如何設(shè)計(jì)安裝一臺(tái)合格的變頻控制柜？

    近幾年來(lái)來(lái)，國(guó)內(nèi)變頻調(diào)速技術(shù)得到了飛速發(fā)展，已廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)行業(yè)，促進(jìn)了節(jié)能降耗，極大的提高了我國(guó)工業(yè)電氣傳動(dòng)水平。但隨著變頻器的推廣與應(yīng)用，需要注意和觖決的問(wèn)題就慢慢浮出水面。例如變頻控制柜如何設(shè)計(jì)、安裝、測(cè)試等，面對(duì)的一系列問(wèn)題與要求，是許多變頻器制造商、代理商、電氣工程師、直接用戶想急需了解或做得不夠完善的問(wèn)題。本章節(jié)我們將重點(diǎn)淺談、分析、處理這些問(wèn)題。
 
                             變頻控制柜設(shè)計(jì)前的要求

    設(shè)計(jì)安裝變頻控制柜之前，設(shè)計(jì)者不僅要考慮變頻控制柜的正常工作條件，還要考慮可能發(fā)生的故障條件以及隨之引起的故障、可預(yù)見(jiàn)的誤用以及諸如溫度、海拔、污染、濕度、電網(wǎng)電源的過(guò)電壓和通信線路的過(guò)電壓等外界影響。一定要了解控制柜的配制、工作方式、工作環(huán)境、控制方式、以及客戶要求等。具體要求如下：

表 1-1 電機(jī)基本參數(shù)

（1） 電機(jī)具體參數(shù)：如電機(jī)參數(shù)表1-1所示：出廠日期、 廠商（國(guó)產(chǎn)， 進(jìn)口）、電機(jī)的額定電壓、額定電流、額定轉(zhuǎn)數(shù)、相數(shù)、接法等。
（2） 電機(jī)的負(fù)載特性類型：如 a.恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載、b.平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載、c.恒功率負(fù)載等。
（3） 電機(jī)啟動(dòng)方式：如a.三角形啟動(dòng)、b.星形啟動(dòng)、c.降壓?jiǎn)��?dòng)、d.軟啟動(dòng)
（4） 工作環(huán)境。如現(xiàn)場(chǎng)的溫度、防護(hù)等級(jí)、電磁輻射等級(jí)、防爆等級(jí)、配電具體參數(shù)。
（5） 控制柜安裝位置：如壁掛式和落地式，要合理的考慮變頻控制柜到電機(jī)的距離。
（6） 控制柜拖動(dòng)電機(jī)的數(shù)量：如一拖二，一拖三，一拖四等
（7） 工頻與變頻切換方式：一般為Δ-Y啟動(dòng)與變頻工作互為備用切換保護(hù)。
（8） 控制柜的外圍器件的選用：如傳感變送器的選用參數(shù)及采樣地點(diǎn)，具體選用要求請(qǐng)?jiān)斠?jiàn)第3章“器件的配置”。
（9） 控制柜的控制方式：如手動(dòng)/自動(dòng)、本地/遠(yuǎn)程、控制信號(hào)的量程、是否通訊組網(wǎng)。
（10）控制柜的隔離：如強(qiáng)電回路與弱電回路的隔離；采集信號(hào)與控制信號(hào)的隔離。
（11）工作場(chǎng)合的供電質(zhì)量：如防雷，浪涌，電磁輻射。
 
                             變頻控制柜布局和器件配置

下圖1-1便是變頻控制柜的基本布局：
               
 
                            圖1-1 變頻控制柜的基本布局
變頻控制柜分為壁掛式和落地式兩種，變頻控制柜主要器件的配置與選用介紹如下：
（1） TR-變壓器:這個(gè)為可選項(xiàng)，根據(jù)電壓等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)配置和選用。
（2） FU-熔斷絲:一般都需要添加，不要為了節(jié)省成本而省去。選擇為2.5～4倍額定變頻器電流。注意熔斷絲的選擇要選快熔類。
（3） QA-斷路器: 斷路器主要用于電源回路的開(kāi)閉，且在出現(xiàn)過(guò)流或短路事故時(shí)自動(dòng)斷開(kāi)電源。斷路器的容量為變頻器額定電流的1.5～２倍，斷路器的時(shí)間特性要充分考慮變頻器過(guò)載保護(hù)的時(shí)間特性。
（4） KM-接觸器:接觸器主要用于在工頻電網(wǎng)和變頻器之間的切換，保證變頻器的輸出端不會(huì)接到工頻電網(wǎng)上去，以免損壞變頻器。接觸器頻繁的閉合和斷開(kāi)將引起變頻器故障，所以最高頻率不要超過(guò)10次/分鐘。
（5） F-風(fēng)扇：主要用于抽取變頻控制柜里的熱量,給變頻控制柜散熱；按供電方式分直流風(fēng)扇和交流風(fēng)扇，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境選用。
（6） LY-防雷浪涌器:最好配置一個(gè)，特別雷暴多發(fā)區(qū)，以及交流電源尖峰浪涌多發(fā)場(chǎng)合，保護(hù)變頻系統(tǒng)免遭意外破壞。一般配40KVA浪涌器。
（7） DK-電抗器:選擇合適的電抗器與變頻柜配套使用,既可以抑制諧波電流,降低變頻器系統(tǒng)所產(chǎn)生的諧波總量,提高變頻器的功率因數(shù),又可以抑制來(lái)自電網(wǎng)的浪涌電流對(duì)變頻器的沖擊,保護(hù)變頻器、降低電動(dòng)機(jī)噪聲。保證變頻器和電機(jī)的可靠運(yùn)行。
（8） EMI-濾波器: 濾波器的作用是為了抑制從導(dǎo)線及金屬管線上傳導(dǎo)無(wú)線信號(hào)到設(shè)備中去，將來(lái)自變頻器的高次諧波分量與電源系統(tǒng)的阻抗分離，或者抑制干擾信號(hào)從干擾源設(shè)備通過(guò)電源線傳導(dǎo)到外邊去。
（9） RB-制動(dòng)電阻:當(dāng)電容電壓超過(guò)設(shè)定置后，就經(jīng)制動(dòng)電阻消耗回饋的能量。一般小容量變頻器帶有制動(dòng)電阻，大容量變頻器的制動(dòng)電阻通常由用戶自己根據(jù)負(fù)載的性質(zhì)和大小、負(fù)載周期等因素進(jìn)行選配。
（10）另外還包括變頻器，PLC/DCS，觸模屏，傳感器，電度表等器件的選用。
 
                            變頻控制柜布局的注意事項(xiàng)

（1） 控制柜內(nèi)所有器件應(yīng)按照國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和用戶要求進(jìn)行安裝。組裝前首先看清楚圖紙及技術(shù)要求，必須按照?qǐng)D紙安裝。
（2）認(rèn)真整理安裝圖紙中發(fā)現(xiàn)的疑難問(wèn)題，如平面圖與系統(tǒng)圖不符、管徑與導(dǎo)線截面不符、管線途徑不明等在參加圖紙會(huì)審時(shí)及時(shí)向設(shè)計(jì)部門提出，力求將圖中問(wèn)題解決在安裝以前。
（3） 檢查變頻器型號(hào)、元器件型號(hào)、規(guī)格、數(shù)量等與圖紙是否相符；檢查變頻器、PLC、觸模屏等器件有無(wú)損壞。
（4） 元器件組裝順序應(yīng)從板前視，由左至右，由上至下。
（5）組裝所用緊固件及金屬零部件均應(yīng)有防護(hù)層，對(duì)螺釘過(guò)孔、邊緣及表面的毛刺、尖鋒應(yīng)打磨平整后再涂敷導(dǎo)電膏。
（6）主回路上面的元器件，如濾波器、電抗器，變壓器、PLC、變頻器等需要接地，注意斷路器不需要接地。
（7）對(duì)于發(fā)熱元件 (例如管形電阻、散熱片等) 的安裝應(yīng)考慮其散熱情況和安裝距離應(yīng)符合規(guī)定。額定功率為75W 及以上的管形電阻器應(yīng)橫裝，不得垂直地面豎向安裝，正確地的安裝方法如圖1-4所示。
             
                            圖 1-4 外接制動(dòng)電阻的安裝方式
（8）所有電器元件及附件，均應(yīng)固定安裝在支架或底板上，不得懸吊在電器及連線上。
（9） 安裝因振動(dòng)易損壞的元件時(shí)，應(yīng)在元件和安裝板之間加裝橡膠墊減震。
（10）接線面每個(gè)元件的附近有標(biāo)牌，標(biāo)注應(yīng)與圖紙相符。除元件本身附有供填寫的標(biāo)識(shí)牌外，標(biāo)識(shí)牌不得固定在元件本體上。
① 接線端子和進(jìn)出的電纜、電線每回路應(yīng)有標(biāo)志，標(biāo)號(hào)應(yīng)完整、清晰、牢固，標(biāo)號(hào)粘貼位置應(yīng)明確、醒目。如圖1-5所示：
             
                            圖 1-5 標(biāo)號(hào)完整、清晰、牢固
② 安裝于面板、門板上的元件、其標(biāo)號(hào)應(yīng)粘貼于面板及門板背面元件下方，如下方無(wú)位置時(shí)可貼于左方，但粘貼位置盡可能一致。
（11）器件保護(hù)接地連續(xù)性
             
                            圖 1-6 器件保護(hù)接地連續(xù)性
保護(hù)接地連續(xù)性利用有效接線來(lái)保證，如圖1-6所示。柜內(nèi)任意兩個(gè)金屬部件通過(guò)螺釘連接時(shí)如有絕緣層均應(yīng)采用相應(yīng)規(guī)格的接地墊圈，而且要注意將墊圈齒面接觸零部件表面，或者破壞絕緣層。門上的接地處要加“抓墊”或“菊花墊“，防止因?yàn)橛推岬膯?wèn)題而接觸不好，而且連接線要盡量短。

                              變頻控制柜一次回路布線

             
                            圖 1-7 變頻控制柜一次回路配線
（2） 匯流母線應(yīng)按設(shè)計(jì)要求選取，主進(jìn)線柜和聯(lián)絡(luò)柜母線按匯流選取，分支母線的選擇應(yīng)以自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)的脫扣器額定工作電流為準(zhǔn)，如自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)不帶脫扣器，則以其開(kāi)關(guān)的額定電流值為準(zhǔn)。對(duì)自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)以下有數(shù)個(gè)分支回路的，如分支回路也裝有自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)，仍按上述原則選擇分支母線截面。如沒(méi)有自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)，比如只有刀開(kāi)關(guān)、熔斷器、低壓電流互感器等則以低壓電流互感器的一側(cè)額定電流值選取分支母線截面。如果這些都沒(méi)有，還可按接觸器額定電流選取，如接觸器也沒(méi)有，最后才是按熔斷器熔芯額定電流值選取。
（3） 導(dǎo)線載流量選擇需查詢有關(guān)文檔，聚氯乙烯絕緣導(dǎo)線在線槽中，或?qū)Ь�成束狀走行時(shí)，或防護(hù)等級(jí)較高時(shí)應(yīng)適當(dāng)考慮裕量。
（4） 導(dǎo)線應(yīng)避開(kāi)飛弧區(qū)域。當(dāng)交流主電路穿越形成閉合磁路的金屬框架時(shí)，三相導(dǎo)線應(yīng)在同一框孔中穿過(guò)；接線不規(guī)范，必須把進(jìn)入線槽的大電纜外層都剝開(kāi)，把所有導(dǎo)線壓進(jìn)線槽。 
（5） 導(dǎo)線線槽彎處的半徑不小于線槽內(nèi)電纜最小允許彎曲半徑，導(dǎo)線最小允許彎曲半徑見(jiàn)下表1-2。電纜最小允許彎曲半徑（D：為電纜外徑）

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