變頻器基本原理及原型機(jī)介紹
變頻器通過(guò)對(duì)電機(jī)平滑和經(jīng)濟(jì)的控制方式,在現(xiàn)代工業(yè)驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域扮演著重要角色,如今更是擔(dān)負(fù)起了節(jié)能減排和推動(dòng)綠色工廠(chǎng)的重任。了解變頻器的構(gòu)成與驅(qū)動(dòng)原理有助于基礎(chǔ)用戶(hù)更好的拓寬視野和知識(shí)儲(chǔ)備,同時(shí)也輔助了資深用戶(hù)對(duì)新應(yīng)用場(chǎng)景的拓展和常見(jiàn)問(wèn)題的排查與解決。
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圖1.PM240-2主回路分析
本次專(zhuān)家大講堂針對(duì)客戶(hù)可能遇到的問(wèn)題,做一個(gè)深入的解析并展示了原型機(jī)實(shí)物。
在專(zhuān)家大講堂的第一部分中:淺析變頻器基本組成,工作原理,并以西門(mén)子G120通用變頻器的功率模塊(PM240-2)設(shè)計(jì)為例討論了其優(yōu)勢(shì)。
在第二部分中主講專(zhuān)家?guī)?lái)了自己親自設(shè)計(jì)制作的變頻器原型機(jī),通過(guò)示波器展示了IGBT在變頻器中的作用,并展示了原型機(jī)的調(diào)速功能。
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圖2.變頻器原型機(jī)展示
概述
SINAMICS G150 變換器變頻調(diào)速柜,型號(hào) A 和 C
傳動(dòng)系統(tǒng)由 SINAMICS G150 變頻調(diào)速柜柜體單元組成,其中,所有進(jìn)線(xiàn)側(cè)和輸出側(cè)組件與變頻裝置集成在一起,極為緊湊地裝在一個(gè)專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的柜體外殼內(nèi)。這種方式最大限度降低了配置和安裝這些組件所需的工作量和費(fèi)用。
SINAMICS G150 經(jīng)過(guò)特殊設(shè)計(jì),可滿(mǎn)足具有方波和恒定負(fù)載特性的傳動(dòng)裝置的要求并滿(mǎn)足中等性能要求,沒(méi)有再生回饋功能。
無(wú)編碼器矢量控制的控制精度適合絕大多數(shù)應(yīng)用,即,無(wú)需額外的實(shí)際轉(zhuǎn)速值編碼器。
為了應(yīng)對(duì)具體裝置需要使用編碼器的應(yīng)用情況,SINAMICS G150 變頻調(diào)速柜可配有編碼器分析功能。
SINAMICS G150 變頻調(diào)速柜提供了一種經(jīng)濟(jì)的的傳動(dòng)解決方案,通過(guò)從廣泛的組件和選件中進(jìn)行選擇,可以滿(mǎn)足用戶(hù)的具體要求。
SINAMICS G150 分為兩個(gè)型號(hào):
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A 型
根據(jù)需要,可以安裝所有可選配的進(jìn)線(xiàn)連接組件,例如,總開(kāi)關(guān)、斷路器、進(jìn)線(xiàn)接觸器、線(xiàn)路熔斷器、進(jìn)線(xiàn)濾波器或電機(jī)側(cè)組件以及附加監(jiān)控裝置。此類(lèi)型也可用于帶有并聯(lián)功率單元的變頻調(diào)速柜。 -
C 型
提供不含進(jìn)線(xiàn)側(cè)組件的空間優(yōu)化結(jié)構(gòu)。例如,在裝置中的中央低壓配電柜 (MCC) 中安放進(jìn)線(xiàn)連接組件時(shí),就可以使用這種外形超細(xì)長(zhǎng)的型號(hào)。
支持以下電壓和額定功率:
線(xiàn)路電壓 | 電源范圍 (A 型和 C 型) | 電源范圍 (A 型) |
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380 ... 480 V 3 AC | 110 ... 560 kW | 630 ... 900 kW |
500 ... 600 V 3 AC | 110 ... 560 kW | 630 ... 1000 kW |
660 ... 690 V 3 AC | 75 ... 800 kW | 1000 ... 2700 kW |
防護(hù)等級(jí)為 IP20(標(biāo)準(zhǔn)),也可以是 IP21、IP23、IP43 和 IP54。
優(yōu)勢(shì)
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這些變頻器調(diào)速柜由于采用新的 IGBT 功率半導(dǎo)體和創(chuàng)新的冷卻設(shè)計(jì),運(yùn)行起來(lái)十分安靜,且結(jié)構(gòu)緊湊。
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各模塊和功率部件可快速、方便地進(jìn)行更換,從而確保較高的設(shè)備可用性。可更換的部件都可快速、方便地更換。另外,通過(guò)“Spares On Web”因特網(wǎng)工具,可隨時(shí)方便地查看具體訂單的備件。
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借助于一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)通信接口以及多個(gè)模擬量和數(shù)字量接口,可方便地集成到自動(dòng)化解決方案中。
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使用帶有圖形化 LCD 和純文本顯示屏的 AOP30 高級(jí)操作面板上的交互菜單可以方便的進(jìn)行調(diào)試和參數(shù)化,還可以使用STARTER 調(diào)試工具進(jìn)行獲得 PC 支持(見(jiàn)“工具和配置”)。
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通過(guò)預(yù)置軟件功能,可更方便地根據(jù)具體設(shè)備調(diào)整變頻器。例如,用于控制泵的主要功能以預(yù)編程宏的形式存儲(chǔ)在變頻器中。
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在電磁兼容性方面,設(shè)備被細(xì)分到各個(gè)區(qū)中,它們對(duì)干擾的敏感性極低,運(yùn)行非??煽?。借助于模擬的條件,隔板可設(shè)計(jì)為倒流板并用于散發(fā)熱量。
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機(jī)柜結(jié)構(gòu)中采用的特殊措施可確保機(jī)柜在整個(gè)生命周期內(nèi)保持機(jī)械耐久性。所有組件(從具體部件到隨時(shí)可連接的機(jī)柜)在整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中都經(jīng)過(guò)嚴(yán)格測(cè)試。這就保證了它們?cè)诎惭b、調(diào)試和運(yùn)行過(guò)程中具有極*的功能可靠性。
應(yīng)用
變速驅(qū)動(dòng)器適用于涉及運(yùn)動(dòng)、傳送、泵送或?qū)腆w、液體或氣體進(jìn)行壓縮的所有應(yīng)用。
主要應(yīng)用包括:
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泵和風(fēng)機(jī)
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壓縮機(jī)
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擠出機(jī)和混合機(jī)
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軋鋼機(jī)
設(shè)計(jì)
SINAMICS S150 變頻調(diào)速柜,結(jié)構(gòu)緊湊,模塊化設(shè)計(jì),維修方便。
根據(jù)可使驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與特定要求*佳適應(yīng)的機(jī)柜型號(hào),有多種選件可供使用(參見(jiàn)選件)。
SINAMICS S150 調(diào)速柜結(jié)構(gòu)舉例,A 型
配有必要選件的 SINAMICS G150 變頻調(diào)速柜的基本設(shè)計(jì)
為提高額定功率而并聯(lián)且配有多個(gè)必要選件的 SINAMICS G150 變頻調(diào)速柜的基本設(shè)計(jì)
噴漆模塊
以下變頻器組件標(biāo)配有噴漆模塊:
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電源模板
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控制裝置
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傳感器模塊
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端子模塊
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高級(jí)操作員面板 (AOP30)
部件涂層可保護(hù) SMD 組件中的敏感元件免受有害氣體、粉塵和濕氣的腐蝕。
鍍鎳母排
為了取得抵御環(huán)境影響的*佳效果,變頻器控制柜中使用的所有銅母線(xiàn)條進(jìn)行了鍍鎳處理。裸銅接頭無(wú)需清潔即用于連接。
注:
對(duì)于某些選件,出于技術(shù)原因,銅母排的某些部分不能鍍鎳。
變頻調(diào)速柜的防護(hù)等級(jí)
EN 60529 標(biāo)準(zhǔn)涉及通過(guò)外殼、護(hù)蓋等對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行的保護(hù),包括:
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防止人員意外接觸外殼內(nèi)的帶電組件或運(yùn)動(dòng)組件,防止固體雜質(zhì)進(jìn)入設(shè)備(觸摸防護(hù)和防雜質(zhì)進(jìn)入保護(hù))
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防止水進(jìn)入變頻調(diào)速柜(防水保護(hù))
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國(guó)際認(rèn)可的防護(hù)等級(jí)縮寫(xiě)
防護(hù)等級(jí)由字母 IP 與兩個(gè)數(shù)字所組成的縮寫(xiě)來(lái)表示。