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图4-2系统控制电路
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4.2 主电路器件的选择
1. 断路器 (1)主要作用
1) 隔离作用
当变频器需要检修时,或者因某种原因而长时间不用时,将QF切断,使变频器与电源隔离。 2) 保护作用
当变频器输入侧发生短路等故障时,进行保护。 (2)选择原则 由于:
1)变频器在刚接电源的瞬间,对电容器的充电电流可达额定电流的(2-3)倍; 2)变频器的进线电流是脉冲电流,其峰值常可能超过额定电流;
3)通用变频器允许的过载能力为150%,1min。风机、泵类不易过载,所以MM430
(风机、泵类专用)过载能力较低,为120%,1min。 所以,为了避免误动作,断路器的额定电流IQN应选:
IQN?(1.3~1.4)IN其中IN为变频器的额定电流。
4) 因为电动机有可能在工频下运行,故应按电动机在工频下的启动电流来进行选择,即
IQN?2.5IMN?2.5?200A?500A
查阅相关技术手册,选择TCYW1型万能式空气断路器。其主要技术数据为: 额定电流630A,额定电压400,动作时间0.18s。 2. 接触器 (1)主要作用
1)可通过按钮开关方便地控制变频器的通电与断电; 2)变频器发生故障时,可自动切断电源。 (2)选择原则
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由于接触器自身并无保护功能,不存在误动作的问题,故选择原则是主触点的额定电流IKN?IN?200A。
查阅相关技术手册,选择CJ40-200A型交流接触器。其主要技术数据为:额定电流200A,额定电压380V。 3. 输出接触器
变频器的输出端一般不装接触器。如由于某种需要而接入时,则因为电流中含有较强的谐波成分,故主触点的额定电流IKN?1.1IMN?1.1?200A?220A。其中IMN为电动机的额定电流。
查阅相关技术手册,选择GMC-220型交流接触器。其主要技术数据为:额定电流220A,辅助触点2a2b。 4. 主电路的线径
(1)电源和变频器之间的导线
一般说来,和同容量普通电动机的电线选择方法相同。考虑到其输入侧的功率因数往往较低,应本着宜大不宜小的原则来决定线径。 (2)变频器和电机之间的导线
因为频率下降时,电压也要下降,在电流相等的情况下,线路电压降?U在输出电压中的比例将上升,而电动机得到电压的比例则下降。这有可能导致电动机带不动负载并发热。所以,在决定变频器和电动机之间导线的线径时,最关键的因素便是线路电压降?U的影响。一般要求:
?U?(2~3)%UN (4-1)
?U的计算公式是:
?U?3IMNR0l (V)1000 (4-2)
式中:UN——额定相电压,此处取380V ;
IMN——电动机额定电流,此处取200A ;
R0——单位长度(每米)导线的电阻,单位mΩ/m ;
l ——导线的长度,此处取20m 。
表4-1给出了常用电动机引出线的单位长度电阻值。
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表4-1 常用电动机引出线的单位长度电阻值
标称截 面/mm2 1.0 1.5 2.5 4.0 6.0 10.0 16.0 25.0 35.0 R0/(mΩ/m) 17.8 11.9 6.92 4.40 2.92 1.73 1.10 0.69 0.49 由式(4-1)和(4-2)可直接求出 ?U?0.02?380V?7.6V,R0的取值范围为
R0?1.097(m?/m),查表4-1可选择标称截面16mm2。 5. 制动电阻
准确计算制动电阻值十分麻烦,在实际工作中基本不用。许多变频器的使用说明书上给了一些计算方法,也有的直接提供了供用户选用的制动电阻的规格。但按说明书上选择电阻时须注意下面问题,变频器生产厂家为了减少制动电阻档次,常常对若干种不同容量的电动机提供相同阻值和容量的制动电阻。
选用时,应注意根据生产机械的具体情况进行调整。对同一挡中电动机容量较小者,制动转矩与额定转矩的比值偏大。为了减小能量的消耗,应根据制动过程的缓急程度以及飞轮力矩的大小,考虑能否选择阻值较大的制动电阻。对同一挡中电动机容量较大者,制动转矩与额定转矩的比值偏小。在一些飞轮力矩较大,又要求快速制动的场合,或者如起重机械那样,需要释放位能的场合,上述制动电阻有可能满足不了要求,靠考虑选择阻值较小的一挡制动电阻。 6.工业压力变送器
工业压力变送器选用美国HONEYWELL和美国MOTOROLA系列ZPF-802型高精度、超低温漂(温度自动补偿)芯片,其彩铝合金外壳以及应力隔离技术组装而成,经精密度补偿,放大处理转换成4~20mA标准信号。
ZPF-802型压力变送器主要技术参数如下:
1)测量范围:差压:0~10Kpa 正压:0~25Kpa
负压:0~-25Kpa 或者-25Kpa~0Kpa 正负压:-25~+25Kpa;
2)电源:24VDC;
精度:0.5级;
输出信号:4~20mA,二线制。
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4.3注意事项
在设计变频器外围主电路时,还应注意:
(1)若变频器内部整流电路前没有保护硅器件的快速熔断器,变频器与电源之间应配置符合要求的熔断器和隔离开关,不能用空气断路器代替熔断器和隔离开关,以避免因内部短路对整流器件的损坏变频器。
(2)变频器的型号确定后,选择变频器的引入和引出电缆。根据变频器的功率选择导线截面合适的三芯或四芯屏蔽动力电缆。尤其是从变频器到电机之间的动力电缆一定要选用屏蔽结构的电缆,且要尽可能短,这样可降低电磁辐射和容性漏电流。当电缆长度超过变频器所允许的输出电缆长度时,电缆的杂散电容将影响变频器的正常工作,为此要配置输出电抗器。对于控制电缆,尤其是I/0信号电缆也要用屏蔽结构的。对于变频器的外围元件与变频器之间的连接电缆其长度不得超过10m。
(3)在输入侧装交流电抗器或EMC滤波器。根据变频器安装场所的其它设备对电网品质的要求,若变频器工作时已影响到这些设备的正常运行,可在变频器输入侧装交流电抗器或EMC滤波器,抑制由功率器件通断引起的电磁干扰。若与变频器连接的电网的变压器中性点不接地,则不能选用EMC滤波器。
(4)当变频器用500V以上电压驱动电机时,需在输出侧配置du/dt滤波器,以抑制逆变输出电压尖峰和电压的变化,有利于保护电机,同时也降低了容性漏电流和电机电缆的高频辐射,以及电机的高频损耗和轴承电流。使用du/dt滤波器时要注意滤波器上的电压降将引起电机转矩的稍微降低;变频器与滤波器之间电缆长度不得超过3m。
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