通用變頻器選型、安裝、測量與接線規(guī)范

1、通用變頻器選型、安裝、測量與接線規(guī)范張登山Zhang,Dengshan文章編號：1008-0570（2004）01-0022-05 變頻器的選型變頻器的正確選擇對于控制系統(tǒng)的正常運行是非常關鍵的。選擇變頻器時必須要充分了解變頻器所驅動的負載特性。人們在實踐中常將生產機械分為三種類型?押 恒轉矩負載、恒功率負載和風機、水泵負載。恒轉矩負載：負載轉矩與轉速無關，任何轉速下總保持恒定或基本恒定。例如傳送帶、攪拌機，擠壓機等摩擦類負載以及吊車、提升機等位能負載都屬于恒轉矩負載。變頻器拖動恒轉矩性質的負載時，低速下的轉矩要足夠大，并且有足夠的過載能力。如果需要在低速下穩(wěn)速運行，應該考慮標準異步電動機的散

2、熱能力，避免電動機的溫升過高。恒功率負載：機床主軸和軋機、造紙機、塑料薄膜生產線中的卷取機、開卷機等要求的轉矩，大體與轉速成反比，這就是所謂的恒功率負載。負載的恒功率性質應該是就一定的速度變化范圍而言的。當速度很低時，受機械強度的限制，不可能無限增大，在低速下轉變?yōu)楹戕D矩性質。負載的恒功率區(qū)和恒轉矩區(qū)對傳動方案的選擇有很大的影響。電動機在恒磁通調速時，最大容許輸出轉矩不變，屬于恒轉矩調速；而在弱磁調速時，最大容許輸出轉矩與速度成反比，屬于恒功率調速。如果電動機的恒轉矩和恒功率調速的范圍與負載的恒轉矩和恒功率范圍相一致時，即所謂“匹配”的情況下，電動機的容量和變頻器的容量均最小。風機、泵類負載：

3、在各種風機、水泵、油泵中，隨葉輪的轉動，空氣或液體在一定的速度范圍內所產生的阻力大致與速度的次方成正比。隨著轉速的減小，轉速按轉速的次方減小。這種負載所需的功率與速度的次方成正比。當所需風量、流量減小時，利用變頻器通過調速的方式來調節(jié)風量、流量，可以大幅度地節(jié)約電能。由于高速時所需功率隨轉速增長過快，與速度的三次方成正比，所以通常不應使風機、泵類負載超工頻運行。西門子公司可以提供不同類型的變頻器，用戶可以根據(jù)自己的實際工藝要求和運用場合選擇不同類型的變頻器。在選擇變頻器時因注意以下幾點注意事項： 根據(jù)負載特性選擇變頻器，如負載為恒轉矩負載需選擇 變頻器，如負載為風機、泵類負載應選擇 變頻器。

4、選擇變頻器時應以實際電機電流值作為變頻器選擇的依據(jù)，電機的額定功率只能作為參考。另外應充分考慮變頻器的輸出含有高次諧波，會造成電動機的功率因數(shù)和效率都會變壞。因此，用變頻器給電動機供電與用工頻電網(wǎng)供電相比較，電動機的電流增加而溫升增加左右。所以在選擇電動機和變頻器時，應考慮到這中情況，適當留有裕量，以防止溫升過高，影響電動機的使用壽命。 變頻器若要長電纜運行時，此時應該采取措施抑制長電纜對地耦合電容的影響，避免變頻器出力不夠。所以變頻器應放大一檔選擇或在變頻器的輸出端安裝輸出電抗器。 當變頻器用于控制并聯(lián)的幾臺電機時，一定要考慮變頻器到電動機的電纜的長度總和在變頻器的容許范圍內。如果超過規(guī)定值

5、，要放大一檔或兩檔來選擇變頻器。另外在此種情況下，變頻器的控制方式只能為控制方式，并且變頻器無法保護電動機的過流、過載保護，此時需在每臺電動機上加熔斷器來實現(xiàn)保護。 對于一些特殊的應用場合，如高環(huán)境溫度、高開關頻率、高海拔高度等，此時會引起變頻器的降容，變頻器需放大一檔選擇。 使用變頻器控制高速電機時，由于高速電動機的電抗小，高次諧波亦增加輸出電流值。因此，選擇用于高速電動機的變頻器時，應比普通電動機的變頻器稍大一些。 變頻器用于變極電動機時，應充分注意選擇變頻器的容量，使其最大額定電流在變頻器的額定輸出電流以下。另外，在運行中進行極數(shù)轉換時，應先停止電動機工作，否則會造成電動機空轉，惡劣時會

6、造成變頻器損壞。 驅動防爆電動機時，變頻器沒有防爆構造，應將變頻器設置在危險場所之外。 使用變頻器驅動齒輪減速電動機時，使用范圍受到齒輪轉動部分潤滑方式的制約。潤滑油潤滑時，在低速范圍內沒有限制；在超過額定轉速以上的高速范圍內，有可能發(fā)生潤滑油用光的危險。因此，不要超過最高轉速容許值。變頻器驅動繞線轉子異步電動機時，大多是利用已有的電動機。 繞線電動機與普通的鼠籠電動機相比，繞線電動機繞組的阻抗小。因此，容易發(fā)生由于紋波電流而引起的過電流跳閘現(xiàn)象，所以應選擇比通常容量稍大的變頻器。一般繞線電動機多用于飛輪力矩較大的場合，在設定加減速時間時應多注意。變頻器驅動同步電動機時，與工頻電源相比，降低輸

7、出容量，變頻器的連續(xù)輸出電流要大于同步電動機額定電流與同步牽入電流的標幺值的乘積。對于壓縮機、振動機等轉矩波動大的負載和油壓泵等有峰值負載情況下，如果按照電動機的額定電流或功率值選擇變頻器的話，有可能發(fā)生因峰值電流使過電流保護動作現(xiàn)象。因此，應了解工頻運行情況，選擇比其最大電流更大的額定輸出電流的變頻器。變頻器驅動潛水泵電動機時，因為潛水泵電動機的額定電流比通常電動機的額定電流大，所以選擇變頻器時，其額定電流要大于潛水泵電動機的額定電流。當變頻器控制羅茨風機時，由于其起動電流很大，所以選擇變頻器時一定要注意變頻器的容量是否足夠大。選擇變頻器時，一定要注意其防護等級是否與現(xiàn)場的情況相匹配。否則現(xiàn)

8、場的灰塵、水汽會影響變頻器的長久運行。單相電動機不適用變頻器驅動。 變頻器的安裝與接線規(guī)范：安裝環(huán)境：為了變頻器能穩(wěn)定地工作，必須確保變頻器的運行環(huán)境滿足其所規(guī)定的容許環(huán)境。 安裝場所：?雪 電氣室應濕汽少、無水浸?雪 無爆炸性、燃燒性或腐蝕性氣體和液體，粉塵少?雪 維修檢查容易進行?雪 應備有通風口或換氣裝置以排出變頻器產生的熱量 使用條件：?雪 變頻器的運行溫度多為：或，要注意變頻器柜體的通風性。?雪 變頻器的周圍濕度為以下。周圍濕度過高，存在電氣結緣降低和金屬部分的腐蝕問題。如果受安裝場所的限制，變頻器不得已安裝在濕度高的場所，變頻器的柜體應盡量采用密封結構。為防止變頻器停止時結露，有時

9、裝置需加對流加熱器。?雪 變頻器周圍不應有腐蝕性、爆炸性或燃燒性氣體以及粉塵和油霧。變頻器的安裝周圍如有爆炸性和燃燒性氣體，由于變頻器內有易產生火花的繼電器和接觸器，所以有時會引起火災或爆炸事故。有腐蝕性氣體時，金屬部分產生腐蝕，影響變頻器的長期運行。如果變頻器周圍存在粉塵和油霧時，這些氣體在變頻器內附著、堆積將導致結緣降低；對于強迫風冷的變頻器，由于過濾器堵塞將引起變頻器內溫度異常上升，致使變頻器不能穩(wěn)定運行。?雪 變頻器的耐振性應機種的而不同，振動超過變頻器的容許值時，將產生部件緊固部分松動以及繼電器和接觸器等的可動部分的器件誤動作，往往導致變頻器不能穩(wěn)定運行。對于機床、船舶等事先能預見的

10、振動場合，應考慮變頻器的振動問題。?雪 變頻器的標高多規(guī)定在以下。標高高則氣壓下將，容易產生結緣破壞。另外標高高冷卻效果也下降，必須注意溫升。變頻器接線：在各種工廠和設備采用變頻調速時，在變頻器的電源側和電機側都會產生 諧波干擾，對供電電網(wǎng)和變頻器周圍的其他電氣設備要產生干擾。另外為了確保變頻器長期可靠的運行，變頻器的接線是非常重要的。 什么是？即是“電磁兼容性”。它是指電氣設備在電磁環(huán)境中良好的工作能力，并且不能產生在此環(huán)境中工作的其它設備所不能接受的電磁干擾。噪聲發(fā)射和抗擾度決定于與電氣設備有關的兩個特性噪聲發(fā)射和抗擾度。規(guī)定噪聲發(fā)射和抗擾度的極限值取決于電氣設備應用時所處的環(huán)境。一般分為

11、第一類環(huán)境（民用環(huán)境）和第二類環(huán)境（工業(yè)環(huán)境）。民用環(huán)境即當電氣設備接至公共電源系統(tǒng)時對噪聲發(fā)射具有嚴格規(guī)定，但可以要求有較低的抗擾度；相反，在工業(yè)環(huán)境中，對電氣備的抗擾度要求很高，但對噪聲發(fā)射要求卻較低。如果電氣設備是系統(tǒng)的一個組成部分，它不要求一開始就滿足有關發(fā)射和抗擾度的任何要求，但是整個系統(tǒng)必須符合相關電磁兼容的要求。一般來說，電氣設備必須同時具有對高頻和低頻干擾的抑制能力。其中高頻干擾主要包括靜電放電（）、脈沖干擾和發(fā)射性頻率的電磁場等；而低頻干擾主要是指電源電壓波動、欠壓和頻率不穩(wěn)定等。變頻器及其電磁兼容性通常變頻器能夠運行在一個可能存在著較高電磁干擾（）工業(yè)環(huán)境中，此時即是噪聲發(fā)

12、射源，可能又是噪聲接受器。（） 變頻器作為噪聲發(fā)射源寄生電容存在于電機電纜和電機內部，因此變頻器的輸出電壓波形的開關翼部通過寄生電容產生一個高頻脈沖噪聲電流，使變頻器成為一個噪聲源。 由于噪聲電流的源是變頻器，因此它一定要流回變頻器。圖中為大地阻抗，為動力電纜與地之間的阻抗。噪聲電流流過此二阻抗所造成的電壓降將影響到同一電網(wǎng)上的其它設備，造成干擾。此外，變頻器的整流部分也會產生低頻諧波，導致電網(wǎng)電壓產生畸變。如果高頻噪聲電流有一條正確的通道，則高頻噪聲是可以得到抑的。如果使用非屏蔽電機電纜，則高頻噪聲電流以一個不確定的路線流回變頻器，并在此回路中產生高頻分量壓降，影響其它設備。為使高頻噪聲電流

13、能沿確定路線流回變頻器，需要采用屏蔽電機電纜。電纜屏蔽層必須連接到變頻器外殼和電機外殼上。當高頻噪聲電流必須流回變頻器時，屏蔽層形成一條最有效的通道。雖然，噪聲電流不會在上出現(xiàn)壓降，但是在電源阻抗上還會出壓降影響其他電氣設備。為此，無線電干擾抑制濾波器應安裝在變頻器的輸入端?熏 這樣一來流會電源的噪聲電流會大大減少。（）變頻器作為噪聲接受器 將影響減為最小的措施 西門子公司所有變頻器設計為運行在一個可能存在著較高的電磁干擾（）工業(yè)環(huán)境中。通常，好的安裝經(jīng)驗可以確保變頻器安全和無故運行。然而，如果遇到問題，請參考以下的建議及相關措施。（）確保傳動柜中的所有設備接地良好，使用短和粗的接地線連接到公

14、共接地點或接地母排上。特別重要的是，連接到變頻器的任何控制設備（比如一臺）要與其共地，同樣也要使用短和粗的導線接地。最好采用扁平導體（例如金屬網(wǎng)）?熏因其在高頻時阻抗較低。電機電纜的地線應直接連接到相應變頻器的接地端子（）（）安裝變頻器時，建議安裝板使用無漆鍍鋅鋼板，以確保變頻器的散熱器和安裝板之間有良好的電氣連接。（）為有效的抑制電磁波的輻射和傳導，變頻器的電機電纜必須采用屏蔽電纜，屏蔽層的電導必須至少為每相導線芯的電導的。（）控制電纜最好使用屏蔽電纜。一般來說，控制電纜的屏蔽層應直接在變頻器的內部接地，另一側通過一個高頻小電容（例如）接地。當屏蔽層兩端的差模電壓不高和連接到同一地線上時，也

15、可以將屏蔽層的兩端直接接地。信號線和它的返回線絞合在一起，能減小感性耦合引起的干擾。絞合越靠近端子越好。模擬信號的傳輸線應使用雙屏蔽的雙絞線。不同的模擬信號線應該獨立走線，有各自的屏蔽層，以減少線間的耦合。不要把不同的模擬信號置于同一個公共返回線。低壓數(shù)字信號線最好使用雙屏蔽的雙絞線，也可以使用單屏蔽的雙絞線。低壓數(shù)字信號線最好使用雙屏蔽的雙絞線，也可以使用單屏蔽的雙絞線。模擬信號和數(shù)字信號的傳輸電纜應該分別屏蔽和走線。不要將和信號共用同一條電纜?。ǎ┎季€電機電纜應獨立于其它電纜走線，其最小距離為。同時應避免電機電纜與其它電纜長距離平行走線，這樣才能減少變頻器輸出電壓快速變化而產生的電磁干擾。

16、如果控制電纜和電源電纜交叉，應盡可能使它們按度角交叉。同時必須用合適的夾子將電機電纜和控制電纜的屏蔽層固定到安裝板上。（）如果變頻器運行在一個對噪聲敏感的環(huán)境中，可以采用濾波器 減小來自變頻器的傳導和輻射干擾。同時為達到最優(yōu)的效果，確保濾波器與安裝板之間應有良好的接觸。（）進線電抗器用于降低由變頻器產生的諧波，同時也可用于增加電源阻抗,并幫助吸收附近設備投入工作時產生的浪涌電壓和主電源的電壓尖峰。進線電抗器串接在電源和變頻器功率輸入端之間。如果還使用了濾波器,則進線電抗器應串接在濾波器和變頻器之間。確保傳導柜中的接觸器有滅弧功能，交流接觸器采用抑制器，直流接觸器采用“飛輪”二極管，裝入繞組中。壓敏電阻抑制器也是很有效的。在開關感性元件時，產生的瞬變電壓有時可以高達，頻率可達? 必須對通過變頻器上的繼電器控制的接觸器采取滅弧措施?變頻器的測量方法：