常用低压变频控制柜的设计事项.docx

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1、常用低压变频控制柜的设计事项圈子类别：资料交流13（未知）2008-11-60:37:00我要评论加入收藏加入圈子问题提出众所周知，变频器已经广泛应用各行各业。但变频控制系统如何设计，变频控制柜设计与制造对实际应用具体要求，是许多电气工程师及制造商，客户想明确了解的。本章从实际设计及应用案例中，总结设计要点，写出拙见，供同行参考。根据实际及客户要求进行设计在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就设备改造系统。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，2.出厂日期，3.厂商（国产，4.进口）5.电

2、机的额定电压，6.额定电流，7.相数。8.电机的负载特性类型，9.工作制式。10.电机起动方式。工作环境。如现场的温度，12.防护等级，13.电磁辐射等级，14.防爆等级。15.配电具体参数。16.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）17.变频柜拖动电机的数量及方式。18.变频柜与旧的电气系统的切19.换关系。一般为AY启动与变频工作互为备用，20.切换保护。21.变频柜的外围传感变送器的选用参数及采样地点。22.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。23.强电回路与弱电回路的隔离。采集及控制信号的隔离。24.工作场合的

3、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*N975P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，（4）降低负载特性（5）增大变频器的容量（6）变频器的容量与电机的容量关系应根据品牌，（7）一般为1.11.5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=K

4、1*N2,P=K2*N3P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4050%左右，此类应用占变频器应用3040%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。根据环境需要，（2）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，（5）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电机容量相等相当电机容量1315电机容量国产电机1.2电机容量152电机容量3.恒功率负载。如卷扬机，6.机床主轴。公式：P=T*N975=C0NTo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

5、率机械特性较复杂。对于每个变频控制柜，设计是整个系统重点，最能体现产品质量关键环节。对于变频控制柜，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.P1C控制接口电路，5.变频器联网等。6.变频控制柜的工艺设计。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,参照变频控制柜的原理图,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，（2）功率，（3）扭矩,（4）转速（5）确定电机特性，（6）额定电压，（7）额定功率，（8）额定电流，（9）（10）根据以

6、上条件，（11）和实际客户的需要，（12）对下列电器元件取舍TR变压器为可选项，根据电压等级标准，选配。FU熔断丝，一般要，选择为2.54倍额定变频器电流。注意熔断丝选速熔类。QA空开，一般要，选择为1.2倍额定变频器电流KM接触器，必须要，选择为额定变频器电流1Y-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。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

7、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1=（2%5%）V6.18*F*IV-额定电压VI额定电流AF最大频率HZ1BI/1BO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，（2）与P1C,（3）仪表，（4）传感变送器，（5）一定采取信号隔离，（6）否则，（7）控制系统信号混乱，（8）系统不（9）正常。（10）与P1C,（11）常规控制系统接口，（12）一定加装浪涌吸收器。（13）控制电源应采用隔离变压器，（14）进行电气隔离。变频控制柜的工艺

8、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:1.多大功率变频器，2.配什么类型电缆，3.多大的线径，4.配多远。一般可以查表格或计算。5.接地配线。6.抗干扰布线。是非常重要的。一般强电电缆用带屏蔽电缆，7.电缆及屏蔽层用金属卡固定安装底板上，8.也有的加装屏蔽金属环，9.抗干扰。10.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.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C1标识。结

9、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控制柜。2 .谐波对供电线路的影响变频器属于非线性负荷，它从电网吸收非正弦电流，引起电网电压畸变，它既是一个谐波源，又是一个谐波接收者。作为谐波源，它对各种电气设备，自动装置、计算机、计量仪器以及通信系统均有不同程度的影响。对于供电线路来说，由于谐波的作用，恶化了电网质量指标，降低了电网的可靠性，增加了电网损失，缩短了电气设备的寿命。其产生的主要危害有：（1）增加了电网中发生谐振的可能性，从而造成很高的过电流或过电压而引发事故的危险性。（2）增加附加损耗，输电及

10、用电设备的效率和设备利用率。（3）使电气设备（旋转电机、电容器、变压器等）运行不正常，加速绝缘老化，从而缩短它们的使用寿命。（4）使测量和计量仪器、仪表、自动装置、计算机系统，以及许多用电设备运转不正常或者不能正常动作或操作。（5）干扰通信系统，降低信号的传输质量，破坏信号的正常传递，甚至损坏通信设备。（6）某些情况下，它不仅产生谐波，而且还引起供电电压波动和闪变，甚至引起三相电压不平衡，会危及电网安全经济运行，并影响电气设备的正常用电和周边用户。要降低谐波的影响程度，可以采取各种措施，但对于变频器来说，主要是在其回路中加装交流电抗器。3 .接近开关工作原理电感式接近开关工作原理电感式接近开关

11、属于一种有开关量输出的位置传感器，它由1C高频振荡器和放大处理电路组成，利用金属物体在接近这个能产生电磁场的振荡感应头时，使物体内部产生涡流。这个涡流反作用于接近开关，使接近开关振荡能力衰减，内部电路的参数发生变化，由此识别出有无金属物体接近，进而控制开关的通或断。这种接近开关所能检测的物体必须是金属物体。电容式接近开关系列电容式接近开关亦属于一种具有开关量输出的位置传感器，它的测量头通常是构成电容器的一个极板，而另一个极板是物体的本身，当物体移向接近开关时，物体和接近开关的介电常数发生变化，使得和测量头相连的电路状态也随之发生变化，由此便可控制开关的接通和关断。这种接近开关的检测物体，并不限

12、于金属导体，也可以是绝缘的液体或粉状物体,在检测较低介电常数的物体时，可以顺时针调节多圈电位器（位于开关后部）来增加感应灵敏度，一般调节电位器使电容式的接近开关在0708Sn的位置动作。霍尔开关工作原理原理简介当一块通有电流的金属或半导体薄片垂直地放在磁场中时，薄片的两端就会产生电位差，这种现象就称为霍尔效应。两端具有的电位差值称为霍尔电势U,其表达式为U=KI-B/d其中K为霍尔系数，I为薄片中通过的电流，B为外加磁场（洛伦慈力1OITentZ）的磁感应强度，d是薄片的厚度。由此可见，霍尔效应的灵敏度高低与外加磁场的磁感应强度成正比的关系。我厂生产的霍尔开关就属于这种有源磁电转换器件，它是在

13、霍尔效应原理的基础上，利用集成封装和组装工艺制作而成，它可方便的把磁输入信号转换成实际应用中的电信号，同时又具备工业场合实际应用易操作和可靠性的要求。霍尔开关的输入端是以磁感应强度B来表征的，当B值达到一定的程度（如B1）时，霍尔开关内部的触发器翻转，霍尔开关的输出电平状态也随之翻转。输出端一般采用晶体管输出，和接近开关类似有NPN、PNP、常开型、常闭型、锁存型（双极性）、双信号输出之分。4 .PID控制简介目前工业自动化水平已成为衡量各行各业现代化水平的一个重要标志。同时，控制理论的发展也经历了古典控制理论、现代控制理论和智能控制理论三个阶段。智能控制的典型实例是模糊全自动洗衣机等。自动控

14、制系统可分为开环控制系统和闭环控制系统。一个控制系统包括控制器、传感器、变送器、执行机构、输入输出接口。控制器的输出经过输出接口、执行机构，加到被控系统上；控制系统的被控量，经过传感器，变送器，通过输入接口送到控制器。不同的控制系统，其传感器、变送器、执行机构是不一样的。比如压力控制系统要采用压力传感器。电加热控制系统的传感器是温度传感器。目前，PID控制及其控制器或智能PID控制器（仪表）已经很多，产品已在工程实际中得到了广泛的应用，有各种各样的PID控制器产品，各大公司均开发了具有P1D参数自整定功能的智能调节器(inte11igentregu1ator),其中P1D控制器参数的自动调整是

15、通过智能化调整或自校正、自适应算法来实现。有利用PID控制实现的压力、温度、流量、液位控制器，能实现P1D控制功能的可编程控制器(P1C),还有可实现P1D控制的PC系统等等。可编程控制器(P1C)是利用其闭环控制模块来实现PID控制，而可编程控制器(P1e)可以直接与COntrOINet相连，如ROCkWeI1的P1C5等。还有可以实现PID控制功能的控制器，如ROCkWe11的1OgiX产品系列，它可以直接与COntroINet相连，利用网络来实现其远程控制功能。1、开环控制系统开环控制系统(OPen1ooPContro1SyStem)是指被控对象的输出(被控制量)对控制器(COntrO1

16、Ier)的输出没有影响。在这种控制系统中，不依赖将被控量反送回来以形成任何闭环回路。2、闭环控制系统闭环控制系统(c1osed-1oopcontro1SyStem)的特点是系统被控对象的输出(被控制量)会反送回来影响控制器的输出，形成一个或多个闭环。闭环控制系统有正反馈和负反馈，若反馈信号与系统给定值信号相反，则称为负反馈(NegatiVeFeedback),若极性相同，则称为正反馈，一般闭环控制系统均采用负反馈，又称负反馈控制系统。闭环控制系统的例子很多。比如人就是一个具有负反馈的闭环控制系统，眼睛便是传感器，充当反馈，人体系统能通过不断的修正最后作出各种正确的动作。如果没有眼睛，就没有了反馈回路，也就成了一个开环控制系统。另例，当一台真正的全自动洗衣机具有能连续检查衣物是否洗净，并在洗净之后能自动切断电源，它就是一个闭环控制系统。3、阶跃响应阶跃