變頻器設(shè)計(jì)安裝規(guī)范

1、1引言進(jìn)入21世紀(jì)來(lái)，國(guó)內(nèi)變頻技術(shù)得到了飛速發(fā)展，已廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)行業(yè)，促進(jìn)了節(jié)能降耗，極大的提高了我國(guó)工業(yè)電氣傳動(dòng)水平。但隨著變頻器的推廣與應(yīng)用，需要注意和解決的問(wèn)題就慢慢浮出水面。例如變頻控制柜如何設(shè)計(jì)、安裝、測(cè)試等，面對(duì)的一系列問(wèn)題與要求，是許多變頻器制造商、代理商、電氣工程師、直接用戶想急需了解或做得不夠完善的問(wèn)題。2變頻控制柜設(shè)計(jì)前的要求變頻控制柜設(shè)計(jì)安裝前，設(shè)計(jì)者不僅要考慮變頻控制柜的正常工作條件，還要考慮可能發(fā)生的故障條件以及隨之引起的故障、可預(yù)見(jiàn)的誤操作以及諸如溫度、海拔、污染、濕度、電網(wǎng)電源的過(guò)電壓和通信線路的過(guò)電壓等外界影響。一定要了解控制柜的配制、工作方式、工作

2、環(huán)境、控制方式、以及客戶要求等。具體要求如表1所示。表1變頻控制柜設(shè)計(jì)安裝前的具體要求22kW1440r/min380V50】就防獷等級(jí)IP44B爆篦綠嚏市LW82岷必標(biāo)椎編丐JBC961al999南京電機(jī)控制廂42.5A2啊C4MNS1200512)1E廠(1)電機(jī)具體參數(shù)：如電機(jī)參數(shù)表1所示：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、額定轉(zhuǎn)數(shù)、相數(shù)、接法等。(2)電機(jī)的負(fù)載特性類型：如恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載；平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載；恒功率負(fù)載等。(3)電機(jī)啟動(dòng)方式：如三角形啟動(dòng)；星形啟動(dòng)；降壓?jiǎn)?dòng)；軟啟動(dòng)。(4)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)、配電具體參數(shù)。(5)控制柜安

3、裝位置：如壁掛式和落地式，要合理的考慮變頻控制柜到電機(jī)的距離。(6)控制柜拖動(dòng)電機(jī)的數(shù)量：如一拖二，一拖三，一拖四等。(7)工頻與變頻切換方式：一般為S-y啟動(dòng)與變頻工作互為備用切換保護(hù)。器件(8)控制柜的外圍器件的選用：如傳感變送器的選用參數(shù)及采樣地點(diǎn)，具體選用要求請(qǐng)?jiān)斠?jiàn)的配置”。(9)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)。(10)控制柜的隔離：如強(qiáng)電回路與弱電回路的隔離；采集信號(hào)與控制信號(hào)的隔離。(11)工作場(chǎng)合的供電質(zhì)量：如防雷，浪涌，電磁輻射。3變頻控制柜布局和器件配置圖1如所示的便是變頻控制柜的基本布局。圖1變頻控制柜的基本布局變頻控制柜分為壁掛式

4、和落地式兩種，變頻控制柜主要器件的配置與選用介紹如下：(1) tr-變壓器：這個(gè)為可選項(xiàng)，根據(jù)電壓等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)配置和選用。(2) fu-熔斷絲：一般都需要添加，不要為了節(jié)省成本而省去。選擇為2.54倍額定變頻器電流。注意熔斷絲的選擇要選快熔類。(3) qa-斷路器：斷路器主要用于電源回路的開(kāi)閉，且在出現(xiàn)過(guò)流或短路事故時(shí)自動(dòng)斷開(kāi)電源。斷路器的容量為變頻器額定電流的1.52倍，斷路器的時(shí)間特性要充分考慮變頻器過(guò)載保護(hù)的時(shí)間特性。(4) km-接觸器：接觸器主要用于在工頻電網(wǎng)和變頻器之間的切換，保證變頻器的輸出端不會(huì)接到工頻電網(wǎng)上去，以免損壞變頻器。接觸器頻繁的閉合和斷開(kāi)將引起變頻器故障，所以最高頻率不

5、要超過(guò)10次/min。(5) f-風(fēng)扇：主要用于抽取變頻控制柜里的熱量，給變頻控制柜散熱；按供電方式分直流風(fēng)扇和交流風(fēng)扇，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境選用。(6) ly-防雷浪涌器：最好配置一個(gè)，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。(7) dk-電抗器：選擇合適的電抗器與變頻柜配套使用，既可以抑制諧波電流，降低變頻器系統(tǒng)所產(chǎn)生的諧波總量，提高變頻器的功率因數(shù)，又可以抑制來(lái)自電網(wǎng)的浪涌電流對(duì)變頻器的沖擊，保護(hù)變頻器、降低電動(dòng)機(jī)噪聲。保證變頻器和電機(jī)的可靠運(yùn)行。(8) emi-濾波器：濾波器的作用是為了抑制從導(dǎo)線及金屬管線上傳導(dǎo)無(wú)線信號(hào)到設(shè)備中去，將

6、來(lái)自變頻器的高次諧波分量與電源系統(tǒng)的阻抗分離，或者抑制干擾信號(hào)從干擾源設(shè)備通過(guò)電源線傳導(dǎo)到外邊去。(9) rb-制動(dòng)電阻：當(dāng)電容電壓超過(guò)設(shè)定置后，就經(jīng)制動(dòng)電阻消耗回饋的能量。一般小容量變頻器帶有制動(dòng)電阻，大容量變頻器的制動(dòng)電阻通常由用戶自己根據(jù)負(fù)載的性質(zhì)和大小、負(fù)載周期等因素進(jìn)行選配。(10)另外還包括變頻器，plc/dcs,觸模屏，傳感器，電度表等器件的選用。4變頻控制柜布局的注意事項(xiàng)(1)確?？刂乒裰械乃性O(shè)備接地良好，使用短和粗的接地線連接到公共接地點(diǎn)或接地母排上。連接到變頻器的任何控制設(shè)備(比如一臺(tái)plc)要與其共地，同樣也要使用短和粗的導(dǎo)線接地。最好采用扁平導(dǎo)體(例如金屬網(wǎng))，因其在

7、高頻時(shí)阻抗較低。如圖2所示。圖2使用短和粗的導(dǎo)線接地(2)控制柜低壓?jiǎn)卧?，繼電器，接觸器使用熔斷器加以保護(hù)；當(dāng)變頻器到電機(jī)的連線超過(guò)100m時(shí),當(dāng)變頻器供電源容量大于600kw/a或供電電源容量大于變頻器容量的10倍時(shí)，建議加進(jìn)輸入輸出電抗器。(3)確?？刂乒裰械慕佑|器有滅弧功能，交流接觸器采用管，裝入繞組中。采用壓敏電阻抑制器也是很有效的。(4)如果設(shè)備運(yùn)行在一個(gè)對(duì)噪聲敏感的環(huán)境中，可以采用到最優(yōu)的效果，確保濾波器與安裝板之間應(yīng)有良好的接觸。(5)電機(jī)電纜應(yīng)與其它控制電纜分開(kāi)走線，其最小距離為r-c抑制器，直流接觸器采用飛輪”二極emc濾波器減小輻射干擾。同時(shí)為了達(dá)500mm。同時(shí)應(yīng)避免電機(jī)

8、電纜與控制電90°角交叉。同時(shí)必須用合纜長(zhǎng)距離平行走線。如果控制電纜和電源電纜交叉，應(yīng)盡可能使它們按適的夾子將電機(jī)電纜和控制電纜的屏蔽層固定到安裝板上。(6)為了有效的抑制電磁波的輻射和傳導(dǎo)，變頻器的電機(jī)電纜必須采用屏蔽電纜，屏蔽層的電導(dǎo)必須至少為每相導(dǎo)線芯的電導(dǎo)的1/100(7)控制柜應(yīng)分別設(shè)置零線排組及保護(hù)地線排組(pe)。接地排組和pe導(dǎo)電排必須接到橫梁上(銅排到銅排聯(lián)接)。它們必須在電纜壓蓋處正對(duì)的附近位置。接地排組額外還要通過(guò)另外的電纜與保護(hù)電路(接地電排)連接。屏蔽總線用于確保各個(gè)電纜的屏蔽連接可靠，它通過(guò)一個(gè)橫梁實(shí)現(xiàn)大面積的金屬到金屬聯(lián)接。如圖3所示。VMJ1；ul圖3

9、零線排組及保護(hù)地線排組(8)不能將裝有顯示器的操作面板安裝在靠近電纜和帶有線圈的設(shè)備旁邊，例如電源電纜，接觸器,繼電器，螺線管閥，變壓器等等，因?yàn)樗鼈兛梢援a(chǎn)生很強(qiáng)的磁場(chǎng)，影響儀器儀表的測(cè)量精度。(9)功率部件(變壓器，驅(qū)動(dòng)部件，負(fù)載功率電源等等)與控制部件(繼電器控制部分，可編程控制器)必須要分開(kāi)安裝。但是并不適用于功率部件與控制部件設(shè)計(jì)為一體的產(chǎn)品，變頻器和濾波器的金屬外殼，都應(yīng)該用低電阻與電柜連接，以減少高頻瞬間電流的沖擊。理想的情況是將模塊安裝到一個(gè)導(dǎo)電良好，黑色的金屬板上，并將金屬板安裝到一個(gè)大的金屬臺(tái)面上。(10)設(shè)計(jì)控制柜體時(shí)要注意emc的區(qū)域原則，把不同的設(shè)備規(guī)劃在不同的區(qū)域中。

10、每個(gè)區(qū)域?qū)υ肼暤陌l(fā)射和抗干擾度有不同的要求。區(qū)域在空間上最好用金屬殼或在柜體內(nèi)用接地隔離板隔離。并且考慮發(fā)熱量，控制柜的風(fēng)道要設(shè)計(jì)合理，排風(fēng)通暢，避免在柜內(nèi)形成渦流，在固定的位置形成灰塵堆積。風(fēng)扇一般安裝在靠近出風(fēng)口處，進(jìn)風(fēng)風(fēng)扇安裝在下部，出風(fēng)風(fēng)扇安裝在柜體的上部。(11)根據(jù)控制柜內(nèi)設(shè)備的防護(hù)等級(jí)，需要考慮控制柜防塵以及防潮功能，一般使用的設(shè)備主要為：空調(diào)，風(fēng)扇，熱交換器，抗冷凝加熱器。同時(shí)根據(jù)柜體的大小合適的選擇不同功率的設(shè)備。關(guān)于風(fēng)扇的選擇，主要考慮柜內(nèi)正常工作溫度，柜外最高環(huán)境溫度，求得一個(gè)溫差，風(fēng)扇的換氣速率，估算出柜內(nèi)空氣容量。已知三個(gè)數(shù)據(jù)：溫差，換氣速率，空氣容量后，求得柜內(nèi)空氣

11、更換一次的時(shí)間，然后通過(guò)溫差計(jì)算求得實(shí)際需要的換氣速率。從而選擇實(shí)際需要的風(fēng)扇。因?yàn)橐话阋归g，溫度下降,故會(huì)產(chǎn)生冷凝水，依附在柜內(nèi)電路板上，所以需要選擇相應(yīng)的抗冷凝加熱器以保持柜內(nèi)溫度。(12)變頻器安裝的基本要求變頻器最好安裝在控制柜內(nèi)的中部，變頻器要垂直安裝，正上方和正下方要避免可能阻擋排風(fēng)、進(jìn)風(fēng)的大器件；變頻器上、下部邊緣距離，控制柜頂部、底部距離，或者隔板和必須安裝的大器件的最小間距，都應(yīng)該大于150mm;如果特殊用戶在使用中需要取掉鍵盤，則變頻器面板的鍵盤孔，一定要用膠帶嚴(yán)格密封或者采用假面板替換，防止粉塵大量進(jìn)入變頻器內(nèi)部。5變頻控制柜器件的安裝(1)控制柜內(nèi)所有器件應(yīng)按照國(guó)家行業(yè)

12、標(biāo)準(zhǔn)和用戶要求進(jìn)行安裝。組裝前首先看清楚圖紙及技術(shù)要求，必須按照?qǐng)D紙安裝。(2)認(rèn)真整理安裝圖紙中發(fā)現(xiàn)的疑難問(wèn)題，如平面圖與系統(tǒng)圖不符、管徑與導(dǎo)線截面不符、管線途徑不明等在參加圖紙會(huì)審時(shí)及時(shí)向設(shè)計(jì)部門提出，力求將圖中問(wèn)題解決在安裝以前。(3)檢查變頻器型號(hào)、元器件型號(hào)、規(guī)格、數(shù)量等與圖紙是否相符；檢查變頻器、plc、觸模屏等器件有無(wú)損壞。(4)元器件組裝順序應(yīng)從板前視，由左至右，由上至下。(5)組裝所用緊固件及金屬零部件均應(yīng)有防護(hù)層，對(duì)螺釘過(guò)孔、邊緣及表面的毛刺、尖鋒應(yīng)打磨平整后再涂敷導(dǎo)電膏。(6)主回路上面的元器件，如濾波器、電抗器，變壓器、plc、變頻器等需要接地，注意斷路器不需要接地。(

13、7)對(duì)于發(fā)熱元件(例如管形電阻、散熱片等)的安裝應(yīng)考慮其散熱情況和安裝距離應(yīng)符合規(guī)定。額定功率為75w及以上的管形電阻器應(yīng)橫裝，不得垂直地面豎向安裝，正確地的安裝方法如圖4所示。圖4正確安裝方法(8)所有電器元件及附件，均應(yīng)固定安裝在支架或底板上，不得懸吊在電器及連線上。(9)安裝因振動(dòng)易損壞的元件時(shí)，應(yīng)在元件和安裝板之間加裝橡膠墊減震。(10)接線面每個(gè)元件的附近有標(biāo)牌，標(biāo)注應(yīng)與圖紙相符。除元件本身附有供填寫(xiě)的標(biāo)識(shí)牌外，標(biāo)識(shí)牌不得固定在元件本體上。注意：一是接線端子和進(jìn)出的電纜、電線每回路應(yīng)有標(biāo)志，標(biāo)號(hào)應(yīng)完整、清晰、牢固，標(biāo)號(hào)粘貼位置應(yīng)明確、醒目。如圖5所示。圖5標(biāo)號(hào)應(yīng)完整、清晰、醒目二是安

14、裝于面板、門板上的元件、其標(biāo)號(hào)應(yīng)粘貼于面板及門板背面元件下方，如下方無(wú)位置時(shí)可貼于左方，但粘貼位置盡可能一致。(11)器件保護(hù)接地連續(xù)性保護(hù)接地連續(xù)性利用有效接線來(lái)保證，如圖6所示。柜內(nèi)任意兩個(gè)金屬部件通過(guò)螺釘連接時(shí)如有絕緣層均應(yīng)采用相應(yīng)規(guī)格的接地墊圈，而且要注意將墊圈齒面接觸零部件表面，或者破壞絕緣層。門上的接地處要加抓墊”或菊花墊：防止因?yàn)橛推岬膯?wèn)題而接觸不好，而且連接線要盡量短。圖6器件保護(hù)接地連續(xù)性6變頻控制柜一次回路布線(1)變頻控制柜一次回路配線大多采用絕緣導(dǎo)線，如圖7所示；對(duì)于一些大功率大電流變頻控制柜應(yīng)盡量選用矩形銅母線。圖7變頻控制柜一次回路配線(2)匯流母線應(yīng)按設(shè)計(jì)要求選取

15、，主進(jìn)線柜和聯(lián)絡(luò)柜母線按匯流選取，分支母線的選擇應(yīng)以自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)的脫扣器額定工作電流為準(zhǔn)，如自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)不帶脫扣器，則以其開(kāi)關(guān)的額定電流值為準(zhǔn)。對(duì)自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)以下有數(shù)個(gè)分支回路的，如分支回路也裝有自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)，仍按上述原則選擇分支母線截面。如沒(méi)有自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)，比如只有刀開(kāi)關(guān)、熔斷器、低壓電流互感器等則以低壓電流互感器的一側(cè)額定電流值選取分支母線截面。如果這些都沒(méi)有，還可按接觸器額定電流選取，如接觸器也沒(méi)有，最后才是按熔斷器熔芯額定電流值選取。(3)導(dǎo)線載流量選擇需查詢有關(guān)文檔，聚氯乙烯絕緣導(dǎo)線在線槽中，或?qū)Ь€成束狀走行時(shí)，或防護(hù)等級(jí)較高時(shí)應(yīng)適當(dāng)考慮裕量。(4)導(dǎo)線應(yīng)避開(kāi)飛弧區(qū)域。當(dāng)交流主電路穿

16、越形成閉合磁路的金屬框架時(shí)，三相導(dǎo)線應(yīng)在同一框孔中穿過(guò)；接線不規(guī)范，必須把進(jìn)入線槽的大電纜外層都剝開(kāi)，把所有導(dǎo)線壓進(jìn)線槽。(5)導(dǎo)線線槽彎處的半徑不小于線槽內(nèi)電纜最小允許彎曲半徑，導(dǎo)線最小允許彎曲半徑如表2所示。8所示。(6)導(dǎo)線連接在面板和門板上時(shí)，需要加塑料管和安裝線槽；柜體出線部分為防止鋒利的邊緣割傷絕緣層，必須加塑料護(hù)套。電纜與柜體金屬有摩擦?xí)r，需加橡膠墊圈以保護(hù)電纜，如圖圖8電纜與柜體金屬有摩擦?xí)r需加橡膠墊圈(7)柜體內(nèi)任意兩個(gè)金屬零部件通過(guò)螺釘連接時(shí)如有絕緣層均應(yīng)采用相應(yīng)規(guī)格的接地墊圈，并注意將墊圈齒面接觸零件表面，以保證保護(hù)電路的連續(xù)性。(8)導(dǎo)線搭接螺絲應(yīng)外露23扣，螺孔比螺絲

17、大1mm連接面涂電力復(fù)合脂，應(yīng)采用鍍鋅螺栓并有防松裝置，所有的螺栓受力程度應(yīng)一致。(9)提高柜體屏蔽功能，如需要外部接線或出線時(shí)，需加電磁屏蔽襯墊，柜體孔縫要求為求縫長(zhǎng)或孔徑小于入/(1A100)。如果需要在電柜內(nèi)開(kāi)通風(fēng)窗口，交錯(cuò)排列的孔或高頻率分布的網(wǎng)格比狹縫好，因?yàn)楠M縫會(huì)在電柜中傳導(dǎo)高頻信號(hào)。7變頻控制柜二次回路布線(1)二次線的連接(包括螺栓連接、插接、焊接等)均應(yīng)牢固可靠，線束應(yīng)橫平豎直、配置堅(jiān)牢、層次分明、整齊美觀。同一控制柜的相同器件走線方式應(yīng)一致。如圖9所示。圖9同一控制柜的相同器件走線方式應(yīng)一致(2)二次線截面積要求：?jiǎn)喂蓪?dǎo)線不小于1.5mm2;多股導(dǎo)線不小于1.0mm2;弱電

18、回路不小于0.5mm2;電流回路不小于2.5mm2;保護(hù)接地線不小于2.5mm2o(3)所有連接導(dǎo)線中間不應(yīng)有接頭；每個(gè)電器元件的接點(diǎn)最多允許接2根線；每個(gè)端子的接線點(diǎn)一般不宜接二根導(dǎo)線，特殊情況時(shí)如果必須接2根導(dǎo)線，則連接必須可靠。如圖10所示。圖10如果必須接2根導(dǎo)線則連接必須可靠(4)二次線應(yīng)遠(yuǎn)離飛弧元件，并不得防礙電器的操作；二次線不得從母線相間穿過(guò)。(5)電流表與分流器的連線之間不得經(jīng)過(guò)端子，其線長(zhǎng)不得超過(guò)3m;電流表與電流互感器之間的連線必須經(jīng)過(guò)試驗(yàn)端子。(6)控制用屏蔽電纜線的連接 緊屏蔽線至約15mm長(zhǎng)為上； 用線鼻子把導(dǎo)線與屏蔽壓在一起； 壓過(guò)的線回折在絕緣導(dǎo)線外層上； 用熱縮管固定導(dǎo)線連接的部分。(7)控制用電纜線連接的注意事項(xiàng) 控制用的電纜線最好使用屏蔽電纜； 模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)的傳輸電纜應(yīng)該分別屏蔽和走線； 模擬信號(hào)的傳輸線和低壓數(shù)字信號(hào)線應(yīng)使用雙屏蔽的雙絞線，也可以使用單屏蔽的雙絞線。信號(hào)線最好只從一側(cè)進(jìn)入電柜，信號(hào)電纜的屏蔽層雙端接地，在不影響操作和安裝條件下，信號(hào)電纜線應(yīng)避免過(guò)長(zhǎng)；不要將24vdc和115/230vac信號(hào)共用同一條電纜槽。8變頻控制柜維護(hù)和檢修(1)檢查變頻控制柜周圍環(huán)境，利用溫度計(jì)，濕度計(jì)，記錄儀檢查周圍溫度-10C+50C,周圍濕度90