变频控制柜的设计
chanche_123
2008年11月20日 23:31:37
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变频控制柜的设计常州市致远通用控制技术公司众所周知,变频器已经广泛应用各行各业。但变频控制系统如何设计,变频控制柜设计与制造对实际应用具体要求,是许多电气工程师及制造商,客户想明确了解的。本文从实际设计及应用案例中,总结设计要点,写出拙见,供同行参考。 第一部分:深入了解控制对象:(一)、变频控制柜要根据实际及客户要求进行设计 ,在变频控制系统设计前,一定要了解系统配制,工作方式,环境,控制方式,客户具体要求。 具体系统分新设计系统还是就设备改造系统。

变频控制柜的设计
常州市致远通用控制技术公司
众所周知,变频器已经广泛应用各行各业。但变频控制系统如何设计,变频控制柜设计与制造对实际应用具体要求,是许多电气工程师及制造商,客户想明确了解的。本文从实际设计及应用案例中,总结设计要点,写出拙见,供同行参考。
第一部分:深入了解控制对象:
(一)、变频控制柜要根据实际及客户要求进行设计 ,在变频控制系统设计前,一定要了解系统配制,工作方式,环境,控制方式,客户具体要求。 具体系统分新设计系统还是就设备改造系统。
对旧设备改造,电气工程师应该确切知道如下技术参数及要求:
1. 电机具体参数,
2. 出厂日期,
3. 厂商(国产, 进口)
4. 电机的额定电压,
5. 额定电流,
6. 相数。
7. 电机的负载特性类型,
8. 工作制式。
9. 电机起动方式。
10. 工作环境。如现场的温度,
11. 防护等级,
12. 电磁辐射等级,
13. 防爆等级。
14. 配电具体参数。
15. 变频柜安装位置到电机位置实际距离。(变频柜到电机距离是非常重要的参数)
16. 变频柜拖动电机的数量及方式。
17. 变频柜与旧的电气系统的切换关系。一般为Δ-Y启动与变频工作互为备用, 切换保护。
18.变频柜的外围传感变送器的选用参数及采样地点。
19.变频控制柜的控制方式,如手动/自动,本地/远程,控制信号的量程,是否通讯组网。
20.强电回路与弱电回路的隔离。采集及控制信号的隔离。
21.工作场合的供电质量,如防雷,浪涌,电磁辐射。
对新变频系统,电气工程师应该与机械工程师对传动机械负载特性,深入了解,才能确电机类型,容量。根据电机机械负载特性,容量,选用变频器的类型,容量。
(二)、不同转矩特性对象的设计
目前,机械负载与电机转矩特性有许多种类,常用有三种。
1. 恒转矩负载。如传送带,升降机等。 (用公式表式为 P=T*N/975 P-电机的功率 T-电机转矩 N-电机转速 。)
对恒转矩,系统设计应注意:
(1) 电机应选变频器专用电机
(2) 变频柜应加装专用冷却风扇
(3) 增大电机容量,
(4) 降低负载特性
(5) 增大变频器的容量
(6)变频器的容量与电机的容量关系应根据品牌,
(7) 一般为1.1~1.5电机的容量。
2. 平方转矩负载。如风机, 水泵类 。(用公式表式为 T=K1*N2 ,P=K2*N3 P-电机的功率 T-电机转矩 N-电机转速 。一般,风机,水泵,采用变频节能,理论与实际证明节能为40~50%左右,此类应用占变频器应用30~40%左右。)
对平方转矩负载,系统设计应注意:
(1) 电机通常选异步交流电机。
(2)根据环境需要, 选电机防护等级和方式。
(3) 大于7.5KW变频柜,应加装通风散热设施 。
(4) 电机,变频器容量关系。
关系系数 国外变频器容量
国产变频器容量

国外电机 相等相当电机容量 1.3-1.5电机容量
国产电机 1.2电机容量 1.5-2电机容量
3. 恒功率负载。如卷扬机, 机床主轴。 (公式:P=T*N/975=CONT)
一般达到特定速度段时,按恒转矩,超过特定速度时,按恒功率运转。 恒功率机械特性较复杂。
第二部分:电气设计
对于每个变频控制柜,设计是整个系统重点,最能体现产品质量关键环节。对于变频控制柜。
电气设计工程师应在如下设计方面入手。
1. 变频控制系统的原理图设计
2. 电路主路设计。
3. 电路控制路设计。包括常规控制电路。
4. PLC控制接口电路,
5. 变频器联网等。
6. 变频控制柜的工艺设计。包括电气工艺设计。
7. 柜体板金工艺设计。
一.原理图设计
根据以上所述的原理规则,参照变频控制柜的原理图,根据实际需要,画出原理图。
二.电路主路设计
按如下顺序选择主回路电器件。
(1) 确定机械负载特性,
(2) 功率,
(3) 扭矩,
(4) 转速
(5) 确定电机特性,
(6) 额定电压,
(7) 额定功率,
(8) 额定电流,
(9) 和实际客户的需要,
(10) 对电器元件取舍
(11) TR-变压器为可选项,根据电压等级标准,选配。 FU-熔断丝,一般要,选择为2.5-4倍额定变频器电流。注意熔断丝选速熔类。 QA-空开,一般要,选择为1.2倍额定变频器电流 KM-接触器,必须要,选择为额定变频器电流 LY-防雷浪涌器,最好要,特别雷暴多发区,以及交流电源尖峰浪涌多发场合,保护变频系统免遭意外破坏。一般配40KVA浪涌器。 DK-电抗器 电抗器的作用是抑制变频器输入输出电流重高次谐波成份带来的不良影响,而滤波器的作用 是抑制由变频器带来的无线电电波干扰,即电波噪声。 有的变频器内置电抗器,有的场合也可不装电抗器。一般,多大功率变频器配多大电抗器,变频器厂商提供参数。选择电抗器的参数,可由下面公式计算
L=(2%~5%)V/6.18*F*I
V-额定电压 V
I-额定电流 A
F-最大频率 HZ
LBI/ LBO 输入输出滤波器,一般应根据频率进行配置
R-制动电阻 计算较复杂,应在变频器柜制造商指导下配置。
三.电路控制回路设计
按电气工程师知识及变频器要求设计。但应注意
(1) 输入/输出的弱电信号,
(2) 与PLC,
(3) 仪表,
(4) 传感变送器,
(5) 一定采取信号隔离,
(6) 控制系统信号混乱,
(7) 常规控制系统接口,
(8) 一定加装浪涌吸收器。
(9) 控制电源应采用隔离变压器,
(10) 进行电气隔离。
四.变频控制柜的工艺设计。
(1) 电气工艺设计
电气工程师变频电路设计出来,下一步就是电气工艺设计,包括:
1. 多大功率变频器,
2. 配什么类型电缆,
3. 多大的线径,
4. 配多远。一般可以查表格或计算。
5. 接地配线。
6. 抗干扰布线。是非常重要的。一般强电电缆用带屏蔽电缆,
7. 电缆及屏蔽层用金属卡固定安装底板上,
8. 也有的加装屏蔽金属环,
9. 抗干扰。
10. 进出线的电缆管接头配置。
五.柜体板金工艺设计
应根据以下原则设计
1.变频器的环境
温度:变频器环境温度为-10度-50度,一定要考虑通风散热。
湿度:
震动:
气体:有无暴炸,腐蚀性气体
2. 柜体承载重量。
3. 运输方便性。加装吊装挂钩,
4. 搬运安全。
5. 柜体的铭牌,
6. 制造商的CI标识。
结论:一个质量较高的变频控制柜,从设计,工艺,制作制造,运输,包装,是实际要求较高的产品,要求各个环节质量保障,才能作出较高质量和水平的控制柜。
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chanche_123
2008年11月21日 09:24:01
2楼
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lin5979
2009年02月09日 17:00:39
3楼
时间很早了,不知道还能不能下啊
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shadind
2009年02月16日 20:48:35
4楼
一个质量较高的变频控制柜,从设计,工艺,制作制造,运输,包装,是实际要求较高的产品,要求各个环节质量保障,才能作出较高质量和水平的控制柜。
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hzff647
2009年02月17日 19:32:54
5楼
1、系统结构
http://www.minyantech.com
带材纠偏电液伺服系统是集光、机、电、液四方面有机结合在一起的全闭环电液伺服系统,是用途广泛的机电一体化高新技术产品。它具有响应快、精度高、寿命长、稳定性好等特点。它可广泛地应用于机械、冶金、造纸、橡胶、织带、纺织印染、电镀、塑膜胶片、等诸多行业的不同种类的带材生产线的在线纠偏。

2、应用场合

板带纠偏系统可用于下列钢铁、有色金属板带及轻工连续生产线的开卷、卷取及机组中间段的在线纠偏控制:

热浸镀锌及电镀锌生产线、彩色涂层生产线、镀锡处理线、酸洗处理线、退火及酸洗处理线、连续轧制及酸洗处理线、连续轧制生产线、连续退火生产线、拉弯矫直机列线、造纸、橡胶、织带、纺织印染、电镀、塑膜胶片。

3、纠偏控制

系统通过光电传感器监测进带某一边,并将进带位置变化转变为电信号输出至控制放大器。控制器将此信号和预先设定的纠偏零点信号相比较,若有偏差则输出一相应的偏差纠正信号至伺服阀,伺服阀将信号转换为大功率的液压能,驱动液压油缸推动卷取机连同与之通过刚性固定臂连接为一体的光电架同步动,直至光电传感器零位与被监测的带材边重合。如此往返跟踪最终得到端部整齐的卷材。

纠偏控制系统按照控制类型来区分,可分为:
(1) 边缘位置控制型(E.P.C);

(2) 线条位置控制型(L.P.C);

(3) 中心线位置控制型(C.P.C);

在轻工行业往往使用电气系统进行纠偏和对中控制。


图1

光电开关的三种安装方式
(1).双开关单边控制
光电头置于材料一边。使材料边缘处于光电传感器二不灵敏区内。
优点:控制误差较小,材料宽度变化时,光电头位置可以不变。
缺点:如果边缘破损,会强制跟踪导致材料撕断。材料走完,执行机构会跑到极限位置。
(2).单开关单边控制
单边单开关控制时,光电头置于材料一边。使材料边缘处于光电传感器光斑下。
优点:控制误差较小,调试简单;材料宽度变化时,光电头位置可以不变。
缺点:如果边缘破损,会强制跟踪导致材料撕断;材料走完,执行机构会跑到极限位置;无平衡点,电机不停转动。
(3).双开关双边控制
用两个光电开关,分别置于材料两边,始终保持两光电头状态相同。
优点:如果材料边缘破损,或材料走完,都不影响运行。
缺点:如果材料宽度经常变化,就需要经常改变光电头位置,如果两光电头光轴之间的距离与材料宽度不等,则会产生纠偏误差。


图2

4、系统的工作原理和工作过程


图3

系统工作原理如图3所示: 带钢位置传感器对带钢边缘进行检测, 检测结果送入微控制器, 微控制器计算出偏差信号并给出相应的控制信号, 控制信号经伺服驱动器放大后送至伺服电机, 电机带动智能换向阀, 换向阀驱动油缸动作, 从而驱动纠偏或对中执行机构移动, 实现纠偏或对中。

工作过程如下: 此系统有手动和自动两个工作方式, 通过按键进行选择。按键位于人工操作台上, 在手动方式下, 有5 个按键, 按手动/ 自动键可以进行工作方式的选择。前进键和后退键按下可以让纠偏或对中执行机构前进和后退。在每次带钢纠偏或对中操作结束时, 取满值按键按下则位置传感器会取满值电压一次, 有效地避免了因光源受污染而使系统的卷取或对中精度降低的问题。油路阻塞按键按下则是检测油路是否阻塞。在自动方式下, 微控制器自动接收位置传感器的信号, 计算出偏移量信号, 然后发出控制信号传给纠偏或对中执行机构, 自动实现纠偏或对中。

5、系统的功能

(1) 手动操作功能: 通过人工操作台按键控制纠偏执行机构前进和后退。

(2) 纠偏执行机构对中功能: 适用于卷取机, 在带钢刚上卷时, 使卷取机对中。

(3) 半自动寻边功能: 通过手动操作使位置传感器自动寻找带钢边缘, 并使带钢正好遮住光接收器的一半。

(4) 自动纠偏和对中功能: 在自动方式下, 系统按工作过程所述自动实现纠偏或对中。

(5) 自动补偿反射光污染功能: 在每次纠偏(对中) 结束时, 采样满值电压, 作为下一次操作的满值电压的预定值。

(6) 检测头快速回退功能: 在开卷机和卷取机操作接近带钢尾部时, 位置传感器可快速退回, 防止带钢打坏位置传感器。

(7) 参数调整与完善的故障诊断功能: 系统参数可以调整, 如果出错, 显示错误代码, 便于查找错误并及时更正。

6、技术参数

纠偏系统精度:<=0.1mm
纠偏响应时间:4ms
纠偏速度:0–50mm/s
纠偏最大推力:300kg
纠偏功率120VA
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jingke3505
2009年12月22日 10:25:51
6楼
这种真少,谢谢啦
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tojoty
2010年03月04日 08:55:32
7楼
感谢楼主的无私奉献
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hhh36cn
2010年05月02日 07:42:07
8楼
很好很强大 ,楼主真的不错 值得表扬,这就是我踏破铁鞋无觅处所要找的资料
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bdliuhj
2010年05月03日 11:45:15
9楼
感谢楼主的无私奉献
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yuzai1005
2010年05月10日 09:27:31
10楼
是照本宣科来的东西吧,实际上有很多东西不一定要的
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stainsteel
2010年05月14日 13:46:33
11楼
不管是否实用,学习了!
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