基本信息
书名：图解西门子变频器入门到实践
定价：27.00元
作者：李方园
出版社：中国电力出版社
出版日期：2012-05-01
ISBN：9787512327634
字数：
页码：
版次：5
装帧：平装
开本：12k
商品重量：0.322kg
编辑推荐
内容提要
《图解西门子变频器入门到实践》从变频器设计、使用以及维修人员的实际需要出发，介绍了通用变频器的理论，并对当前市场上主流的西门子MM4、6SE70、G110/120/150和S120变频器的规格、控制系统设计、功能、参数、操作、维修等方面的内容进行了介绍。本书通过图解的方式，功能说明深入细致，理论联系实际，面向工程应用，实用性强。《图解西门子变频器入门到实践》共分六章，主要内容包括通用变频器的工作原理与结构，西门子变频器的操作、通信、工程应用与设计、典型故障诊断及技术答疑，附录还给出了西门子变频器故障原因及对策。本书适合广大变频器工程和设计人员，中、高级电工，相关院校的电气、自动化、机电一体化、应用电子技术等专业的学生参考。
目录
作者介绍
文摘
序言
深入探索工业自动化核心：变频器技术及其应用 在日新月异的工业自动化浪潮中，变频器作为实现电机调速和节能的关键设备，其重要性日益凸显。它不仅能够根据生产工艺的实际需求精确控制电机的运行速度，从而显著提高生产效率和产品质量，更能通过优化能源消耗，为企业带来可观的经济效益。理解变频器的原理，掌握其操作与维护，已成为现代工业领域从业人员必备的核心技能。 本书旨在为读者系统性地揭示变频器技术的奥秘，从基础理论出发，逐步深入到实际应用层面，帮助读者建立起对变频器完整而深刻的认知。我们希望通过本书，让您能够自信地理解、选择、安装、调试和维护各类变频器，并在实际工作中游刃有余。 第一部分：变频器基础理论——理解脉搏的跳动 要真正驾驭变频器，首先需要扎实掌握其背后的基本原理。本部分将带领您深入探索变频器的“心脏”——电力电子技术。 电机的运行原理与调速需求： 我们将从最基础的交流异步电动机的运行原理开始，解析其定子磁场、转子感应电动势与电流、转矩产生等关键环节。在此基础上，引出为什么需要对电机进行调速。传统的工频直接启动方式在许多应用场景下存在启动电流大、对电网冲击强、无法满足工艺变化需求等弊端。变频调速正是为了克服这些挑战而生的，它能够实现电机的平滑启动、软停止，并精确匹配生产线的速度要求。 电力电子元器件——变频器的基石： 变频器之所以能够实现神奇的电压和频率变换，离不开各类电力电子元器件的支持。我们将详细介绍二极管、晶闸管（SCR）、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）、功率MOSFET等关键元器件的特性、工作原理以及在变频器电路中的作用。理解这些器件的导通、关断条件，以及它们如何在变频器内部协同工作，是理解变频器整体结构的基石。 变频器的基本工作原理——AC-DC-AC的转化： 变频器最核心的工作模式是“AC-AC”变换，即交流电输入，经过中间直流环节，再输出频率和幅值可调的交流电。本部分将分解这一过程： 整流（Rectifier）： 输入的工频交流电如何通过整流电路（如桥式整流）转化为脉动的直流电。我们将讨论全波整流、半波整流的区别，以及三相整流电路的优势。 滤波（Filter）： 整流后的脉动直流电如何通过滤波电容或电感等元件，将其平滑化，形成相对稳定的直流电压。这对于后续的逆变环节至关重要。 直流母线（DC Bus）： 滤波后的直流电如何被储存在直流母线电容器组中，形成一个稳定的直流电压源，为逆变器提供能量。 逆变（Inverter）： 这是变频器的“灵魂”所在。我们将深入讲解逆变器如何通过控制功率开关器件（如IGBT）的开关顺序和导通时间，生成具有不同频率和幅值的脉冲宽度调制（PWM）波形。PWM技术是实现电压和频率独立控制的关键，我们将探讨不同类型的PWM策略，例如正弦波PWM（SPWM），以及它们如何影响输出波形的质量和效率。 控制方式——让变频器“听话”： 变频器之所以能实现精确控制，离不开其内部的控制系统。本部分将介绍主要的控制方式： V/f（恒压频比）控制： 最简单也是最常见的控制方式，适用于大多数通用型负载。我们将解释其工作原理，以及在何种场景下适用。 矢量控制（Vector Control）： 一种更高级的控制策略，能够实现对电机转矩的精确控制，使其性能接近直流电机。我们将介绍弱磁控制、转子磁场定向控制（FOC）等概念，并阐述矢量控制在动态响应、低速大转矩等方面的优势。 其他控制方式： 简要介绍一些针对特定应用的控制方式，例如直接转矩控制（DTC）等。 第二部分：变频器的硬件与选型——精挑细选的伙伴 了解了变频器的工作原理后，我们便能更好地理解其硬件构成，并根据实际需求进行合理的选型。 变频器的内部结构与主要部件： 本部分将揭示变频器“幕后”的细节。我们将拆解一个典型的变频器，介绍其主要功能模块，包括： 主电路： 包括整流单元、直流母线、逆变单元、制动单元等。 控制电路： 包括微处理器、驱动电路、通信接口、保护电路等。 散热系统： 风扇、散热片等，保证变频器在高负荷下稳定运行。 操作面板： 用于参数设置、运行监控等。 变频器的分类与特点： 变频器种类繁多，根据不同的标准可以进行分类。我们将介绍： 按功率等级分类： 微型、小型、中型、大型变频器。 按控制方式分类： V/f控制、矢量控制变频器。 按应用场合分类： 通用型、专用型（如水泵、风机专用）。 按电压等级分类： 低压（220V/380V）、中压、高压变频器。 其他分类： 如单相/三相输入输出、是否带制动单元等。 变频器的核心参数解读——选择指南： 选型是成功应用变频器的第一步，也是至关重要的一步。本部分将逐一剖析变频器的关键选型参数： 额定功率（kW/HP）： 根据负载的额定功率选择合适的变频器功率。 额定电压（V）： 根据电源电压选择。 额定电流（A）： 确保变频器能够承受负载的最大运行电流，以及启动时的冲击电流。 过载能力： 变频器能够短时承受多大过载的能力，这对于启动重载电机非常重要。 输出频率范围： 确定变频器能够输出的最高和最低频率。 输入/输出频率： 工频输入，输出频率可调范围。 通信接口： 了解变频器支持的通信协议（如Modbus, Profibus等），以便与PLC等上位设备集成。 防护等级（IP等级）： 根据安装环境的灰尘、水分等情况选择合适的防护等级。 工作环境： 温度、湿度、海拔等要求。 制动方式： 是否需要制动单元、制动电阻等。 实际选型案例分析： 通过具体的工业场景，例如生产线驱动、风机水泵控制、起重设备等，演示如何综合考虑负载特性、工艺要求、环境因素等，一步步完成变频器的选型过程。 第三部分：变频器的安装与调试——让机器运转起来 选择好变频器后，正确的安装与调试是确保其正常运行的关键。 变频器的安装注意事项： 安装位置： 选择通风良好、远离热源、避免阳光直射、远离强电磁干扰源的场所。 安装方式： 柜式安装、壁挂式安装等，注意散热空间。 电气连接： 电源侧： 接线顺序、线径选择、接地要求。 电机侧： 接线方式、屏蔽电缆的使用、漏感的影响。 制动单元与制动电阻： 正确连接，保证制动效果。 通信与外部控制信号： 预留接口，确保信号传输稳定。 接地规范： 强调接地对安全运行的重要性，以及正确的接地方法。 变频器的调试流程与参数设置： 调试是变频器成功运行的核心环节。我们将详细介绍调试的步骤： 通电前的检查： 仔细核对所有接线，确认无误。 首次通电与基本参数设置： 电机参数设置： 额定电压、额定频率、额定电流、额定功率、极数、同步转速等。这是变频器能否正确驱动电机的基础。 运行模式设置： V/f模式、矢量模式等。 加减速时间设置： 根据工艺要求设置合适的加速和减速斜率，避免机械冲击。 频率上限/下限设置： 限制电机的运行频率范围。 过载保护参数： 设置合适的过载保护电流和延时。 试运行与参数优化： 空载运行： 观察电机运行是否平稳，有无异常噪音。 带载运行： 逐步增加负载，观察变频器电流、电压、频率等运行参数。 参数微调： 根据实际运行效果，微调加减速时间、PID参数（如果使用）、载波频率等，以达到最佳的控制效果。 常用功能调试： 多段速运行： 设置不同速度点，实现程序化调速。 PID闭环控制： 在温度、压力、流量等需要精确控制的场合，设置PID参数，实现自动调节。 外部端子控制： 调试启停、正反转、外部故障等控制信号。 通信控制： 调试与PLC等上位设备的通信参数，实现远程监控与控制。 常见故障的排查与处理： 即使是最可靠的设备，也可能出现故障。本部分将列举变频器常见的故障现象，并提供详细的排查方法和解决方案。例如： 过压/欠压故障： 分析原因（电网波动、制动单元问题等）并提出对策。 过流/堵转故障： 排查原因（机械卡死、负载过大、参数设置不当等）。 过热故障： 检查散热风扇、环境温度、负载等。 接地故障： 检查电机绝缘、接线等。 通信异常： 检查通信线缆、协议设置等。 第四部分：变频器的维护与保养——延长生命周期的秘诀 良好的维护保养能够显著延长变频器的使用寿命，并降低故障率。 日常检查与维护： 外观检查： 观察变频器有无积尘、腐蚀、异常磨损。 运行状态监测： 定期检查显示屏上的运行参数，有无异常跳变。 风扇运行检查： 确保散热风扇正常工作。 接线端子检查： 检查有无松动、发热迹象。 定期维护项目： 清洁： 定期清理变频器内部的灰尘，特别是散热器上的灰尘。 紧固： 检查并紧固所有电气连接螺丝。 元件检查： 对关键元件（如电容）进行外观检查，有无鼓包、漏液等现象。 绝缘电阻测试： 定期测试电机与变频器之间的绝缘电阻。 影响变频器寿命的因素： 环境因素： 高温、高湿、粉尘、腐蚀性气体、振动等。 电网质量： 电网波动、谐波干扰等。 负载特性： 频繁启停、大幅度变载等。 安装与调试质量： 不正确的安装和调试会导致器件过早损坏。 缺乏维护： 积尘堵塞散热通道，导致过热。 变频器的节能应用与效益分析： 风机水泵类负载的节能原理： 变频器在降低转速时，功率消耗与转速的立方成正比，因此节能效果显著。 其他节能应用： 例如在印刷、纺织、化工等行业，通过精确调速实现工艺优化，间接达到节能目的。 经济效益计算： 通过具体的案例，演示如何计算变频器投入的成本与节省的能源费用，从而评估其经济效益。 第五部分：变频器在各行业的典型应用——无处不在的力量 变频器已经渗透到工业生产的方方面面。本部分将通过具体的行业应用案例，展示变频器强大的功能与价值。 通用机械行业： 机床、泵、风机、压缩机、传送带等。 冶金行业： 轧机、卷取机、输送设备等。 石油化工行业： 泵、风机、压缩机、搅拌器等。 电力行业： 水泵、风机、输送带等。 起重运输行业： 起重机、电梯、输送机等。 建筑建材行业： 生产线、搅拌机、输送带等。 食品饮料行业： 包装机械、输送设备、搅拌设备等。 水处理行业： 水泵、曝气风机等。 通过这些案例，读者可以直观地感受到变频器在不同应用场景下如何解决实际问题，提高生产效率，降低能耗，并提升产品质量。 结语 变频器技术是现代工业自动化的重要组成部分，其应用范围和影响力仍在不断扩大。本书从理论到实践，从安装调试到维护保养，力求为读者构建一个全面、系统的知识体系。我们希望本书能够成为您学习和掌握变频器技术的得力助手，助您在工业自动化的道路上不断前行，迎接更广阔的发展机遇。
我是一名对工业自动化领域充满热情的设计师，正在为某个项目设计一套完整的控制系统，其中涉及到多台西门子变频器的选型和集成。我需要一本能够提供全面指导的书籍，帮助我做出最优化、最经济的选择。我希望这本书能够详细介绍西门子变频器的不同系列型号，分析它们各自的优缺点、适用范围以及核心技术特点。我特别关注的是书中关于变频器功率、电压、电流等关键参数的选型方法，以及如何根据负载特性（如恒转矩、恒功率、变转矩等）来选择最合适的变频器。此外，如果书中还能提供关于变频器选型软件的使用指导，或者一些详细的选型计算示例，那将对我项目的设计工作起到至关重要的作用。我也希望了解如何将变频器有效地集成到整个自动化系统中，包括电气柜的布局、线缆的选择、EMC的考虑等，确保系统的稳定可靠运行。