西门子3VA1025-2ED42-0AA0

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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旧设备改造系统。
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：a.出厂日期b. 厂商（国产， 进口）c.电机的额定电压d.额定电流e.相数。
2. 电机的负载特性类型.
3. 工作制式。
4. 电机起动方式。
5. 工作环境。如现场的温度、防护等级、电磁辐射等级、防爆等级、配电具体参数。
6. 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）
7. 变频柜拖动电机的数量及方式。
8. 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。
9.变频柜的外围传感变送器的选用参数及采样地点。
10.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。
11.强电回路与弱电回路的隔离。采集及控制信号的隔离。
12.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。
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**电机
（2） 变频柜应加装**冷却风扇
（3） 增大电机容量，降低负载特性
（4） 增大变频器的容量
（5） 变频器的容量与电机的容量关系应根据品牌，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） 电机与变频器容量关系。
关系系数 国外变频器容量 国产变频器容量
国外变频器容量相当国外电机容量 1.3-1.5电机容量 国产电机容量 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，**过特定速度时，按恒功率运转。
恒功率机械特性较复杂。
对于每个变频控制柜，设计是整个系统重点，较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。
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。
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：a.功率 b.扭矩 c.转速
（2） 确定电机特性:a.额定电压 b.额定功率 c.额定电流
（3） 根据以上条件和实际客户的需要，对下列电器元件取舍:
a.TR-变压器为可选项，根据电压等级标准，选配。
b.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。
c.QA-空开，一般要选择为1.2倍额定变频器电流
d.KM-接触器，必须要选择为额定变频器电流
e.LY-防雷浪涌器，较好要，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。
f.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-较大频率 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。
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/输出的弱电信号与PLC、仪表、传感变送器一定采取信号隔离，否则控制系统信号混乱，系统不正常。
（2） 与PLC常规控制系统接口，一定加装浪涌吸收器，控制电源应采用隔离变压器， 进行电气隔离。
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：
a. 多大功率变频器
b. 配什么类型电缆
c. 多大的线径
d. 配多远。一般可以查表格或计算。
e. 接地配线。
f. 抗干扰布线。是非常重要的,一般强电电缆用带屏蔽电缆，电缆及屏蔽层用金属卡固定安装底板上，也有的加装屏蔽金属环，抗干扰。
g. 进出线的电缆管接头配置。
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**，才能作出较高质量和水平的控制柜。

 1   引言   
采用变频器驱动异步电动机调速。在异步电动机确定后，通常应根据异步电动机的额定电流来选择变频器，或者根据异步电动机实际运行中的电流值(较大值)来选择变频器。当运行方式不同时，变频器容量的计算方式和选择方法不同，变频器应满足的条件也不一样。选择变频器容量时，变频器的额定电流是一个关键量，变频器的容量应按运行过程中可能出现的较大工作电流来选择。变频器的运行一般有以下几种方式。
2  连续运转时所需的变频器容量的计算
由于变频器传给电动机的是脉冲电流，其脉动值比工频供电时电流要大，因此须将变频器的容量留有适当的余量。此时，变频器应同时满足以下三个条件：
   
式中：PM、η、cosφ、UM、IM分别为电动机输出功率、效率(取0.85)、功率因数(取0.75)、电压(V)、电流(A)。
K：电流波形的修正系数(PWM方式取1.05～1.1)
PCN：变频器的额定容量(KVA)
ICN：变频器的额定电流(A)
式中IM如按电动机实际运行中的较大电流来选择变频器时，变频器的容量可以适当缩小。
3  加减速时变频器容量的选择
变频器的较大输出转矩是由变频器的较大输出电流决定的。一般情况下，对于短时的加减速而言，变频器允许达到额定输出电流的130％～150％(视变频器容量)，因此，在短时加减速时的输出转矩也可以增大；反之，如只需要较小的加减速转矩时，也可降低选择变频器的容量。由于电流的脉动原因，此时应将变频器的较大输出电流降低10％后再进行选定。
4  频繁加减速运转时变频器容量的选定
根据加速、恒速、减速等各种运行状态下的电流值，按下式确定：
I1CN＝[(I1t1+I2t2+…+I5t5)/(t1+t2+…t5)]K0
式中：I1CN：变频器额定输出电流(A)
I1、I2、…I5：各运行状态平均电流(A)
t1、t2、…t5：各运行状态下的时间
K0：安全系数(运行频繁时取1.2，其它条件下为1.1)
5  一台变频器传动多台电动机，且多台电动机并联运行，即成组传动
用一台变频器使多台电机并联运转时，对于一小部分电机开始起动后，再追加投入其他电机起动的场合，此时变频器的电压、频率已经上升，追加投入的电机将产生大的起动电流，因此，变频器容量与同时起动时相比需要大些。
以变频器短时过载能力为150％，1min为例计算变频器的容量，此时若电机加速时间在1min内，则应满足以下两式
 
若电机加速在1mn以上时
 
式中：nT：并联电机的台数
ns：同时起动的台数
PCN1：连续容量(KVA)  PCN1=KPMnT/ηcos   
PM：电动机输出功率
η：电动机的效率(约取0.85)
cosφ：电动机的功率因数(常取0.75)
Ks：电机起动电流/电机额定电流
IM：电机额定电流
K：电流波形正系数(PWM方式取1.05～1.10)
PCN：变频器容量(KVA)
ICN：变频器额定电流(A)
变频器驱动多台电动机，但其中可能有一台电动机随时挂接到变频器或随时退出运行。此时变频器的额定输出电流可按下式计算：
 
式中：IICN：变频器额定输出电流(A)
IMN：电动机额定输入电流(A)
IMQ：较大一台电动机的起动电流(A)
K：安全系数，一般取1.05～1.10
J：余下的电动机台数
6  电动机直接起动时所需变频器容量的计算
通常，三相异步电动机直接用工频起动时起动电流为其额定电流的5～7倍，对于电动机功率小于10kW的电机直接起动时，可按下式选取变频器。
I1CN≥IK/Kg
式中：IK：在额定电压、额定频率下电机起动时的堵转电流(A)；
Kg：变频器的允许过载倍数  Kg＝1.3～1.5
在运行中，如电机电流不规则变化，此时不易获得运行特性曲线，这时可使电机在输出较大转矩时的电流限制在变频器的额定输出电流内进行选定。
7  大惯性负载起动时变频器容量的计算
通过变频器过载容量通常多为125％、60s或150％、60s。需要**过此值的过载容量时，必须增大变频器的容量。这种情况下，一般按下式计算变频器的容量：
 
式中：GD2：换算到电机轴上的转动惯量值(N·m2)
TL：负载转矩(N·m)
η，cosφ，nM分别为电机的效率(取0.85)，功率因数(取0.75)，额定转速(r/min)。
tA：电机加速时间(s)由负载要求确定
K：电流波形的修正系数(PWM方式取1.05～1.10)
PCN：变频器的额定容量(KVA)
8  轻载电动机时变频器的选择
电动机的实际负载比电动机的额定输出功率小时，多认为可选择与实际负载相称的变频器容量，但是对于通用变频器，即使实际负载小，使用比按电机额定功率选择的变频器容量小的变频器并不理想，这主要是由于以下原因；
1)  电机在空载时也流过额定电流的30％～50％的励磁电流。
2)  起动时流过的起动电流与电动机施加的电压、频率相对应，而与负载转矩无关，如果变频器容量小，此电流**过过流容量，则往往不能起动。
3)  电机容量大，则以变频器容量为基准的电机漏抗百分比变小，变频器输出电流的脉动增大，因而过流保护容量动作，往往不能运转。
4)  电机用通用变频器起动时，其起动转矩同用工频电源起动相比多数变小，根据负载的起动转矩特性，有时不能起动。另外，在低速运转区的转矩有比额定转矩减小的倾向，用选定的变频器和电机不能满足负载所要求的起动转矩和低速区转矩时，变频器和电机的容量还需要再加大。
以上介绍的是几种不同情况下变频器的容量计算与选择方法，具体选择容量时，既要充分利用变频器的过载能力，又要不至于在负载运行时使装置**温。有些制造厂(如ABB公司)还备有确定装置定额软件，只要用户提出明确的负载图就可以确定装置的输出定额。