正版新书--变频器应用基础 第2版 石秋洁 机械工业出版社 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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石秋洁 著

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• 机械工业出版社
• 第二版
• 应用基础
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出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111402435

商品编码：29489256922

包装：平装-胶订

出版时间：2017-08-01

基本信息

书名：变频器应用基础 第2版

定价：39.50元

作者：石秋洁

出版社：机械工业出版社

出版日期：2017-08-01

ISBN：9787111402435

字数：395000

页码：256

版次：2

装帧：平装-胶订

开本：16开

商品重量：0.400kg

编辑推荐

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内容提要

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本书主要内容包括：认识变频器，变频与变压，变频调速时电动机的机械特性，提高转矩的方法，变频器的各种频率参数，变频器的加速与减速，变频器的控制端子及外接控制电路，变频调速系统闭环控制，变频器的安装、调试及干扰防范，变频调速拖动系统的设计，风机、水泵类负载变频调速应用实例，其他各类负载变频调速应用实例，变频器与其他设备的通信，高压变频及其应用，以及附录。本书的特点是：将实验、实操融入到各项目中，在实验中提出问题、验证问题。本教材从实用、实操的角度分析讲解，淡化理论，便于理解和接受。应用部分邀请变频专家编写，内容既新颖实用，又避免了理论计算。

目录

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前言
项目一认识变频器1
任务一变频的内涵1
一、变频调速的原理1
二、变频器的构成框图3
任务二变频器的主电路4
一、变频器的分类4
二、交—直—交变频器的主电路5
三、逆变原理7
四、变频器中的半导体开关器件8
任务三变频器操作实验10
一、变频器面板及工作模式介绍11
二、变频器的面板操作及运行14
三、变频器的外部运行、组合运行16
任务四变频器相关内容拓展17
一、变频器的应用17
二、变频器的外接主电路、各元器
件的作用及选择18
三、实物变频器的内部构成解析20
项目小结21
思考题21
项目二变频与变压23
任务一变频与变压概述23
一、异步电动机的平衡方程23
二、变频也需变压26
三、变频变压的实现方法27
任务二变频器主电路参数的测量30
一、输出电压的测量31
二、输入电流的测量32
三、功率的测量33
项目小结33
思考题34
项目三变频调速时电动机的机械
特性35
任务一异步电动机及各类负载的机械
特性35
一、异步电动机的机械特性35
二、 电动机的稳定运行36
三、异步电动机的起动和制动37
四、负载的机械特性37
任务二电动机变频后的机械特性39
一、调频、调压比39
二、变频后电动机的机械特性39
三、变频后电动机的有效转矩线41
四、对额定频率fN以下变频调速特
性的修正42
五、变频调速时理想有效转矩线的
特点43
项目小结45
思考题46
项目四提高转矩的方法47
任务一V/F控制47
一、V/F控制的程度47
二、V/F控制功能的选择48
三、转矩补偿时U/f值的验证49
四、补偿不当举例50
任务二矢量控制50
一、直流电动机与异步电动机调速上
的差异51
二、矢量控制中的等效变换51
三、变频器矢量控制的基本思想及反
馈53
四、V/F控制与矢量控制的区别54
五、 使用矢量控制的要求54
任务三传动机构的作用55
一、拖动系统的组成55
二、传动机构的作用及系统参数折算56
任务四基本频率、电动机磁极对转矩
的影响58
一、基本频率对转矩的影响58
二、不同磁极的电动机有效转矩的差
别59
三、转矩提高的综合思考60
项目小结61
思考题62
项目五变频器的各种频率参数63
任务一各种频率参数的意义及验证63
一、各种频率参数的意义63
二、常见频率参数的功能验证64
任务二多挡转速频率的控制和验证65
一、多挡转速频率的控制65
二、多挡转速运行验证66
目录变频器应用基础第２版三、多挡转速的PLC控制验证68
任务三程序控制69
一、程序控制概述69
二、程序运行方式验证70
项目小结74
思考题74
项目六变频器的加速与减速76
任务一加速及起动76
一、工频起动与变频起动76
二、 加速时间77
三、 加速模式79
任务二减速与停机80
一、减速时电动机工作在发电状态80
二、减速时的泵升电压81
三、制动电阻和制动单元的作用82
四、制动电阻的选择82
任务三变频器的保护功能83
一、过载和过电流保护83
二、电压保护85
三、自动重合闸85
项目小结86
思考题87
项目七变频器的控制端子及外接
控制电路88
任务一变频器的控制端子88
一、变频器的输入控制端子88
二、变频器的输出控制端子94
任务二变频器控制端子功能验证97
一、监视器输出信号的应用验证97
二、自锁、加减速端子和封锁输出的
应用验证99
三、模拟量输入端子的应用实验100
四、实现电动机正反转的几种方法102
五、多功能端子的应用103
任务三变频/工频切换控制电路105
一、继电器控制电路105
二、变频器自带的切换功能106
项目小结108
思考题109
项目八变频调速系统闭环控制111
任务一PID控制的基本知识111
一、闭环控制111
二、PID调节112
三、传感器接线及目标值的设置
方式115
任务二PID闭环调节实验117
一、反馈值取自电位器时的操作117
二、有实验设备时的操作118
项目小结120
思考题121
项目九变频器的安装、调试及干扰
防范122
任务一变频器的安装及布线122
一、变频器的设置环境122
二、变频器的安装123
三、变频器的布线124
任务二变频器的功率因数和改善措施126
一、变频器输入电流中的高次谐波126
二、高次谐波对功率因数的影响127
任务三变频器的抗干扰措施128
一、外界对变频器的干扰129
二、变频器对周边设备的干扰和对策129
任务四变频调速系统的调试及常见
故障132
一、变频调速系统的调试132
二、变频调速系统故障原因分析133
项目小结134
思考题135
项目十变频调速拖动系统的设计136
任务一变频调速系统设计的基本知识136
一、变频调速系统设计的基本要求136
二、变频调速系统中电动机的有效转
矩线和有效功率线138
任务二恒转矩负载变频调速系统的
设计139
一、恒转矩负载的基本特点139
二、系统设计的主要问题140
三、电动机和变频器的选择143
任务三恒功率负载变频调速系统的
设计144
一、恒功率负载的基本特点144
二、系统设计的主要问题145
三、电动机和变频器的选择148
任务四二次方律负载变频调速系统的
设计149
一、二次方律负载的基本特点149
二、系统设计的主要问题149
三、电动机与变频器的选择150
项目小结151
思考题152
项目十一风机、水泵类负

作者介绍

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文摘

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序言

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电器设备的节能控制艺术：深入解析变频器技术与应用 在这个日新月异的工业时代，能源的有效利用和生产效率的提升是企业可持续发展的关键。而变频器，作为现代电器设备中不可或缺的核心部件，正以其卓越的调速控制能力，深刻地改变着制造业、交通运输、水利工程乃至日常生活的方方面面。它不仅仅是一个简单的“开关”，更是一种精妙的“艺术家”，能够根据实际需求，精确地调节电机的转速，从而实现节能、降噪、平稳启停等多重效益。 本书并非直接介绍某一本特定书籍的内容，而是旨在向您全面、深入地呈现变频器技术的核心原理、广泛应用以及实际操作中的关键知识。我们将带领您走进一个充满电能变换与控制的奇妙世界，让您深刻理解变频器如何成为驱动现代化工业进程的强大引擎。 第一章：认识变频器——电器控制的革命性技术 在开始深入探讨变频器的奥秘之前，我们有必要先对其有一个清晰而全面的认识。变频器，顾名思义，是一种能够改变交流电频率的电力电子装置。传统的三相异步电动机，其转速与电源的频率和极数直接相关。一旦固定了电源频率（例如中国的50Hz），电机的转速也就基本固定了，难以适应各种工况下对转速变化的实时需求。而变频器的出现，彻底打破了这一僵局。 它通过一系列复杂的电力电子器件（如整流器、直流环节、逆变器等）将输入的固定频率、固定电压的交流电，转化为频率和电压均可调的交流电，再输送给电机。这样一来，我们就可以根据负载的实际要求，灵活地调整电机的运行速度，从而实现精准控制。 在本章，我们将着重介绍变频器的基本构成，包括： 整流单元： 将输入的交流电转换为直流电。常见的有二极管整流桥和晶闸管（可控整流）等。 滤波环节： 消除整流后直流电中的纹波，使其更加平滑，为后续逆变提供稳定的直流电源。 逆变单元： 将直流电重新转换为频率、电压均可调的交流电。IGBT（绝缘栅双极型晶体管）和MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）是目前最主流的功率器件。 控制单元： 变频器的“大脑”，负责接收外部控制信号（如频率指令、启停信号等），并根据预设的控制算法，输出控制信号给逆变单元，实现对电机转速的精准调节。 我们将还会探讨不同类型的变频器，例如 V/f 控制、矢量控制（磁场定向控制）等，并初步阐述它们的工作原理和各自的优势，为后续更深入的理解打下基础。 第二章：变频器的工作原理——从电能转换到精准调速 理解了变频器的基本构成，下一步就是深入剖析其精妙的工作原理。变频器之所以能够实现对电机转速的精确控制，其核心在于对输出电压和频率的动态调整。 V/f 控制（恒压频比控制）： 这是最基础也是最普遍的变频器控制方式。它遵循一个简单的原则：在一定范围内，保持输出电压与输出频率的比例恒定。这样做的目的是为了保证电机在不同转速下，其产生的电磁转矩的大小基本保持不变，从而避免电机出现过载或脱磁等现象。我们将详细讲解 V/f 控制的数学模型，以及它在各种应用中的适用性，并分析其可能存在的不足之处，例如在低速运行时转矩不足的问题。 矢量控制（磁场定向控制）： 随着对电机控制精度要求的不断提高，矢量控制应运而生。与 V/f 控制不同，矢量控制将电机的定子电流分解为两个相互垂直的分量：磁场分量（励磁电流）和转矩分量（转矩电流）。通过独立地控制这两个分量，可以精确地控制电机的磁场强度和输出转矩，从而实现比 V/f 控制更优越的转速响应和动态性能。我们将深入探讨矢量控制的原理，包括坐标变换、磁场观测器等关键技术，并解析其在要求严苛的应用场景下的强大优势。 其他先进控制技术： 除了 V/f 控制和矢量控制，现代变频器还集成了更多先进的控制算法，如直接转矩控制（DTC）、无传感器矢量控制等。我们将对这些技术进行概览性的介绍，让您对变频器技术的发展趋势有一个初步的了解。 第三章：变频器的核心功能与优势——节能、高效、智能化 变频器的价值体现在其强大的功能和由此带来的诸多显著优势。理解这些优势，有助于我们更好地认识变频器在工业升级中的重要地位。 节能降耗： 这是变频器最显著的优势之一。通过根据负载需求调节电机转速，变频器可以避免电机在“大马拉小车”的状态下运行，从而大幅降低能源消耗。例如，在风机、水泵等离心式负载中，转速降低一半，其消耗的功率可降低到原来的1/8。我们将通过实际算例，量化分析变频器在不同应用场景下的节能效果。 改善工艺与提升产品质量： 许多生产过程需要精确的转速控制来保证产品质量。变频器能够实现平稳的加减速，避免了传统直接启停带来的冲击，减少了对机械设备的磨损，并能保证生产过程的连续性和稳定性。例如，在纺织、造纸、印刷等行业，精确的转速同步控制至关重要。 软启动与软停止： 传统电机直接启动时，会产生巨大的启动电流（通常是额定电流的5-7倍），对电网和电机本身都会造成冲击，并可能引发电压骤降。变频器的软启动功能，可以将启动电流控制在较低的范围内（例如额定电流的1-2倍），同时平缓地提升转速，有效保护电机和电网。同样，软停止功能也能避免负载惯性带来的冲击。 提高设备使用寿命： 变频器的平稳启停和精确的速度控制，减少了对电机和机械传动部件的机械冲击和磨损，从而延长了设备的使用寿命。 智能化与自动化： 现代变频器集成了丰富的通讯接口和控制逻辑，可以方便地接入自动化控制系统（如PLC、DCS等），实现远程监控、故障诊断、参数设置等智能化功能，大大提高了生产管理的效率和灵活性。 第四章：变频器的应用领域——无处不在的驱动力 变频器的应用范围极其广泛，几乎渗透到所有需要电机驱动的行业。在本章，我们将精选一些典型的应用场景，进行详细的介绍和分析。 工业制造： 通用机械： 如输送带、起重机、搅拌设备、压缩机等，实现节能和工艺优化。 冶金行业： 轧钢机、炼钢炉等，实现大功率电机的精确调速和工艺控制。 化工行业： 泵、风机、搅拌器等，实现精确的流量和压力控制，并保证生产安全。 纺织行业： 纺纱机、织布机等，实现高速、高精度的转速同步控制，提高产品质量。 造纸行业： 卷纸机、切纸机等，实现纸张张力和速度的精确控制。 能源与动力： 水泵与风机： 在供水、供暖、通风系统中的广泛应用，实现按需供水/供气，大幅节能。 电力系统： 辅助设备驱动，如锅炉给水泵、引风机等。 交通运输： 电动汽车： 变频器是电动汽车驱动电机控制的核心。 轨道交通： 如电力机车、地铁列车的牵引电机控制。 建筑与楼宇： 电梯： 实现平稳、舒适的乘坐体验，并优化能源利用。 中央空调系统： 调节风机和水泵的转速，精确控制室内温度和湿度，实现节能。 其他领域： 还可以涉及石油、矿山、橡塑、包装、印刷等诸多行业。 第五章：变频器的选型与安装——为您的设备量身定制 选择一台合适的变频器，是确保其正常运行和发挥最佳性能的关键。本章将为您提供实用的选型指导。 确定电机参数： 首先需要了解被驱动电机的额定功率、额定电压、额定电流、额定转速、极数等关键参数。 分析负载特性： 不同的负载有不同的特性。例如，是恒转矩负载（如输送带）、平方反比转矩负载（如风机、水泵）还是恒功率负载。这将影响变频器的容量选择和控制方式。 考虑工作环境： 工作温度、湿度、海拔高度、是否有腐蚀性气体或粉尘等，都会影响变频器的选择和防护等级。 确定控制要求： 需要实现的功能，例如简单的启停控制，还是需要更复杂的PID闭环控制、多段速控制、同步控制等。 考虑经济性与可靠性： 在满足功能要求的前提下，权衡不同品牌和型号的性价比。 在安装方面，我们将强调以下几点： 安装位置： 应选择通风良好、干燥、无灰尘、远离强电磁干扰的场所。 接线规范： 严格按照变频器说明书的要求进行接线，注意区分电源侧、电机侧、控制侧等。 接地保护： 必须做好可靠的接地，以保证人身安全和设备稳定运行。 散热考虑： 确保变频器有足够的散热空间，必要时需要安装风扇或空调。 第六章：变频器的调试与维护——保障稳定运行的基石 变频器安装完成后，需要进行细致的调试，并定期进行维护，才能确保其长期稳定可靠地运行。 参数设置： 变频器拥有大量的可设置参数，例如电机参数、V/f 曲线参数、PID参数、保护参数等。我们将讲解如何根据实际应用场景，合理设置这些参数。 功能测试： 完成参数设置后，需要进行各种功能的测试，包括启停功能、速度调节功能、正反转功能、故障报警功能等。 定期检查： 定期检查变频器的运行指示灯、风扇运转情况、接线是否松动、外壳是否清洁等。 故障排除： 变频器在运行过程中可能会出现各种故障报警。我们将提供一些常见的故障现象及分析方法，帮助用户快速定位和解决问题。 维护保养： 根据变频器使用环境和运行时间，进行必要的清洁、紧固、部件更换等维护保养工作。 结语： 变频器技术的发展与应用，正在深刻地推动着工业的智能化、自动化和绿色化进程。掌握变频器的基本原理、应用方法和维护技巧，对于提高生产效率、降低运行成本、保障设备安全具有至关重要的意义。本书旨在为您提供一个全面而深入的知识框架，帮助您更好地理解和应用这一强大的驱动技术。希望通过本次详尽的阐述，您能够对变频器有一个更加深刻和全面的认识，并将其巧妙地应用于您的实际工作中，实现能源的优化利用和生产效率的飞跃。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格，用一个词来形容就是“精确到位的朴实”。没有华丽辞藻的堆砌，每一个句子都像是经过了反复的打磨和推敲，直奔主题，高效沟通。我尤其喜欢它在术语定义上的严谨态度。在信息爆炸的时代，很多基础概念的标准定义都在不断被稀释和模糊，而这本书则像一座灯塔，为我们重新锚定了这些关键的技术词汇的准确含义。当我需要向团队里的新人解释某个概念时，我发现直接引用书中的定义和解释，效果总是出奇地好，因为它既权威又易于理解。此外，排版上的布局也体现了一种匠心。页边距的留白处理得非常舒服，使得长时间阅读眼睛不易疲劳。更重要的是，重要公式、注意事项，甚至是作者的“经验之谈”，都采用了不同的字体或加粗来突出显示，使得信息层级非常清晰，需要快速检索特定信息时，效率极高。这种对阅读体验的尊重，也间接提升了学习的效率和持久性。

评分☆☆☆☆☆

如果说一本好书的价值在于它能激发出读者的探索欲，那么这本书无疑是成功的。它在介绍完“是什么”和“怎么做”之后，还会巧妙地留下一些“为什么”和“未来会怎样”的悬念和思考空间。我读完关于某一特定控制模式的章节后，总是忍不住会去思考其背后的物理限制、软件实现的效率瓶颈，甚至是对下一代硬件平台可能带来的性能提升的展望。作者的高明之处在于，他没有把所有答案都喂给你，而是搭建了一个坚实的知识框架，然后鼓励读者在这个框架上去自主搭建属于自己的知识大厦。这种引导式的教学方法，对于培养具有独立思考能力的工程师至关重要。在完成了全书的学习后，我感觉自己不仅仅是学会了一套操作流程，更重要的是，我对整个变频器系统的内在逻辑和设计哲学有了更深层次的领悟。这本书绝对不仅仅是一本“工具书”，它更像是一张通往更高阶技术殿堂的入场券。

评分☆☆☆☆☆

对于一本涉及“第二版”迭代更新的技术书籍来说，最关键的考验在于其内容的更新速度能否跟上行业技术的飞速发展。从我的阅读感受来看，这次的修订工作做得非常出色，几乎涵盖了近几年行业内比较热门的一些技术趋势和标准变化。例如，在关于新型控制算法的介绍部分，能够看出作者明显加入了对最新的数字化、智能化趋势的考量，使得这本书的生命力得到了极大的延续。这表明作者和出版社并非只是简单地修补上一版的错误，而是进行了系统性的重构和升级。很多老版本中处理得比较笼统的地方，在新版中都被细化和量化了，特别是那些关于能效优化和电磁兼容性的章节，内容扎实，具有很强的实操指导价值。我记得上次换代产品时，很多工程师都在为寻找可靠的参考资料而头疼，这本书的出现，无疑为行业内的技术人员提供了一个稳定而可靠的知识源泉，避免了我们因为信息滞后而做出错误的工程决策。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我买技术书籍向来比较谨慎，因为市面上很多号称“基础”的书，实际内容往往跳跃性太大，或者过于偏重理论而忽略了实际操作中的疑难杂症。然而，这本书给我的感觉完全不同。它的深度恰到好处，既没有陷入深奥的数学公式泥潭，也没有停留在浅尝辄止的表面介绍。我特别欣赏它在“应用”这一块的着墨。书中穿插了大量的实际案例分析，这些案例看起来都是从真实的工业现场提炼出来的，充满了烟火气。比如，在讲解某个特定故障排除流程时，作者不仅给出了标准答案，还探讨了在不同负载或环境干扰下，可能出现的变体情况及应对策略。这种预判性和全面性，对于我们这些需要将理论快速转化为生产力的工程技术人员来说，简直是福音。每一次读到这些实战经验的分享，我都能感觉到自己的技术视野被拓宽了一圈，不再局限于书本上的理想模型，而是开始思考如何在“不完美”的现实世界中实现最优控制。这本书真正做到了理论指导实践，实践反哺理论的良性循环。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧真是让人眼前一亮，厚实又不失质感，翻开扉页就能感受到出版社在细节上的用心。我个人对这种偏向实用技术类的书籍有一种莫名的偏爱，尤其是封面设计得如此专业、沉稳，更激发了我深入研读的兴趣。初翻阅目录时，那种清晰的逻辑结构就让我对后续的学习充满信心。它不像一些技术书籍那样晦涩难懂，而是非常注重条理性和层次感。比如，它对一些基础概念的阐述，即便是初学者也能快速捕捉到核心要点，作者显然花了很多心思去揣摩读者的认知曲线。再者，书中的插图和图表绘制得非常精美，线条流畅，标注清晰，这在理解复杂的工作原理时起到了至关重要的作用。我常常发现，有些文字描述起来费劲的概念，通过一张精心设计的图示，就能豁然开朗。这种图文并茂的处理方式，极大地提升了阅读体验，也节省了我查阅其他资料的时间。整本书散发着一种严谨而又不失亲和力的学术气息，让人感觉这本书不仅是工具书，更像是一位经验丰富的前辈在身边耐心指导。