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西門子變頻器以其強大的品牌效應(yīng),打破了以前日本品牌變頻器在中國市場上的壟斷地位,據(jù)有關(guān)專業(yè)市場調(diào)研機構(gòu)的統(tǒng)計,西門子的高低壓變頻器在中國市場上已****。
西門子變頻器在中國市場的使用早是在鋼鐵行業(yè),
西門子變頻器(圖1)
然而在當時電機調(diào)速還是以直流調(diào)速為主,變頻器的應(yīng)用還是一個新興的市場,但隨著電子元器件的不斷發(fā)展以及控制理論的不斷成熟,變頻調(diào)速已逐步取代了直流調(diào)速,成為驅(qū)動產(chǎn)品的主流,西門子變頻器因其強大的品牌效應(yīng)在這巨大的中國市場中**了**規(guī)模的發(fā)展,西門子在中國變頻器市場的成功發(fā)展應(yīng)該說是西門子品牌與技術(shù)的**結(jié)合。在中國市場上我們能碰到的早期的西門子變頻器主要有電流源的SIMOVERT A,以及電壓源的SIMOVERT P,這些變頻器也主要由于設(shè)備的引進而一起進入了中國的市場,目前仍有少量的使用,而其后在中國市場大量銷售的主要有MICRO MASTER和MIDI MASTER,以及西門子變頻器為成功的一個系列SIMOVERT MASTERDRIVE,也就是我們常說的6SE70系列。它不僅提供了通用場合使用的AC變頻器,也提供了在造紙,化纖等特殊行業(yè)要求使用的多電機傳動的直流母線方案。當然西門子也推出了在我個人看來技術(shù)上比較失敗然而在市場上卻相當成功的ECO變頻器,在技術(shù)上的失敗主要是由于它有太高的故障率,市場上的成功主要是因為它追趕了富士變頻器成為中國市場的品牌。現(xiàn)在西門子在中國市場上的主要機型就是MM420,MM440.6SE70系列。
選擇來栗的優(yōu)勢:
1、 采購總部位于德國,德國總公司直接歐美廠家采購,5000多家優(yōu)質(zhì)供應(yīng)商。
2、 技術(shù)力量強大,有專業(yè)技術(shù)人員,相關(guān)品牌可提供產(chǎn)品的技術(shù)資料。
3、 德國公司集中采購,發(fā)貨及時庫存充足。
4、 貨期及時,拼單貨運。每周從德國發(fā)貨。
5、 合作過程簡約,直接源頭采購成本低。
設(shè)置編輯
變頻器的設(shè)定參數(shù)多,每個參數(shù)均有一定的選擇范圍,
西門子變頻器(圖2)
使用中常常遇到因個別參數(shù)設(shè)置不當,導(dǎo)致變頻器不能正常工作的現(xiàn)象。
控制方
式:即速度控制、轉(zhuǎn)距控制、PID控制或其他方式。采取控制方式后,一般要根據(jù)控制精度,需要進行靜態(tài)或動態(tài)辨識。
低運行頻率:即電機運行的小轉(zhuǎn)速,電機在低轉(zhuǎn)速下運行時,其散熱性能很差,電機長時間運行在低轉(zhuǎn)速下,會導(dǎo)致電機燒毀。而且低速時,其電纜中的電流也會增大,也會導(dǎo)致電纜發(fā)熱。
高運行頻率:一般的變頻器大頻率到60Hz,有的甚至到400 Hz,高頻率將使電機高速運轉(zhuǎn),這對普通電機來說,其軸承不能長時間的**額定轉(zhuǎn)速運行,電機的轉(zhuǎn)子是否能承受這樣的離心力。
載波頻率:載波頻率設(shè)置的越高其高次諧波分量越大,這和電纜的長度,電機發(fā)熱,電纜發(fā)熱變頻器發(fā)熱等因素是密切相關(guān)的。
電機參數(shù):變頻器在參數(shù)中設(shè)定電機的功率、電流、電壓、轉(zhuǎn)速、大頻率,這些參數(shù)可以從電機銘牌中直接得到。
跳頻:在某個頻率點上,有可能會發(fā)生共振現(xiàn)象,特別在整個裝置比較高時;在控制壓縮機時,要避免壓縮機的喘振點。
控制
變頻器日常使用中出現(xiàn)的一些問題,很多情況下都是因為變頻器參數(shù)設(shè)置不當引起的。西門子變頻器可設(shè)置的參數(shù)有幾千個,只有系統(tǒng)地、合適地、準確地設(shè)置參數(shù)才能充分利用變頻器性能。[1]
變頻器控制方式的選擇由負荷的力矩特性所決定,電動機的機械負載轉(zhuǎn)矩特性根據(jù)下列關(guān)系式?jīng)Q定:
p= t n/ 9550
式中:p——電動機功率(kw)
t——轉(zhuǎn)矩(n. m)
n——轉(zhuǎn)速(r/ min)
轉(zhuǎn)矩t與轉(zhuǎn)速n的關(guān)系根據(jù)負載種類大體可分為3種[2]。
(1)即使速度變化轉(zhuǎn)矩也不大變化的恒轉(zhuǎn)矩負載,此類負載如傳送帶、起重機、擠壓機、壓縮機等。
(2)隨著轉(zhuǎn)速的降低,轉(zhuǎn)矩按轉(zhuǎn)速的平方減小的負載。此類負載如風(fēng)機、各種液體泵等。
(3)轉(zhuǎn)速越高,轉(zhuǎn)矩越小的恒功率負載。此類負載如軋機、機床主軸、卷取機等。
變頻器提供的控制方式有v/f控制、矢量控制、力矩控制。v/f控制中有線性v/f控制、拋物線特性v/f控制。將變頻器參數(shù)p1300設(shè)為0,變頻器工作于線性
v/f控制方式,將使調(diào)速時的磁通與勵磁電流基本不變。適用于工作轉(zhuǎn)速不在低頻段的一般恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速對象。
將p1300設(shè)為2,變頻器工作于拋物線特性v/f控制方式,這種方式適用于風(fēng)機、水泵類負載。這類負載的軸功率n近似地與轉(zhuǎn)速n的3次方成正比。其轉(zhuǎn)矩m近似地與轉(zhuǎn)速n的平方成正比。對于這種負載,如果變頻器的v/f特性是線性關(guān)系,則低速時電機的許用轉(zhuǎn)矩遠大于負載轉(zhuǎn)矩,從而造成功率因數(shù)和效率的嚴重下降。為了適應(yīng)這種負載的需要,使電壓隨著輸出頻率的減小以平方關(guān)系減小,從而減小電機的磁通和勵磁電流,使功率因數(shù)保持在適當?shù)姆秶鷥?nèi)。
可以進一步通過設(shè)置參數(shù)使v/f控制曲線適合負載特性。將p1312在0至250之間設(shè)置合適的值,具有起動提升功能。將低頻時的輸出電壓相對于線性的v/f曲線作適當?shù)奶岣咭匝a償在低頻時定子電阻引起的壓降導(dǎo)致電機轉(zhuǎn)矩減小的問題。適用于大起動轉(zhuǎn)矩的調(diào)速對象。
變頻器v/f控制方式驅(qū)動電機時,在某些頻率段,電機的電流、轉(zhuǎn)速會發(fā)生振蕩,嚴重時系統(tǒng)無法運行,甚至在加速過程中出現(xiàn)過電流保護,使得電機不能正常啟動,在電機輕載或轉(zhuǎn)矩慣量較小時較為嚴重。可以根據(jù)系統(tǒng)出現(xiàn)振蕩的頻率點,在v/f曲線上設(shè)置跳轉(zhuǎn)點及跳轉(zhuǎn)頻帶寬度,當電機加速時可以自動跳過這些頻率段,保證系統(tǒng)能夠正常運行。從p1091至p1094可以設(shè)定4個不同的跳轉(zhuǎn)點,設(shè)置p1101確定跳轉(zhuǎn)頻帶寬度。
有些負載在特定的頻率下需要電機提供特定的轉(zhuǎn)矩,用可編程的v/f控制對應(yīng)設(shè)置變頻器參數(shù)即可得到所需控制曲線。設(shè)置p1320、p1322、p1324確定可編程的v/f特性頻率座標,對應(yīng)的p1321、p1323、p1325為可編程的v/f 特性電壓座標。
參數(shù)p1300設(shè)置為20,變頻器工作于矢量控制。這種控制相對完善,調(diào)速范圍寬,低速范圍起動力矩高,精度高達0.01%,響應(yīng)很快,高精度調(diào)速都采用svpwm矢量控制方式。
參數(shù)p1300設(shè)置為22,變頻器工作于矢量轉(zhuǎn)矩控制。這種控制方式是目前**上**的控制方式,其他方式是模擬直流電動機的參數(shù),進行保角變換而進行調(diào)節(jié)控制的,矢量轉(zhuǎn)矩控制是直接取交流電動機參數(shù)進行控制,控制簡單,精確度高。
常見型號
MicroMaster440
西門子變頻器MicroMaster440是全新一代可以廣泛應(yīng)用的多功能標準變頻器。
它采用高性能的矢量控制技術(shù),提供低速高轉(zhuǎn)矩輸出和良好的動態(tài)特性,同時具備**強的過載能力,以滿足廣泛的應(yīng)用場合。創(chuàng)新的BiCo(內(nèi)部功能互聯(lián))功能有無可比擬的靈活性。
主要特征:
200V-240V ±10%,單相/三相,交流,0.12kW-45kW; 380V-480V±10%,三相,交流,0.37kW-250kW;
矢量控制方式,可構(gòu)成閉環(huán)矢量控制,閉環(huán)轉(zhuǎn)矩控制;
高過載能力,內(nèi)置制動單元;
三組參數(shù)切換功能??刂乒δ埽?線性v/f控制,平方v/f控制,可編程多點設(shè)定v/f控制,磁通電流控制免測速矢量控制,閉環(huán)矢量控制,閉環(huán)轉(zhuǎn)矩控制,節(jié)能控制模式;
標準參數(shù)結(jié)構(gòu),標準調(diào)試軟件;
數(shù)字量輸入6個,模擬量輸入2個,模擬量輸出2個,繼電器輸出3個;
獨立I/O端子板,方便維護;
采用BiCo技術(shù),實現(xiàn)I/O端口自由連接;
內(nèi)置PID控制器,參數(shù)自整定;
集成RS485通訊接口,可選PROFIBUS-DP/Device-Net通訊模塊;
具有15個固定頻率,4個跳轉(zhuǎn)頻率,可編程;
可實現(xiàn)主/從控制及力矩控制方式;
在電源消失或故障時具有"自動再起動"功能;
靈活的斜坡函數(shù)發(fā)生器,帶有起始段和結(jié)束段的平滑特性;
快速電流限制(FCL),防止運行中不應(yīng)有的跳閘;
有直流制動和復(fù)合制動方式提高制動性能。
保護功能:
過載能力為200%額定負載電流,持續(xù)時間3秒和150%額定負載電流,持續(xù)時間60秒;
過電壓、欠電壓保護;
變頻器、電機過熱保護;
接地故障保護,短路保護;
閉鎖電機保護,防止失速保護;
采用PIN編號實現(xiàn)參數(shù)連鎖。
MicroMaster430
西門子變頻器MicroMaster430是全新一代標準變頻器中的風(fēng)機和泵類變轉(zhuǎn)矩負載*。功率范圍7.5kW至250kW。它按照**要求設(shè)計,并使用內(nèi)部功能互聯(lián)(BiCo)技術(shù),具有高度可靠性和靈活性??刂栖浖梢詫崿F(xiàn)**功能:多泵切換、手動/自動切換、旁路功能、斷帶及缺水檢測、節(jié)能運行方式等。
主要特征:
380V-480V±10%,三相,交流,7.5kW-250kW;
風(fēng)機和泵類變轉(zhuǎn)矩負載**;
牢固的EMC(電磁兼容性)設(shè)計;
控制信號的快速響應(yīng);
控制功能:
線性v/f控制,并帶有增強電機動態(tài)響應(yīng)和控制特性的磁通電流控制(FCC),多點v/f控制;
內(nèi)置PID控制器;
快速電流限制,防止運行中不應(yīng)有的跳閘;
數(shù)字量輸入6個,模擬量輸入2個,模擬量輸出2個,繼電器輸出3個;
具有15個固定頻率,4個跳轉(zhuǎn)頻率,可編程;
采用BiCo技術(shù),實現(xiàn)I/O端口自由連接;
集成RS485通訊接口,可選PROFIBUS-DP通訊模塊;
靈活的斜坡函數(shù)發(fā)生器,可選平滑功能;
三組參數(shù)切換功能:電機數(shù)據(jù)切換,命令數(shù)據(jù)切換;
風(fēng)機和泵類**功能:
多泵切換;
旁路功能;
手動/自動切換;
斷帶及缺水檢測 ;
節(jié)能方式;
保護功能:
過載能力為140%額定負載電流,持續(xù)時間3秒和110%額定負載電流,持續(xù)時間60秒;
過電壓、欠電壓保護;
變頻器過溫保護;
接地故障保護,短路保護;
I2t電動機過熱保護;
PTC Y電機保護。
西門子變頻器MicroMaster420
西門子變頻器MicroMaster420是全新一代模塊化設(shè)計的多功能標準變頻器。它友好的用戶界面,讓你的安裝、操作和控制象玩游戲一樣靈活方便。全新的IGBT技術(shù)、強大的通訊能力、精確的控制性能、和高可靠性都讓控制變成一種樂趣。
主要特征:
200V-240V ±10%,單相/三相,交流,0.12kW-5.5kW;
380V-480V±10%,三相,交流,0.37kW-11kW;
模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計,具有多的靈活性;
標準參數(shù)訪問結(jié)構(gòu),操作方便。
控制功能:
線性v/f控制,平方v/f控制,可編程多點設(shè)定v/f控制;
磁通電流控制(FCC),可以改善動態(tài)響應(yīng)特性;
新的IGBT技術(shù),數(shù)字微處理器控制;
數(shù)字量輸入3個,模擬量輸入1個,模擬量輸出1個,繼電器輸出1個;
集成RS485通訊接口,可選PROFIBUS-DP通訊模塊/Device-Net模板;
具有7個固定頻率,4個跳轉(zhuǎn)頻率,可編程;
捕捉再起動功能;
在電源消失或故障時具有“自動再起動”功能;
靈活的斜坡函數(shù)發(fā)生器,帶有起始段和結(jié)束段的平滑特性;
快速電流限制(FCL),防止運行中不應(yīng)有的跳閘;
有直流制動和復(fù)合制動方式提高制動性能;
采用BiCo技術(shù),實現(xiàn)I/O端口自由連接。
保護功能:
過載能力為150%額定負載電流,持續(xù)時間60秒;
過電壓、欠電壓保護;
變頻器過溫保護;
接地故障保護,短路保護;
I2t電動機過熱保護;
采用PTC通過數(shù)字端接入的電機過熱保護;
采用PIN編號實現(xiàn)參數(shù)連鎖;
閉鎖電機保護,防止失速保護。
西門子G120C緊湊型變頻器
SINAMICS G120C緊湊型變頻器,在許多方面為同類變頻器的設(shè)計樹立了**。包括它緊湊的尺寸,便捷的快速調(diào)試,簡單的面板操作,方便友好的維護以及豐富的集成功能都將成為新的標準。
SINAMICS G120C是專門為滿足OEM用戶對于高性價比和節(jié)省空間的要求而設(shè)計的變頻器,同時它還具有操作簡單和功能豐富的特點。這個系列的變頻器與同類相比相同的功率具有較小的尺寸,并且它安裝快速,調(diào)試簡便,以及它友好的用戶接線方式和簡單的調(diào)試工具都使它與眾不同。集成眾多功能:安全功能(STO,可通過端子或PROFIsafe激活),多種可選的通用的現(xiàn)場總線接口,以及用于參數(shù)拷貝的存儲卡槽。
SINAMICS G120C 變頻器包含三個不同的尺寸功率范圍從0.55kW到18.5kW。為了提高能效,變頻器集成了矢量控制實現(xiàn)能量的優(yōu)化利用并自動降低了磁通。該系列的變頻器是全集成自動化的組成部分,并且可選PROFIBUS, Modbus RTU,CAN以及USS 等通訊接口。操作控制和調(diào)試可以快速簡單地采用PC機通過USB接口,或者采用BOP-2(基本操作面板)或IOP(智能操作面板)來實現(xiàn)。[2]
日常維護
操作人員必須熟悉西門子變頻器的基本工作原理、功能特點,
西門子變頻器(圖3)
具有電工操作常識。在對變頻器日常維護之前,必須保證設(shè)備總電源全部切斷;并且在變頻器顯示完全消失的3-30分鐘(根據(jù)變頻器的功率)后再進行。應(yīng)注意檢查電網(wǎng)電壓,改善變頻器、電機及線路的周邊環(huán)境,定期清除變頻器內(nèi)部灰塵,通過加強設(shè)備管理大限度地降低變頻器的故障率。
1、冷卻風(fēng)扇
變頻器的功率模塊是發(fā)熱嚴重的器件,其連續(xù)工作所產(chǎn)生的熱量必須要及時排出,一般風(fēng)扇的壽命大約為20kh~40kh。按變頻器連續(xù)運行折算為3~5年就要更換一次風(fēng)扇,避免因散熱不良引發(fā)故障。
2、濾波電容
中間電路濾波電容:又稱電解電容,該電容的作用:濾除整流后的電壓紋波,還在整流與逆變器之間起去耦作用,以消除相互干擾,還為電動機提供必要的無功功率,要承受較大的脈沖電流,所以使用壽命短,因其要在工作中儲能,所以必須長期通電,它連續(xù)工作產(chǎn)生的熱量加上變頻器本身產(chǎn)生的熱量都會加速其電解液的干涸,直接影響其容量的大小。正常情況下電容的使用壽命為5年。建議每年定期檢查電容容量一次,一般其容量減少20%以上應(yīng)更換。
3、防腐劑的使用
因一些公司的生產(chǎn)特性,各電氣mcc室的腐蝕氣體濃度過大,致使很多電氣設(shè)備因腐蝕損壞(包括變頻器)。
為了解決以上問題可安裝一套空調(diào)系統(tǒng),用正壓新鮮風(fēng)來改善環(huán)境條件。為減少腐蝕性氣體對電路板上元器件的腐蝕,還可要求變頻器生產(chǎn)廠家對線路板進行防腐加工,維修后也要噴涂防腐劑,有效地降低了變頻器的故障率,提高了使用效率。
4、給變頻器除塵:變頻器根據(jù)使用環(huán)境的不同,應(yīng)定期檢查散熱通道、及電路板中有無積累灰塵,一般每半年清理一次,至少也要一年清理一次,以確保變頻器散熱良好,使其避免因散熱不良而引發(fā)故障。
在保養(yǎng)的同時要仔細檢查變頻器,定期送電,帶電機工作在2hz 的低頻約10分鐘,以確保變頻器工作正常。
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