ABB變頻器控制柜接紙圖設計原理解析
2014-4-20 8:42:29??????點(diǎn)擊：
ABB變頻器控制柜接紙圖設計原理解析
ABB變頻器是利用電力半導體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。我們現在使用的ABB變頻器主要采用交—直—交方式(VVVF變頻或矢量控制變頻)，先把工頻交流電源通過(guò)整流器轉換成直流電源，然后再把直流電源轉換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動(dòng)機。ABB變頻器的電路一般由整流、中間直流環(huán)節、逆變和控制4個(gè)部分組成。整流部分為三相橋式不可控整流器，逆變部分為IGBT三相橋式逆變器，且輸出為PWM波形，中間直流環(huán)節為濾波、直流儲能和緩沖無(wú)功功率。
ABB變頻器選型：
ABB變頻器選型時(shí)要確定以下幾點(diǎn)：
1) 采用變頻的目的;恒壓控制或恒流控制等。
2) ABB變頻器的負載類(lèi)型;如葉片泵或容積泵等，特別注意負載的性能曲線(xiàn)，性能曲線(xiàn)決定了應用時(shí)的方式方法。
3) ABB變頻器與負載的匹配問(wèn)題;
I.電壓匹配;ABB變頻器的額定電壓與負載的額定電壓相符。
II. 電流匹配;普通的離心泵，ABB變頻器的額定電流與電機的額定電流相符。對于特殊的負載如深水泵等則需要參考電機性能參數，以最大電流確定ABB變頻器電流和過(guò)載能力。
III.轉矩匹配;這種情況在恒轉矩負載或有減速裝置時(shí)有可能發(fā)生。
4) 在使用ABB變頻器驅動(dòng)高速電機時(shí)，由于高速電機的電抗小，高次諧波增加導致輸出電流值增大。因此用于高速電機的ABB變頻器的選型，其容量要稍大于普通電機的選型。
5) ABB變頻器如果要長(cháng)電纜運行時(shí)，此時(shí)要采取措施抑制長(cháng)電纜對地耦合電容的影響，避免ABB變頻器出力不足，所以在這樣情況下，ABB變頻器容量要放大一檔或者在A(yíng)BB變頻器的輸出端安裝輸出電抗器。
6) 對于一些特殊的應用場(chǎng)合，如高溫，高海拔，此時(shí)會(huì )引起ABB變頻器的降容，ABB變頻器容量要放大一擋。
ABB變頻器控制原理設計：
1) 首先確認ABB變頻器的安裝環(huán)境;
I.工作溫度。ABB變頻器內部是大功率的電子元件，極易受到工作溫度的影響，產(chǎn)品一般要求為0～55℃，但為了保證工作安全、可靠，使用時(shí)應考慮留有余地，最好控制在40℃以下。在控制箱中，ABB變頻器一般應安裝在箱體上部，并嚴格遵守產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)中的安裝要求，絕對不允許把發(fā)熱元件或易發(fā)熱的元件緊靠ABB變頻器的底部安裝。
II. 環(huán)境溫度。溫度太高且溫度變化較大時(shí)，ABB變頻器內部易出現結露現象，其絕緣性能就會(huì )大大降低，甚至可能引發(fā)短路事故。必要時(shí)，必須在箱中增加干燥劑和加熱器。在水處理間，一般水汽都比較重，如果溫度變化大的話(huà)，這個(gè)問(wèn)題會(huì )比較突出。
III.腐蝕性氣體。使用環(huán)境如果腐蝕性氣體濃度大，不僅會(huì )腐蝕元器件的引線(xiàn)、印刷電路板等，而且還會(huì )加速塑料器件的老化，降低絕緣性能。
IV. 振動(dòng)和沖擊。裝有ABB變頻器的控制柜受到機械振動(dòng)和沖擊時(shí)，會(huì )引起電氣接觸不良?；窗矡犭娋统霈F這樣的問(wèn)題。這時(shí)除了提高控制柜的機械強度、遠離振動(dòng)源和沖擊源外，還應使用抗震橡皮墊固定控制柜外和內電磁開(kāi)關(guān)之類(lèi)產(chǎn)生振動(dòng)的元器件。設備運行一段時(shí)間后，應對其進(jìn)行檢查和維護。
V. 電磁波干擾。ABB變頻器在工作中由于整流和變頻，周?chē)a(chǎn)生了很多的干擾電磁波，這些高頻電磁波對附近的儀表、儀器有一定的干擾。因此，柜內儀表和電子系統，應該選用金屬外殼，屏蔽ABB變頻器對儀表的干擾。所有的元器件均應可靠接地，除此之外，各電氣元件、儀器及儀表之間的連線(xiàn)應選用屏蔽控制電纜，且屏蔽層應接地。如果處理不好電磁干擾，往往會(huì )使整個(gè)系統無(wú)法工作，導致控制單元失靈或損壞。
2) ABB變頻器和電機的距離確定電纜和布線(xiàn)方法;
I.ABB變頻器和電機的距離應該盡量的短。這樣減小了電纜的對地電容，減少干擾的發(fā)射源。
II. 控制電纜選用屏蔽電纜，動(dòng)力電纜選用屏蔽電纜或者從ABB變頻器到電機全部用穿線(xiàn)管屏蔽。
III.電機電纜應獨立于其它電纜走線(xiàn)，其最小距離為500mm。同時(shí)應避免電機電纜與其它電纜長(cháng)距離平行走線(xiàn)，這樣才能減少ABB變頻器輸出電壓快速變化而產(chǎn)生的電磁干擾。如果控制電纜和電源電纜交叉，應盡可能使它們按90度角交叉。與ABB變頻器有關(guān)的模擬量信號線(xiàn)與主回路線(xiàn)分開(kāi)走線(xiàn)，即使在控制柜中也要如此。
IV. 與ABB變頻器有關(guān)的模擬信號線(xiàn)最好選用屏蔽雙絞線(xiàn)，動(dòng)力電纜選用屏蔽的三芯電纜(其規格要比普通電機的電纜大檔)或遵從ABB變頻器的用戶(hù)手冊。
3) ABB變頻器控制原理;
I.主回路：電抗器的作用是防止ABB變頻器產(chǎn)生的高次諧波通過(guò)電源的輸入回路返回到電網(wǎng)從而影響其他的受電設備，需要根據ABB變頻器的容量大小來(lái)決定是否需要加電抗器;濾波器是安裝在A(yíng)BB變頻器的輸出端，減少ABB變頻器輸出的高次諧波，當ABB變頻器到電機的距離較遠時(shí)，應該安裝濾波器。雖然ABB變頻器本身有各種保護功能，但缺相保護卻并不完美，斷路器在主回路中起到過(guò)載，缺相等保護，選型時(shí)可按照ABB變頻器的容量進(jìn)行選擇?？梢杂肁BB變頻器本身的過(guò)載保護代替熱繼電器。www.dqjsw.com.cn電氣自動(dòng)化技術(shù)網(wǎng)
II. 控制回路：具有工頻變頻的手動(dòng)切換，以便在變頻出現故障時(shí)可以手動(dòng)切工頻運行，因輸出端不能加電壓，固工頻和變頻要有互鎖。
4) ABB變頻器的接地;
ABB變頻器正確接地是提高系統穩定性，抑制噪聲能力的重要手段。ABB變頻器的接地端子的接地電阻越小越好，接地導線(xiàn)的截面不小于4mm，長(cháng)度不超過(guò)5m。ABB變頻器的接地應和動(dòng)力設備的接地點(diǎn)分開(kāi)，不能共地。信號線(xiàn)的屏蔽層一端接到ABB變頻器的接地端，另一端浮空。ABB變頻器與控制柜之間電氣相通。
ABB變頻器控制柜設計：
ABB變頻器應該安裝在控制柜內部，控制柜在設計時(shí)要注意以下問(wèn)題
1) 散熱問(wèn)題：ABB變頻器的發(fā)熱是由內部的損耗產(chǎn)生的。在A(yíng)BB變頻器中各部分損耗中主要以主電路為主，約占98%，控制電路占2%。為了保證ABB變頻器正?？煽窟\行，必須對ABB變頻器進(jìn)行散熱我們通常采用風(fēng)扇散熱;ABB變頻器的內裝風(fēng)扇可將ABB變頻器的箱體內部散熱帶走，若風(fēng)扇不能正常工作，應立即停止ABB變頻器運行;大功率的ABB變頻器還需要在控制柜上加風(fēng)扇，控制柜的風(fēng)道要設計合理，所有進(jìn)風(fēng)口要設置防塵網(wǎng)，排風(fēng)通暢，避免在柜中形成渦流，在固定的位置形成灰塵堆積;根據ABB變頻器說(shuō)明書(shū)的通風(fēng)量來(lái)選擇匹配的風(fēng)扇，風(fēng)扇安裝要注意防震問(wèn)題。
2) 電磁干擾問(wèn)題：
I.ABB變頻器在工作中由于整流和變頻，周?chē)a(chǎn)生了很多的干擾電磁波，這些高頻電磁波對附近的儀表、儀器有一定的干擾，而且會(huì )產(chǎn)生高次諧波，這種高次諧波會(huì )通過(guò)供電回路進(jìn)入整個(gè)供電網(wǎng)絡(luò )，從而影響其他儀表。如果ABB變頻器的功率很大占整個(gè)系統25%以上，需要考慮控制電源的抗干擾措施。
II.當系統中有高頻沖擊負載如電焊機、電鍍電源時(shí)，ABB變頻器本身會(huì )因為干擾而出現保護，則考慮整個(gè)系統的電源質(zhì)量問(wèn)題。
3) 防護問(wèn)題需要注意以下幾點(diǎn)：
I.防水防結露：如果ABB變頻器放在現場(chǎng)，需要注意ABB變頻器柜上方不的有管道法蘭或其他漏點(diǎn)，在A(yíng)BB變頻器附近不能有噴濺水流，總之現場(chǎng)柜體防護等級要在IP43以上。
II. 防塵：所有進(jìn)風(fēng)口要設置防塵網(wǎng)阻隔絮狀雜物進(jìn)入，防塵網(wǎng)應該設計為可拆卸式，以方便清理，維護。防塵網(wǎng)的網(wǎng)格根據現場(chǎng)的具體情況確定，防塵網(wǎng)四周與控制柜的結合處要處理嚴密。
III.防腐蝕性氣體：在化工行業(yè)這種情況比較多見(jiàn)，此時(shí)可以將變頻柜放在控制室中。
ABB變頻器接線(xiàn)規范：
信號線(xiàn)與動(dòng)力線(xiàn)必須分開(kāi)走線(xiàn)：使用模擬量信號進(jìn)行遠程控制ABB變頻器時(shí)，為了減少模擬量受來(lái)自ABB變頻器和其它設備的干擾，請將控制ABB變頻器的信號線(xiàn)與強電回路(主回路及順控回路)分開(kāi)走線(xiàn)。距離應在30cm以上。即使在控制柜內，同樣要保持這樣的接線(xiàn)規范。該信號與ABB變頻器之間的控制回路線(xiàn)最長(cháng)不得超過(guò)50m。
信號線(xiàn)與動(dòng)力線(xiàn)必須分別放置在不同的金屬管道或者金屬軟管內部：連接PLC和ABB變頻器的信號線(xiàn)如果不放置在金屬管道內，極易受到ABB變頻器和外部設備的干擾;同時(shí)由于A(yíng)BB變頻器無(wú)內置的電抗器，所以ABB變頻器的輸入和輸出級動(dòng)力線(xiàn)對外部會(huì )產(chǎn)生極強的干擾，因此放置信號線(xiàn)的金屬管或金屬軟管一直要延伸到ABB變頻器的控制端子處，以保證信號線(xiàn)與動(dòng)力線(xiàn)的徹底分開(kāi)。
1) 模擬量控制信號線(xiàn)應使用雙股絞合屏蔽線(xiàn)，電線(xiàn)規格為0.75mm2。在接線(xiàn)時(shí)一定要注意，電纜剝線(xiàn)要盡可能的短(5-7mm左右)，同時(shí)對剝線(xiàn)以后的屏蔽層要用絕緣膠布包起來(lái)，以防止屏蔽線(xiàn)與其它設備接觸引入干擾。
態(tài)辨識。
最低運行頻率：即電機運行的最小轉速，電機在低轉速下運行時(shí)，其散熱性能很差，電機長(cháng)時(shí)間運行在低轉速下，會(huì )導致電機燒毀。而且低速時(shí)，其電纜中的電流也會(huì )增大，也會(huì )導致電纜發(fā)熱。
最高運行頻率：一般的ABB變頻器最大頻率到60Hz，有的甚至到400 Hz，高頻率將使電機高速運轉，這對普通電機來(lái)說(shuō)，其軸承不能長(cháng)時(shí)間的超額定轉速運行，電機的轉子是否能承受這樣的離心力。
載波頻率：載波頻率設置的越高其高次諧波分量越大，這和電纜的長(cháng)度，電機發(fā)熱，電纜發(fā)熱ABB變頻器發(fā)熱等因素是密切相關(guān)的。
電機參數：ABB變頻器在參數中設定電機的功率、電流、電壓、轉速、最大頻率，這些參數可以從電機銘牌中直接得到。
跳頻：在某個(gè)頻率點(diǎn)上，有可能會(huì )發(fā)生共振現象，特別在整個(gè)裝置比較高時(shí);在控制壓縮機時(shí)，要避免壓縮機的喘振點(diǎn)。
常見(jiàn)故障分析：
1) 過(guò)流故障：過(guò)流故障可分為加速、減速、恒速過(guò)電流。其可能是由于A(yíng)BB變頻器的加減速時(shí)間太短、負載發(fā)生突變、負荷分配不均，輸出短路等原因引起的。這時(shí)一般可通過(guò)延長(cháng)加減速時(shí)間、減少負荷的突變、外加能耗制動(dòng)元件、進(jìn)行負荷分配設計、對線(xiàn)路進(jìn)行檢查。如果斷開(kāi)負載ABB變頻器還是過(guò)流故障，說(shuō)明ABB變頻器逆變電路已環(huán)，需要更換ABB變頻器。
2) 過(guò)載故障：過(guò)載故障包括變頻過(guò)載和電機過(guò)載。其可能是加速時(shí)間太短，電網(wǎng)電壓太低、負載過(guò)重等原因引起的。一般可通過(guò)延長(cháng)加速時(shí)間、延長(cháng)制動(dòng)時(shí)間、檢查電網(wǎng)電壓等。負載過(guò)重，所選的電機和ABB變頻器不能拖動(dòng)該負載，也可能是由于機械潤滑不好引起。如前者則必須更換大功率的電機和ABB變頻器;如后者則要對生產(chǎn)機械進(jìn)行檢修。
3) 欠壓：說(shuō)明ABB變頻器電源輸入部分有問(wèn)題，需檢查后才可以運行。
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