常用低压变频控制柜的设计.pdf

常用低压变频控制柜的设计 一、问题提出 众所周知，变频器已经广泛应用各行各业。但变频控制系统如何设计，变频控制柜 设计与制造对实际应用具体要求，是许多电气工程师及制造商，客户想明确了解的。本 章从实际设计及应用案例中，总结设计要点，写出拙见，供同行参考。 二、根据实际及客户要求进行设计 在变频控制系统设计前，一定要了解系统配制，工作方式，环境，控制方式，客户 具体要求。具体系统分新设计系统还是就设备改造系统。 对旧设备改造，电气工程师应该确切知道如下技术参数及要求。 • 电机具体参数，出厂日期，厂商（国产，进口） • 电机的额定电压，额定电流，相数。 • 电机的负载特性类型，工作制式。 • 电机起动方式。 • 工作环境。如现场的温度，防护等级，电磁辐射等级，防爆等级。 • 配电具体参数。 • 变频柜安装位置到电机位置实际距离。（变频柜到电机距离是非常重要的参 数） • 变频柜拖动电机的数量及方式。 • 变频柜与旧的电气系统的切换关系。一般为Δ－Y 启动与变频工作互为备 用，切换保护。 • 变频柜的外围传感变送器的选用参数及采样地点。 • 变频控制柜的控制方式，如手动/ 自动，本地/远程，控制信号的量程。是否 通讯组网。 • 强电回路与弱电回路的隔离。采集及控制信号的隔离。 • 工作场合的供电质量，如防雷，浪涌，电磁辐射。 对新变频系统，电气工程师应该与机械工程师对传动机械负载特性，深入了解，才 能确电机类型，容量。根据电机机械负载特性，容量，选用变频器的类型，容量。 目前，机械负载与电机转矩特性有许多种类，常用有三种。 1、恒转矩负载。如传送带，升降机等 用公式表式为：P=T×N/975 式中：P－电机的功率；T－电机转矩；N－电机转速 对恒转矩，系统设计应注意： （1）电机应选变频器专用电机 （2）变频柜应加装专用冷却风扇 （3）增大电机容量，降低负载特性 （4）增大变频器的容量 （5）变频器的容量与电机的容量关系应根据品牌，一般为1.1～1.5 电机的容量。 2、平方转矩负载。如风机，水泵类 用公式表式为：T=K1×N2 ，P=K2×N3 式中：P－电机的功率 T－电机转矩 N－电机转速 一般，风机，水泵，采用变频节能，理论与实际证明节能为40～50％左右，此类应 用占变频器应用30～40％左右。 对平方转矩负载，系统设计应注意： （1）电机通常选异步交流电机。根据环境需要，选电机防护等级和方式。 （2）大于7.5KW 变频柜应加装通风散热设施 （3）电机，变频器容量关系。 3、恒功率负载。如卷扬机，机床主轴。 公式：P=T×N/975=CONT。 一般达到特定速度段时，按恒转矩，超过特定速度时，按恒功率运转。 恒功率机械特性较复杂。 三、原理图设计 对于每个变频控制柜，设计是整个系统重点，最能体现产品质量关键环节。对于变 频控制柜，电气设计工程师应在如下设计方面入手。 1、变频控制系统的原理图设计 2、电路主路设计。 3、电路控制路设计。包括常规控制电路，PLC 控制接口电路，变频器联网等。 4、变频控制柜的工艺设计。包括电气工艺设计，柜体板金工艺设计。 根据以上所述的原理规则，参照变频控制柜的原理图，根据实际需要，画出原理图。 1、电路主路设计 按如下顺序选择主回路电器件。 （1）确定机械负载特性，功率，扭矩，转速 （2）确定电机特性，额定电压，额定功率，额定电流， （3）根据以上条件，和实际客户的需要，对下列电器元件取舍： TR－变压器为可选项，根据电压等级标准，选配。 FU－熔断丝，一般要，选择为2.5－4 倍额定变频器电流。注意熔断丝选速熔类。 QA－空开，一般要，选择为1.2 倍额定变频器电流 KM－接触器，必须要，选择为额定变频器电流 LY－防雷浪涌器，最好要，特别雷暴多发区，以及交流电源尖峰浪涌多发场合， 保护变频系统免遭意外破坏。一般配40KVA