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SIEMENS 西門子變頻器器技術參數
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西門子在“2014中國工業博覽會”現場發布了SinamicsV20變頻器全新E尺寸模塊。該模塊的功率可達30kW,適用于風機、水泵、壓縮機、輸送設備、攪拌機、石材切割等大功率應用場合,并具有重過載和輕過載的雙重模式,可以實現小功率變頻器驅動大電機,有效降低客戶的采購成本。
西門子V20變頻器介紹西門子V20變頻器是西門子于2012年推出的一款適合基本應用的變頻器,由西門子中、德、英三國工程師共同設計研發,并在西門子數控(南京)有限公司生產。憑借調試過程快捷、易于操作、穩定可靠及經濟高效等優勢,面市兩年間,西門子V20變頻器已經成為風機水泵、物料輸送類及加工類設備等行業客戶對驅動產品的,可以為他們提供簡易、經濟的驅動解決方案。此前,西門子V20變頻器有4種外形尺寸可供選擇,功率為15kW。E尺寸模塊的推出使西門子V20變頻器適用的功率提升到30kW。該模塊繼承西門子20變頻器可靠性高、故障率低等特點,結構設計更優化,且發布前在多個進行應用測試,并得到了認可。西門子根據幾十個和地區客戶需求的調研結果,對所有SinamicsV20變頻器的軟件功能進行了全面的升級。增加了故障數據記錄功能,使客戶在處理故障報警的時候追蹤到故障發生時刻的內部信息,更加清楚故障發生的原因,能夠有的放矢地解決技術問題,減少故障處理時間。在新的軟件版本中,調試工程師無需做記錄,也可以方便地查看自己修改的參數,調試變得更加簡單順手。這些改進使SinamicsV20家族能更好地滿足客戶的需求。西門子V90變頻器介紹:
西門子V90伺服驅動系統作為SINAMICS驅動系列家族的新成員,與SIMOTICS S-1FL6 結合,組成的伺服驅動系統,實現位置控制、速度控制和扭矩控制。通過優化的設計,SINAMICS V90確保了的伺服控制性能,經濟實用、穩定可靠。西門子V90 單軸伺服驅動器V90 設計用于運動控制以滿足一般的伺服應用,充分考慮了機床制造商和系統集成商所面臨的成本和市場挑戰。V90 支持即插即用式調試,伺服性能充分優化,與 SIMATIC PLC 快速集成,具有值得信賴的可靠性。與全新的 SIMOTICS S-1FL6 伺服電機配套使用,形成的伺服系統。V90 支持內部設定值位置控制、外部脈沖位置控制、速度控制和扭矩控制,整合了脈沖輸入、模擬量輸入/輸出、數字量輸入/輸出以及編碼器脈沖輸出接口。通過實時自動優化和自動諧振抑制功能,可以自動優化為一個兼顧高動態性能和平滑運行的系統。此外,脈沖輸入支持 1 MHz,充分保證了高精度定位。西門子 V90特點:1成本低:集成所有控制模式:外部脈沖位置、內部設定值位置、速度和轉矩控制;2、全功率驅動標配內置制動電阻;3、集成抱閘繼電器。2伺服性能優異:自動優化功能使設備獲得更高的動態性能;2、自動抑制機械諧振頻率;3、1 MHz 的高速脈沖輸入;4、20 位分辨率的值編碼器;5、優化的系統性能:3 倍過載能力、電機低扭矩紋波以及驅動與電機的整合;3使用方便:快速便捷的伺服優化和機械優化;2、簡單易用的 SINAMICS V-ASSISTANT 調試工具;3、兼容 PLC 和運動控制器的雙通道脈沖設定值;4、通用 SD 卡參數復制;5、電機電纜連接器可旋轉,支持多角度旋轉,可快速鎖緊/釋放;4運用廣泛:1、裝卸機:如碼垛機;2、包裝機:如貼標機、枕式包裝機;3、自動組裝機;4、刀具切換機;5、印刷機:如絲網印花機;6、纏繞機;7、金屬成型機:如折彎機等。XMZ 西門子G120模塊化變頻器產品系列推出兩款新型功率模塊和一款新型控制單元。作為對整體系統加強的一部分,西門子全新推出的模塊包括新一代PM240-2 FSA和PM230 IP20功率模塊,這兩款模塊均在可實現更高功率密度的全新硬件平臺上研發。由于支持穿墻式安裝,這兩款新型功率模塊可以實現創新的冷卻解決方案。CU240E-2控制單元支持自動化以太網標準的Profinet通信選型。這有利于實時執行基于以太網的創新系統設計。西門子G120模塊化變頻器系統的性能顯著增強。PM240-2 FSA功率模塊基于新型硬件平臺開發,與以前的1.5kW LO的功率密度相比,該平臺可在外形尺寸FSA中實現高達3kW LO的功率密度。其穿墻式安裝適用于創新的冷卻概念,能夠適用于對控制柜散熱有嚴格要求的應用。西門子還在這個新一代功率模塊設計中配備了緊湊的集成濾波器。

西門子G120變頻器介紹:西門子在G120系列的平臺上深入研發出CU240E-2控制單元。除了現有的Profibus DP、RS485、USS和Modbus RTU通信接口之外,CU240E-2控制單元還將提供適用于Profinet通信版本的新型控制單元。Profinet是Profibus DP現場總線的增強標準,在工業通信方面有更大的靈活性、效率和更高的性能。例如,現場總線和以太網通信可同時實現高數據速率傳播。Profinet可實現高性能應用的快速數據交換。該控制單元也可以通過介質冗余實現替代通信通道,提高工廠在通信線路故障過程中的利用率。該控制單元可與所有G120功率模塊配套使用,并標配STO(安全轉矩截止)安全功能,F型則配備擴展的安全功能 SS1(安全停車1)和SLS(安全限速)。集成的USB接口使調試變得輕松。西門子G120變頻器系列是適應于整個工業和商業應用領域的通用變頻器。它普遍適用于包括機械、汽車、紡織、印刷、包裝和化工行業,以及材料處理等重要領域。針對其模塊化西門子G120變頻器系列,西門子驅動技術集團又新推兩款新型功率模塊和一款新型控制單元。關于西門子在中國:西門子是電子電氣工程領域的企業,主要業務集中在工業、能源、醫療、基礎設施與城市四大業務領域。140年來,西門子以其創新的技術、的解決方案和產品堅持不懈地與中國開展全面合作,并以不斷的創新、出眾的品質和令人信賴的可靠性得到廣泛認可。在2011財年(2010年10月1日到2011年9月30日),西門子在中國的總營收達到63.9億歐元(不包括歐司朗和西門子IT解決方案和服務集團)。今天,西門子在中國擁有約30,000名員工,建立了16個研發中心、65家運營企業和65個地區辦事處,已經發展成為中國經濟不可分割的一部分,并竭誠與中國攜手合作,共同致力于實現可持續發展。西門子工業業務領域:作為供應商之一,為工業客戶提供創新環保的產品與解決方案。憑借完整的自動化技術與工業軟件、扎實的行業市場專業以及以技術為基礎的服務,工業業務領域幫助客戶提高生產力、效率和靈活性。西門子工業業務領域能夠提供的自動化技術、工業控制和驅動技術以及工業軟件,能夠滿足生產企業的所有需求,涵蓋整個價值鏈——從產品設計和開發,到產品生產、銷售和服務。同時,還能針對客戶*的市場和需求,提供專門的綜合定制服務,以使客戶獲益化。通過采用的軟件和自動化技術,能夠縮短產品投放市場時間高達50%,同時大幅降低生產企業的能源和污水處理成本。因此,憑借其節能產品和解決方案,西門子工業業務領域能夠大大提高客戶的市場競爭力,并為環境保護事業做出重要貢獻。工業業務領域由工業自動化集團、驅動技術集團、客戶服務以及冶金技術部構成。西門子工業業務領域驅動技術集團:西門子工業業務領域驅動技術集團是電氣和機械裝設備整個驅動鏈的供應商。為客戶提供創新、可靠、高效和高質量的產品、系統、解決方案。 驅動技術集團廣泛服務于制造和流程工業以及建筑和能源領域等行業市場。該集團用其的產品和解決方案幫助客戶提高生產率,能源利用率以及產品生產的可靠性。

在交流電動機調速方式中,變頻器調速既能實現無級調速,又能節能,在工業生產中應用十分廣泛。然而變頻器常處在一個較“復雜”的環境中,本身輸入側是一個非線性的整流電路,外接電源電網含有諧波,還有其他設備的高次諧波等等。因此,盡管選擇性能優良的變頻器,但組建的系統中變頻器運行效果不令人滿意。大量工程實踐證明,為了防止電網和其他干擾源對變頻器的干擾,同時減少變頻器將對其他設備和電網的影響,常在變頻器的輸入、輸出端配置相應的濾波器、電抗器、斷路器等外圍設備。所以變頻器保護外圍設備的合理選擇,是保證變頻器正常運行的先決條件。但由于電源容量、輸入電壓、變頻器與電動機的電纜長短、變頻器輸出頻率的大小等不同,選擇保護設備不能一概而論,勢必給工程設計人員帶來一定的困難。為此,下面給出相關的選擇方法和計算依據。
變頻器外圍保護設備的組成為了提高變頻器的工作性能,實現變頻器和電動機的保護,減少變頻器和周圍其他電氣設備的相互影響,在變頻器的輸入、輸出端配備的外圍保護設備如圖1 所示。
由于電源容量、輸入電壓、變頻器與電動機的電纜長短、變頻器輸出頻率的大小等不同,選擇保護設備并不一定按圖1的方式,有些外圍設備可以不要。要與不要根據實際情況而定,下面將給出選擇的依據。
各部分的作用及選擇設計的依據
1.隔離開關
隔離開關的作用是在電源切除后,將線路與電源明顯地隔開,以確保檢修人員的安全。其選擇應根據其額定電壓、額定電流和裝置環境來考慮。
2.斷路器
斷路器的的作用有二:一是用于回路的正常通斷;二是當出現過流或短路故障時能自動切斷電源,避免因后級設備故障造成故障范圍擴大。其選擇原則同一般斷路器。
3.輸入電抗器
輸入電抗器又稱電源協調電抗器,它能夠限制電網電壓突變和操作過電壓引起的電流沖擊,有效地保護變頻器和改善其功率因數,有效地抑制諧波電流。輸入電抗器串連在電源進線與變頻器輸入側,用于抑制輸入電流的高次諧波,減少電源浪涌對變頻器的沖擊,改善三相電源的不平衡性,提高輸入電源的功率因數(可提高到0.85)。輸入電抗器既能阻止來自電網的干擾,又能減少整流單元產生的諧波電流對電網的污染。當電源容量很大時,更要防止各種過電壓引起的電流沖擊,因為它們對變頻器內整流二極管和濾波電容器都是有威脅的。
(1)要安裝輸入電抗器的場合
并非任何場合都需要安裝輸入電抗器,下面三種情況則需安裝輸入電抗器。
1 ) 變頻器所用之處的電源容量與變頻器容量之比為10∶1 以上;電源容量為600 kVA 及以上,且變頻器安裝位置離大容量電源在10 m 以內。圖2 為需要安裝輸入電抗器的電源容量。
2)三相電源電壓不平衡率大于3%。電源電壓不平衡系數K 按下式計算:
式中,Umax 為大一相電壓;Umin 為小一相電壓;Up 為三相平均電壓。
3)當有其他晶閘管整流裝置與變頻器共同用同一進線電源,或進線電源端接有通過開關切換以調整功率因數的電容器裝置。為減少浪涌對變頻器的沖擊,須安裝輸入電抗器。
(2)輸入電抗器參數選擇
1)輸入電抗器壓降的選擇 輸入電抗器的容量一般按預期在電抗器每相繞組上的壓降來決定,而選擇壓降或用網側相電壓的2%~4%,或按表1 的數據選取。

輸入電抗器壓降不宜取得過大,壓降過大會影響電動機轉矩。一般情況下選取進線電壓的4%(8.8 V)已足夠,在較大容量的變頻器中如75 kW 以上可選用10 V 壓降。
2)輸入電抗器的額定電流IL的選取 單相變頻器配置的輸入電抗器的額定電流IL =變頻器的額定電流IN,三相變頻器配置的輸入電抗器的額定電流I L =變頻器的額定電流IN × 0.82。
3)輸入電抗器的電感量L的計算 知道了壓降和額定電流,則輸入電抗器的電感量L 的計算公式下:

4.輸出電抗器
輸出電抗器有助于改善變頻器的過電流和過電壓。變頻器和電動機之間采用長電纜或向多電動機(10~50 臺)供電時,由于變頻器工作頻率高,連接電纜的等效電路成為一個大電容,而引起下列問題:①電纜對地電容給變頻器額外增加了峰值電流。②由于高頻瞬變電壓,給電動機絕緣額外增加了瞬態電壓峰值。為了補償長線分布電容的影響,并能抑制變頻器輸出的諧波,減小變頻器噪聲,避免電動機絕緣過早老化和電動機損壞,可以選用輸出電抗器來減小在電動機端子的du/dt 值。當變頻器和電動機之間用長電纜時,輸出電抗器可以減小負荷電流的峰值。但是輸出電抗器不能減小電動機端子上瞬變電壓的峰值。

(1)是否要配置輸出電抗器
在變頻器的輸出側是否要配置電抗器,可根據工程實際情況而定。表2 是輸出濾波電抗器與允許導線長度。
由于變頻器輸出電壓中高次諧波較多,變頻器與電動機之間的傳輸線不宜太長。導線過長,其分布電容也大,則在高次諧波電壓作用下,高次諧波電流過大。當輸出電纜過長時就應設置輸出電抗器。在允許的范圍內,可不要輸出電抗器。
(2)如何選擇輸出電抗器
其計算和設計的原則同輸入電抗器,其電抗器的電感量是以基波電流流經電抗器時的電壓降不大于額定電壓為宜。
5.接觸器
接觸器的作用是用于變頻器的投入與切除,在變頻器發生故障或失壓時,切斷電源,防止電網失壓后復電而變頻器不經正常程序自動起動對設備及人身造成危害。但用于供電控制時,不要用接觸器來控制變頻器上、下電,其選擇原則同一般接觸器。
6.輸入側電源濾波器EMI
(1)輸入側電源濾波器是否選用輸入側電源濾波器的作用是降低輸入側高頻諧波電流,減少諧波對變頻器的影響。在變頻器工作環境中,如果高次諧波干擾源較多,或諧波強度較大,電磁噪聲太強烈,選用輸入側電源濾波器。

(2)輸入側電源濾波器參數圖3 為常用輸入側電源濾波器的電路圖,輸入側接電源,輸出側接變頻器。
一般選取其參數為:C1 = 0.47 μ F,C2 = 0.47 μ F,C3= 1 000 pF,L1 = 3 mH,L2 = 100 μ H。
7.變頻器輸出側濾波器EMI
(1)是否選用變頻器輸出側濾波器變頻器輸出側濾波器的作用是降低變頻器輸出諧波造成的電動機運行噪聲,減少噪聲對其他電器的影響。在變頻器工作環境中,如果存在傳感器、測量儀表等其他精密儀器、儀表,電動機運行噪聲會使它們運行異常,選用變頻器輸出側濾波器。
(2)變頻器輸出側濾波器參數圖4 為常用變頻器輸出側濾波器的電路圖。變頻器輸出側濾波器的輸入側接變頻器,輸出側接電動機。

一般選取其參數為:C = 1 000 pF,L = 2 mH,R =0.5 M Ω。
8.直流電抗器
直流電抗器的主要作用是減少輸入電流的高次諧波成分,提高輸入電源的功率因數,并能限制短路電流。
(1)要安裝直流電抗器的場合
1)當給變頻器供電的同一電源節點上有開關式無功補償電容屏或帶有晶閘管相控負載時,因電容器屏開關切換引起的無功瞬變致使網壓突變、相控負載造成的諧波和電網波形缺口,有可能對變頻器的輸入整流電路造成損害。
2)當變頻器供電三相電源的不平衡度超過3% 時。
3)當要求提高變頻器輸入端功率因數到0.93 以上。
4)當變頻器接入大容量變壓器時,變頻器的輸入電源回路流過的電流有可能對整流電路造成損害。
(2)如何選擇直流電抗器其計算和設計的原則同一般電抗器,其電抗器的電感量是以基波電流流經電抗器時的電壓降不大于額定電壓的為宜。
9.制動電阻
制動電阻是將再生電能消耗在功率電阻上來實現制動。






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