正弦变频器培训手册

正弦变频器培训手册内容摘要：

VAC）110132160185200220250280额定电流（A）22026531036038042047053060秒最大允许电流（A）330465540570430705795建议的电缆截面（mm2）9090120120150150180200端子螺钉尺寸M10M10M12M12M12M16M16M16电源电压3AC 380V177。 20%输出电压3AC 0V电源电压重量/kg116116180180180254260260安装形式壁挂/落地兼容 （落地需另配安装底座）保护等级IP20第三章 变频器的安装 安装环境 通用变频器中包含许多对温度、湿度、腐蚀性气体、振动等敏感的部件，如电解电容、冷却风扇等对环境温度较为敏感；PCB板和铜母线对湿度、腐蚀性气体较为敏感；所有部件之间的连接对振动特性也有一定的限制；变频器在高海拔地区使用时，由于空气稀薄造成冷却效果变差，于是必须按照一定的比例降额使用等，这些使用过程中往往会被用户忽视的小问题，很可能会影响变频器的使用寿命。 以下是正弦EM3XX系列变频器在正常使用时环境参数限制：（1）、环境温度：变频器的环境温度是根据变频器内部元器件的工作温度要求、系统热设计及通风系统综合决定的，一般要求在10~40℃范围，如果环境温度超过40℃，必须将安装柜门打开，或将变频器的前面板取下后使用；（2）、环境湿度：湿度是根据变频器PCB板上元器件、铜排间的电气距离决定的。 湿度过高或有凝露，容易造成强电部件间放电或短路。 EM3XX系列变频器虽然所有PCB板都进行三防处理，具有防潮能力，但对有水汽或凝露的环境，还是要避免，以免影响寿命。 要求湿度范围为:：20~90%RH，无凝露。 （3）、振动：结构件、PCB板、模块间都是靠螺钉连接，长期的大幅度的振动会造成连接的松动和部件的变形损坏，有的会造成绝缘部件的磨损，致使机器发生故障。 因此，变频器应该避免安装在高振动幅度的场所，或者采取一定的防振措施（如缓冲垫）等。 一般要求（）。 气体杂质： 无腐蚀性、爆炸性气体，无金属粉尘腐蚀性气体一般包括H2S、SOSONH3等，在潮湿环境下变成对PCB、金属结构件产生腐蚀作用的化学品，造成机器的锈蚀和损坏。 尽管PCB作了防腐蚀处理，但应尽量避免安装在这样的场合。 判断的基本原则是安装场所的其它用电设备如控制柜是否有锈蚀的现象，如果有，变频器应考虑更换安装地点。 金属粉末主要危害是会造成元器件的短路、或风道阻力等，EM3XX系列的变频器已经作了防尘处理，但对于粉尘较多的场合，要求用户进行定期的清理。 海拔高度： EM3XX系列变频器的额定值的设计是按照海拔1000m进行的。 当在高海拔地区使用时，考虑空气稀薄对散热效果的影响，要求变频器作适当的降额使用。 图31是海拔高度与变频器允许输出最大电流的降额使用图。 图31 变频器额定输出电流与海拔高度降额使用图变频器只能安装在室内，如果安装在控制柜里，必须保证通风良好。 另外，不要受阳光直射。 如果有必要在野外安装，必须考虑用防雨的控制柜，还要考虑散热、通风、防潮等综合因素，并采取相应的措施。 变频器在民用电网或在野外运行时，应考虑防雷问题，SINE系列变频器对感应雷电的防护标准是C级，具有一定的自我防护能力。 但是，对于多雷区的，还应加电网级的避雷装置，以免变频器的损伤。 安装的空间：在安装空间方面，要保证与周围墙壁有120mm以上的距离，有通畅的气流通道，如图32所示。 有些用户将变频器安装在很小且封闭的控制柜内，这会造成变频器温升提高，必须采取措施使气流通畅。 为更好地散热，变频器要垂直安装。 还要保证上部不会有杂物进入，以免造成内部短路。 图32 变频器安装空间示意图 安装方式通常，变频器有直接壁挂式安装和控制柜安装两种方式。 直接壁挂式安装应注意安装支架的强度和阻燃特性，外壳可靠接地，避免安装在有可能产生水珠飞溅的场合（如水管下方），以免影响设备寿命。 控制柜安装的方式比较普遍，也是比较规范的安装方式。 很多场合要将变频器和其它设备一起集中安装在一个控制柜内，特别是周围的尘埃较多时更需要安装柜，柜式安装应注意：控制柜不能过小，柜内变频器周围必须留有足够的空间，可参考图32。 充分考虑散热需要，有必要时应打开柜门运行，或外加风扇。 当一个控制柜内安装两台或两台以上变频器时，应尽量横向并排安装，如图33（a）所示，如必须纵向安装，应在两台变频器之间加一块隔板，以免下方变频器排出的热风进入上方变频器，影响上方变频器的散热，如图33（b）所示。 （a）横向排列 （b）纵向排列图33 多台变频器的柜式安装 变频器与电动机的安装距离 变频器与电动机的安装距离可分为三种情况：近距离、中距离和远距离，以20m和50m为限区分，20m以内为近距离，20~50m为中距离，50m以上为远距离。 由于通用电压型变频器输出电压波形是脉宽调制波（PWM），与标准的正弦波相比，波形中含有少量的谐波成份。 因此，电机在变频器运行方式下，比工频运行时，在电机噪音、电机温升等方面，略有增加。 这是很正常的，对于普通的电机，是完全可以承受的。 但是，如果变频器与电机的距离太长，一般超过50m，或者一台变频器带多台远近不一致的小电机，长电缆相对于大地是一个电容，和电机电感在高次谐波的激励下，产生震荡，容易造成电机绝缘层的破坏。 尤其是已经长久使用或配套进口的绝缘等级比较低的国外电机，使用时应尽量减少变频器到电机间的距离。 如果客观条件要求，必须长距离运行，必须加入抑制高次谐波的交流电抗器。 它既可以防止电机的损坏，还可以吸收电机的噪音。 另外，长距离还会造成漏电流损失，影响变频器的带载能力，所以，对于这样的用户（如潜水泵），应考虑变频器的容量增加的问题。 正弦EM系列变频器在裕量方面已作了充分考虑，基本能满足150m以内的接线距离的要求。 变频器与控制室的距离 由于实际操作的需要，变频器往往和控制室有一定的距离要求。 变频器不同的控制信号、不同的信号电缆对距离要求是不一样的。 （1）用电压信号（如010V）进行频率控制。 传输距离有限，即使使用屏蔽电缆，也只能在2050米范围，如果用双绞线，距离更短。 主要原因是电压信号的抗干扰性不强，影响控制的精度。 （2）采用020mA的电流信号。 与电压信号相比，电流信号的抗扰性要强得多，而且，没有线路损耗问题，因此，此时如果采用屏蔽电缆，距离可以达到80100m。 （3）采用标准的RS485口。 由于RS485口采用的是电流信号进行数字信号的传递，抗扰性比较好，加上EM系列变频器控制主板上通讯口进行了全隔离设计，信号和电源全隔离，增强抗扰性，因此，最长输出100m都没有问题（波特率为9600BPS）。 总之，操作的距离与控制信号的类型有关，而且还要注意接地问题、屏蔽问题、和干扰源问题。 主电路配件为使变频器长期稳定地运行，主电路须增加各种选配件，如图34所示。 图34变频器与外围设备的连接图一、漏电保护断路器、空气开关、交流接触器、输入交流电抗器 在电源和变频器输入侧应安装一个接地漏电保护断路器，它对高频电流很敏感。 还要加装一个空气开关和交流电磁接触器，空气开关本身具有过流保护功能，并能自动复位，在故障条件下可用手动操作。 电磁接触器由触点输入控制，可以把变频器的故障输出和电机过热保护继电器输出用于控制电磁接触器，使整个系统从输入侧切断电源，避免故障扩大。 如交流接触器和漏电保护开关同时出现故障，空气开关也能提供可靠保护。 在交流输入和变频器之间接入降低噪声用输入交流电抗器，可抑制输入电网中的浪涌，并可减少变频器的高次谐波对外界的干扰。 二、变频器交流侧功率因素校正器（PFC）、输入噪声滤波器 PFC装置串接于电网与变频器之间，同时PFC装置还可抑制变频器对电网的高频电磁干扰或谐波污染，又可对来自电网的谐波或畸变等干扰进行有效的防护和抑制。 也可使用输入噪声滤波器，抑制变频器对电网的高频电磁干扰或谐波污染，又可对来自电网的谐波或畸变等干扰进行有效的防护和抑制。 三、变频器直流侧电抗器串于整流桥与滤波电容之间，体积小，结构简单，滤波效果好，可提高功率因数，EM系列90KW以上变频器已经内置。 四、电机侧交流电抗器、过热保护继电器、输出噪声滤波器在变频器和电机之间加装过热保护继电器。 虽然变频器内部带有热保护功能，但对外部电机的保护是不完全的。 由于用户选择变频器容量时经常会大于电机容量，当用户不能正确设定保护值时，在电机烧毁前变频器可能还未来得及动作，或保护功能失灵，这时电机就需要外部热保护继电器来发挥作用。 在多台电机运行或市电/变频器切换的系统中，过热保护继电器更为必要。 提示：过热保护继电器用来控制变频器输入侧的交流接触器。 在变频器和电机间接入降低噪声用交流电抗器，可降低电机的机械噪音，特别是在变频器与电机之间连线过长时，为抑制输出电路中的浪涌，必须安装交流电抗器。 在变频器和电机间接入输出噪声滤波器，可以消除变频器输出电缆发射的高频电磁波，避免对附近设备的电磁干扰。 在干扰不严重的情况下，也可以用将变频器输出电缆穿过铁氧体磁环的方法来抑制电磁干扰。 提示：若需安装交流电抗器、输出噪声滤波器、磁环，应安装在靠近变频器处。 一、关于变频器输出侧安装接触器的问题 变频器与电机之间原则上不能串联安装任何开关器件，如接触器、空气开关。 如确需安装（例如要求进行工频/变频切换），则必须确保该开关在变频器停止运行时才可动作，如在变频器运行时动作该开关，会导致变频器严重损坏。 （接线方法参见图35）图35 工频变频切换接线图图35中：MCCB为空气开关。 MCMCMC3为交流接触器。 K1为三段旋钮自锁开关，用于进行工频变频切换。 K2为自锁旋钮开关，用于控制变频器的运行。 变频器设定为外部端子控制启动停车（=1）原理：（1）由工频或停止转换为变频时：用MC3的常开辅助触点控制变频器RUNCOM端子，常闭辅助触点控制FRSCOM端子，这样只有当MC3吸合后变频器才可运行。 （2）由变频转换为停止或工频时：用MC1的常闭辅助触点控制变频器的FRSCOM端子，这样当MC1断开时变频器封锁输出。 用MC1的常开辅助触点控制MC3的线圈，利用接触器线圈断电后触点的延迟现象，保证变频器封锁输出后MC3才断开。 （3）MCMC3与MC2互锁，确保不会将电源接到变频器U、V、W端子。 二、制动组件制动单元的工作原理及制动过程 在变频器调速系统中，降速的基本方法就是通过逐步降低给定频率来实现。 当拖动系统的惯性较大，电机的转速的下降将跟不上电机同步转速的下降，即电机的实际速度比其同步速度高，此时电机转子绕组切割旋转磁场磁力线的方向和电机恒速运行时正好相反，转子绕组的感应电动势和电流的方向也都相反，所产生的电磁转矩也就和电机旋转方向相反，电动机将出现负转矩，此时电动机实际为发电机，系统处于再生制动状态，将拖动系统的动能回馈到变频器直流母线上，使直流母线电压不断上升，甚至达到危险的地步（变频器损坏等）。 在某些应用场合，需要快速降速，根据异步电动机原理可知，若滑差越大转矩也越大，同理制动转矩将随着降速速率的加大而增大，使系统降速时间大大缩短，能量回馈大大加快，直流母线电压快速上升，因此必须将该回馈能量迅速消耗掉，保持直流母线电压在某一安全范围以下。 制动单元系统的主要功能就是能快速将该能量消耗掉（能量由制动电阻转换成热能散发）。 它有效的弥补了普通变频器的制动速度慢、制动转矩小（≤20%额定转矩）的缺点，对于一些需快速制动但频度较低的场合非常适用。 以下是制动单元的动作过程：（1）当电动机在外力的作用下减速时，电机以发电状态运行，产生再生能量。 其产生的三相交流电动势被变频器逆变部分的六个续流二极管组成的三相全控桥整流，使变频器内直流母线电压持续升高。 （2）（当直流电压达到某一电压（制动单元的开启电压）时，制动单元功率开关管开通，电流流过制动电阻。 （3）制动电阻释放热量，吸收再生能量，电机转速下降，变频器直流母线电压降低。 （4）当直流母线电压降到某一电压（制动单元停止电压）时，制动单元的功率管关断。 此时没有制动电流流过电阻，制动电阻在自然散热，降低自身温度。 （5）当直流母线的电压重新升高使制动单元动作时，制动单元将重复以上过程，平衡母线电压，使系统正常运行。 由于制动单元的工况属于短时工作，即每次的通电时间很短，在通电时间内，其温升远远达不到稳定温升；而每次通电后的间歇时间则较长，在间歇时间内，其温度足以降到与环境温度相同，因此制动电阻的额定功率将大大降低，价格也随之下降；另外由于功率管只有一个，制动时间为ms级，对功率管开通与关断的暂态性能指标要求低，甚至要求关断时间尽量短，以减少关断脉冲电压，保护功率管；控制机理也相对简单，实现较为容易。 由于有以上优点，因此它广泛应用于起重机等势能负载及需快速制动但为短时工作制的场合。 技术规范 BR100系列通用能耗制动单元技术规范如表31所示表31 BR100系列通用能耗制动单元技术规范项目规范电源最大输出电压最大输出电压与输入电源电压相同定额100%连续输出控制方式输出电压控制自调制开关方式动作电压视型号而定395V，420V，675V（标准型），720V保护功能过热、短路过热保护80186。 C（散热。