变频柜设计时应注意的问题
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变频控制系统设计前，一定要了解系统配制，工作方式，环境，控制方式，客户具体要求具体系统分新设计系统还是旧设备改造系统。 对旧设备改造，电气工程师应该确切知道如下技术参数及要求： 1. 电机具体参数：a.出厂日期b. 厂商(国产，进口)c.电机的额定电压d.额定电流e.相数。 2. 电机的负载特性类型. 3. 工作制式。 4. 电机起动方式。 5. 工作环境。如现场的温度、防护等级、电磁辐射等级、防爆等级、配电具体参数。 6. 变频柜安装位置到电机位置实际距离。(变频柜到电机距离是非常重要的参数) 7. 变频柜拖动电机的数量及方式。 8. 变频柜与旧的电气系统的切换关系。一般为Δ-Y启动与变频工作互为备用切换保护。 9.变频柜的外围传感变送器的选用参数及采样地点。 10.变频控制柜的控制方式，如手动/自动，本地/远程，控制信号的量程,是否通讯组网。 11.强电回路与弱电回路的隔离。采集及控制信号的隔离。 12.工作场合的供电质量，如防雷，浪涌，电磁辐射。 对新变频系统，电气工程师应该与机械工程师对传动机械负载特性，深入了解，才能确电机类型，容量。根据电机机械负载特性，容量，选用变频器的类型、容量。 目前，机械负载与电机转矩特性有许多种类，常用有三种： 1. 恒转矩负载。如传送带， 升降机等 用公式表式为 P=T*N/975 P-电机的功率 T-电机转矩 N-电机转速 对恒转矩，系统设计应注意： (1) 电机应选变频器专用电机 (2) 变频柜应加装专用冷却风扇 (3) 增大电机容量，降低负载特性 (4) 增大变频器的容量 (5) 变频器的容量与电机的容量关系应根据品牌，一般为1.1~1.5电机的容量。 2. 平方转矩负载。如风机，水泵类 用公式表式为 T=K1*N2 ，P=K2*N3 P-电机的功率 T-电机转矩 N-电机转速 一般，风机，水泵，采用变频节能，理论与实际证明节能为40~50%左右，此类应用占变频器应用30~40%左右。 对平方转矩负载，系统设计应注意： (1) 电机通常选异步交流电机。 (2) 根据环境需要，选电机防护等级和方式。 (3) 大于7.5KW变频柜,应加装通风散热设施 (4) 电机与变频器容量关系。 关系系数 国外变频器容量 国产变频器容量 国外变频器容量相当国外电机容量 1.3-1.5电机容量国产电机容量 1.5-2电机容量 3. 恒功率负载。如卷扬机，机床主轴。 公式：P=T*N/975=CONT。 一般达到特定速度段时，按恒转矩，超过特定速度时，按恒功率运转。 恒功率机械特性较复杂。 对于每个变频柜，设计是整个系统重点，最能体现产品质量关键环节。对于变频柜，电气设计工程师应在如下设计方面入手： 1. 变频控制系统的原理图设计 2. 电路主路设计。 3. 电路控制路设计。包括常规控制电路，4. plc控制接口电路，5. 变频器联网等。 6. 变频柜的工艺设计。包括电气工艺设计，7. 柜体板金工艺设计。 原理图设计 根据以上所述的原理规则，参照变频柜的原理图，根据实际需要，画出原理图。 电路主路设计。按如下顺序选择主回路电器件。 (1) 确定机械负载特性：a.功率 b.扭矩 c.转速 (2) 确定电机特性:a.额定电压 b.额定功率 c.额定电流 (3) 根据以上条件和实际客户的需要，对下列电器元件取舍: a.TR-变压器为可选项，根据电压等级标准，选配。 b.FU-熔断丝，一般要，选择为2.5-4倍额定变频器电流。注意熔断丝选速熔类。 c.QA-空开，一般要选择为1.2倍额定变频器电流 d.KM-接触器，必须要选择为额定变频器电流 e.LY-防雷浪涌器，最好要，特别雷暴多发区，以及交流电源尖峰浪涌多发场合，保护变频系统免遭意外破坏。一般配40KVA浪涌器。 f.DK-电抗器 电抗器的作用是抑制变频器输入输出电流重高次谐波成份带来的不良影响，而滤波器的作用是抑制由变频器带来的无线电电波干扰，即电波噪声。 有的变频器内置电抗器，有的场合也可不装电抗器。一般，多大功率变频器配多大电抗器，变频器厂商提供参数。选择电抗器的参数，可由下面公式计算 L=(2%~5%)V/6.18*F*I V-额定电压 V I-额定电流 A F-最大频率 HZ LBI/ LBO 输入输出滤波器，一般应根据频率进行配置 R-制动电阻 计算较复杂，应在变频器柜制造商指导下配置。 电路控制回路设计，按电气工程师知识及变频器要求设计。但应注意： (1) 输入/输出的弱电信号与PLC、仪表、传感变送器一定采取信号隔离，否则控制系统信号混乱，系统不正常。 (2) 与PLC常规控制系统接口，一定加装浪涌吸收器，控制电源应采用隔离变压器， 进行电气隔离。 变频柜的工艺设计： (1) 电气工艺设计 电气工程师变频电路设计出来，下一步就是电气工艺设计，包括： a. 多大功率变频器 b. 配什么类型电缆 c. 多大的线径 d. 配多远。一般可以查表格或计算。 e. 接地配线。 f. 抗干扰布线。是非常重要的,一般强电电缆用带屏蔽电缆，电缆及屏蔽层用金属卡固定安装底板上，也有的加装屏蔽金属环，抗干扰。 g. 进出线的电缆管接头配置。 柜体板金工艺设计 应根据以下原则设计 1. 变频器的环境 温度：变频器环境温度为-10度-50度，一定要考虑通风散热。 湿度： 震动： 气体：有无暴炸，腐蚀性气体 2. 变频柜柜体承载重量。 3. 运输方便性。加装吊装挂钩，4. 搬运安全。 5. 柜体的铭牌，6. 制造商的CI标识。 结论：一个质量较高的变频控制柜，从设计，工艺，制作制造，运输，包装，是实际要求较高的产品，要求各个环节质量保障，才能作出较高质量和水平的变频柜。 1.外观和结构。工业机器人要求布局合理、操作方便、造型美观、便于维修;无漏油、漏气现象;润滑冷却情况良好;机构动动应灵活、平稳、可靠。 信号线应采用屏蔽、双绞等抗干扰技术;运动中突然停电后，2.电气设备。动力线与信号线尽可能分开远离。恢复供电时不得自行接通;非接地处的绝缘电阻不得小于5MΩ;电子元器件一般应进行老化处置;变频控制柜应具有良好的通风、散热措施;电源电压动摇允许±10%频率允许50±1HZ. 3.可靠性。采用平均无故障工作时间(MTBF及可维修时间(MTP作为衡量可靠性的指标。 4.平安性。平安性要求应满足《工业机器人平安规范》GB1129189规定。 变频柜的安装1、一般在有导电性粉尘或含有易燃易爆气体的场合，必须安装密闭式或防爆型的电气设施。 2、 变频柜安装一定要牢固，操作要方便;柜(箱)应内无积尘、积水和杂物。把危险指数降到最低。 3、配电箱应用不可燃材料制作，一般为碳钢或者不锈钢， 4、柜(箱)以外不得有裸带电体外露;必须装在柜(箱)外表面或配电板上的电气元件，必须有可靠的屏护，可用绝缘胶带保护起来。 变频柜的维修保养1.断开电源,检查控制柜的机架是否有可靠的接地,并使接地电阻不大于4Ω. 2.控制柜上有不同性质的电压(直流110V;交流单相220V;三相交流),在维修保养时必须分清电路,防止发生短路事故. 3.控制柜上的全部电器开关,应动作灵活可靠,无显著噪声,连接线结头和接线柱应无松动现象,动触头连接线结头处钢丝应无断裂现象. 4.用软刷或吹风清楚屏板插件和全部电磁开关零件的积尘,并检查控制柜内电器开关触头的状态,接触情况,线圈外表的绝缘以及机械部件的动作是否可靠. 5.更换熔丝时,应使熔断电流与该回路的电流相匹配 变频柜的用途1、变频柜便于管理，当发生电路故障时有利于检修。 2、配电箱和配电柜、配电凭等，是集中安装开关等设备的成套装置。 3、配电箱的用途：当然是方便停、送电，起到计量和判断停、送电的作用。 变频柜的价格主要是根据电机的功率和电气元件的品牌来定的。 变频柜主要适用场所1、城乡居民生活小区供水系统; 2、高层建筑供水，宾馆、饭店室内外供水; 3、自来水厂、供水站增压系统; 4、深井潜水泵供水系统、农村自建自来水系统; 5、旧有供水系统(气压、水塔、高位水箱)改造; 6、供热和空调系统中循环用水系统; 7、工业恒压供水系统、工业锅炉补水系统; 8、高层楼供水压力不足的调节改造系统; 9、各种饮料生产线的配水系统。变频器广泛应用于机床电机配套。 |
