检测功率二极管、晶闸管、GTO.GTR的好坏和判别极性。教

13、学内容2.1 功率二极管（D）1.1.1二极管的基本带征2.1.1功率二极管的结构与伏安特性1.1.1功率二极管的内部是PN或PIN结构，是通过扩散工艺制作的。功率二极管引出两个极，分别称为阳极A和阴极K。1.1.2 性功率二极管的阳极和阴极间的电压和流过管子的电流之间的关系称为伏安特性,其伏安特性曲线如图22所示。正向特性：硅二极管的开启电压为0.5V左右,或二极管的开启电压为0.1V左右。反向特性：反向截止区，反向击穿区。1.1.3 主要参数1）额定正向平均电流/f2）反向重复峰值电压URRM3）正向平均电压UF1.1.4 功率二极管的选用1.1.5 功率二极管的分类功率二极管一般分为三类

14、：(1)标准或慢速恢复二极管;(2)快速恢复二极管；(3)自特基二极管。2.2晶闸管(SCR)以2.2.1晶闸管的结构教品闸管是四层(PINIP三端(A、K、G)器件，其内部结构和等效电学路如图2-3所示。2.2.2晶闸管的导通和阻断控制内晶闸管的导通控制：在晶闸管的阳极A和阴极K间加正向电压，同时在它的门极容G和阴极K间也加正向电压。使导通的晶闸管的关断，必须将阳极电流IA降低到维持电流IH以下。2.2.3晶闸管的阳极伏安特性2.2.4晶闸管的参数1 .晶闸管的电压参数(1)正向断态重复峰值电压UDRM(2)反向重复峰值电压URRM。通常将UDRM和URRM二值中的较小者定义为晶闸管的额定电压o(3)通态平均电压UT(AV)2 .晶闸管的额定电流/“Av2. 2.5晶闸管的门极伏安特性及主要参数略3. 2.6晶闸管触发电路1 .晶闸管对触发电路的要求1)触发脉冲应具有足够的功率和一定的宽度；2)触发脉冲与主电路电源电压必须同步；3）触发脉冲的移相范围应满足变流装置提出的要求。2 .触发电路的分类触发电路可按不同的方式分类，依控制方式可分为相控式、斩控式触发电路；依控制信号性质可分为模拟式、数字式触发电路；依同步电压形成可分为正弦波同步、锯齿波同步触