眾所周知，變頻器已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。然而，許多電氣工程師、制造商和客戶都想清楚如何設(shè)計變頻控制系統(tǒng)，以及設(shè)計和制造變頻控制柜對實際應(yīng)用的具體要求。本章從實際設(shè)計和應(yīng)用案例出發(fā)，總結(jié)設(shè)計要點，寫出自己的拙見，供同行參考。

根據(jù)實際和客戶要求進(jìn)行設(shè)計。

在設(shè)計變頻控制系統(tǒng)之前，我們必須了解系統(tǒng)配置、工作模式、環(huán)境、控制模式和客戶的具體要求。

具體來說，系統(tǒng)分為新設(shè)計系統(tǒng)或設(shè)備修改系統(tǒng)。

對于舊設(shè)備的改造，電氣工程師應(yīng)準(zhǔn)確了解以下技術(shù)參數(shù)和要求。

1.電機(jī)的具體參數(shù)、制造日期、制造商(國產(chǎn)和進(jìn)口)、額定電壓、額定電流和電機(jī)的相數(shù)。

2.電動機(jī)的負(fù)載特性類型和工作方式。電機(jī)啟動模式。

3.工作環(huán)境。如現(xiàn)場溫度、防護(hù)等級、電磁輻射等級、防爆等級等。

4.配電的具體參數(shù)。

變頻器柜安裝位置到電機(jī)位置的實際距離。(變頻器柜到電機(jī)的距離是一個非常重要的參數(shù))

變頻器柜中驅(qū)動電機(jī)的數(shù)量和模式。

變頻器柜與舊電氣系統(tǒng)的切換關(guān)系。一般δ-Y啟動和變頻工作互為備用和切換保護(hù)。

變頻柜外圍傳感器變送器的選擇參數(shù)和采樣位置。

變頻控制柜的控制模式，如手動/自動、本地/遠(yuǎn)程、控制信號范圍。通訊網(wǎng)絡(luò)是否建立。

強(qiáng)電回路和弱電回路的隔離。和采集控制信號的隔離。

工作場所的供電質(zhì)量，如防雷、浪涌和電磁輻射。

對于新型變頻系統(tǒng)，電氣工程師和機(jī)械工程師要深入了解傳動機(jī)械的負(fù)載特性，從而確定電機(jī)類型和容量。根據(jù)電機(jī)的機(jī)械負(fù)載特性和容量，選擇變頻器的類型和容量。

目前機(jī)械負(fù)載和電機(jī)轉(zhuǎn)矩特性有很多種，常用的有三種。

I .恒定扭矩負(fù)載。例如傳送帶、升降機(jī)等。

公式為P=T*N/975 P-電機(jī)功率T-電機(jī)扭矩N-電機(jī)轉(zhuǎn)速。

對于恒轉(zhuǎn)矩，系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)注意:

(1)電機(jī)應(yīng)選擇變頻器專用電機(jī)。

(2)變頻器柜應(yīng)配備專用冷卻風(fēng)扇。

(3)增加電機(jī)容量。

(4)降低負(fù)載特性。

(5)增加變頻器的容量。

(6)變頻器的容量與電機(jī)容量的關(guān)系要以品牌為準(zhǔn)，一般為1.1~1.5。

第二，平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載。例如風(fēng)扇和泵。

公式為T=K1*N2，P=K2*N3 P-電機(jī)功率T-電機(jī)扭矩N-電機(jī)轉(zhuǎn)速。

一般風(fēng)機(jī)、水泵都是用變頻節(jié)能。理論和實踐證明節(jié)能40~50%左右，此類應(yīng)用占變頻器應(yīng)用的30~40%左右。

對于平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載，系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)注意:

(1)異步交流電機(jī)通常用作電機(jī)。根據(jù)環(huán)境需要，選擇電機(jī)防護(hù)等級和模式。

(2)大于7.5KW的變頻柜，應(yīng)安裝通風(fēng)散熱設(shè)施。

(3)電機(jī)，變頻器容量關(guān)系。

系數(shù)與國外變頻器容量和國內(nèi)變頻器容量有關(guān)。

國外的電機(jī)容量相當(dāng)于1.3-1.5電機(jī)容量。

家用電機(jī)1.2電機(jī)容量1.5-2電機(jī)容量

三.恒功率負(fù)載。如卷揚機(jī)、機(jī)床主軸等。

等式:P=T*N/975=CONT。

一般在達(dá)到一定轉(zhuǎn)速范圍時，會恒扭矩運行，超過一定轉(zhuǎn)速時，會恒功率運行。

恒功率的機(jī)械特性是復(fù)雜的。

對于每一個變頻控制柜來說，設(shè)計都是整個系統(tǒng)的重點，最能體現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。對于變頻控制柜，

電氣設(shè)計工程師應(yīng)從以下設(shè)計方面入手。

1.變頻控制系統(tǒng)的原理圖設(shè)計

2.主電路設(shè)計。

3.電路控制電路設(shè)計。包括常規(guī)控制電路、PLC控制接口電路、變頻器聯(lián)網(wǎng)等。

4.變頻控制柜的工藝設(shè)計。包括電氣工藝設(shè)計和機(jī)柜鈑金工藝設(shè)計。

原理圖設(shè)計

根據(jù)以上原則和規(guī)則，參考變頻控制柜原理圖，根據(jù)實際需要繪制原理圖。

主電路設(shè)計。按照下列順序選擇主電路電氣設(shè)備。

(1)確定機(jī)械負(fù)載特性、功率、扭矩和速度。

(2)確定電機(jī)特性，額定電壓，額定功率和額定電流，

(3)根據(jù)以上條件和實際客戶的需要，選擇以下電器元件。

TR-變壓器是可選的，根據(jù)電壓等級標(biāo)準(zhǔn)選擇。

FU- fuse，一般是額定變頻器電流的2.5-4倍。注意選擇快熔保險絲。

QA-開，一般為額定變頻器電流的1.2倍。

KM-接觸器，必須選擇額定變頻器電流。

LY-雷電保護(hù)浪涌裝置，尤其是在雷暴多發(fā)區(qū)域，以及交流電源尖峰和浪涌頻繁發(fā)生的場合，以保護(hù)變頻系統(tǒng)免受意外損壞。一般配備40KVA浪涌裝置。

DK反應(yīng)堆

電抗器的功能是抑制由變頻器輸入和輸出電流的高次諧波分量引起的不利影響，而濾波器的功能

就是抑制變頻器造成的無線電波干擾，也就是無線電波噪聲。

有的變頻器內(nèi)置電抗器，有的場合沒有電抗器。一般變頻器多少功率配多少電抗器，參數(shù)是變頻器廠家提供的。反應(yīng)器的參數(shù)可以通過下面的公式計算

L=(2%~5%)V/6.18*F*I

額定電壓

額定電流a

F-最大頻率HZ

LBI/ LBO輸入和輸出濾波器應(yīng)根據(jù)頻率進(jìn)行配置。

R-制動電阻的計算比較復(fù)雜，需要在變頻器柜廠家的指導(dǎo)下進(jìn)行配置。

電路控制電路設(shè)計，根據(jù)電氣工程師的知識和變頻器的要求。但是應(yīng)該注意的是

(1)輸入/輸出弱電信號必須與PLC、儀表、傳感器變送器隔離，否則控制系統(tǒng)信號混亂，系統(tǒng)異常。

(2)連接PLC和常規(guī)控制系統(tǒng)，并確保安裝電涌吸收器。

(3)控制電源應(yīng)采用隔離變壓器進(jìn)行電氣隔離。

變頻控制柜的工藝設(shè)計。

電氣工藝設(shè)計

工程師設(shè)計了電氣變頻電路，下一步是電氣工藝設(shè)計，包括:

1.變頻器多大功率，配什么型號的線纜，多大線徑，配多遠(yuǎn)。一般可以查表或者計算。

2.接地布線。

3.抗干擾布線。非常重要。高壓電纜一般采用屏蔽電纜，電纜和屏蔽層用金屬卡子固定安裝在底板上，有的還配有屏蔽金屬環(huán)，用于抗干擾。

4.進(jìn)出線電纜接頭配置。

櫥柜鈑金的工藝設(shè)計

應(yīng)根據(jù)以下原則進(jìn)行設(shè)計

1.變頻器環(huán)境

溫度:變頻器環(huán)境溫度為-10 -50度。必須考慮通風(fēng)和散熱。

氣體:是否有爆炸或腐蝕性氣體。

2.機(jī)柜的承載重量。

3.交通便利。安裝吊鉤可確保安全操作。

4.機(jī)柜的銘牌和制造商的CI標(biāo)志。

結(jié)論:

一個高品質(zhì)的變頻控制柜，從設(shè)計、工藝、制造、運輸、包裝，都是實用性要求很高的產(chǎn)品。只有保證每個環(huán)節(jié)的質(zhì)量，才能做出高質(zhì)量、高水平的控制柜。