变频及伺服应用技术
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知识拓展

一、变频器的安装方式

1.变频器对安装环境的要求

(1)环境温度:温度是影响变频器寿命及可靠性的重要因素。变频器的工作环境温度范围一般为−10℃~+40℃。当环境温度大于变频器规定的温度时,变频器要降额使用或采取相应的通风冷却措施。

(2)环境湿度:变频器工作环境的相对湿度为20%~90%(无结露现象)。湿度太高且湿度变化较大时,变频器内部易出现结露现象,其绝缘性能就会大大降低,甚至可能引发短路事故。必要时,必须在箱中增加干燥剂和加热器。

(3)海拔高度:变频器应用的海拔高度应低于1000 m。海拔高度大于1000 m的场合,变频器要降额使用。

(4)周围空气:变频器的安装要求无水滴、蒸汽、酸、碱、腐蚀性气体及导电粉尘;对导电性粉尘场所,采用封闭结构。对可能产生腐蚀性气体的场所,使用环境如果腐蚀性气体浓度大,不仅会腐蚀元器件的引线、印制电路板等,而且还会加速塑料器件的老化,降低绝缘性能,因此要对控制板进行防腐处理。

(5)电磁辐射:变频器在工作中由于整流和变频,产生了很多的干扰电磁波,这些高频电磁波对附近的仪表、仪器有一定的干扰。因此,变频器柜内的仪表和电子系统,应该选用金属外壳,屏蔽变频器对仪表的干扰。所有的元器件均应可靠接地,除此之外,各电器元件、仪器及仪表之间的连线应选用屏蔽控制电缆,且屏蔽层应接地。如果处理不好电磁干扰,往往会使整个系统无法工作,导致控制单元失灵或损坏。

(6)振动:变频器在运行的过程中,要注意避免受到振动和冲击。当装有变频器的控制柜受到机械振动和冲击时,会引起电气接触不良甚至造成短路等严重故障。这时除了提高控制柜的机械强度、远离振动源和冲击源外,还应使用抗振橡皮垫固定控制柜外和内电磁开关之类易产生振动的元器件。设备运行一段时间后,应对其进行检查和维护。

2.变频器的安装方式

(1)墙挂式安装:由于变频器本身具有较好的外壳,故一般情况下,允许直接靠墙安装,称为墙挂式,如图 1-30 所示。正面是变频器文字键盘,请勿上下颠倒或平放安装。周围要留有一定空间,上下间距 150mm 以上,左右间距 100mm以上。因变频器在运行过程中会产生热量,必需保持冷风畅通。

图1-30 墙挂式安装

(2)柜式安装:当周围的尘埃较多时,或和变频器配用的其他控制电器较多而需要和变频器安装在一起时,采用柜式安装。在配电柜内安装变频器时,要注意它和排风扇的位置。控制柜中安装多台要横向安装。若两个以上的变频器安放位置不正确时,会使通风效果变差,从而导致周围温度升高。图1-31给出了配电柜中安装两个变频器时注意要点的例子;图1-32给出了排风扇的正确安装位置。

图1-31 柜式安装方法

图1-32 通风口开设位置

二、变频器的应用及主流变频器

1.变频器的应用

随着工业自动化程度不断提高,变频器的应用领域越来越广泛,目前产品已被广泛应用于冶金、矿山、造纸、化工、建材、机械、电力及建筑等所有工业传动领域之中,可以有效达到调速节能、过流、过压、过载保护等多种功能。

(1)变频器在节能方面的应用:变频器的产生主要是实现对交流电动机的无级调速,但由于全球能源供求矛盾日益突出,其节能效果越来越受到重视。变频器在风机和水泵的应用中,节能效果尤其明显,有关资料显示,风机、泵类负载使用变频调速后节能率可达20%~60%。这类负载的应用场合是恒压供水,风机、中央空调、液压泵变频调速等。

(2)变频器在精确自动控制中的应用:算术运算和智能控制是变频器的另一特色,输出精度可达0.1%~0.01%。这类负载的应用场合是印刷、电梯、纺织、机床、生产流水线等行业的速度控制。

(3)变频器在提高工艺方面的应用:可以改善工艺和提高产品质量,减少设备冲击和噪声,延长设备使用寿命,使操作和控制更具人性化,从而提高整个设备的功能。

2.主流变频器介绍

(1)日本品牌:在我国变频器发展初期,日资企业凭借地域优势最早进入中国,对我国的变频器市场也较为熟悉,曾一度针对性地推出了适合我国国情的变频产品,把变频器定位于节能、小功率、专业化方向,所以其产品在节能领域或 OEM 市场表现较为突出。在发展初期,中国中、低压变频器市场也出现过日本品牌一统天下的局面。随着近几年欧美等品牌的冲击,其市场占有率正趋于下降趋势。目前其在我国较为知名的几大品牌有:富士(Fuji)、三菱(Mitsubishi)、安川(Yaskawa)、三肯等。

(2)欧美品牌:欧美品牌进入我国的脚步虽没日本等企业那么快,但凭借其自身的先进控制技术及过硬的产品稳定性,很快就打入中国市场,目前欧美知名品牌基本都已入住中国,市场占有率也曾一度攀升,目前都占有举足轻重的地位。代表性的品牌有:德国 SIEMENS(西门子)、瑞士 ABB(阿西亚布朗勃法瑞)、法国 Schneider(施耐德)、美国艾默生、丹麦Danfoss(丹佛斯)、美国罗克韦尔等,其中 ABB 和西门子两大外资顶级品牌,市场份额远超其他品牌,具有大部分外资品牌难以企及的综合实力。

(3)中国品牌:我国的变频器市场从上世纪80年代的起始阶段开始就被外资品牌所占据,在欧美、日本等诸多强势品牌林立的市场环境中,内资品牌不断学习、吸收和积累经验,逐步发展壮大。从整体看,虽然目前在综合实力方面尚与知名国际品牌存在差距,但个别生产企业已开始在竞争中发展壮大、脱颖而出,表现出突出的竞争实力。代表性的品牌有:汇川、英威腾、普传、安邦信、欧瑞和台湾的台达等。