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變頻器的選型、接線、設計

2017-02-24下(xia)載(zai)文件:暫(zan)時(shi)沒有下(xia)載(zai)文件
選 ?型

1) 采用(yong)變頻的(de)目的(de);恒壓控制(zhi)或恒流控制(zhi)等。

2) 變頻器的負載類型;如葉(xie)片泵或容積泵等,特(te)別注(zhu)意負載的性能曲(qu)(qu)線,性能曲(qu)(qu)線決定了應用時的方(fang)式方(fang)法。

3) 變頻器與負載的匹配問題;

I.電(dian)壓(ya)匹配;變頻器的(de)額定電(dian)壓(ya)與(yu)負載(zai)的(de)額定電(dian)壓(ya)相符。

II. 電(dian)流(liu)匹配;普通的(de)離心(xin)泵,變頻器(qi)的(de)額定(ding)電(dian)流(liu)與電(dian)機的(de)額定(ding)電(dian)流(liu)相符。對于特(te)殊的(de)負載如深水泵等則需要參(can)考電(dian)機性(xing)能參(can)數(shu),以最大電(dian)流(liu)確定(ding)變頻器(qi)電(dian)流(liu)和(he)過載能力。

III.轉(zhuan)矩匹配;這種情況在(zai)恒轉(zhuan)矩負載或有(you)減速裝置(zhi)時有(you)可能(neng)發生。

4) 在(zai)使(shi)用變(bian)頻(pin)器(qi)驅動高(gao)速電(dian)(dian)機時,由于高(gao)速電(dian)(dian)機的(de)電(dian)(dian)抗小,高(gao)次諧波增加導致輸出電(dian)(dian)流值(zhi)增大。因此(ci)用于高(gao)速電(dian)(dian)機的(de)變(bian)頻(pin)器(qi)的(de)選(xuan)型,其容量要稍(shao)大于普通電(dian)(dian)機的(de)選(xuan)型。

5) 變(bian)(bian)(bian)頻器(qi)如果要(yao)長電(dian)纜運(yun)行時,此時要(yao)采取(qu)措(cuo)施抑(yi)制長電(dian)纜對(dui)地耦合電(dian)容(rong)的(de)影(ying)響,避免變(bian)(bian)(bian)頻器(qi)出力不足,所以(yi)在這(zhe)樣情況下,變(bian)(bian)(bian)頻器(qi)容(rong)量要(yao)放大一檔(dang)或者(zhe)在變(bian)(bian)(bian)頻器(qi)的(de)輸出端安(an)裝輸出電(dian)抗(kang)器(qi)。

6) 對(dui)于(yu)一(yi)些特殊的應用場合,如高(gao)溫(wen),高(gao)海拔,此(ci)時會引起變(bian)頻器的降(jiang)容,變(bian)頻器容量要(yao)放大一(yi)擋。

控制原(yuan)理圖設計

1) 首先確認變頻器的安裝環境;


I.工作溫度。變頻器(qi)(qi)(qi)內部(bu)是(shi)大功率的(de)(de)電(dian)子(zi)元件(jian),極易(yi)受(shou)到(dao)工作(zuo)溫度的(de)(de)影響,產品一般要求(qiu)為0~55℃,但為了保證工作(zuo)安(an)全、可靠(kao),使用(yong)時應考(kao)慮留有余地,最(zui)好控制在(zai)40℃以下。在(zai)控制箱中(zhong),變頻器(qi)(qi)(qi)一般應安(an)裝在(zai)箱體上部(bu),并嚴格遵守產品說明書中(zhong)的(de)(de)安(an)裝要求(qiu),絕對(dui)不允許(xu)把發熱(re)元件(jian)或(huo)易(yi)發熱(re)的(de)(de)元件(jian)緊靠(kao)變頻器(qi)(qi)(qi)的(de)(de)底部(bu)安(an)裝。


II. 環境溫度。溫(wen)度太高且溫(wen)度變(bian)(bian)(bian)化較(jiao)大時,變(bian)(bian)(bian)頻器(qi)內部(bu)易出現結露現象(xiang),其(qi)絕緣性能就會大大降低(di),甚至可能引(yin)發短路事故(gu)。必(bi)(bi)要(yao)時,必(bi)(bi)須(xu)在箱(xiang)中(zhong)增加干燥劑和(he)加熱器(qi)。在水處理間,一般水汽都(dou)比較(jiao)重,如果溫(wen)度變(bian)(bian)(bian)化大的話,這個問題會比較(jiao)突(tu)出。


III.腐蝕性氣體。使用環境如(ru)果腐(fu)蝕(shi)性(xing)氣體濃度大(da),不(bu)僅會(hui)腐(fu)蝕(shi)元器件的(de)引線、印刷電路板等,而且還會(hui)加速塑料器件的(de)老化(hua),降低絕緣性(xing)能(neng)。

IV. 振動和沖擊。裝有變(bian)頻(pin)器(qi)的(de)控制(zhi)柜受到機械(xie)振動和沖(chong)擊時,會(hui)引起電(dian)氣接(jie)觸不良。淮(huai)安熱電(dian)就出現這樣的(de)問題(ti)。這時除了提高(gao)控制(zhi)柜的(de)機械(xie)強度、遠離振動源和沖(chong)擊源外,還應(ying)(ying)使用抗震橡(xiang)皮墊(dian)固定控制(zhi)柜外和內電(dian)磁(ci)開關之類產(chan)生振動的(de)元(yuan)器(qi)件。設備(bei)運行(xing)一段時間后,應(ying)(ying)對其(qi)進(jin)行(xing)檢查(cha)和維(wei)護。

V. 電磁波干擾。變頻(pin)(pin)(pin)器在工(gong)作中由于整(zheng)流和(he)變頻(pin)(pin)(pin),周圍產生了(le)很(hen)多的干(gan)(gan)擾(rao)電磁波,這些(xie)高頻(pin)(pin)(pin)電磁波對附(fu)近的儀(yi)表(biao)、儀(yi)器有一定的干(gan)(gan)擾(rao)。因此,柜內儀(yi)表(biao)和(he)電子(zi)系(xi)統,應該選(xuan)用(yong)金屬外殼,屏(ping)(ping)蔽(bi)(bi)變頻(pin)(pin)(pin)器對儀(yi)表(biao)的干(gan)(gan)擾(rao)。所有的元(yuan)器件(jian)(jian)均應可靠接地(di),除此之(zhi)外,各電氣元(yuan)件(jian)(jian)、儀(yi)器及(ji)儀(yi)表(biao)之(zhi)間的連線(xian)應選(xuan)用(yong)屏(ping)(ping)蔽(bi)(bi)控制(zhi)(zhi)電纜,且屏(ping)(ping)蔽(bi)(bi)層應接地(di)。如果處(chu)理不好(hao)電磁干(gan)(gan)擾(rao),往往會(hui)使整(zheng)個系(xi)統無法(fa)工(gong)作,導致(zhi)控制(zhi)(zhi)單元(yuan)失(shi)靈或(huo)損壞。

***如果環境不好的情況下建議使用奧圣全密封變頻器,這是一款防塵防潮耐腐蝕的變頻器,有效減少機械故障,實現調速節能使用用壽命長的特征。

2)變頻器和電機的距離確定電纜和布線方法;

I.變頻器和(he)電機的(de)(de)距(ju)離(li)應該盡(jin)量的(de)(de)短。這樣(yang)減(jian)(jian)小了電纜的(de)(de)對地電容,減(jian)(jian)少干擾的(de)(de)發(fa)射源。

II. 控(kong)制電纜(lan)(lan)選(xuan)用屏蔽(bi)電纜(lan)(lan),動(dong)力電纜(lan)(lan)選(xuan)用屏蔽(bi)電纜(lan)(lan)或者從變頻器到電機全部用穿線管屏蔽(bi)。

III.電(dian)機(ji)電(dian)纜(lan)應獨立于其(qi)它電(dian)纜(lan)走(zou)線(xian)(xian),其(qi)最小距離為500mm。同時應避免(mian)電(dian)機(ji)電(dian)纜(lan)與其(qi)它電(dian)纜(lan)長距離平(ping)行(xing)走(zou)線(xian)(xian),這(zhe)樣才(cai)能減(jian)少變(bian)(bian)頻(pin)(pin)器(qi)輸出(chu)電(dian)壓快速(su)變(bian)(bian)化而(er)產生的(de)電(dian)磁干擾。如果(guo)控(kong)(kong)制電(dian)纜(lan)和電(dian)源電(dian)纜(lan)交叉(cha),應盡可能使(shi)它們按90度角交叉(cha)。與變(bian)(bian)頻(pin)(pin)器(qi)有關(guan)的(de)模擬(ni)量信號線(xian)(xian)與主回路線(xian)(xian)分開(kai)走(zou)線(xian)(xian),即(ji)使(shi)在控(kong)(kong)制柜中也要(yao)如此(ci)。

IV. 與變(bian)(bian)頻(pin)器有關的模擬信號線最(zui)好選用屏蔽(bi)雙絞線,動力電(dian)(dian)纜選用屏蔽(bi)的三(san)芯電(dian)(dian)纜(其規格要比普通電(dian)(dian)機(ji)的電(dian)(dian)纜大(da)檔)或遵(zun)從變(bian)(bian)頻(pin)器的用戶(hu)手冊。

3) 變頻器控制原理圖;

I.主回路:電(dian)抗(kang)器(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)(de)作用(yong)是防止變頻(pin)(pin)器(qi)(qi)(qi)(qi)產(chan)生的(de)(de)高次(ci)(ci)諧波(bo)通過(guo)電(dian)源的(de)(de)輸(shu)入(ru)回(hui)路返回(hui)到電(dian)網從而影響其他(ta)的(de)(de)受(shou)電(dian)設備,需要根據變頻(pin)(pin)器(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)(de)容量大小來決定(ding)是否需要加(jia)電(dian)抗(kang)器(qi)(qi)(qi)(qi);濾波(bo)器(qi)(qi)(qi)(qi)是安裝(zhuang)在(zai)變頻(pin)(pin)器(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)(de)輸(shu)出(chu)端,減少(shao)變頻(pin)(pin)器(qi)(qi)(qi)(qi)輸(shu)出(chu)的(de)(de)高次(ci)(ci)諧波(bo),當(dang)變頻(pin)(pin)器(qi)(qi)(qi)(qi)到電(dian)機的(de)(de)距離較遠時,應該安裝(zhuang)濾波(bo)器(qi)(qi)(qi)(qi)。雖然變頻(pin)(pin)器(qi)(qi)(qi)(qi)本身有(you)各種(zhong)保護功能,但(dan)缺相(xiang)保護卻并不完(wan)美(mei),斷路器(qi)(qi)(qi)(qi)在(zai)主回(hui)路中起到過(guo)載,缺相(xiang)等保護,選型時可按照變頻(pin)(pin)器(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)(de)容量進行選擇。可以用(yong)變頻(pin)(pin)器(qi)(qi)(qi)(qi)本身的(de)(de)過(guo)載保護代替(ti)熱繼電(dian)器(qi)(qi)(qi)(qi)。

II. 控制回路:具有(you)工(gong)頻變(bian)頻的手(shou)動切(qie)換,以便在(zai)變(bian)頻出現故(gu)障時可以手(shou)動切(qie)工(gong)頻運行(xing),因(yin)輸(shu)出端(duan)不能加電壓(ya),固工(gong)頻和變(bian)頻要有(you)互鎖(suo)。

4) 變頻器的接地;

變(bian)頻(pin)器正確接(jie)(jie)(jie)地是提高系統穩定性,抑制(zhi)噪聲(sheng)能力(li)的(de)重要手段(duan)。變(bian)頻(pin)器的(de)接(jie)(jie)(jie)地端子的(de)接(jie)(jie)(jie)地電阻越小(xiao)越好,接(jie)(jie)(jie)地導線的(de)截面不小(xiao)于4mm,長度不超(chao)過 5m。變(bian)頻(pin)器的(de)接(jie)(jie)(jie)地應和動力(li)設(she)備的(de)接(jie)(jie)(jie)地點分(fen)開,不能共地。信號線的(de)屏蔽(bi)層一端接(jie)(jie)(jie)到變(bian)頻(pin)器的(de)接(jie)(jie)(jie)地端,另一端浮空(kong)。變(bian)頻(pin)器與控制(zhi)柜之間電氣相通。

控制柜設(she)計(ji)

變頻器(qi)應該安裝在控制柜(ju)內部,控制柜(ju)在設計時要注意(yi)以(yi)下問題:

1) 散熱問題

變(bian)頻(pin)器(qi)的(de)(de)(de)發熱是(shi)由內部(bu)的(de)(de)(de)損耗產(chan)生的(de)(de)(de)。在變(bian)頻(pin)器(qi)中(zhong)各部(bu)分損耗中(zhong)主要(yao)以(yi)主電路為主,約占98%,控制(zhi)電路占2%。為了保(bao)證變(bian)頻(pin)器(qi)正常可靠(kao)運行,必(bi)須對變(bian)頻(pin)器(qi)進行散熱我(wo)們通常采用風(feng)扇(shan)(shan)(shan)散熱;變(bian)頻(pin)器(qi)的(de)(de)(de)內裝風(feng)扇(shan)(shan)(shan)可將變(bian)頻(pin)器(qi)的(de)(de)(de)箱體內部(bu)散熱帶走,若風(feng)扇(shan)(shan)(shan)不能正常工作,應立(li)即停止變(bian)頻(pin)器(qi)運行;大功率的(de)(de)(de)變(bian)頻(pin)器(qi)還需(xu)要(yao)在控制(zhi)柜上加風(feng)扇(shan)(shan)(shan),控制(zhi)柜的(de)(de)(de)風(feng)道要(yao)設(she)計(ji)合(he)理,所有進風(feng)口要(yao)設(she)置防塵網,排(pai)風(feng)通暢,避免在柜中(zhong)形(xing)成渦(wo)流,在固定的(de)(de)(de)位置形(xing)成灰塵堆積;根據變(bian)頻(pin)器(qi)說明(ming)書(shu)的(de)(de)(de)通風(feng)量來選擇匹配(pei)的(de)(de)(de)風(feng)扇(shan)(shan)(shan),風(feng)扇(shan)(shan)(shan)安裝要(yao)注意防震問(wen)題。

2) 電磁干擾問題:
I.變頻器(qi)在工作中由于(yu)整(zheng)(zheng)流和變頻,周圍產(chan)生了很(hen)多的(de)(de)干(gan)擾(rao)(rao)電(dian)(dian)(dian)磁(ci)波(bo)(bo),這些高頻電(dian)(dian)(dian)磁(ci)波(bo)(bo)對附近的(de)(de)儀表(biao)、儀器(qi)有(you)一(yi)定的(de)(de)干(gan)擾(rao)(rao),而(er)且會(hui)(hui)產(chan)生高次諧波(bo)(bo),這種高次諧波(bo)(bo)會(hui)(hui)通(tong)過(guo)供電(dian)(dian)(dian)回路進入整(zheng)(zheng)個供電(dian)(dian)(dian)網絡,從而(er)影響其他儀表(biao)。如果(guo)變頻器(qi)的(de)(de)功率很(hen)大占(zhan)整(zheng)(zheng)個系統(tong)25%以上,需要考慮控制(zhi)電(dian)(dian)(dian)源的(de)(de)抗干(gan)擾(rao)(rao)措施。

II.當(dang)系(xi)統(tong)中有高頻沖擊(ji)負載如(ru)電焊機、電鍍電源時,變頻器本身(shen)會因為(wei)干擾而出現保護(hu),則考(kao)慮整個系(xi)統(tong)的電源質(zhi)量(liang)問題。

3) 防護問題需要注意以下幾點:

I.防水防結露:如果變頻器放在現場,需要注意變頻器柜上方不的有管道法蘭或其他漏點,在變頻器附近不能有噴濺水流,總之現場柜體防護等級要在IP43以上。

II. 防塵:所有進風口要設置防塵網阻隔絮狀雜物進入,防塵網應該設計為可拆卸式,以方便清理,維護。防塵網的網格根據現場的具體情況確定,防塵網四周與控制柜的結合處要處理嚴密。

III.防腐蝕性氣體:在化工行(xing)業這種(zhong)情(qing)況比較多見,此時可以將(jiang)變頻柜放在控制室中。

接線規范(fan)

信號線(xian)(xian)與動力線(xian)(xian)必須分開走線(xian)(xian):使用模擬(ni)量信(xin)(xin)(xin)號進行遠程控制(zhi)變(bian)(bian)頻(pin)(pin)器時(shi),為了減(jian)少模擬(ni)量受來(lai)自(zi)變(bian)(bian)頻(pin)(pin)器和其它設(she)備(bei)的(de)干擾,請將(jiang)控制(zhi)變(bian)(bian)頻(pin)(pin)器的(de)信(xin)(xin)(xin)號線與強電(dian)回(hui)路(lu)(主回(hui)路(lu)及(ji)順控回(hui)路(lu))分開走線。距(ju)離應(ying)在30cm以(yi)上。即使在控制(zhi)柜內,同樣(yang)(yang)要保持這樣(yang)(yang)的(de)接線規范。該信(xin)(xin)(xin)號與變(bian)(bian)頻(pin)(pin)器之(zhi)間的(de)控制(zhi)回(hui)路(lu)線最長不得超過 50m。

信號線與動力線必(bi)須分(fen)別放置在不同(tong)的(de)金屬管(guan)道或者金屬軟(ruan)管(guan)內部:連接PLC和(he)變(bian)頻(pin)器(qi)(qi)的(de)信(xin)號(hao)線(xian)(xian)如果不放置在金屬(shu)(shu)管道內,極(ji)易受到變(bian)頻(pin)器(qi)(qi)和(he)外部設備(bei)的(de)干擾(rao);同時由(you)于(yu)變(bian)頻(pin)器(qi)(qi)無內置的(de)電抗(kang)器(qi)(qi),所以(yi)變(bian)頻(pin)器(qi)(qi)的(de)輸入(ru)和(he)輸出級動力(li)線(xian)(xian)對外部會(hui)產生(sheng)極(ji)強的(de)干擾(rao),因此放置信(xin)號(hao)線(xian)(xian)的(de)金屬(shu)(shu)管或(huo)金屬(shu)(shu)軟管一(yi)直要延伸到變(bian)頻(pin)器(qi)(qi)的(de)控制端子(zi)處,以(yi)保證信(xin)號(hao)線(xian)(xian)與動力(li)線(xian)(xian)的(de)徹底分開。

1) 模擬(ni)量(liang)控制(zhi)信號線(xian)應使用(yong)雙股(gu)絞(jiao)合屏(ping)蔽線(xian),電(dian)線(xian)規(gui)格為(wei)0.75mm2。在接線(xian)時一(yi)定(ding)要(yao)注意,電(dian)纜剝線(xian)要(yao)盡可能(neng)的短(5-7mm左(zuo)右),同(tong)時對剝線(xian)以(yi)后(hou)的屏(ping)蔽層要(yao)用(yong)絕緣膠(jiao)布包起來(lai),以(yi)防止屏(ping)蔽線(xian)與其它設(she)備接觸引入干擾。

2) 為了提(ti)高接(jie)線的簡易性和可靠性,推(tui)薦信號線上(shang)使(shi)用壓線棒端子。

參數設置

變頻器的設(she)(she)定參數多,每個參數均有一(yi)定的選擇范圍,使用中常(chang)常(chang)遇到因個別參數設(she)(she)置不當,導致變頻器不能正(zheng)常(chang)工作的現象。

控(kong)制方(fang)式:即速度(du)控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)、轉距(ju)控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)、PID控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)或(huo)其他方式。采取控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)方式后,一般要根據控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)精(jing)度(du),需要進行靜態(tai)或(huo)動態(tai)辨(bian)識。

 

最低運行頻(pin)率:即電(dian)(dian)機(ji)運行的(de)(de)最小轉(zhuan)速,電(dian)(dian)機(ji)在低轉(zhuan)速下(xia)運行時,其散熱性能(neng)很(hen)差,電(dian)(dian)機(ji)長時間運行在低轉(zhuan)速下(xia),會(hui)導(dao)致(zhi)電(dian)(dian)機(ji)燒毀。而且低速時,其電(dian)(dian)纜(lan)(lan)中的(de)(de)電(dian)(dian)流也會(hui)增大,也會(hui)導(dao)致(zhi)電(dian)(dian)纜(lan)(lan)發熱。


最(zui)高運行頻率:一般(ban)的(de)變頻(pin)器最大頻(pin)率(lv)到(dao)60Hz,有的(de)甚至(zhi)到(dao)400 Hz,高(gao)頻(pin)率(lv)將使電(dian)機高(gao)速運轉,這(zhe)對普通(tong)電(dian)機來(lai)說,其(qi)軸承不能長(chang)時(shi)間的(de)超(chao)額定轉速運行(xing),電(dian)機的(de)轉子是否能承受(shou)這(zhe)樣的(de)離心力。


載波頻率:載(zai)波頻率設(she)置(zhi)的越(yue)高其高次諧波分量越(yue)大,這(zhe)和電纜的長度,電機發(fa)熱(re),電纜發(fa)熱(re)變頻器發(fa)熱(re)等(deng)因素是密切(qie)相關的。


電機參數:變頻器在參(can)數(shu)中設(she)定電(dian)機(ji)的功率、電(dian)流、電(dian)壓、轉速、最大頻率,這些(xie)參(can)數(shu)可以(yi)從(cong)電(dian)機(ji)銘牌(pai)中直(zhi)接得到(dao)。


跳頻:在某個(ge)頻率點上(shang),有可能會發生(sheng)共振(zhen)現(xian)象,特別在整個(ge)裝(zhuang)置比(bi)較高時;在控(kong)制(zhi)壓(ya)縮機時,要避免壓(ya)縮機的喘振(zhen)點。

常見故障分(fen)析

1) 過流故障:過流故障可分為加速、減速、恒速過電流。其可能是由于變頻器的加減速時間太短、負載發生突變、負荷分配不均,輸出短路等原因引起的。這時一般可通過延長加減速時間、減少負荷的突變、外加能耗制動元件、進行負荷分配設計、對線路進行檢查。如果斷開負載變頻器還是過流故障,說明變頻器逆變電路已環,需要更換變頻器。 
 

2) 過載故障:過(guo)(guo)載(zai)故(gu)障包(bao)括變(bian)頻過(guo)(guo)載(zai)和(he)(he)電機(ji)過(guo)(guo)載(zai)。其可(ke)能是(shi)(shi)加(jia)速時(shi)間(jian)太(tai)短,電網電壓太(tai)低(di)、負載(zai)過(guo)(guo)重等(deng)原因引起(qi)的(de)。一般可(ke)通過(guo)(guo)延(yan)(yan)長加(jia)速時(shi)間(jian)、延(yan)(yan)長制動時(shi)間(jian)、檢查電網電壓等(deng)。負載(zai)過(guo)(guo)重,所選的(de)電機(ji)和(he)(he)變(bian)頻器不能拖動該負載(zai),也可(ke)能是(shi)(shi)由于機(ji)械(xie)潤滑(hua)不好(hao)引起(qi)。如(ru)前者則必須(xu)更換大功率的(de)電機(ji)和(he)(he)變(bian)頻器;如(ru)后者則要對生產(chan)機(ji)械(xie)進行檢修。


3) 欠(qian)壓(ya):說明(ming)變頻器(qi)電源輸入部分有問題,需檢查后才可運行.


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