常用低壓變頻控制柜的設計

問(wèn)題提出

眾所周知，變頻器已經(jīng)廣泛應用各行各業(yè)。但變頻控制系統如何設計，變頻控制柜設計與制造對實(shí)際應用具體要求，是許多電氣工程師及制造商，客戶(hù)想明確了解的。本章從實(shí)際設計及應用案例中，總結設計要點(diǎn)，寫(xiě)出拙見(jiàn)，供同行參考。

根據實(shí)際及客戶(hù)要求進(jìn)行設計

在變頻控制系統設計前，一定要了解系統配制，工作方式，環(huán)境，控制方式，客戶(hù)具體要求。

具體系統分新設計系統還是就設備改造系統。

對舊設備改造，電氣工程師應該確切知道如下技術(shù)參數及要求。

1. 電機具體參數， 出廠(chǎng)日期， 廠(chǎng)商（國產(chǎn)， 進(jìn)口）,電機的額定電壓， 額定電流， 相數。

2. 電機的負載特性類(lèi)型， 工作制式。 電機起動(dòng)方式。

3. 工作環(huán)境。如現場(chǎng)的溫度， 防護等級， 電磁輻射等級， 防爆等級。

4. 配電具體參數。

變頻柜安裝位置到電機位置實(shí)際距離。（變頻柜到電機距離是非常重要的參數）

變頻柜拖動(dòng)電機的數量及方式。

變頻柜與舊的電氣系統的切換關(guān)系。一般為Δ-Y啟動(dòng)與變頻工作互為備用，切換保護。

變頻柜的外圍傳感變送器的選用參數及采樣地點(diǎn)。

變頻控制柜的控制方式，如手動(dòng)/自動(dòng)，本地/遠程，控制信號的量程。是否通訊組網(wǎng)。

強電回路與弱電回路的隔離。采集及控制信號的隔離。

工作場(chǎng)合的供電質(zhì)量，如防雷，浪涌，電磁輻射。

對新變頻系統，電氣工程師應該與機械工程師對傳動(dòng)機械負載特性，深入了解，才能確電機類(lèi)型，容量。根據電機機械負載特性，容量，選用變頻器的類(lèi)型，容量。

目前，機械負載與電機轉矩特性有許多種類(lèi)，常用有三種。

一. 恒轉矩負載。如傳送帶， 升降機等

用公式表式為 P=T*N/975 P-電機的功率 T-電機轉矩 N-電機轉速

對恒轉矩，系統設計應注意：

（1） 電機應選變頻器專(zhuān)用電機

（2） 變頻柜應加裝專(zhuān)用冷卻風(fēng)扇

（3） 增大電機容量

（4） 降低負載特性

（5） 增大變頻器的容量

（6） 變頻器的容量與電機的容量關(guān)系應根據品牌， 一般為1.1~1.5電機的容量。

二. 平方轉矩負載。如風(fēng)機，水泵類(lèi)

用公式表式為 T=K1*N2 ，P=K2*N3 P-電機的功率 T-電機轉矩 N-電機轉速

一般，風(fēng)機，水泵，采用變頻節能，理論與實(shí)際證明節能為40~50%左右，此類(lèi)應用占變頻器應用30~40%左右。

對平方轉矩負載，系統設計應注意：

（1） 電機通常選異步交流電機。根據環(huán)境需要，選電機防護等級和方式。

（2） 大于7.5KW變頻柜,應加裝通風(fēng)散熱設施

（3） 電機，變頻器容量關(guān)系。

三. 恒功率負載。如卷?yè)P機，機床主軸。

公式：P=T*N/975=CONT。

一般達到特定速度段時(shí)，按恒轉矩，超過(guò)特定速度時(shí)，按恒功率運轉。

恒功率機械特性較復雜。

對于每個(gè)變頻控制柜，設計是整個(gè)系統重點(diǎn)，最能體現產(chǎn)品質(zhì)量關(guān)鍵環(huán)節。對于變頻控制柜，

電氣設計工程師應在如下設計方面入手。

1. 變頻控制系統的原理圖設計

2. 電路主路設計。

3. 電路控制路設計。包括常規控制電路， 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計。包括電氣工藝設計， 柜體板金工藝設計。

原理圖設計

根據以上所述的原理規則，參照變頻控制柜的原理圖，根據實(shí)際需要，畫(huà)出原理圖。

電路主路設計。按如下順序選擇主回路電器件。

（1） 確定機械負載特性，功率， 扭矩，轉速

（2） 確定電機特性， 額定電壓， 額定功率， 額定電流，

（3） 根據以上條件， 和實(shí)際客戶(hù)的需要， 對下列電器元件取舍

TR-變壓器為可選項，根據電壓等級標準，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(lèi)。

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，最好要，特別雷暴多發(fā)區，以及交流電源尖峰浪涌多發(fā)場(chǎng)合，保護變頻系統免遭意外破壞。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(xiàn)電電波干擾，即電波噪聲。

有的變頻器內置電抗器，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(chǎng)商提供參數。選擇電抗器的參數，可由下面公式計算

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

V-額定電壓 V

I-額定電流 A

F-最大頻率 HZ

LBI/ LBO 輸入輸出濾波器，一般應根據頻率進(jìn)行配置

R-制動(dòng)電阻 計算較復雜，應在變頻器柜制造商指導下配置。

電路控制回路設計，按電氣工程師知識及變頻器要求設計。但應注意

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

（2） 與PLC，常規控制系統接口，一定加裝浪涌吸收器。

（3） 控制電源應采用隔離變壓器，進(jìn)行電氣隔離。

變頻控制柜的工藝設計。

電氣工藝設計

電氣工程師變頻電路設計出來(lái)，下一步就是電氣工藝設計，包括：

1. 多大功率變頻器，配什么類(lèi)型電纜，多大的線(xiàn)徑，配多遠。一般可以查表格或計算。

2. 接地配線(xiàn)。

3. 抗干擾布線(xiàn)。是非常重要的。一般強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(xiàn)的電纜管接頭配置。

柜體板金工藝設計

應根據以下原則設計

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。

氣體：有無(wú)暴炸，腐蝕性氣體

2. 柜體承載重量。

3.運輸方便性。加裝吊裝掛鉤， 搬運安全。

4.柜體的銘牌, 制造商的CI標識。

結論：

一個(gè)質(zhì)量較高的變頻控制柜，從設計，工藝，制作制造，運輸，包裝，是實(shí)際要求較高的產(chǎn)品，要求各個(gè)環(huán)節質(zhì)量保障，才能作出較高質(zhì)量和水平的控制柜。