變頻器的分類

1、任務(wù)2變頻器的分類任務(wù)引入變頻器的種類很多，分類方法也很多。通過對(duì)變頻器分類方法的熟悉，達(dá)到對(duì)變頻器一個(gè)整體的了解。任務(wù)目標(biāo)1了解主流變頻器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。2熟悉變頻器的分類。相關(guān)知識(shí)1交-直-交變頻器交-直-交電壓型變頻器是通用變頻器的主要形式。圖2-3所示為電壓型交-直-交變頻器主電路的基本結(jié)構(gòu)。圖2-3電壓型交-直-交變頻器主電路的基本結(jié)構(gòu)交-直部分整流電路。整流電路由VD。6組成三相不可控整流橋，它們將電源的三相交16流全波整流成直流。整流電路因變頻器輸出功率大小不同而異。小功率的變頻器，其輸入電源多用單相220V,整流電路為單相全波整流橋；功率較大的變頻器則一般用三相380V電源，整流電

2、路為三相橋式全波整流電路。設(shè)電源的線電壓為UL,那么三相全波整流后平均直流電壓Ud=1.35Ul=1.35X380V=513V。濾波電容器CF。整流電路輸出的整流電壓是脈動(dòng)的直流電壓，必須加以濾波。濾F波電容CF的作用是：除了濾除整流后的電壓紋波外，還在整流電路與逆變器之間起去耦作F用，以消除相互干擾，這就給作為感性負(fù)載的電動(dòng)機(jī)提供必要的無功功率。因而，中間直流電路電容器的電容量必須較大，起到儲(chǔ)能作用，所以中間直流電路的電容器又稱儲(chǔ)能電容器。限流電阻Rl與開關(guān)SL。由于儲(chǔ)能電容大，同時(shí)在接入電源時(shí)電容器兩端的電壓為零，故當(dāng)變頻器剛合上電源的瞬間，濾波電容器CF的充電電流是很大的。過大的沖擊電F

3、流將可能使三相整流橋的二極管損壞。為了保護(hù)整流橋，在變頻器剛接通電源后的一段時(shí)間里，電路內(nèi)串入限流電阻，其作用是將電容器?？诘某潆婋娏飨拗频皆试S的范圍以內(nèi)。開關(guān)FSL的功能是：當(dāng)CF充電到一定程度后令SL接通，將Rt短路掉。FL電源指示燈HL。HL除了表示電源是否接通以外，還有一個(gè)十分重要的功能，即在變頻器切斷電源后顯示濾波電容器CF上的電荷是否已經(jīng)釋放完畢。F由于CF的容量較大，而切斷電源又必須在逆變電路停止工作的狀態(tài)下進(jìn)行，所以CFFF沒有快速放電的回路，其放電時(shí)間往往長(zhǎng)達(dá)數(shù)分鐘。又由于CF上的電壓較高，如電荷不放F完，在維修變頻器時(shí)將對(duì)人身安全構(gòu)成威脅，所以HL完全熄滅后才能接觸變頻器內(nèi)

4、部的導(dǎo)電部分。直-交部分逆變管VV6。VV6組成逆變橋，把VDVD6整流后的直流電再“逆變”成161616頻率、幅值都可調(diào)的交流電。這是變頻器實(shí)現(xiàn)變頻的執(zhí)行環(huán)節(jié)，因而是變頻器的核心部分。當(dāng)前常用的逆變管有絕緣柵雙極晶體管(IGBT)、大功率晶體管(GTR)、可關(guān)斷晶閘管(GTO)及功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)等。續(xù)流二極管VD7VD12。續(xù)流二極管VD7VD12的主要功能有：電動(dòng)機(jī)的繞組是感性的，其電流具有無功分量，vd7vd12為無功電流返回直流電源提供“通道”。當(dāng)頻率下降、電動(dòng)機(jī)處于再生制動(dòng)狀態(tài)時(shí)，再生電流將通過vd7vd12返回直流電路。yv6進(jìn)行逆變的基本工作過程：同一橋臂的兩個(gè)逆

5、變管處于不停的交替導(dǎo)通和截16止的狀態(tài)，在這交替導(dǎo)通和截止的換相過程中，也不時(shí)地需要VD7VD12提供通路。(3)緩沖電路。在不同型號(hào)的變頻器中，緩沖電路的結(jié)構(gòu)也不盡相同。圖2-3所示是比較典型的一種，其功能如下所示。逆變管yv6每次有導(dǎo)通狀態(tài)切換成截止?fàn)顟B(tài)的關(guān)斷瞬間，集電極(C極)和發(fā)射極16(E極)間的電壓UCE將極為迅速地由近乎0V上升至直流電壓值UD。這過高的電壓增長(zhǎng)率CED將導(dǎo)致逆變管的損壞，因此，C01C06的功能便是降低匕6在每次關(guān)斷時(shí)的電壓增長(zhǎng)率。010616-Vk每次有截止?fàn)顟B(tài)切換成導(dǎo)通狀態(tài)的接通瞬間，c01c06上所充的電壓(等于UD)160106D將向vv6放電。此放電電

6、流的初始值將是很大的，并且將疊加到負(fù)載電流上，導(dǎo)致161V6的損壞。因此，R01R06的功能是限制逆變管在接通瞬間C01c06的放電電流。601060106R01R06的接入又會(huì)影響C01C06在關(guān)斷時(shí)降低電壓增長(zhǎng)率的效果。VD01010601061601VD06接入后，在關(guān)斷過程中使R01R06不起作用；而在接通過程中，0616010616又迫使C01c06的放電電流流經(jīng)R01R06。01060106制動(dòng)電阻和制動(dòng)單元制動(dòng)電阻RBo電動(dòng)機(jī)在工作頻率下降過程中，異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速將超過此時(shí)的B同步轉(zhuǎn)速處于再生制動(dòng)狀態(tài)，拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)能要反饋的直流電路中，使直流電壓UD不斷上升，甚至可能達(dá)到危險(xiǎn)的

7、地步。因此，必須將再生到直流電路的能量消耗掉，使UD保持在允許范圍內(nèi)，制動(dòng)電阻RB就是用來消耗這部分能量的。B制動(dòng)單元VBo制動(dòng)單元VB由大功率晶體管GTR及其驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)成，其功能是控制流經(jīng)RB的放電電流IBoBB2交-交變頻器正向組通反向組通tb)圖2-6交-交變頻器單相電路及方波電壓波形(a)電路原理圖(b)方波電壓波形它只有一個(gè)變換環(huán)節(jié)就可以把恒壓恒頻(CVCF)的交流電源變換成VVVF電源，因此稱之為直接變頻器，或稱交-交變頻器。常用的交-交變頻器輸出的每一相都是一個(gè)兩組晶閘管整流裝置反并聯(lián)的可逆線路，見圖2-6(a)所示。正反向兩組按一定周期相互切換，在負(fù)載上就獲得交變的輸出電壓u0

8、。u0的幅值取決于各組整流裝置的控制角a，u0的頻率取決于兩組整流裝置的切換頻率。如果控制角a直不變，則輸出平均電壓就是方波，如圖2-6(b)所示。以上只是分析了交-交變頻器的單相輸出，對(duì)于三相負(fù)載，其它兩相也各用一套反并聯(lián)的可逆線路，輸出平均電壓相位依次相差1200。這樣，如果每個(gè)整流器都用橋式電路，三相交-交變頻器需用三套反并聯(lián)橋式線路，共需36個(gè)晶閘管。如圖2-7所示，使用多繞組整流變壓器是因?yàn)槿嘀g有星形聯(lián)接，需要隔斷相間的短路環(huán)流。這個(gè)電路因?yàn)闊o環(huán)流運(yùn)行，必須保證電流嚴(yán)格過零才能觸發(fā)反組工作，為可靠起見需要一個(gè)死區(qū)，因此最高輸出頻率大約允許在15Hz以下。如果采用有環(huán)流運(yùn)行，則需要

9、加裝6只環(huán)流電抗器，輸出頻率可以提高到2025Hz,再高則波形的畸變就嚴(yán)重了。圖2-7六脈沖無環(huán)流交-交變頻器主電路交-交變頻器雖然在結(jié)構(gòu)上只有一個(gè)變換環(huán)節(jié)，省去了中間直流環(huán)節(jié)，但所用器件的數(shù)量更多，總設(shè)備投資巨大。交-交變頻器的最大輸出頻率為30Hz，使其應(yīng)用受到限制，一般只用于低速度、大容量的調(diào)速系統(tǒng)，例如軋鋼機(jī)、球磨機(jī)、水泥回轉(zhuǎn)窯等。根據(jù)輸出電壓波形的不同，交-交變頻器克分為1200導(dǎo)通型的方波電流源變頻器和1800導(dǎo)通型的正弦波電壓源變頻器。交-交變頻器與交-直-交變頻器的性能比較如表2-1所示。表2-1交-交變頻器與交-直-交變頻器的性能比較類別比較項(xiàng)目交-直-交變頻器交-交變頻器換

10、能形式兩次換能，效率略低一次換能，效率較高換流方式強(qiáng)迫換流或負(fù)載諧振換流電源電壓換流裝置元器件數(shù)量元器件數(shù)量較少元器件數(shù)量較多調(diào)頻范圍頻率調(diào)節(jié)范圍寬一般情況下，輸出最高頻率為電網(wǎng)頻率的1/31/2用可控整流調(diào)壓時(shí)，功率因素在低壓時(shí)電網(wǎng)功率因素較低；用斬波器或PWM方式調(diào)壓時(shí)，功率因素高較低適用場(chǎng)合特別適用于低速大功率拖動(dòng)可用于各種電力拖動(dòng)裝置、穩(wěn)頻穩(wěn)壓電源和不停電電源知識(shí)拓展變頻器的分類方法很多，下面簡(jiǎn)單介紹幾種主要的分類方法。1按變換環(huán)節(jié)分類交-交變頻器交-交變頻器的原理圖如圖2-6(a)所示。其主要優(yōu)點(diǎn)是沒有中間環(huán)節(jié)，變換效率高，但其連續(xù)可調(diào)的頻率范圍較窄，輸出頻率一般只有額定頻率的1/2

11、以下，電網(wǎng)功率因素較低，主要應(yīng)用于低速大功率的拖動(dòng)系統(tǒng)。交-直-交變頻器交-直-交變頻器的基本結(jié)構(gòu)圖如圖2-3所示。主要由整流電路、中間直流環(huán)節(jié)和逆變電路三部分組成。交-直-交變頻器按中間環(huán)節(jié)的濾波方式又可分為電壓型變頻器和電流型變頻器。(1)電壓型變頻器。電壓型變頻器的主電路典型結(jié)構(gòu)如圖2-14所示。在電路中，中間直流環(huán)節(jié)采用大電容濾波，直流電壓波形比較平直，使施加于負(fù)載上的電壓值基本上不受負(fù)載的影響，基本保持恒定，類似于電壓源，因而稱之為電壓型變頻器。(2)電流型變頻器。電流型變頻器與電壓型變頻器在主電路結(jié)構(gòu)上基本相似，不同的是電流型變頻器的中間直流環(huán)節(jié)采用大電感濾波，如圖2-15所示，直

12、流電流波形比較平直，使施加于負(fù)載上的電流基本不受負(fù)載的影響，其特性類似于電流源，所以稱之為電流型變頻器。AC整JC逆AC-4變器中間直涼環(huán)節(jié)器VWFAC整DC逆AC變50HZCVCF器中間直瀟環(huán)節(jié)器VWF圖2-14電壓型變頻器主電路結(jié)構(gòu)圖2-15電流型變頻器主電路結(jié)構(gòu)2按逆變器開關(guān)方式分類PAM(脈沖振幅調(diào)制)它是通過調(diào)節(jié)輸出脈沖的幅值來進(jìn)行輸出控制的一種方式。在調(diào)節(jié)過程中，整流器部分負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)電壓或電流，逆變器部分負(fù)責(zé)調(diào)頻。PWM(脈寬調(diào)制)它是通過改變輸出脈沖的占空比來實(shí)現(xiàn)變頻器輸出電壓的調(diào)節(jié)，因此，逆變器部分需要同時(shí)進(jìn)行調(diào)壓和調(diào)頻。目前，普遍應(yīng)用的是脈寬按正弦規(guī)律變化的正弦脈寬調(diào)制方式，即

13、SPWM方式。3按逆變器控制方式分類1)U/f控制變頻器U/f控制是同時(shí)控制變頻器輸出電壓和頻率，通過保持U/f比值恒定，使得電動(dòng)機(jī)的主磁通不變，在基頻以下實(shí)現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，基頻以上實(shí)現(xiàn)恒功率調(diào)速。它是一種轉(zhuǎn)速開環(huán)控制，無需速度傳感器，控制電路簡(jiǎn)單，多應(yīng)用于精度要求不高的場(chǎng)合。矢量控制變頻器矢量控制變頻器主要是為了提高變頻調(diào)速的動(dòng)態(tài)性能。模仿自然解耦的直流電動(dòng)機(jī)的控制方式，對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的磁場(chǎng)和轉(zhuǎn)矩分別進(jìn)行控制，以獲得類似于直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。3）直接轉(zhuǎn)矩控制變頻器直接轉(zhuǎn)矩控制變頻器是一種新型的變頻器。它省掉了復(fù)雜的矢量變換與電動(dòng)機(jī)數(shù)學(xué)模型的簡(jiǎn)化處理。該系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)迅速，無超調(diào)，是一種具有高

14、靜態(tài)和動(dòng)態(tài)性能的交流調(diào)速方法。4按變頻器的用途分類1）通用變頻器通用變頻器其特點(diǎn)是通用性，是變頻器家族中應(yīng)用最為廣泛的一種。通用變頻器主要包含兩大類：節(jié)能型變頻器和高性能通用變頻器。（1）節(jié)能型變頻器。是一種以節(jié)能為主要目的而簡(jiǎn)化了其他一些系統(tǒng)功能的通用變頻器，控制方式比較單一，一般為U/f控制，主要應(yīng)用于風(fēng)機(jī)、水泵等調(diào)速性能要求不高的場(chǎng)合，具有體積小、價(jià)格低等優(yōu)勢(shì)。（2）高性能通用變頻器。是一種在設(shè)計(jì)中充分考慮了變頻器應(yīng)用時(shí)可能出現(xiàn)的各種需要，并為這種需要在系統(tǒng)軟件和硬件方面都做了相應(yīng)的準(zhǔn)備，使其具有較豐富的功能。如：PID調(diào)節(jié)、PG閉環(huán)速度控制等。高性能通用變頻器除了可以應(yīng)用于節(jié)能型變頻器

15、的所有應(yīng)用領(lǐng)域之外，還廣泛用于電梯、數(shù)控機(jī)床等調(diào)速性能要求較高的場(chǎng)合。2）專業(yè)變頻器是一種針對(duì)某一種特定的應(yīng)用場(chǎng)合而設(shè)計(jì)的變頻器，為滿足某種需要，這種變頻器在某一方面具有較為優(yōu)良的性能。如電梯及起重機(jī)用變頻器等，還包括一些高頻、大容量、高壓等變頻器。項(xiàng)目4變頻器的使用與維護(hù)任務(wù)1變頻器的安裝任務(wù)引入正確安裝變頻器是合理使用變頻器的基礎(chǔ)。因此，要了解變頻器的安裝環(huán)境、安裝方式及安裝規(guī)范。各種系列的變頻器都有其標(biāo)準(zhǔn)的接線方式，這些接線規(guī)定與變頻器功能的充分發(fā)揮有緊密的關(guān)系，用戶應(yīng)該熟悉變頻器的接線方式，并嚴(yán)格按照規(guī)定接線。任務(wù)目標(biāo)1了解變頻器安裝使用環(huán)境要求。2了解變頻器的發(fā)熱與散熱。3掌握變頻器

16、安裝與接線。4了解變頻器的接地。相關(guān)知識(shí)1.變頻器安裝使用環(huán)境要求變頻器是全晶體管設(shè)備，屬于精密儀器。為了確保變頻器能長(zhǎng)期、安全、穩(wěn)定地工作，發(fā)揮其應(yīng)有的性能，必須確保變頻器的運(yùn)行環(huán)境滿足其所規(guī)定的要求。變頻器最好安裝在室內(nèi)，避免陽(yáng)光直接照射，如果必須安裝在室外，則要加裝防雨水、防冰雹、防霧和防高溫、低溫的裝置。如要在我國(guó)東北地區(qū)的室外安裝變頻器時(shí)，一定要考慮冬天的加熱，若變頻器是斷續(xù)運(yùn)行，應(yīng)該用恒溫裝置保持環(huán)境為恒溫；若變頻器長(zhǎng)期運(yùn)行，則恒溫裝置應(yīng)待機(jī)運(yùn)行。如果在南方比較潮濕的地區(qū)使用變頻器，必要時(shí)需要加裝除濕器；在野外運(yùn)行的變頻器還要加設(shè)避雷器，以免遭雷擊。要求所安裝的墻壁不受振動(dòng)，在不加

17、裝控制柜時(shí)，要求變頻器安裝在牢固的墻壁上，墻面材料應(yīng)為鋼板或其他非易燃的堅(jiān)固材料。變頻器長(zhǎng)期可靠運(yùn)行的周圍條件如下所述。1）安裝設(shè)置場(chǎng)所的要求條件（1）結(jié)構(gòu)房或電氣室應(yīng)濕氣少，無水浸。（2）無爆炸性、燃燒性或腐蝕性氣體和液體，粉塵少。（3）變頻裝置容易搬入安裝，并有足夠的空間便于維修檢查。（4）應(yīng)備有通風(fēng)口或換氣裝置，以排出變頻器產(chǎn)生的熱量。（5）應(yīng)與易受變頻器產(chǎn)生的高次諧波干擾和無線電干擾的裝置分離。（6）若安裝在室外，須單獨(dú)按照戶外配電裝置設(shè)置。2）周圍溫度條件變頻器周圍溫度是指變頻器端面附近的溫度，運(yùn)行中周圍溫度的容許值多為C或C,避免陽(yáng)光直射。（1）安裝環(huán)境上限溫度。單元型變頻器安裝柜

18、使用時(shí)，要注意變頻器柜體的通風(fēng)性。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，變頻器運(yùn)行時(shí)，安裝柜內(nèi)的溫度將比周圍環(huán)境溫度高出C左右，所以上限溫度多定為C。全封閉結(jié)構(gòu)、上限溫度為C的壁掛型變頻器裝入安裝柜使用時(shí)，為了減少溫升，可以裝設(shè)廠家選用件，如裝設(shè)通風(fēng)板或者取掉單元外罩等。（）安裝環(huán)境下限溫度。在不發(fā)生凍結(jié)的前提條件下，變頻器周圍溫度下限值多為C或Co3）周圍濕度條件變頻器要注意防止水或水蒸氣直接進(jìn)入變頻器內(nèi)，以免引起漏電，甚至打火，擊穿。周圍濕度過高，會(huì)使電氣絕緣降低，金屬部分腐蝕，因此，周圍濕度的推薦值為。另外，變頻器柜安裝平面應(yīng)高出水平地面mm以上。如果受安裝場(chǎng)所的限制，變頻器不得已安裝在濕度高的場(chǎng)所，變頻器的柜體應(yīng)

19、盡量采用密封結(jié)構(gòu)。為防止變頻器停止時(shí)結(jié)露，有時(shí)裝置需加對(duì)流加熱器。4）周圍氣體條件變頻器在室內(nèi)安裝時(shí)，其周圍不應(yīng)有腐蝕性、易燃、易爆的氣體以及粉塵和油霧。如有腐蝕性氣體時(shí)，很容易使金屬部分產(chǎn)生銹蝕，影響變頻器的長(zhǎng)期運(yùn)行。有易燃、易爆的氣體時(shí)，由于開關(guān)、繼電器等在電流通斷過程中產(chǎn)生電火花而引燃、引爆氣體，發(fā)生事故。另外，還要選擇粉塵和油霧少的設(shè)置場(chǎng)所，以保證變頻器安全運(yùn)行。如果變頻器周圍存在粉塵和油霧時(shí)，這些氣體在變頻器內(nèi)附著、堆積將導(dǎo)致絕緣降低；對(duì)于強(qiáng)迫風(fēng)冷的變頻器，由于過濾器堵塞將引起變頻器內(nèi)溫度異常上升，致使變頻器不能穩(wěn)定運(yùn)行。5）海拔條件變頻器的安裝場(chǎng)所一般在海拔m以下，超高則氣壓降低，

20、容易使絕緣破壞。對(duì)于進(jìn)口變頻器，一般絕緣耐壓以海拔m為基準(zhǔn)，在m降低，在m降低。另外，海拔越高，冷卻效果下降越多，因此必須注意溫升。）振動(dòng)條件變頻器的耐振性因機(jī)種的不同而不同，振動(dòng)超過變頻器的容許值時(shí)，將產(chǎn)生部件緊固部分松動(dòng)以及繼電器和接觸器等的可動(dòng)部分的器件誤動(dòng)作，往往導(dǎo)致變頻器不能穩(wěn)定運(yùn)行。因此，設(shè)置場(chǎng)所的振動(dòng)加速度多被限制在（）g以下（即振動(dòng)強(qiáng)度，Wm/s）。對(duì)于機(jī)床、船舶等事先能預(yù)測(cè)振動(dòng)的場(chǎng)合，必須選擇有耐振措施的機(jī)種。也可以采取一些防振措施，如加裝隔振器或采用防振橡膠等。另外，在有振動(dòng)的場(chǎng)所安裝變頻器，必須定期進(jìn)行檢查和加固。2變頻器的發(fā)熱與散熱變頻器的效率一般為979%8，這就是說

21、大約有23%的電能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?。變頻器在工作時(shí)，其散熱片的溫度可達(dá)9CC，故安裝底板與背面必須為耐熱材料，還要保證不會(huì)有雜物進(jìn)入變頻器，以免造成短路或更大的故障。幾種常用的安裝方式如圖4-所1示。包括如布線管那樣的障礙物(a)外部排氣/排氣圖4-變1頻器的幾種常用安裝方式橫排式變頻器散熱片露在盤外冷卻安裝變頻器散熱片露在盤內(nèi)冷卻安裝對(duì)于非水冷卻的變頻器，在安裝空間上，要保證變頻器與周圍墻壁留有cm的距離,有通暢的氣流通道，如圖4-所2示。圖4-2變頻器的安裝示意圖立式安裝掛式安裝很多生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)將變頻器安裝于電氣安裝柜內(nèi)，這時(shí)應(yīng)注意散熱問題。變頻器的最高允許溫度為T=C，如果安裝柜的周圍溫度T=O（

22、max）,則必須使柜內(nèi)溫升在T_Tiaia=C以下。關(guān)于散熱問題有以下兩種情況：1）電氣柜如果不采用強(qiáng)制換氣，變頻器發(fā)出的熱量經(jīng)過電氣柜內(nèi)部的空氣，由柜表面自然散熱，這時(shí)散熱所需要的電氣柜有效表面積A用下式計(jì)算Qh(T-T)sa式中Q安裝柜總發(fā)熱量，W。h傳熱系數(shù)（散熱系數(shù)）。A安裝柜有效散熱面積，去掉靠近地面、墻壁及其他影響散熱的面積，m。T電氣柜的表面溫度，C。T周圍溫度，C,一般最高時(shí)為C。a2）設(shè)置換氣扇，采用強(qiáng)制換氣時(shí)，散熱效果更好，是盤面自然對(duì)流散熱無法達(dá)到的換氣流量P可用式（）計(jì)算，該式也可用于計(jì)算風(fēng)扇容量。p二Qx1一3pC(T-T)aW。C時(shí)pkgm3。k/kgK)。式中Q電

23、氣柜內(nèi)總發(fā)熱量，p空氣密度，kgm3C空氣的比熱容，C=s。P流量，m3C,一般取C。T0排氣口的空氣溫度，T周圍溫度，即在給氣口的空氣溫度，C,一般取0。a使用強(qiáng)制換氣時(shí)，應(yīng)注意以下問題：（1）從外部吸入空氣的同時(shí)也會(huì)吸入塵埃，所以在吸入口應(yīng)設(shè)置空氣過濾器。在門扉部設(shè)置屏蔽墊，在電纜引入口設(shè)置精梳板，當(dāng)電纜引入后，就會(huì)自動(dòng)密封起來。（2）當(dāng)有空氣過濾時(shí)，如果吸入口的面積太小，則風(fēng)速增高，過濾器會(huì)在短時(shí)間里堵塞；而且壓力損失增高，會(huì)降低風(fēng)扇的換氣能力。由于電源電壓的波動(dòng)，有可能使風(fēng)扇的能力降低，應(yīng)該選定約有余量的風(fēng)扇。（3）因?yàn)闊峥諝鈺?huì)從下往上流動(dòng)，所以最好選擇從安裝柜下部供給空氣、向上部排氣

24、的結(jié)構(gòu)，如圖（）所示。（4）當(dāng)需要在鄰近并排安裝兩臺(tái)或多臺(tái)變頻器時(shí)，臺(tái)與臺(tái)之間必須留有足夠的距離。當(dāng)豎排安裝時(shí)，變頻器間距至少為cm，變頻器之間應(yīng)加裝隔板，以增加上部變頻器的散熱效果，如圖（）所示。圖4-3安裝柜強(qiáng)制換氣安裝圖單臺(tái)安裝多臺(tái)安裝3變頻器的安裝與接線）安裝柜的設(shè)計(jì)及選擇變頻器安裝柜的設(shè)計(jì)是正確使用變頻器的重要環(huán)節(jié)，考慮到柜內(nèi)溫度的增加，不得將變頻器存放于密封的小盒之中或在其周圍堆置零件、熱源等。柜內(nèi)的溫度應(yīng)保持不超過C。在柜內(nèi)安裝冷卻（通風(fēng)）扇時(shí)，應(yīng)設(shè)計(jì)成冷卻空氣能通過熱源部分。如變頻器和風(fēng)扇安裝位置不正確，會(huì)導(dǎo)致變頻器周圍的溫度超過規(guī)定數(shù)值?？傊?，要計(jì)算柜內(nèi)所有電氣裝置的運(yùn)行功率

25、和散熱功率、最大承受溫度，綜合考慮后得出柜子的體積、柜體材料、散熱方式、換流形式等。變頻器安裝柜的設(shè)計(jì)形式大致分為開式和閉式兩種，其優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比見表4-，1機(jī)柜安裝處的周圍條件(溫度、濕度、粉塵、有腐蝕性氣體、易燃易爆氣體等)決定了機(jī)柜所應(yīng)達(dá)到的保護(hù)等級(jí)IPXX0表4-1安裝柜設(shè)計(jì)形式的對(duì)比柜機(jī)形式開式機(jī)柜閉式機(jī)柜使用風(fēng)扇，增使用熱交換通風(fēng)方式自然式通風(fēng)增強(qiáng)型自然通風(fēng)自然式通風(fēng)強(qiáng)內(nèi)循環(huán)，外部器作強(qiáng)制循環(huán)，自然通風(fēng)內(nèi)外流動(dòng)空氣通過內(nèi)部的效果主要通過自然對(duì)流進(jìn)行散熱，機(jī)柜壁也有一點(diǎn)散熱作用通過加裝風(fēng)扇提高空氣的流動(dòng)，增強(qiáng)散熱效果只能通過機(jī)柜壁散熱，柜內(nèi)只允許有較低的功率消耗。在機(jī)柜內(nèi)常發(fā)生只能通過機(jī)

26、柜壁散熱，內(nèi)部空氣的強(qiáng)制流動(dòng)改善了散熱條件，并防止了熱集聚現(xiàn)象熱空氣和外部的冷空氣的交換來散熱，這就增大了熱交換的有效面積。此外，強(qiáng)制性的內(nèi)熱集聚現(xiàn)象外循環(huán)可帶出更多的熱量保護(hù)級(jí)別IP20IP20IP54IP54IP54柜內(nèi)允許消耗的典型功率(條件：機(jī)柜尺寸，60m0mX60m0mX200mm0；最咼W在機(jī)柜的內(nèi)外溫差為最高70W0帶一個(gè)小型過濾最咼26W0最咼36W0最咼170W00，如果溫差不器時(shí)為超過0,可參考機(jī)柜制造廠家提供的機(jī)柜溫度特性)安裝柜內(nèi)允許消耗的功率取決于機(jī)柜的類型、機(jī)柜周圍環(huán)境的溫度和機(jī)柜內(nèi)各設(shè)備的布局。圖4-所4示為機(jī)柜內(nèi)設(shè)備的功率消耗與周圍最高溫度之間的關(guān)系曲線。圖中

27、的曲線、對(duì)應(yīng)的安裝柜類型分別如下：()曲線，對(duì)應(yīng)具有熱交換器的閉式機(jī)柜，熱交換器的尺寸為mmXmmXmm。()曲線，對(duì)應(yīng)通過自然對(duì)流通風(fēng)的機(jī)柜。()曲線，對(duì)應(yīng)通過風(fēng)扇作強(qiáng)制循環(huán)和自然通風(fēng)的閉式機(jī)柜。606030504020200400600800100012001400圖柜內(nèi)功耗與周圍最高溫度關(guān)系曲線率表列出了變頻器安裝柜的參考尺寸，安裝條件為安裝柜的溫升為0,周圍溫度電壓（變）頻器容裝量置（）損耗（額定時(shí)電壓V容量kWW(變頻器安裝柜參考尺寸密圭寸型概略尺寸mm寬深高風(fēng)扇冷卻概略尺寸mm寬深高為C。606060602）變頻器與電動(dòng)機(jī)的距離在使用現(xiàn)場(chǎng)，變頻器與電動(dòng)機(jī)安裝的距離可以分為三種情況：

28、遠(yuǎn)距離、中距離和近距離。1000m以上為遠(yuǎn)距離；m為中距離；m以內(nèi)為近距離。變頻器在運(yùn)行中，其輸出端電壓波形中含有大量諧波成分，這些諧波將產(chǎn)生極大的負(fù)作用，影響變頻器系統(tǒng)的功能。變頻器的安裝位置及變頻器與電動(dòng)機(jī)的連接距離恰當(dāng)，可減小諧波的影響。遠(yuǎn)距離的連接會(huì)在電動(dòng)機(jī)的繞組兩端產(chǎn)生浪涌電壓，疊加的浪涌電壓會(huì)使電動(dòng)機(jī)繞組的電流增大，電動(dòng)機(jī)的溫度升高，繞組絕緣損壞。因此，希望變頻器盡量安裝在被控電動(dòng)機(jī)的附近，但在實(shí)際生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，變頻器和電動(dòng)機(jī)之間總會(huì)有一定的距離，如果變頻器和電動(dòng)機(jī)之間的距離在m,需要調(diào)整變頻器的載波頻率來減少諧波和干擾；而當(dāng)變頻器和電動(dòng)機(jī)之間的連接距離在m以上時(shí)，不但要適度降低載波頻

29、率，還要加裝浪涌電壓抑制器或輸出用交流電抗器。不同型號(hào)的變頻器在這方面的性能有所不同。在集散控制系統(tǒng)中,由于變頻器的高頻開關(guān)信號(hào)的電磁輻射會(huì)對(duì)電子控制信號(hào)產(chǎn)生干擾，因此，常常把大型變頻器放到中心控制室內(nèi)。而大多數(shù)中、小容量的變頻器則安裝在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，這時(shí)可采用RS串行通信方式連接。若還要加長(zhǎng)距離，可以利用通信中繼器，可達(dá)km。如果采用光纖連接器，可以達(dá)到km。采用通信電纜連接，可以很方便地構(gòu)成多級(jí)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)主/從和同步控制等要求。當(dāng)前，較為流行的是現(xiàn)場(chǎng)總線控制技術(shù)，比較典型的現(xiàn)場(chǎng)總線有ProfiBus、LonWonks、FF等，其最大特點(diǎn)是用數(shù)字信號(hào)取代模擬信號(hào)，模擬現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)電纜被高容量

30、的現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)取代，從而使數(shù)據(jù)傳輸速度大大提高，實(shí)現(xiàn)控制徹底分散化，這種分散有利于縮短變頻器到電動(dòng)機(jī)之間的距離，使系統(tǒng)布局更加合理。）變頻器主電路接線一般型號(hào)的變頻器主電路接線應(yīng)注意以下問題：（1）在電源和變頻器的輸入側(cè)應(yīng)安裝一個(gè)接地漏電保護(hù)的斷路器，它對(duì)變頻電流比較敏感。還要加裝一個(gè)斷路器和交流電磁接觸器，斷路器本身帶有過電流保護(hù)功能，并且能自動(dòng)復(fù)位，在故障條件下可以用手動(dòng)來操作。交流電磁接觸器由觸點(diǎn)輸入控制，可以連接變頻器的故障輸出和電動(dòng)機(jī)過熱保護(hù)繼電器的輸出，從而在故障時(shí)使整個(gè)系統(tǒng)從輸入側(cè)切斷電源，實(shí)現(xiàn)及時(shí)保護(hù)。如果交流電磁接觸器和漏電保護(hù)開關(guān)同時(shí)出現(xiàn)故障，斷路器也能提供可靠的保護(hù)。（2

31、）應(yīng)在變頻器和電動(dòng)機(jī)之間加裝熱繼電器，用變頻器拖動(dòng)大功率電動(dòng)機(jī)時(shí)尤為需要。雖然變頻器內(nèi)部帶有熱保護(hù)功能，但可能還不夠保護(hù)外部電動(dòng)機(jī)。由于用戶選擇變頻器的容量往往大于電動(dòng)機(jī)的額定容量，當(dāng)用戶設(shè)定的保護(hù)值不佳時(shí)，變頻器在電動(dòng)機(jī)燒毀之前可能還沒來得及動(dòng)作；或者變頻器保護(hù)失靈時(shí)，電動(dòng)機(jī)就需要外部熱繼電器提供保護(hù)。尤其是在驅(qū)動(dòng)一些舊電動(dòng)機(jī)時(shí)，還要考慮到生銹、老化帶來的負(fù)載能力降低等問題。綜合這些因素，外部熱繼電器可以很直觀、便捷地設(shè)定保護(hù)值，特別是在有多臺(tái)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行或有工頻/變頻切換的系統(tǒng)中，熱繼電器的保護(hù)更加必要。（3）當(dāng)變頻器與電動(dòng)機(jī)之間的連接線太長(zhǎng)時(shí)，由于高次諧波的作用，會(huì)使熱繼電器誤動(dòng)作。因此，

32、需要在變頻器和電動(dòng)機(jī)之間安裝交流電抗器或用電流傳感器配合繼電器作熱保護(hù)而代替熱繼電器。（4）為了增加傳動(dòng)系統(tǒng)的可靠性，保護(hù)措施的設(shè)計(jì)原則一般是多重冗余，單一的保護(hù)設(shè)計(jì)雖然可以節(jié)省資金，但會(huì)降低系統(tǒng)的整體安全系數(shù)。對(duì)于主電路各端子的具體連接應(yīng)注意以下問題：主電路電源輸入端（L/R、L/S、L/T）。主電路電源端子通過線路保護(hù)用斷路器和交流電磁接觸器連接到三相電源上，無需考慮連接相序。變頻器保護(hù)功能動(dòng)作時(shí)，使接觸器的主觸點(diǎn)斷開，從而及時(shí)切除電源，防止故障擴(kuò)大。不能采用主電路電源的開/關(guān)方法來控制變頻器的運(yùn)行與停止，而應(yīng)使用變頻器本身的控制鍵來控制。還要注意變頻器的電源三相與單相的區(qū)別，不能接錯(cuò)。變

33、頻器的輸出端子應(yīng)按正確相序連接到三相異步電動(dòng)機(jī)。如果電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)方向不對(duì),則交換u、V、W中任意兩相接線。變頻器的輸出側(cè)一般不能安裝電磁接觸器，若必須安裝,則一定要注意滿足以下條件：變頻器若正在運(yùn)行中，嚴(yán)禁切換輸出側(cè)的電磁接觸器；要切換接觸器必須等到變頻器停止輸出后才可以。變頻器的輸出側(cè)不能連接電力電容器、浪涌抑制器和無線電噪聲濾波器，這將導(dǎo)致變頻器故障或電容器和浪涌抑制器的損壞。驅(qū)動(dòng)較大功率電動(dòng)機(jī)時(shí)，在變頻器輸出端與電動(dòng)機(jī)之間要加裝熱繼電器。主電路基本接線如圖4-所5示。1000圖4-5主電路基本接線圖當(dāng)變頻器和電動(dòng)機(jī)之間的連接線很長(zhǎng)時(shí)，隨著變頻器輸出電纜的長(zhǎng)度增加，其分布電容明顯增大，電線間

34、的分布電容會(huì)產(chǎn)生較大的高頻電流，可能會(huì)導(dǎo)致變頻器過電流跳閘、漏電流增加、電流顯示精度變差等。因此，kW以下的電動(dòng)機(jī)連線不要超過m,kW以上的不要超過m。如果連線必須很長(zhǎng)，可使用外選件輸出電路濾波器(OFL濾波器)。由于變頻器與電動(dòng)機(jī)之間的電壓降會(huì)隨導(dǎo)線距離長(zhǎng)度的增加而增加，特別是變頻器輸出頻率下降時(shí)，電壓也下降，在電流相等的情況下，線路的電壓降U在輸出電壓中所占比例將上升，而電動(dòng)機(jī)得到的電壓的比例則下降，從而可能導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩不足。所以，在選擇變頻器與電動(dòng)機(jī)之間導(dǎo)線的線徑時(shí)，最關(guān)鍵的因素是線路電壓降U的影響。一般要求UW(2%3%)U()N式中un電動(dòng)機(jī)的額定電壓。U的計(jì)算公式為U二邑nRL1

35、000式中【MN電動(dòng)機(jī)的額定電流，A。R單位長(zhǎng)度導(dǎo)線的電阻，mQm。L導(dǎo)線的長(zhǎng)度，m。實(shí)際進(jìn)行變頻器與電動(dòng)機(jī)之間連接時(shí)，須根據(jù)要求的距離計(jì)算出所需導(dǎo)線的R0值，從而選定合適線徑的導(dǎo)線。常用電動(dòng)機(jī)引出線的單位長(zhǎng)度電阻值見表4-。3表4-3電動(dòng)機(jī)引出線的單位長(zhǎng)度電阻值標(biāo)稱截面積mmR(mQ/m)17.811.96.924.4。2.921.731.1。.69。.4設(shè)某電動(dòng)機(jī)的主要額定數(shù)據(jù)如下：PmnwUmnV，ImnA，mnr/min。變頻器與電動(dòng)機(jī)之間的距離為m。要求在工作頻率為H時(shí)，線路電壓降不超過。選擇線徑的方法如下：由式()允許的電壓降為40mU二0.2380V二6.08V由式(4-)4得5

36、0m357.6R400=6.08則R0mQ/m由表可知，應(yīng)選擇截面積為mm的導(dǎo)線（材質(zhì)為銅）。直流電抗器連接端子P、P（+）這是為改善功率因數(shù)而設(shè)直流電抗器（選件）的連接端子，出廠時(shí)端子上連接有短路導(dǎo)體。使用直流電抗器時(shí)，先取掉此短路導(dǎo)體；不使用時(shí)，讓短路導(dǎo)體接在電抗器上（西門子MM440變頻器中是DC/R+、B+DC+兩個(gè)端子）外部制動(dòng)電阻連接端子P（+）、DB不同品牌的變頻器，外部制動(dòng)電阻的連接端子有所不同。對(duì)富士變頻器，GS型kW以下和PS型kW以下的變頻器有這兩個(gè)端子。對(duì)前一種規(guī)格的變頻器，機(jī)器內(nèi)部裝有制動(dòng)電阻，且連接于P（+）、DB端子上。如果內(nèi)裝的制動(dòng)電阻熱容量不足（當(dāng)高頻運(yùn)行或重

37、力負(fù)載運(yùn)行時(shí)等）或?yàn)榱颂岣咧苿?dòng)力矩等，則必須外接制動(dòng)電阻（選件）。連接時(shí)，先從P（+）、DB端子上卸下內(nèi)裝制動(dòng)電阻的連接線，并對(duì)其線端絕緣，然后將外部制動(dòng)電阻連接到變頻器的P（+）、DB端子上。注意配線長(zhǎng)度應(yīng)小于m,用雙絞線或雙線密繞并行配線。西門子MM變頻器的外部制動(dòng)電阻的連接端子為B+DC+和B-，要求制動(dòng)電阻必須垂直安裝并緊固在隔熱的面板上。變頻器接地端子（G）。為了安全和減少噪聲，變頻器的接地端子G（或PE）必須可靠接地。為了防止電擊和火災(zāi)事故，電氣設(shè)備的金屬外殼和框架均應(yīng)按照國(guó)家要求設(shè)置。接地線要短而粗，變頻器系統(tǒng)應(yīng)連接專用接地極。4）變頻器控制電路的接線控制信號(hào)分為模擬量信號(hào)、頻率

38、脈沖信號(hào)和開關(guān)信號(hào)三大類。對(duì)應(yīng)的模擬量控制主要包括輸入側(cè)的給定信號(hào)線和反饋信號(hào)線，輸出側(cè)的頻率信號(hào)線和電流信號(hào)線。開關(guān)信號(hào)控制線有起動(dòng)、點(diǎn)動(dòng)、多檔轉(zhuǎn)速控制等控制線。與主回路接線不同，控制線的選擇和配置要增加抗干擾措施。（、）輸入端的接線的接線如圖4-所6示，圖中SD觸點(diǎn)或集電極開路輸入端（與變頻器內(nèi)部線路隔離）為公共端。II防誤接通SDi_一衛(wèi)一何24V集電極開路改卜接電源）Fc等晶體管輸出）一STF圖4-6輸入端的接線模擬信號(hào)輸入：主要包括輸入側(cè)的給定信號(hào)線和反饋信號(hào)線。模擬信號(hào)的抗干擾能力較低，因此必須使用屏蔽線。頻率設(shè)定電位器的接線：頻率設(shè)定電位器必須根據(jù)其端子號(hào)進(jìn)行正確連接，如圖4所示

39、，否則變頻器將不能正確工作。正確連接正確連接圖4-7頻率設(shè)定電位器的接線（2）輸出端的接線I/O電纜長(zhǎng)度由于I/O端子的不同而受到限制，由于模擬輸入沒有隔離，因此頻率設(shè)定信號(hào)應(yīng)小心配線，且應(yīng)提供對(duì)應(yīng)測(cè)量，從而使配線最大限度地縮短，以使它們不受外部噪聲的影響。關(guān)于變頻器的接線，還應(yīng)注意以下問題：電線的種類。一般情況下，控制信號(hào)的傳送采用聚氯乙烯電線、聚氯乙烯護(hù)套屏蔽電線。電纜的截面?？刂齐娎|導(dǎo)體的截面必須考慮機(jī)械強(qiáng)度、線路壓降及鋪設(shè)費(fèi)用等因素。推薦使用導(dǎo)體截面積為mm或mm的電纜。如果鋪設(shè)距離短，線路壓降在容許值以下時(shí)，使用mm的電纜較為經(jīng)濟(jì)。電纜的分離。變頻器的控制電纜與主回路電纜或其他電力電纜分開鋪設(shè)，且盡量遠(yuǎn)圖屏蔽線的接法離主電路mm以上;盡量不和主電路電纜交叉,必須交叉時(shí)，應(yīng)采取垂直交叉的方式。電纜的屏蔽。當(dāng)電纜不能分離或者即使分離也不會(huì)有抗干擾效果時(shí)，必須進(jìn)行有效的屏蔽。電纜的屏蔽可利用已接地的金屬管或金屬通道和帶屏蔽的電纜。屏蔽層靠近變頻器的一端，應(yīng)接控制電路的公共端（CO