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低壓變頻控制柜的設(shè)計(jì)
更新時(shí)間:2011-03-29   點(diǎn)擊次數(shù):2578次

問(wèn)題提出

  *,變頻器已經(jīng)廣泛應(yīng)用各行各業(yè)。但變頻控制系統(tǒng)如何設(shè)計(jì),變頻控制柜設(shè)計(jì)與制造對(duì)實(shí)際應(yīng)用具體要求,是許多電氣工程師及制造商,客戶想明確了解的。本章從實(shí)際設(shè)計(jì)及應(yīng)用案例中,總結(jié)設(shè)計(jì)要點(diǎn),寫(xiě)出拙見(jiàn),供同行參考。

  根據(jù)實(shí)際及客戶要求進(jìn)行設(shè)計(jì)

  在變頻控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)前,一定要了解系統(tǒng)配制,工作方式,環(huán)境,控制方式,客戶具體要求。
具體系統(tǒng)分新設(shè)計(jì)系統(tǒng)還是就設(shè)備改造系統(tǒng)。

  對(duì)舊設(shè)備改造,電氣工程師應(yīng)該確切知道如下技術(shù)參數(shù)及要求。

  1. 電機(jī)具體參數(shù), 出廠日期, 廠商(國(guó)產(chǎn), 進(jìn)口),電機(jī)的額定電壓, 額定電流, 相數(shù)。

  2. 電機(jī)的負(fù)載特性類型, 工作制式。 電機(jī)起動(dòng)方式。

  3. 工作環(huán)境。如現(xiàn)場(chǎng)的溫度, 防護(hù)等級(jí), 電磁輻射等級(jí), 防爆等級(jí)。

  4. 配電具體參數(shù)。
   
  變頻柜安裝位置到電機(jī)位置實(shí)際距離。(變頻柜到電機(jī)距離是非常重要的參數(shù))
   
  變頻柜拖動(dòng)電機(jī)的數(shù)量及方式。
   
  變頻柜與舊的電氣系統(tǒng)的切換關(guān)系。一般為Δ-Y啟動(dòng)與變頻工作互為備用,切換保護(hù)。
   
  變頻柜的外圍傳感變送器的選用參數(shù)及采樣地點(diǎn)。
   
  變頻控制柜的控制方式,如手動(dòng)/自動(dòng),本地/遠(yuǎn)程,控制信號(hào)的量程。是否通訊組網(wǎng)。
   
  強(qiáng)電回路與弱電回路的隔離。采集及控制信號(hào)的隔離。
   
  工作場(chǎng)合的供電質(zhì)量,如防雷,浪涌,電磁輻射。
   
  對(duì)新變頻系統(tǒng),電氣工程師應(yīng)該與機(jī)械工程師對(duì)傳動(dòng)機(jī)械負(fù)載特性,深入了解,才能確電機(jī)類型,容量。根據(jù)電機(jī)機(jī)械負(fù)載特性,容量,選用變頻器的類型,容量。

  目前,機(jī)械負(fù)載與電機(jī)轉(zhuǎn)矩特性有許多種類,常用有三種。

  1. 恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載。如傳送帶, 升降機(jī)等

  用公式表式為 P=T*N/975 P-電機(jī)的功率 T-電機(jī)轉(zhuǎn)矩 N-電機(jī)轉(zhuǎn)速

  對(duì)恒轉(zhuǎn)矩,系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)注意:

  (1) 電機(jī)應(yīng)選變頻器電機(jī)

 ?。?) 變頻柜應(yīng)加裝冷卻風(fēng)扇

 ?。?) 增大電機(jī)容量

 ?。?) 降低負(fù)載特性

  (5) 增大變頻器的容量

 ?。?) 變頻器的容量與電機(jī)的容量關(guān)系應(yīng)根據(jù)品牌, 一般為1.1~1.5電機(jī)的容量。

  2. 平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載。如風(fēng)機(jī),水泵類
用公式表式為 T=K1*N2 ,P=K2*N3 P-電機(jī)的功率 T-電機(jī)轉(zhuǎn)矩 N-電機(jī)轉(zhuǎn)速
一般,風(fēng)機(jī),水泵,采用變頻節(jié)能,理論與實(shí)際證明節(jié)能為40~50%左右,此類應(yīng)用占變頻器應(yīng)用30~40%左右。

  對(duì)平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載,系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)注意:

 ?。?) 電機(jī)通常選異步交流電機(jī)。根據(jù)環(huán)境需要,選電機(jī)防護(hù)等級(jí)和方式。

 ?。?) 大于7.5KW變頻柜,應(yīng)加裝通風(fēng)散熱設(shè)施

 ?。?) 電機(jī),變頻器容量關(guān)系。
   

關(guān)系系數(shù) 國(guó)外變頻器容量 國(guó)產(chǎn)變頻器容量
國(guó)外電機(jī)容量 相等相當(dāng)電機(jī)容量 1.3-1.5電機(jī)容量
國(guó)產(chǎn)電機(jī) 1.2電機(jī)容量 1.5-2電機(jī)容量

  3. 恒功率負(fù)載。如卷?yè)P(yáng)機(jī),機(jī)床主軸。

  公式:P=T*N/975=CONT。

  一般達(dá)到特定速度段時(shí),按恒轉(zhuǎn)矩,超過(guò)特定速度時(shí),按恒功率運(yùn)轉(zhuǎn)。

  恒功率機(jī)械特性較復(fù)雜。

  對(duì)于每個(gè)變頻控制柜,設(shè)計(jì)是整個(gè)系統(tǒng)重點(diǎn),zui能體現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量關(guān)鍵環(huán)節(jié)。對(duì)于變頻控制柜,
電氣設(shè)計(jì)工程師應(yīng)在如下設(shè)計(jì)方面入手。

  1. 變頻控制系統(tǒng)的原理圖設(shè)計(jì)

  2. 電路主路設(shè)計(jì)。

  3. 電路控制路設(shè)計(jì)。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(jì)。包括電氣工藝設(shè)計(jì), 柜體板金工藝設(shè)計(jì)。

  原理圖設(shè)計(jì)

    根據(jù)以上所述的原理規(guī)則,參照變頻控制柜的原理圖,根據(jù)實(shí)際需要,畫(huà)出原理圖。

    電路主路設(shè)計(jì)。按如下順序選擇主回路電器件。

 ?。?) 確定機(jī)械負(fù)載特性,功率, 扭矩,轉(zhuǎn)速

 ?。?) 確定電機(jī)特性, 額定電壓, 額定功率, 額定電流,

 ?。?) 根據(jù)以上條件, 和實(shí)際客戶的需要, 對(duì)下列電器元件取舍

  TR-變壓器為可選項(xiàng),根據(jù)電壓等級(jí)標(biāo)準(zhǔn),選配。

  FU-熔斷絲,一般要,選擇為2.5-4倍額定變頻器電流。注意熔斷絲選速熔類。

  QA-空開(kāi),一般要,選擇為1.2倍額定變頻器電流

  KM-接觸器,必須要,選擇為額定變頻器電流

  LY-防雷浪涌器,要,特別雷暴多發(fā)區(qū),以及交流電源尖峰浪涌多發(fā)場(chǎng)合,保護(hù)變頻系統(tǒng)免遭意外破壞。一般配40KVA浪涌器。

  DK-電抗器

  電抗器的作用是抑制變頻器輸入輸出電流重高次諧波成份帶來(lái)的不良影響,而濾波器的作用
是抑制由變頻器帶來(lái)的無(wú)線電電波干擾,即電波噪聲。
有的變頻器內(nèi)置電抗器,有的場(chǎng)合也可不裝電抗器。一般,多大功率變頻器配多大電抗器,變頻器廠商提供參數(shù)。選擇電抗器的參數(shù),可由下面公式計(jì)算

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

  V-額定電壓 V

  I-額定電流 A

  F-zui大頻率 HZ

  LBI/ LBO 輸入輸出濾波器,一般應(yīng)根據(jù)頻率進(jìn)行配置
R-制動(dòng)電阻 計(jì)算較復(fù)雜,應(yīng)在變頻器柜制造商指導(dǎo)下配置。

  電路控制回路設(shè)計(jì),按電氣工程師知識(shí)及變頻器要求設(shè)計(jì)。但應(yīng)注意

 ?。?) 輸入/輸出的弱電信號(hào),與PLC、儀表、傳感變送器,一定采取信號(hào)隔離, 否則控制系統(tǒng)信號(hào)混亂, 系統(tǒng)不正常。

  (2) 與PLC,常規(guī)控制系統(tǒng)接口,一定加裝浪涌吸收器。

  (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(jì)。
 
  電氣工藝設(shè)計(jì)

  電氣工程師變頻電路設(shè)計(jì)出來(lái),下一步就是電氣工藝設(shè)計(jì),包括:

  1. 多大功率變頻器,配什么類型電纜,多大的線徑,配多遠(yuǎn)。一般可以查表格或計(jì)算。

  2. 接地配線。

  3. 抗干擾布線。是非常重要的。一般強(qiáng)電電纜用帶屏蔽電纜,電纜及屏蔽層用金屬卡固定安裝底板上, 也有的加裝屏蔽金屬環(huán), 抗干擾。

  4. 進(jìn)出線的電纜管接頭配置。

    柜體板金工藝設(shè)計(jì)

    應(yīng)根據(jù)以下原則設(shè)計(jì)

  1. 變頻器的環(huán)境

  溫度:變頻器環(huán)境溫度為-10度-50度,一定要考慮通風(fēng)散熱。
濕度:
震動(dòng):

  氣體:有無(wú)暴炸,腐蝕性氣體

  2. 柜體承載重量。

  3. 運(yùn)輸方便性。加裝吊裝掛鉤, 搬運(yùn)安全。

  4. 柜體的銘牌, 制造商的CI標(biāo)識(shí)。

  結(jié)論:一個(gè)質(zhì)量較高的變頻控制柜,從設(shè)計(jì),工藝,制作制造,運(yùn)輸,包裝,是實(shí)際要求較高的產(chǎn)品,要求各個(gè)環(huán)節(jié)質(zhì)量保障,才能作出較高質(zhì)量和水平的控制柜。

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