電氣設(shè)備變頻器故障處理及及維護(hù)2017年4月8/3/20251培訓(xùn)內(nèi)容及方式方法培訓(xùn)內(nèi)容：介紹兩款電氣仿真軟件變頻器的控制原理及應(yīng)用變頻器常見故障的處理介紹一臺控制柜的改造

方式方法：講解、實(shí)際操作8/3/20252電氣仿真軟件介紹1、仿真軟件，專門用于仿真的計(jì)算機(jī)軟件。它與仿真硬件同為仿真的技術(shù)工具。仿真軟件是從50年代中期開始發(fā)展起來的。它的發(fā)展與仿真應(yīng)用、算法、計(jì)算機(jī)和建模等技術(shù)的發(fā)展相輔相成。1984年出現(xiàn)了第一個以數(shù)據(jù)庫為核心的仿真軟件系統(tǒng)，此后又出現(xiàn)采用人工智能技術(shù)（專家系統(tǒng)）的仿真軟件系統(tǒng)。這個發(fā)展趨勢將使仿真軟件具有更強(qiáng)、更靈活的功能、能面向更廣泛的用戶。目前比較風(fēng)行的是虛擬現(xiàn)實(shí)仿真軟件，比如虛擬現(xiàn)實(shí)仿真平臺（VR-Platform）2、目標(biāo)：其目標(biāo)是不斷改善面向問題、面向用戶的模塊描述能力和對模型實(shí)驗(yàn)的功能。不同技術(shù)水平的用戶通過仿真軟件能在不同的程度上采用他們表達(dá)問題的習(xí)慣語言,方便地與計(jì)算機(jī)對話,完成建模或仿真實(shí)驗(yàn)。3、仿真軟件8/3/20252025/8/3紹及演示3

電動機(jī)控制常見故障．主回路（一次回路）的主要故障原因分析及檢修方法

1．電源空氣開關(guān)一送電就跳閘⑴空氣開關(guān)下樁頭以下的電路存在短路（相間短路、對地短路）修理方法：可用兆歐表，萬用表檢查電路

2．接觸器一吸合空氣開關(guān)就跳閘（或熱元件燒壞）⑴接觸器下樁頭以下的電路存在短路（相間短路、對地短路）⑵熱元件相間短路⑶電動機(jī)有短路故障⑷至電動機(jī)的接線相間或?qū)Φ囟搪沸蘩矸椒ǎ嚎捎谜讱W表，萬用表檢查電路（如沒有檢查出短路點(diǎn)可換空氣開關(guān)）3．接觸器吸合后電動機(jī)沒有聲音⑴三相電源不正常（220V控制電壓）⑵熱元件二相開路⑶電動機(jī)二相線圈開路⑷到電動機(jī)的接線斷二根

4．接觸器吸合后電動機(jī)有嗡嗡聲音，不能轉(zhuǎn)動（電機(jī)單相或卡死）⑴三相電源不正常（斷一相電源）⑵空氣開關(guān)、接觸器、熱元件一相開路⑶電動機(jī)一相線圈開路⑷到電動機(jī)的接線斷一根⑸電動機(jī)軸承卡死⑹機(jī)械負(fù)載卡死5．接觸器吸合后電動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)正常，但不一會熱元件就跳閘⑴電機(jī)電流異常（用鉗形電流表檢查）⑵如電流正常，熱元件質(zhì)量不好⑶電動機(jī)軸承壞⑷機(jī)械負(fù)載過大

6．接觸器吸合后電動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)正常，但電機(jī)溫度過高⑴電機(jī)電流過大（用鉗形電流表檢查）⑵電動機(jī)軸承不好⑶機(jī)械負(fù)載過大⑷電機(jī)質(zhì)量不合格8/3/20254控制回路故障及檢修控制回路（二次回路）的主要故障現(xiàn)象

1．控制電源空氣斷路器跳閘⑴控制電路對地或線間有短路故障（用萬用表檢查）⑵直流整流電路輸入輸出電路故障⑶控制變壓器線圈短路⑷單極空氣斷路器質(zhì)量不好2．接觸器不能吸合⑴控制電源不正常或熔絲斷、單極空氣開關(guān)斷開（用萬用表檢查）⑵按扭開關(guān)故障（常閉觸點(diǎn)或常開觸點(diǎn)）⑶接觸器輔助觸點(diǎn)、時(shí)間繼電器觸點(diǎn)、中間繼電器輔助觸點(diǎn)接觸不好等⑷接觸器、時(shí)間繼電器觸點(diǎn)、中間繼電器線圈開路（用萬用表檢查）⑸熱繼電器、空氣開關(guān)輔助觸點(diǎn)斷開⑹限位開關(guān)觸點(diǎn)不好或限位開關(guān)擋塊故障⑺控制回路接線斷線3接觸器、時(shí)間繼電器、中間繼電器能吸合但不能自保⑴接觸器輔助觸點(diǎn)、時(shí)間繼電器觸點(diǎn)、中間繼電器輔助觸點(diǎn)接觸不好⑵自保接線斷線4．電磁閥不工作⑴電磁閥線圈開路⑵至電磁閥的接線斷⑶電磁閥的工作電源電壓不對或沒有8/3/20255我廠10KV高壓電動機(jī)的控制我們廠的高壓電動機(jī)主要有鍋爐的引風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)、二次風(fēng)機(jī)以及汽機(jī)專業(yè)的電動給水泵。這些電動機(jī)電壓等級是10KV，是由高壓斷路器直接啟動的，所以說對于高壓電動機(jī)的控制實(shí)際上就是對于高壓斷路器的控制。其一次圖如右圖一8/3/2025610KV開關(guān)柜介紹

1、綜述：

10kV開關(guān)柜的主要部分包括：真空斷路器、電流互感器、就地安裝的微機(jī)保護(hù)裝置、操作回路附件（把手、指示燈、壓板等等）、各種位置輔助開關(guān)。其中，斷路器與電流互感器安裝在開關(guān)柜內(nèi)部，微機(jī)保護(hù)、附件、電度表安裝在繼電器室（沿用以前的叫法，其實(shí)已經(jīng)沒有繼電器了）的面板上，端子排與各種電源空氣開關(guān)安裝在繼電器室內(nèi)部，端子排通過控制電纜或?qū)Ｓ貌遄c斷路器機(jī)構(gòu)連接。

8/3/20257

理解開關(guān)柜的二次接線，我們需要找到兩份圖紙：綜自廠家提供的保護(hù)原理圖、接線圖；開關(guān)柜廠家提供的二次原理圖、配線圖、端子排圖、斷路器機(jī)構(gòu)原理圖。

綜自廠的圖紙是開關(guān)柜廠家的設(shè)計(jì)原始依據(jù)，也是我們審核開關(guān)柜廠家圖紙的依據(jù)。開關(guān)廠的原理圖一般都是根據(jù)綜自廠的原理圖修改的，再示意性的畫出電流、電壓、信號量的輸入，控制量的輸出。

8/3/20258

2、10kV電纜出線中置柜

使用最多的10kV開關(guān)柜型式，從正面看，它明顯分成三部分，最上面是繼電器室，中間是斷路器室，下面是空室（有的是接地刀閘避雷器等），母線等高壓設(shè)備安裝在背面的柜體內(nèi)。如右圖。8/3/20259繼電器室

繼電器室的面板上，安裝有微機(jī)保護(hù)裝置、操作把手、保護(hù)出口壓板、指示燈（合位紅燈、分位綠燈、儲能完成黃燈）；繼電器室內(nèi)，安裝有端子排、微機(jī)保護(hù)控制回路直流電源開關(guān)、微機(jī)保護(hù)工作直流電源、儲能電機(jī)工作電源開關(guān)（直流或交流）。繼電器室就是安裝電流表和指示燈的位置。

8/3/202510

斷路器室10kV中置柜最常用的斷路器是VS1真空斷路器，斷路器機(jī)構(gòu)內(nèi)的接線通過專用插座與繼電器室的端子排聯(lián)接。

插頭的一段與斷路器機(jī)構(gòu)固定連接，另一段是一個專用插頭，配套的插座安裝在斷路器室的右上方，從插座引出線接至繼電器室端子排。如右圖8/3/202511斷路器及手車的不同位置為了搞明白二次回路，我們需要對操作過程進(jìn)行一定的了解。

中置柜斷路器手車有三個位置：斷開、試驗(yàn)、運(yùn)行（需要注意的是，斷路器手車和斷路器是兩個概念，斷路器手車其實(shí)就是斷路器和它的座）。正常運(yùn)行時(shí)，斷路器手車在運(yùn)行位置，斷路器在合閘位置，二次線插頭與插座聯(lián)接；手動跳閘后，斷路器在分閘狀態(tài)、手車在運(yùn)行位置；用專用搖把將斷路器手車搖出，至試驗(yàn)位置，可以將二次插頭拔下（手車在運(yùn)行位置時(shí)拔不下來）；繼續(xù)搖，手車退出斷路器室，處于斷開位置。

斷開位置：斷路器與一次設(shè)備（母線）沒有聯(lián)系，失去操作電源（二次插頭已經(jīng)拔下），斷路器處于分閘位置；

試驗(yàn)位置：二次插頭可以插在插座上，獲得電源。斷路器可以進(jìn)行合閘、分閘操作，對應(yīng)指示燈亮；斷路器與一次設(shè)備沒有聯(lián)系，可以進(jìn)行各項(xiàng)操作，但是不會對負(fù)荷側(cè)有任何影響，所以稱為試驗(yàn)位置。

運(yùn)行位置：斷路器與一次設(shè)備有聯(lián)系，合閘后，功率從母線經(jīng)斷路器傳至輸電線路。

中置柜沒有傳統(tǒng)意義上隔離開關(guān)的概念，手車在試驗(yàn)位置時(shí)，就相當(dāng)于傳統(tǒng)的隔離開關(guān)斷開，即斷路器與主電路（一次母線）有了明顯斷開點(diǎn)。

8/3/202512VS1真空斷路器、GZS開關(guān)柜內(nèi)部剖面斷路器手車，它像個抽屜一樣放在開關(guān)柜里，紫色框內(nèi)就是軌道上的滑輪，紅色框內(nèi)是二次接線插頭（處于拔下狀態(tài)），綠色框內(nèi)是斷路器的動觸頭。

8/3/202513接線原理圖右圖可以看出，需要接入的模擬量是：母線電壓、線路電壓（幾乎沒有10kV線路會裝設(shè)線路PT）、保護(hù)電流（三相，實(shí)際工程中10kV線路一般只配置兩相CT）、測量電流（兩相）、零序電流。8/3/202514操作回路右圖可以看出，這個操作回路比較簡單。紅色框內(nèi)的設(shè)備（把手、壓板）并不是斷路器的一部分，它們由開關(guān)柜廠家提供，安裝在繼電器室面板上。8/3/202515裝置的遙信回路。

與110kV電壓等級設(shè)備的保護(hù)裝置不同，35/10kV設(shè)備的保護(hù)、測控是一體化設(shè)計(jì)，即整合在一個裝置中。對比一下，在RCS-941A中，你肯定找不到測量電流、開關(guān)量輸入回路，它需要CSI-200E之類的測控裝置或常規(guī)控制屏與它配合來提供這些功能8/3/202516操作回路主要包括控制把手、微機(jī)操作回路與斷路器機(jī)構(gòu)的配合。圖片有點(diǎn)小，在很多簡化畫法中，斷路器機(jī)構(gòu)的合閘回路往往被畫成圖8-3-5中的樣子：又“彈簧已儲能S1常開”“斷路器分閘DL常閉”“合閘線圈HQ”串聯(lián)組成，或者加上“試驗(yàn)位置SW、運(yùn)行位置YW常開并聯(lián)”，以表示“斷路器手車只有在試驗(yàn)位置和運(yùn)行位置時(shí)才能合閘”。8/3/202517實(shí)際上，VS1斷路器往往配有一個合閘閉鎖電磁鐵，它有一個手車行程開關(guān)（類似于一個繼電器）控制，當(dāng)手車處于試驗(yàn)位置、運(yùn)行位置以外的位置時(shí)，電磁鐵失電，其輔助接點(diǎn)斷開合閘回路，這屬于中置柜的電氣閉鎖（中置柜的電氣閉鎖還有許多，比如帶電不能打開開關(guān)柜后門等）。

10kV中置柜具有完善的電氣閉鎖及機(jī)械閉鎖功能，在手車處于非試驗(yàn)/運(yùn)行位置時(shí)，機(jī)械閉鎖功能會自動完成對合閘操作的閉鎖，所以不需要再在合閘回路里利用SW、YW進(jìn)行閉鎖。（試驗(yàn)位置S8、運(yùn)行位置S9很多時(shí)候也被標(biāo)成SW、YW以便理解）8/3/202518開關(guān)量輸入回路對中置柜而言，最主要的信號包括：試驗(yàn)位置（S8常開）、運(yùn)行位置（S9常開）、地刀合位（QE常開）、彈簧未儲能（S1常閉）。斷路器的位置可以不用接入，因?yàn)槲C(jī)保護(hù)可以根據(jù)自身操作回路的HWJ、TWJ判別。8/3/202519B相電流互感器的作用B相電流互感器的作用：在一般書上提到都是只裝A、C相電流互感器，現(xiàn)在為什么裝B相CT呢？這主要是考慮到小電流接地選線功能。10kV架空線路，在單相接地時(shí)允許繼續(xù)運(yùn)行一段時(shí)間，但是需要確定是哪條線路接地，以便盡快查線檢修，即“選線”。選線的依據(jù)是，該線路的零序電流是否為零。零序電流為三相電流的矢量和，正常時(shí)理論值為零，單相接地時(shí)，實(shí)測零序電流不為零，即可判斷該線路故障，所以，需要配置三相CT來計(jì)算零序電流。對于電纜出線而言，在高壓（10kV）電纜上配置了專用的零序電流互感器，不需要再用三相CT之和來計(jì)算，所以配置A、C兩相CT來實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能即可，這與書上的說法并不矛盾。

8/3/202520什么是五防五防，通常指的是高壓開關(guān)柜的“五防”或者變配電室的“五防一通”。

高壓開關(guān)柜的五防為:

1、防止帶負(fù)荷分、合隔離開關(guān)。（斷路器、負(fù)荷開關(guān)、接觸器合閘狀態(tài)不能操作隔離開關(guān)。）

2、防止誤分、誤合斷路器、負(fù)荷開關(guān)、接觸器。（只有操作指令與操作設(shè)備對應(yīng)才能對被操作設(shè)備操作）

3、防止接地開關(guān)處于閉合位置時(shí)關(guān)合斷路器、負(fù)荷開關(guān)。（只有當(dāng)接地開關(guān)處于分閘狀態(tài)，才能合隔離開關(guān)或手車才能進(jìn)至工作位置，才能操作斷路器、負(fù)荷開關(guān)閉合）

4、防止在帶電時(shí)誤合接地開關(guān)。（只有在斷路器分閘狀態(tài)，才能操作隔離開關(guān)或手車才能從工作位置退至試驗(yàn)位置，才能合上接地開關(guān)）

5、防止誤入帶電間隔。（只有隔室不帶電時(shí)，才能開門進(jìn)入隔室）8/3/202521高壓開關(guān)柜的“五防高壓開關(guān)柜的“五防”

1、高壓開關(guān)柜內(nèi)的真空斷路器小車在試驗(yàn)位置合閘后，小車斷路器無法進(jìn)入工作位置。（防止帶負(fù)荷合閘）

2、高壓開關(guān)柜內(nèi)的接地刀在合位時(shí)，小車斷路器無法進(jìn)合閘。（防止帶接地線合閘）

3、高壓開關(guān)柜內(nèi)的真空斷路器在合閘工作時(shí)，盤柜后門用接地刀上的機(jī)械與柜門閉鎖。（防止誤入帶電間隔）.

4、高壓開關(guān)柜內(nèi)的真空斷路器在工作時(shí)合閘，合接地刀無法投入。（防止帶電掛接地線）

5、高壓開關(guān)柜內(nèi)的真空斷路器在工作合閘運(yùn)行時(shí)，無法退出小車斷路器的工作位置。（防止帶負(fù)荷拉刀閘）8/3/202522變頻器的原理及應(yīng)用變頻器的原理及應(yīng)用變頻器的故障現(xiàn)象處理方法高壓變頻器的維護(hù)及簡單故障處理8/3/202523我國變頻器的應(yīng)用及發(fā)展前景隨著生產(chǎn)技術(shù)的不斷發(fā)展，直流拖動的薄弱環(huán)節(jié)逐步顯露出來。由于換向器的存在，直流電機(jī)的維護(hù)量加大，單機(jī)容量、最高轉(zhuǎn)速以及使用環(huán)境都受到限制。人們開始轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便、價(jià)格低廉的異步電動機(jī)。但異步電動機(jī)的調(diào)速性能難以滿足生產(chǎn)的需要。于是，從20世紀(jì)30年代開始，人們致力于交流調(diào)速技術(shù)的研究，然而進(jìn)展緩慢。在相當(dāng)長的時(shí)期內(nèi)，直流調(diào)速一直以其優(yōu)異的性能統(tǒng)治著電氣傳動領(lǐng)域。20世紀(jì)60年代以后，特別是70年代以來，電力電子技術(shù)、控制技術(shù)和微電子技術(shù)的飛速發(fā)展，使得交流調(diào)速性能可以與直流調(diào)速相媲美。目前，交流調(diào)速已進(jìn)入逐步代替直流調(diào)速的時(shí)代。

近十余年來，我國的變頻器產(chǎn)業(yè)從無到有不斷壯大，發(fā)展迅速。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國現(xiàn)有大大小小的變頻器生產(chǎn)廠70多家，年銷售額在7億元左右，但這只占全國變頻器市場容量的一小部分，80%~90%的國內(nèi)市場被各種國外變頻器所占領(lǐng)?；仡櫸覈?/3/202524我國變頻器的應(yīng)用及發(fā)展前景頻器的發(fā)展歷程，結(jié)合我國國情開發(fā)出性能優(yōu)越、適銷對路的產(chǎn)品，逐步擴(kuò)大市場份額，是國人的期盼。

我國是一個發(fā)展中國家，許多產(chǎn)品的科研開發(fā)能力落后于發(fā)達(dá)國家。隨著改革開放，經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，一個龐大的市場形成了，它既對國內(nèi)市場開放，同時(shí)也對國外公司開放，很多先進(jìn)的產(chǎn)品從發(fā)達(dá)國家進(jìn)口。20世紀(jì)80年代末，大連電機(jī)廠從日本冬芝公司引進(jìn)了一條變頻器生產(chǎn)線，變頻器的型號為130G，功率器件用的是大功率晶體管GTR，CPU是MCS-51芯片，調(diào)制方式是SPWM，控制策略是V/F=C，這可能是我國最早有規(guī)模的組裝國外較先進(jìn)的變頻器，雖然這種變頻器在當(dāng)時(shí)不是最好的，但比用可控硅作為功率器件的變頻器要先進(jìn)得多，后者在工業(yè)應(yīng)用中，負(fù)載過重時(shí)啟動8/3/202525我國變頻器的應(yīng)用及發(fā)展前景困難，經(jīng)常出現(xiàn)功率器件GTR損壞，因此低速轉(zhuǎn)矩和可靠性都較差。同時(shí)在我國銷售的富士變頻器是G5/P5，三墾變頻器是SVF，在性能和可靠性上與130G不相上下。20世紀(jì)90年代初，臺灣普傳進(jìn)入內(nèi)地，帶來的產(chǎn)品是pi89變頻器，電源還不是開關(guān)電源，功率器件用的是大功率晶體管GTR，CPU是8085芯片，調(diào)制方式是SPWM，控制策略是V/F=C。臺灣普傳在內(nèi)地的營銷策略和其它的廠商不同，它是采用組建合資公司的形式。在不長的時(shí)間內(nèi)，在廣闊的國土上，先后組建了慶普、漢普、西普、上普、南普、紡普、普達(dá)、普天等合資公司，研發(fā)中心設(shè)在深圳，后來又在大連建了一個合資廠，這是當(dāng)時(shí)國內(nèi)最大和最完善的變頻器營銷網(wǎng)絡(luò)。各合資公司組裝變頻器的機(jī)箱，主控制板都是在臺灣做好后運(yùn)來的。由于充分的整合國內(nèi)的資源，臺灣普傳那幾年的銷售業(yè)績非常好，pi89變頻器成了當(dāng)時(shí)國內(nèi)變頻器市場上的主打產(chǎn)品。由于其它方面的原因，以及后來性能和質(zhì)量更好的8/3/202526我國變頻器的應(yīng)用及發(fā)展前景變頻器進(jìn)入我國，pi89變頻器市場在不長的時(shí)間內(nèi)很快萎縮，直至被淘汰出局。

從臺灣普傳進(jìn)入內(nèi)地到現(xiàn)在已經(jīng)過去十多年了，這十多年中，有過很多變頻器廠商，前后算來接近百家。近幾年，變頻器的廠商發(fā)生了相當(dāng)大的變化，進(jìn)來的快，出去的也快，到現(xiàn)在剩下的也就幾十家。另外，在國內(nèi)還有不少國外和臺灣廠商的獨(dú)資公司、合資公司，如北京ABB、天津SIEMENS、富士、臺安、臺達(dá)等在國內(nèi)都有獨(dú)資公司或合資公司。在組裝變頻器的過程中，我國技術(shù)人員有機(jī)會接觸變頻器的先進(jìn)技術(shù)和管理方法，這些人員成了國內(nèi)變頻器技術(shù)一支重要力量。市場競爭成就了國內(nèi)幾家大公司的崛起，如華為、森蘭。作為國內(nèi)最大的變頻器制造商，森蘭從做V/F控制的變頻器開始，逐步完善和提高變頻技術(shù)，通過多年的技術(shù)實(shí)踐、積累和8/3/202527我國變頻器的應(yīng)用及發(fā)展前景對國外先進(jìn)技術(shù)的消化吸收，已經(jīng)能夠開發(fā)出具有先進(jìn)水平轉(zhuǎn)子磁鏈定向，磁通觀測采用自校正算法的矢量控制變頻器，實(shí)現(xiàn)了磁場和力矩的完全解耦，做到頻率為1Hz

時(shí)達(dá)到200%的額定轉(zhuǎn)矩，即使在零頻也有100%的轉(zhuǎn)矩，如SB80系列變頻器。由此可見，盡管國內(nèi)與國外在變頻技術(shù)上相比還有差距，但已經(jīng)大大縮小了。

3．

國內(nèi)變頻技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展前景

國內(nèi)已經(jīng)有較多的變頻器生產(chǎn)廠，但大部分的產(chǎn)品都是V/F控制和電壓空間矢量控制變頻器，使用在調(diào)速精度和動態(tài)性能要求不高的負(fù)載上應(yīng)該沒有問題。工業(yè)應(yīng)用中絕大部分都是這種負(fù)載，變頻器在這種場合應(yīng)用最重要的要求是可靠性，國產(chǎn)變頻器占國內(nèi)市場份額不高的主要原因是產(chǎn)品品質(zhì)不過硬。V/F控制和電壓空間矢量控制變頻器比矢量控制變頻器從技術(shù)上來看要簡單得多，8/3/202528我國變頻器的應(yīng)用及發(fā)展前景由于國內(nèi)廠家大部分都是手工作坊式的生產(chǎn)，工藝欠佳，檢測手段有限，品質(zhì)的一致性和穩(wěn)定性難以保證。同樣是V/F控制的變頻器，國外的產(chǎn)品比國內(nèi)的產(chǎn)品品質(zhì)要好，這可能是生產(chǎn)工藝方面的差距。差距最大的是半導(dǎo)體功率器件的制造業(yè)，至今在國內(nèi)這仍是一個空白。

變頻器技術(shù)的另外一個層面是應(yīng)用技術(shù)。多年來，國家經(jīng)貿(mào)委一直會同國家有關(guān)部門致力于變頻器技術(shù)的開發(fā)及推廣應(yīng)用，在技術(shù)開發(fā)及技術(shù)改造方面給予了重點(diǎn)扶持，組織了變頻調(diào)速技術(shù)的評測推薦工作，并把推廣應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)作為風(fēng)機(jī)、水泵節(jié)能技改專項(xiàng)的重點(diǎn)投資方向，同時(shí)鼓勵單位開展同貸同還方式，抓開發(fā)、抓示范工程、抓推廣應(yīng)用，還處理了風(fēng)機(jī)、水泵節(jié)能中心，開展信息咨詢和培訓(xùn)。8/3/202529我國變頻器的應(yīng)用及發(fā)展前景1995~1997年，3年間我國風(fēng)、水泵變頻調(diào)速技術(shù)改造投入資金3.5億元，改造總?cè)萘窟_(dá)100萬千瓦，可年節(jié)電7億度，平均投資回收期約2年。

據(jù)有關(guān)資料表明，我國變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用已經(jīng)取得了相當(dāng)大的成績，每年有數(shù)十億元的銷售額，說明我國的變頻器應(yīng)用已非常廣泛。從簡單的手動控制到基于RS-485網(wǎng)絡(luò)的多機(jī)控制，與計(jì)算機(jī)和PLC聯(lián)網(wǎng)組成復(fù)雜的控制系統(tǒng)。在大型綜合自動化系統(tǒng)，先進(jìn)控制與優(yōu)化技術(shù)，大型成套專用系統(tǒng)，如連鑄連軋生產(chǎn)線、高速造紙生產(chǎn)線、電纜光纖生產(chǎn)線、化纖生產(chǎn)線、建材生產(chǎn)線等，變頻器的作用是電氣傳動控制，其控制的復(fù)雜性、控制精度和動態(tài)響應(yīng)都有很高的要求，已經(jīng)完全取代了直流調(diào)速技術(shù)。近年來，變頻器在功能上，利用先進(jìn)的控制理論，開發(fā)出了諸如卷取、提升、主從等控制功能，使應(yīng)用系統(tǒng)的構(gòu)成更加方便和容易，使變頻器的應(yīng)用技術(shù)提高到一個新的水平。8/3/202530應(yīng)用變頻器的原因A調(diào)速節(jié)能：由流體力學(xué)可知，P（功率）=Q（流量）╳H（壓力），流量Q與轉(zhuǎn)速N的一次方成正比，壓力H與轉(zhuǎn)速N的平方成正比，功率P與轉(zhuǎn)速N的立方成正比，如果水泵的效率一定，當(dāng)要求調(diào)節(jié)流量下降時(shí)，轉(zhuǎn)速N可成比例的下降，而此時(shí)軸輸出功率P成立方關(guān)系下降。即水泵電機(jī)的耗電功率與轉(zhuǎn)速近似成立方比的關(guān)系。例如：一臺水泵電機(jī)功率為55KW，當(dāng)轉(zhuǎn)速下降到原轉(zhuǎn)速的4/5時(shí)，其耗電量為28.16KW，省電48.8%，當(dāng)轉(zhuǎn)速下降到原轉(zhuǎn)速的1/2時(shí)，其耗電量為6.875KW，省電87.5%.8/3/202531無功補(bǔ)償節(jié)能

無功功率不但增加線損和設(shè)備的發(fā)熱，更主要的是功率因數(shù)的降低導(dǎo)致電網(wǎng)有功功率的降低，大量的無功電能消耗在線路當(dāng)中，設(shè)備使用效率低下，浪費(fèi)嚴(yán)重，由公式P=S╳COSФ，Q=S╳SINФ，其中S－視在功率，P－有功功率，Q－無功功率，COSФ－功率因數(shù)，可知COSФ越大，有功功率P越大，普通水泵電機(jī)的功率因數(shù)在0.6-0.7之間，使用變頻調(diào)速裝置后，由于變頻器內(nèi)部濾波電容的作用，COSФ≈1，從而減少了無功損耗，增加了電網(wǎng)的有功功率。8/3/202532軟啟動節(jié)能

由于電機(jī)為直接啟動或Y/D啟動，啟動電流等于（4-7）倍額定電流，這樣會對機(jī)電設(shè)備和供電電網(wǎng)造成嚴(yán)重的沖擊，而且還會對電網(wǎng)容量要求過高，啟動時(shí)產(chǎn)生的大電流和震動時(shí)對擋板和閥門的損害極大，對設(shè)備、管路的使用壽命極為不利。而使用變頻節(jié)能裝置后，利用變頻器的軟啟動功能將使啟動電流從零開始，最大值也不超過額定電流，減輕了對電網(wǎng)的沖擊和對供電容量的要求，延長了設(shè)備和閥門的使用壽命。節(jié)省了設(shè)備的維護(hù)費(fèi)用。8/3/202533變頻器是不是一定節(jié)能變頻器是通過輕負(fù)載降壓實(shí)現(xiàn)節(jié)能的，拖動轉(zhuǎn)距負(fù)載由于轉(zhuǎn)速沒有多大變化，即便是降低電壓，也不會很多，所以節(jié)能很微弱，但是用在風(fēng)機(jī)環(huán)境就不同了，當(dāng)需要較小的風(fēng)量時(shí)刻，電機(jī)會降低速度，我們知道風(fēng)機(jī)的耗能跟轉(zhuǎn)速的1.7次方成正比，所以電機(jī)的轉(zhuǎn)距會急劇下降，節(jié)能效果明顯。如果我們用在油井上，就會因?yàn)樵诜党淌褂弥苿与娮璋装桌速M(fèi)很多電能反而更廢電。當(dāng)然，如果環(huán)境要求必須調(diào)速，變頻器節(jié)能效果還是比較明顯的。不調(diào)速的場合變頻器不會省電，只能改善功率因數(shù)。8/3/202534變頻調(diào)速技術(shù)的基本原理變頻調(diào)速技術(shù)的基本原理是根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速與工作電源輸入頻率成正比的關(guān)系，即n=60f（1－s）/p式中：n為電動機(jī)的轉(zhuǎn)速；f為工作電源輸入頻率；s為電動機(jī)轉(zhuǎn)差率；p為電機(jī)磁極對數(shù)。通過改變電動機(jī)供電電源頻率可以達(dá)到改變電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。變頻器就是基于上述原理，集交—直—交電力電子變換技術(shù)、微電腦控制技術(shù)等于一身的綜合性電氣產(chǎn)品。8/3/202535中國變頻器的發(fā)展歷程及前景相對于工業(yè)化國家來說，我國變頻器行業(yè)起步比較晚，到

20世紀(jì)90年代初，國內(nèi)企業(yè)才開始認(rèn)識變頻器的作用，并開始嘗試使用，國外的變頻器產(chǎn)品正式涌進(jìn)中國的市場。我國變頻器的發(fā)展大致可以以下幾個階段：

1

變頻器研制階段這個階段始

20世紀(jì)

70年代末到

80年代中，主要是機(jī)械部天津電氣傳動所（電壓型）和機(jī)械部西安電力電子技術(shù)所（電流型），研制出產(chǎn)品，但可靠性差，需要完善。

20世紀(jì)

80年代初，大連電機(jī)廠引進(jìn)了日本東芝技術(shù)，裝備出產(chǎn)品，有一定影響。

2

通用變頻器國外進(jìn)口階段

20世紀(jì)

80年代中到90年代末，十多年時(shí)間主要是引進(jìn)國外變頻器，最早的是日本三墾SVF型和日本富士G5/P5型，北京和深圳為最早推薦的兩個城市，對鋼鐵、石油、石化、化工、化纖、供水等行業(yè)影響較大。接著，三菱、安川、東芝、松下、明電舍、

ABB、AB、西門子、丹佛斯、倫茨等相繼進(jìn)入中國，使通用變頻器的應(yīng)用更加廣泛。這期間西門子、

ABB、AB、羅賓康、西技來克的高壓變頻器有了一定的應(yīng)用。臺灣普傳、遼無一廠、南自、成都佳靈、山東惠豐都研制出國產(chǎn)變頻器。天傳所和冶金自動化院研制出交-交變頻裝置。

3

通用和高壓變頻大發(fā)展階段

20世紀(jì)90年代末到現(xiàn)在是通用變頻和高壓8/3/202536變頻大發(fā)展階段變頻大發(fā)展階段。這個階段有

4個特點(diǎn)：

A.

國外名牌全部進(jìn)入中國并有部分在中國建廠；

B.

壓頻式國產(chǎn)通用變頻器有

170多家；

C.

高壓變頻器除國外品牌外，出現(xiàn)了20多家；

D.

無論通用變頻器或高壓變頻器技術(shù)都有相當(dāng)大的提高，技術(shù)更臻成熟，使用領(lǐng)域更加廣闊。

隨著國內(nèi)企業(yè)對頻器認(rèn)識的深入和大量外國產(chǎn)品的入境，我國變頻器市場得以快速啟動。20世紀(jì)

80年代中期，我國變頻器年銷售量僅為數(shù)千萬元，幾乎都是國外品牌，經(jīng)過十余年的推廣和使用，變頻器已得到廣大企業(yè)用戶的認(rèn)可，

20世紀(jì)

90年代，變頻器才得以大規(guī)模進(jìn)人中國，在空調(diào)、電梯、冶金、機(jī)械、電子、石化、造紙、紡織等行業(yè)有十分廣闊的應(yīng)用空間。據(jù)北京康斯公司

1999年的調(diào)查結(jié)果,1998年我國變頻器銷售量達(dá)到

28.8億元，年增長率為

15％左右。日本品牌進(jìn)入中國較早，對中國變頻器市場較為熟悉，有針對性地推出了適合我國國情的變頻器產(chǎn)品8/3/202537本土化戰(zhàn)略，將變頻器定位于節(jié)能器，小功率，專業(yè)化，在節(jié)能領(lǐng)域或

OEM配套方面表現(xiàn)較為突出。我國中、低壓變頻器市場曾出現(xiàn)日本品牌一統(tǒng)天下的局面，但近幾年日本品牌的市場份額逐步被歐美和內(nèi)資品牌蠶食。尤其是

ABB和西門子兩大外資頂級品牌，市場份額遠(yuǎn)超其他品牌，具有大部分外資品牌難以企及的綜合實(shí)力。

臺灣品牌進(jìn)入中國大陸市場也相對較早，多數(shù)產(chǎn)品帶有日本品牌的痕跡。目前較有代表性的臺灣品牌有臺達(dá)、臺安、東元等。韓國變頻器品牌目前只有

LS在中國占據(jù)一定的市場份額。

二、本土化戰(zhàn)略

回顧中國變頻器產(chǎn)業(yè)的發(fā)展歷程，外資公司大面積搶灘中國，在本土化上作了很多卓有成效的努力。縱觀這些跨國公司在中國的發(fā)展，最成功的戰(zhàn)略要算本土化戰(zhàn)略，包括關(guān)系本土化、市場本土化、人員本土化以及研究本土化。

ABB是實(shí)施本土化戰(zhàn)略最成功的外資企業(yè)之一，北京

ABB電氣傳動系統(tǒng)有限公司是

ABB集團(tuán)在中國地區(qū)交、直流傳動產(chǎn)品的主要供貨廠商，1994年8/3/202538公司成立，1995年

ACS500、ACV700&DC傳動產(chǎn)品本地化組裝生產(chǎn)；1998年

ACS550、ACS600本地化組裝；

2004年

ACS550、ACS800本地化生產(chǎn)組裝。目前，

ABB在中國

90%以上的業(yè)務(wù)都是通過在本地生產(chǎn)的產(chǎn)品和服務(wù)實(shí)現(xiàn)的，ABB中國的

11000名員工中，有

99%以上都是中國人。

這些國外品牌廠家也在千方百計(jì)地尋求本地化生產(chǎn)，擴(kuò)大其銷售，先后西門子在天津、

ABB在北京、富士在無錫、三墾在江陰、東芝在遼陽、安川在上海、艾默生在深圳、施耐德在蘇州、三菱在大連、丹佛斯在天津等地或獨(dú)資，或合資，紛紛建立生產(chǎn)基地，生產(chǎn)不同系列品牌的變頻器。

絕大部分國外企業(yè)在中國設(shè)廠主要是為了滿足本地化的需求，滿足本地用戶越來越多樣化和個性化的需求。受限于IGBT等主要電力電子元器件需要進(jìn)口，以及工廠產(chǎn)能問題，目前很少有國外廠家將中國作為其全球變頻器市場的制造基地。只有8/3/202539并購與整合

ABB等少數(shù)廠商的某些產(chǎn)品型號會有少量出口。將來隨著變頻器核心的本地化生產(chǎn)，以及變頻器廠商的產(chǎn)能擴(kuò)充，中國成為全球變頻器的生產(chǎn)制造基地，這也將是國產(chǎn)變頻器走向世界的一個機(jī)遇。

三、并購與整合1、艾默生收購華為安圣電氣2001年10月，艾默生一次性出資7.5億美元收購華為技術(shù)有限公司旗下的深圳市安圣電氣有限公司，并承諾收購后將進(jìn)一步加強(qiáng)安圣電氣對中國客戶的服務(wù)支持、技術(shù)支持和產(chǎn)品支持。2、東元電機(jī)和臺安電機(jī)合并2003年，東元集團(tuán)電控事業(yè)部與臺安電機(jī)正式合并。將原來臺灣臺安電機(jī)和東元電機(jī)兩家公司的研發(fā)資源加以整合，并加上集團(tuán)在大陸的兩家投資公司—臺安科技與東元無錫的研發(fā)單位，共超過150人的研發(fā)技術(shù)中心。目前這兩個品牌在大陸還是獨(dú)立運(yùn)營。

8/3/202540品牌裂變回顧過去十年國內(nèi)變頻器行業(yè)的發(fā)展，就不得不提到普傳。關(guān)于普傳，本身就是一個傳奇，從伊始到后續(xù)的強(qiáng)大，甚至“壟斷”，到后來的分裂。從

1998年開始，從普傳分裂出的企業(yè)至今已經(jīng)發(fā)展到第四代。1999年-2004年這

5年之間，華南變頻器市場“裂變”已成為一種常見現(xiàn)象，一分為二，二分為四，新的變頻器企業(yè)頻繁誕生，市場競爭非常復(fù)雜多變。

普傳裂變

威科達(dá)（2004）韋爾（2003）

易驅(qū)（2004）艾瑞克（2005）

偉創(chuàng)（2004）日業(yè)（2002）

臺灣普傳

安邦信（1998）深圳普傳英威騰（2002）依托（2002）

正弦（2003）

阿爾法（2000）創(chuàng)杰（2004）微能（2003）

目前這些裂變出來的企業(yè)當(dāng)中發(fā)展最好的首推英威騰，英威騰已經(jīng)成為國產(chǎn)變頻器的領(lǐng)

頭羊，2008年正籌劃上市。其次是普傳、安邦信、阿爾法、日業(yè)、正弦、微能等，這些品

牌基本都躋身國產(chǎn)變頻器第二陣營。

8/3/202541國產(chǎn)化之路從

1965年就開始研究可控硅變頻器，上世紀(jì)

80年代初，天津電氣傳動所（電壓型）、西安電力電子技術(shù)所（電源型）等研究所專心研制

SCR變頻器并探索市場。與此同時(shí)，國內(nèi)許多高等學(xué)校和研究院所積極開發(fā)

GTR變頻器，并紛紛將技術(shù)轉(zhuǎn)讓企業(yè)生產(chǎn)，但由于企業(yè)規(guī)模小，沒有自動化生產(chǎn)線，僅靠手工焊板，無法生產(chǎn)出高精度高可靠性的變頻器。有些國營大廠，如大連電機(jī)廠從日本東芝引進(jìn)了

GTR變頻器的生產(chǎn)線，雖經(jīng)努力，最終未能形成國產(chǎn)變頻器的支柱力量。

知道變頻器的人都知道普傳變頻器，臺灣普傳剛到大陸時(shí)，國內(nèi)極少有自有品牌，幾乎全部使用境外品牌，普傳變頻器當(dāng)時(shí)因?yàn)榧夹g(shù)先進(jìn)，且價(jià)格遠(yuǎn)低于海外品牌，受到普遍歡迎。從

1990年開始，普傳先后在西安、深圳、南京、昆明、北京、包頭等地興辦了十幾家生產(chǎn)變頻器的合資企業(yè)，創(chuàng)造了聞名海內(nèi)外的普傳系列變頻器品牌，從此打破了歐美及日本變頻器產(chǎn)品在中國大陸市場的壟斷局面，也揭開了變頻器產(chǎn)品國產(chǎn)化的序幕。普傳對國產(chǎn)品牌最大的貢獻(xiàn)是培養(yǎng)了一批變頻器業(yè)界的人才，他們中的很多各自創(chuàng)辦了多家變頻器生產(chǎn)廠家。今天國內(nèi)變頻器產(chǎn)8/3/202542國產(chǎn)化之路品能在市場份額上與歐美及日本產(chǎn)品同臺競技，普傳有著很大的功勞。進(jìn)入

21世紀(jì)，國產(chǎn)變頻器得到了前所未有的發(fā)展，國產(chǎn)變頻企業(yè)由

96年底不到

50家，到如今已超過

100多家。象征高性能技術(shù)的無速度控制技術(shù)也已廣泛應(yīng)用在國產(chǎn)主流變頻器中，深圳市藍(lán)海華騰技術(shù)有限公司擁有與國際最領(lǐng)先技術(shù)水準(zhǔn)同步的矢量控制技術(shù)和轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)，而實(shí)現(xiàn)開環(huán)轉(zhuǎn)矩控制（無編碼器反饋）更是開中國之先河。

10年來，我國變頻器雖然遍地開花，但變頻器的核心——

IGBT器件始終依賴進(jìn)口，成為制約國產(chǎn)變頻器發(fā)展的瓶頸。直到最近，實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)

IGBT的曙光開始出現(xiàn)，信息產(chǎn)業(yè)部電子信息產(chǎn)品管理司已經(jīng)把發(fā)展全控型電力電子器件納入工作計(jì)劃，已有多位在國外有豐富研制

IGBT經(jīng)驗(yàn)的專家回國辦廠，國內(nèi)生產(chǎn)集成電路多年、具有精細(xì)加工能力的企業(yè)已經(jīng)具備

IGBT和

MOSFET的流片技術(shù)，只要有合理的政策出臺，群策群力，就可為國內(nèi)

IGBT的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)掃清最后的障礙。8/3/202543主要生產(chǎn)廠家ABB、西門子、安川電機(jī)、三菱電機(jī)、富士電機(jī)、施耐德、艾默生、丹佛斯、三墾臺達(dá)、三川電氣、東元電機(jī)、英威騰、匯川、森蘭、歐瑞、三晶、四方、阿爾法、易驅(qū)、富凌

、此外，國產(chǎn)還有安邦信、日業(yè)、藍(lán)海華騰、長城、雷諾爾、臺凌、天時(shí)達(dá)、信捷、日虹、埃洛伊、華藍(lán)、德萊爾、森海、佳靈、圣安、飛象、賽普、上海麥孚、開拓、上海津信、科路等等一系列變頻器。8/3/202544變頻器原理

變頻器是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)，通過改變電機(jī)工作電源頻率方式來控制交流電動機(jī)的電力控制設(shè)備。通常，把電壓和頻率固定不變的工頻交流電變換為電壓或頻率可變的交流電的裝置稱作“變頻器”。變頻器主要采用交—直—交方式（VVVF變頻或矢量控制變頻），先把工頻交流電源通過整流器轉(zhuǎn)換成直流電源，然后再將直流電源轉(zhuǎn)換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動機(jī)。8/3/202545變頻器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)電路整流電路、起動保護(hù)、濾波電路、逆變電路、指示電路、制動單元、輸入端子、輸出端子。8/3/202546變頻器主回路實(shí)物圖8/3/202547整流單元整流單元用于電網(wǎng)的三相交流電變成直流?？煞譃榭煽卣骱筒豢煽卣鲀纱箢悺？煽卣饔捎诖嬖谳敵鲭妷汉休^多的諧波、輸入功率因數(shù)低、控制部分復(fù)雜、中間直流大電容造成的調(diào)壓慣性大相應(yīng)緩慢等缺點(diǎn)，隨著PMW技術(shù)的出現(xiàn)可控整流在交直交變頻器中已經(jīng)被淘汰。不可控整流是目前交直交變頻器的主流形式，它有2種構(gòu)成形式，6支整流二極管或6支晶閘管組成三相整流橋。8/3/202548整流模塊8/3/202549全波整流電路在SPWM變頻器中，大多采用橋式全波整流電路。在中、小容量的變頻器中，整流器件采用不可控的整流二極管或二極管模塊，如圖中的VD1-VD6所示。當(dāng)三相線電壓為380V時(shí)，整流后的峰值電壓為537V，平均電壓為515V。*U2

是整流變壓器二次側(cè)額定相電壓的有效值。8/3/202550濾波及限流電路（1）濾波電路，即上圖中的CF1和CF2。由于受到電解電容的電容量和耐壓能力的限制，濾波電路通常由若干個電容器并聯(lián)成一組，又由兩個電容器組CF1和CF2串聯(lián)而成。因?yàn)殡娊怆娙莸碾娙萘坑休^大的離散性，故電容器組CF1和CF2的電容量常不能完全相等。其結(jié)果是各電容器組承受的電壓UD1和UD2不相等，使承受電壓較高一測的電容器組容易損壞。

為了使UD1和UD2相等，在CF1和CF2旁各并聯(lián)一個阻值相等的均壓電阻RC1和RC2。8/3/202551限流電路限流電路，即如上圖中，串接在整流橋和濾波電容器之間，由限流電阻RL和電路開關(guān)SL組成的并聯(lián)電路。限流電阻RL的作用是：變頻器在接入電源之前，濾波電容CF上的直流電壓UD=0。因此，當(dāng)變頻器剛接入電源的瞬間，將有一個很大的沖擊電流經(jīng)過整流橋流向?yàn)V波電容，使整流橋可能因此而受到損壞。如果電容器的容量很大，還會使電源電壓瞬間下降而形成對電網(wǎng)的干擾。限流電阻RL就是為了削弱該沖擊電流而串接在整流橋與濾波電容之間的。短路開關(guān)SL的作用是：限流電阻RL如長期接在電路內(nèi)，會影響直流電壓UD和變頻器輸出電壓的大小。所以，當(dāng)UD增大到一定程度時(shí)，令短路開關(guān)SL接通，把RL切出電路。SL大多由晶閘管構(gòu)成，在容量較小的變頻器中，也常有接觸器或繼電器的觸點(diǎn)構(gòu)成。8/3/202552電源指示電源指示燈HL除了表示電源是否接通外，還有一個十分重要的功能，即在變頻器切斷電源后，表示濾波電容器CF上的電荷是否已經(jīng)釋放完畢。由于CF的容量較大，而切斷電源又必須在逆變電路停止工作的狀態(tài)下進(jìn)行，所以CF沒有快速放電的回路，其放電時(shí)間往往長達(dá)數(shù)分鐘。又由于CF上的電壓較高，如不放完，對人身安全將構(gòu)成威脅。故在維修變頻器時(shí)，必須等HL完全熄滅后才能接觸變頻器內(nèi)部的導(dǎo)電部分，所以，HL也具有提示保護(hù)作用。8/3/202553三相逆變橋電路逆變橋電路的功能是把直流電轉(zhuǎn)換成三相交流電，逆變橋電路由下圖中的開關(guān)器件V1-V6構(gòu)成。目前中小容量的變頻器中，開關(guān)器件大部分使用IGBT管。8/3/202554逆變模塊、大電容、均壓電阻8/3/202555續(xù)流電路由圖中的VD7-VD12構(gòu)成。其功能是：（1）為電動機(jī)繞組的無功電流返回直流電路時(shí)提供通路。（2）當(dāng)頻率下降從而同步轉(zhuǎn)速下降時(shí)，為電動機(jī)的再生電能反饋至直流電路提供通路。（3）為電路的寄生電感在逆變過程中釋放能量提供通路。3、緩沖電路（R01-R06、CO1-C06、VD01-VD06）逆變管在關(guān)斷和導(dǎo)通的瞬間，其電壓和電流的變化率是很大的，有可能使逆變管受到損害。因此，每個逆變管旁還應(yīng)接入緩沖電路，以減緩電壓和電流的變化率。緩沖電路的結(jié)構(gòu)因逆變管的特性和容量等的不同而有較大差異，下圖是比較典型的一種2-27。各元件的功能如下：8/3/202556緩沖電路（1）電容C01-C06。逆變管V1-V6每次由導(dǎo)通狀態(tài)8/3/202557緩沖電路轉(zhuǎn)換成截止?fàn)顟B(tài)的過程中，集電極（C極）和發(fā)射極（E極）之間的電壓UCE將極為迅速地由近乎0V上升至直流電壓值UD。在此過程中，電壓增長率是很高的，將容易導(dǎo)致逆變管的損壞。C01--C06的功能便是減小V1-V6在關(guān)斷時(shí)的電壓增長率（2）電阻R01-R06。V1-V6每次由截止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)換為導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，C01-C06上所沖的電壓（等于UD）將向V1-V6放電。放電電流的初始值是很大的，并且將迭加到負(fù)載電流上，導(dǎo)致V1-V6損壞。電阻R01-R06就是用來限制C01-C06對V1-V6的放電電流的。（3）二極管VD01-VD02。限流電阻R01-R06的接入，又會影響C01-C06在V1-V6的關(guān)斷時(shí)限制電壓增長率的效果。VD01-VD02接入后，在V1-V6的關(guān)斷過程中，使R01-R06不起作用。8/3/202558變頻器的應(yīng)用變頻器的選型變頻器的安裝變頻器的現(xiàn)場調(diào)試及參數(shù)設(shè)置安裝調(diào)試實(shí)例8/3/202559變頻器的選型電機(jī)變頻調(diào)速器簡稱變頻器可為水廠、化工廠、化纖廠、制藥廠、塑料廠、水泥產(chǎn)、礦井等各行各業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備配套。應(yīng)用于提升機(jī)、皮帶傳送、送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、除塵機(jī)、注塑機(jī)、擠塑機(jī)、油井鉆井等各種機(jī)械和水泵電機(jī)變頻調(diào)速控制。性能好價(jià)格低質(zhì)量穩(wěn)定節(jié)能效果顯著。ABB世界電器的巨人國際名牌。全球許多國家都擁有它的分支機(jī)構(gòu)、合作伙伴和分銷商完善的售前售后服務(wù)令人嘆服。8/3/202560

ABB變頻器針對各種應(yīng)用領(lǐng)域、工礦、環(huán)境有不同的選型方案。ACS350用于小功率電機(jī)使用的場合從0.37至7.5KWACS510從1.1至110KWACS550從0.75至110KWACS800--1從1.5至110KWACS800-02從110至400KWACS800---04從110至500KW8/3/202561ABB選型實(shí)例

1、直接聯(lián)系當(dāng)?shù)谹BB傳動銷售辦事處。并讓他們知道您的要求。2、參考下面的6個步驟構(gòu)建您自己的訂貨代碼。每個步驟都有詳細(xì)信息的頁碼索引。8/3/202562型號代碼的含義ACS5100103A34B055產(chǎn)品系列電壓結(jié)構(gòu)容量及類型外形尺寸可選件8/3/202563變頻器尺寸8/3/202564主要性能性能注釋優(yōu)點(diǎn)完美匹配風(fēng)機(jī)水泵增強(qiáng)的PFC應(yīng)用最多可以控制7(1+6)個泵能切換更多的泵SPFC內(nèi)置幫助鍵可依次調(diào)節(jié)每個泵多點(diǎn)U/F曲線可以自由定義5點(diǎn)U/F曲線更靈活廣泛的應(yīng)用超越模式應(yīng)用于隧道風(fēng)機(jī)的火災(zāi)模式應(yīng)用于緊急情況下PID調(diào)節(jié)器兩個獨(dú)立的PID控制器PID1和PID2PID1可設(shè)置套參數(shù)通過PID2可控制一個獨(dú)立的更經(jīng)濟(jì)直覺特性噪聲最優(yōu)化按變頻器的溫度可隨機(jī)分布開關(guān)當(dāng)變頻器溫度降低時(shí)增加開關(guān)頻率頻率極大改善了降低變頻噪音并提高功效可控的冷卻風(fēng)機(jī)僅在需要時(shí)冷卻變頻器磁通最優(yōu)化負(fù)載降低時(shí)自動調(diào)整電機(jī)磁通連接性簡單安裝減少安裝時(shí)間可并排安裝節(jié)約安裝空間容易電纜連接可靠的電纜連接通過多種I/O連接和即插式可選件方便的連接到現(xiàn)場總線系統(tǒng)上更環(huán)保EMC用于第一和第二環(huán)境的RFI濾波器作為標(biāo)配不需要額外的外部濾波器電抗器根據(jù)不同的負(fù)載匹配電感量因此抑制和減少諧波降低總諧波其它高級控制盤2個軟功能鍵功能隨狀態(tài)不同而改變?nèi)菀着渲煤驼{(diào)試內(nèi)置幫助鍵快速啟動可觀察已修改過的參數(shù)列表快速進(jìn)入?yún)?shù)現(xiàn)場總線內(nèi)置RS485接口使用Modbus協(xié)議即插式現(xiàn)場總線模塊作為可選件降低成本可適應(yīng)多種總線協(xié)議的應(yīng)用需求8/3/202565ABB變頻器ACS510系列什么是ACS510?

ACS510是ABB又一款杰出的低壓交流傳動產(chǎn)品。ACS510

可以簡單的購買，安裝，配置和使用，可節(jié)省相當(dāng)多的時(shí)間。何處使用?ACS510

傳動應(yīng)用于廣泛的工業(yè)領(lǐng)域，適用各類型負(fù)載。

ACS510

還針對風(fēng)機(jī)、水泵應(yīng)用做了特別的優(yōu)化，典型的應(yīng)用包括恒壓供水，冷卻風(fēng)機(jī)，地鐵和隧道通風(fēng)機(jī)等等。8/3/202566510系列的亮點(diǎn)完美的風(fēng)機(jī)水泵應(yīng)用高級控制盤用于降低諧波的專利技術(shù)：變感式電抗器循環(huán)軟起用戶自定義U/F曲線超越模式內(nèi)置RFI濾波器作為標(biāo)準(zhǔn)配置，適用于第一和第二環(huán)境CE認(rèn)證8/3/202567變頻器安裝前的注意事項(xiàng)通用變頻器作為電力電子設(shè)備與數(shù)字控制裝置，對其使用環(huán)境有一定的要求；變頻器所在的環(huán)境溫度越高，腐蝕性氣體濃度越大，其壽命就越短。同時(shí)，在安裝時(shí)要求有良好的通風(fēng)條件，環(huán)境中不能有過多的腐蝕性氣體和灰塵。在高海拔地區(qū)使用變頻器時(shí)，變頻器中的平波電容器的內(nèi)外壓力不平衡，可能導(dǎo)致電容器爆裂；在不加裝特殊裝置的情況下，一些元件也會誤動作。使用變頻器傳動異步電動機(jī)時(shí)，電源側(cè)和電動機(jī)側(cè)電路中將產(chǎn)生高次諧波。對于由此種高次諧波引起的靜電、電磁干擾，在變頻器的外購件裝置選用上要作相應(yīng)的考慮8/3/202568安裝使用環(huán)境要求（1）上限溫度，單元型變頻器裝入控制柜使用時(shí)，考慮到框內(nèi)預(yù)測溫升為10℃，則上限溫度多定為50℃。全封閉結(jié)構(gòu)、上限溫度為40℃的壁掛型變頻器裝入控制柜使用時(shí)，為了減小溫升，可以裝設(shè)廠家選用件通風(fēng)板或者取掉單元外罩等。（2）下限溫度，在不發(fā)生凍結(jié)的前提條件下，周圍溫度的下限值多為0℃或-10℃。各變頻器說明書對運(yùn)行時(shí)空氣濕度的要求都是相對濕度不超過95%RH，也即保證不凝露，這個條件一般很容易達(dá)到8/3/202569防潮防潮思路是保持柜內(nèi)溫度不要低于周圍環(huán)境溫度，可以加裝紅外線空間加熱器，一個800mm×600mm×2200mm的柜體加熱功率幾百瓦即可。在系統(tǒng)運(yùn)行期間空間加熱器應(yīng)該關(guān)閉，系統(tǒng)停止運(yùn)行一段時(shí)間（如1小時(shí)）后接通，可以制定操作規(guī)程由人工手動控制，也可以利用系統(tǒng)的控制設(shè)備來進(jìn)行邏輯控制。8/3/202570防塵粉塵和油霧進(jìn)入變頻器后，會吸附在散熱片表面以及印制電路表面，降低散熱系數(shù)，惡化使用條件，如果是導(dǎo)電粉塵，則還會降低表面絕緣能力，產(chǎn)生漏電流乃至發(fā)生短路。密閉柜體能夠阻隔粉塵和油霧進(jìn)入，但為了散熱需要，密閉柜體必須采用強(qiáng)制通風(fēng)，而進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口必須采取過濾措施。專門的空氣過濾材料能夠很好地濾除粉塵和油霧。8/3/202571制動電阻的安裝1—配置具有散熱功能的蓋子，防止產(chǎn)生像火災(zāi)這樣的危險(xiǎn)；

2—需要采用冷卻風(fēng)扇；3—放電電阻器制動電阻需要散熱，應(yīng)該安裝在通風(fēng)良好的地方，采用開啟式支架或者半開啟箱體作為安裝結(jié)構(gòu)。制動電阻上帶有數(shù)百伏電壓，要采取措施來防止人員觸電危險(xiǎn)8/3/202572安裝注意事項(xiàng)1—變頻器同發(fā)熱設(shè)備的間隙足夠長（5cm以上）；2—在內(nèi)部溫度和變頻器周圍溫度并不很高的

位置為安裝風(fēng)扇的最佳位置，風(fēng)扇必須要提供足夠的風(fēng)量；3—在此位置安裝的其他設(shè)備不應(yīng)該

阻礙冷空氣的流通，并且對于易受到熱影響的設(shè)備不應(yīng)該安裝在此；4—正確的安裝方向；5—放電電阻或能產(chǎn)生大熱量的類似設(shè)備應(yīng)該安裝在外面；6—具有足夠的間隙（10cm以上），以方便連接套管或冷空氣的吸入；7—控制信號電纜與主電路（功率電阻路）電纜連線分離，并不要使它們彎曲；8—空氣過濾網(wǎng)要定期清掃檢查以防止阻塞；9—功率因數(shù)改善電抗器8/3/202573變頻器的安裝

8/3/202574變頻器的安裝8/3/202575變頻器的安裝方向

8/3/202576安裝柜的幾種設(shè)計(jì)形式8/3/202577變頻器的防塵變頻器的防塵問題應(yīng)引起廣大用戶的重視，下面是幾點(diǎn)防塵措施。（1）設(shè)計(jì)專門的變頻器室（2）將變頻器安裝在設(shè)有風(fēng)機(jī)和過濾裝置的柜子里（3）選用防塵能力較強(qiáng)的變頻器（4）減少變頻器的空載運(yùn)行時(shí)間（5）建立定期除塵制度8/3/202578變頻器外圍設(shè)備及選擇變頻器常用的外圍設(shè)備主要有輸入變壓器、電源斷路器、交流接觸器、濾波器、電抗器、制動電阻等。電源輸入變壓器用于將高壓電源變換到通用變頻器所需的電壓等級，如200V或者400V等。由于變頻器的輸入電流含有一定量的高次諧波，使電源側(cè)的功率因數(shù)降低，同時(shí)考慮到變頻器的運(yùn)行效率，則變壓器的容量常按下式計(jì)算，單位為kVA： 變壓器的容量＝變頻器的輸出功率/（變頻器輸入功率因數(shù)×變頻器效率）8/3/2025791．電源側(cè)斷路器（1）選用目的：用于變頻器、電機(jī)與電源回路的通斷，并且在出現(xiàn)過流或短路事故時(shí)能自動切斷變頻器與電源的聯(lián)系，以防事故擴(kuò)大。（2）選擇方法：如果沒有工頻電源切換電路，由于在變頻調(diào)速系統(tǒng)中電動機(jī)的起動電流可控制在較小范圍內(nèi)，因此電源側(cè)斷路器的額定電流可按變頻器的額定電流來選用。如果有工頻電源切換電路，當(dāng)變頻器停止工作時(shí)，電源直接接電動機(jī)，所以電源側(cè)斷路器應(yīng)按電動機(jī)的起動電流進(jìn)行選擇。最好選用無熔斷絲斷路器。8/3/2025802．電源側(cè)接觸器使用目的：電源一旦斷電，自動將變頻器與電源脫開，以免在外部端子控制狀態(tài)下重新供電時(shí)變頻器自行工作，以保護(hù)設(shè)備的安全及人身安全；在變頻器內(nèi)部保護(hù)功能起作用時(shí)，通過接觸器使變頻器與電源脫開。使用時(shí)請注意，不要用電磁接觸器進(jìn)行頻繁地起動或停止（變頻器輸入回路的開閉壽命大約為10萬次），不能用電源側(cè)的電磁接觸器停止變頻器8/3/202581熱繼電器通用變頻器都具有內(nèi)部電子熱敏保護(hù)功能，不需要熱繼電器保護(hù)電機(jī)，但遇到下列情況時(shí)，應(yīng)考慮使用熱繼電器：在10Hz以下或60Hz以上連續(xù)運(yùn)行時(shí)；一臺變頻器驅(qū)動多臺電動機(jī)時(shí)。使用時(shí)注意：如果導(dǎo)線過長（10m或更長），繼電器會過早跳開，此情況下應(yīng)在輸出側(cè)串入濾波器。50Hz時(shí)過熱繼電器的設(shè)定值為電機(jī)額定電流的1.0倍，60Hz時(shí)過熱繼電器的設(shè)定值為電機(jī)額定電流的1.1倍。8/3/202582電抗器選擇合適的電抗器與變頻器配套使用，既可以抑制諧波電流，降低變頻器系統(tǒng)所產(chǎn)生的諧波總量，提高變頻器的功率因數(shù)，又可以抑制來自電網(wǎng)的浪涌電流對變頻器的沖擊，保護(hù)變頻器、降低電動機(jī)噪聲。保證變頻器和電動機(jī)的可靠運(yùn)行。8/3/2025831．進(jìn)線電抗器（LA1）LA1連接在電源與變頻器之間，它能限制電網(wǎng)電壓突變和操作過電壓所引起的沖擊電流，有效保護(hù)變頻器，改善變頻器的功率因數(shù)，抑制變頻器輸入電網(wǎng)的諧波電流，大幅度削減5、7、11、13次諧波。應(yīng)該安裝進(jìn)線電抗器的場合有以下幾種：（1）電源變壓器容量為500kVA以上，且變頻器安裝位置與大容量變壓器距離在10m以內(nèi)。（2）三相電源電壓不平衡率K大于3%8/3/202584（3）在同一電源上有晶閘管變流器共同使用，或者進(jìn)線電源端接有通過開關(guān)切換以調(diào)整功率因數(shù)的電容器裝置。（4）需要改善變頻器輸入側(cè)的功率因數(shù)（用電抗器可提高到0.75～0.85）。8/3/202585AL1型電抗器技術(shù)參數(shù)

變頻器功率

（kW）變頻器輸出

電流（A）電抗器額定

電流（A）電抗器型號壓降為2%（即4.4V）

時(shí)電感量（mH）壓降為4%（即8.8V）

時(shí)電感量（mH）2.267.5AL1-2.21.873.73.7912AL1-3.71.162.35.51216AL1-5.50.8761.757.51723AL1-7.50.611.2112331AL1-110.450.9153142AL1-150.330.6718.53849AL1-18.50.2860.57224358AL1-220.240.48305770AL1-300.20.4377185AL1-370.1650.334586115AL1-450.1220.2255110137AL1-550.1020.275144160AL1-750.0880L1-900.0680.137110216250AL1-1100.0560.1128/3/2025862．直流電抗器（LD）直流電抗器接在變頻器整流環(huán)節(jié)與逆變環(huán)節(jié)之間。在變頻器整流電路后接入直流電抗器，可以有效地改善變頻器的功率因數(shù)，功率因數(shù)最高可以提高到0.95，同時(shí)它還能限制逆變側(cè)短路電流，使逆變系統(tǒng)運(yùn)行更穩(wěn)定。8/3/202587輸出電抗器（LA2）

采用輸出電抗器的主要目的和作用是補(bǔ)償長線路分布電容的影響，并抑制通用變頻輸出的諧波分量，起到降低變頻器噪聲的作用。輸出電抗器裝于靠近變頻器的輸出端與電動機(jī)之間，以補(bǔ)償電動機(jī)及其電纜相對相和相對地間的分布寄生電容，從而可以延長電動機(jī)電纜的接線長度。一般，通用變頻器廠商都對允許連接電動機(jī)電纜的最大長度作了規(guī)定，使用時(shí)應(yīng)參照產(chǎn)品說明書的規(guī)定接線。8/3/202588濾波器變頻器輸出側(cè)設(shè)置濾波器可以減少電磁噪聲和損耗，一般可降低噪聲5dB。必須注意濾波器的輸入側(cè)接變頻器的輸出側(cè)，濾波器的輸出側(cè)接電動機(jī)，決不能接錯，否則會燒毀變頻器。8/3/202589變頻器干擾影響設(shè)備運(yùn)行的實(shí)例［例1］某紡織廠原有的絳綸長絲前紡3條生產(chǎn)線的卷繞部分采用西門子公司6SE7031系列變頻器（45kW），驅(qū)動8臺永磁同步電動機(jī)（每臺0.9kW），開環(huán)控制方式，工作頻率110Hz。后來新增了兩條相似生產(chǎn)線，采用西門子6SE32系列變頻器，工作頻率為260Hz。新生產(chǎn)線投入運(yùn)行不久，發(fā)現(xiàn)原生產(chǎn)線變頻器頻繁停機(jī)，變頻器顯示為“0009”（待機(jī)狀態(tài)），無任何故障報(bào)警記錄，經(jīng)反查檢查也未見異常。重新起動變頻器，驅(qū)動4臺電機(jī)能正常運(yùn)行，當(dāng)驅(qū)動4～8臺電機(jī)時(shí)，變頻器運(yùn)行一段時(shí)間又停機(jī)（每次時(shí)間不等）。8/3/202590變頻器干擾影響設(shè)備運(yùn)行的實(shí)例初步分析判斷，變頻器停機(jī)可能是由以下幾種因素造成：①變頻器內(nèi)部器件存在軟故障，使其驅(qū)動負(fù)載能力下降；②所驅(qū)動的8臺電機(jī)中存在機(jī)械故障，造成電機(jī)過負(fù)荷；③變頻器輸出線之間存在電磁感應(yīng)干擾。最后由專人值班監(jiān)視變頻器的顯示器，記錄每次停機(jī)時(shí)顯示器的顯示內(nèi)容和變化。停機(jī)開始顯示由“0”變化到“2952”，停頓約2～35秒后轉(zhuǎn)換成“0003”，再轉(zhuǎn)換成“0009”待機(jī)狀態(tài)。通過這些觀察到的信息，斷定變頻器停機(jī)確實(shí)由干擾信號所造成。但變頻器與變頻器之間均用金屬柜隔離，金屬柜與大8/3/202591變頻器干擾影響設(shè)備運(yùn)行的實(shí)例地相連，且變頻器與變頻器之間的距離也有約2m，干擾信號不易被引入。后進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)，原生產(chǎn)線變頻器輸出線穿過了新生產(chǎn)線變頻器控制柜的底部，而且新生產(chǎn)線變頻器的工作頻率又較高（260Hz），確認(rèn)干擾信號是由控制電纜間的電磁感應(yīng)所引起。后將該輸出電纜移至距新生產(chǎn)線的變頻器控制柜約5m的地方，重新起動變頻器，此時(shí)驅(qū)動8臺電機(jī)，運(yùn)行正常，變頻器停機(jī)故障排除。8/3/202592屏蔽電纜的末端處理方法

8/3/202593電抗器與變頻器的連接

8/3/202594變頻器接線8/3/202595變頻器的接線

（1）主電路的接線注意，不能用接觸器的觸頭來控制變頻器的運(yùn)行和停止，而應(yīng)該使用控制面板上的操作鍵或接線端子上的控制信號；變頻器的輸出端不能接電力電容器或浪涌吸收器；電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向如果和生產(chǎn)要求不一致，最好用調(diào)換變頻器輸出相序的方法，不要用調(diào)換控制端子FWD或REV的控制信號來改變電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向。8/3/2025968/3/202597變頻器的輸入端和輸出端是絕對不允許接反

變頻器的輸入端和輸出端是絕對不允許接反的，如果將輸入電源接到了U、V、W端，則不管哪個逆變管導(dǎo)通，都將引起兩相間的短路而將逆變管燒壞，8/3/202598

模擬信號的接線

模擬信號的抗干擾能力較低，因此必須使用屏蔽線。屏蔽層靠近變頻器的一端，應(yīng)接控制電路的公共端，而不要接到變頻器的地端（E）或大地，如下圖所示。屏蔽層的另一端應(yīng)該懸空，布線時(shí)還應(yīng)該遵守變頻器使用說明書的有關(guān)規(guī)定。8/3/202599頻率設(shè)定電位器的接線頻率設(shè)定電位器的接線：頻率設(shè)定電位器必須根據(jù)其端子號進(jìn)行正確連接，如圖所示，否則變頻器將不能正確工作。8/3/2025100輸出端的接線8/3/2025101變頻器的接地

（a）專用地線（好）；（b）共用地線（可）；（c）共用地線（不可）8/3/2025102制動單元的接線8/3/2025103變頻器的接線，還應(yīng)注意以下問題（1）選擇主回路電纜時(shí)，須考慮電流容量、短路保護(hù)、電纜壓降等因素。一般情況下，變頻器輸入電流的有效值比電機(jī)電流大，變頻器與電機(jī)之間的連接電纜盡量短，（2）控制電纜的截面選擇必須考慮機(jī)械強(qiáng)度、線路壓降、費(fèi)用等因素。建議使用截面積1.25mm2或2mm2的電纜，如果鋪設(shè)距離短，線路壓降在容許值以下時(shí)，使用0.75mm2的線較為經(jīng)濟(jì)。8/3/2025104變頻器的測量電路8/3/2025105絕緣電阻的測量

（1）外接線路絕緣電阻的測量。為了防止兆歐表的高電壓施加到變頻器上，在測量外接線路的絕緣電阻時(shí)，必須把需要測量的外接線路從變頻器上拆下后再進(jìn)行測量，并注意檢查兆歐表的高電壓是否有可能通過其他回路施加到變頻器上，如果有，則應(yīng)將所有有關(guān)的連線全部拆下。（2）變頻器主電路絕緣電阻的測量。必須把所有進(jìn)線端（R、S、T）和出線端（U、V、W）都連接起來后再測量其絕緣電阻，如下圖所示，兆歐表指示值不小于5MΩ為正常。8/3/2025106控制電路絕緣電阻的測量（3）控制電路絕緣電阻的測量。為防止高壓損壞電子元件，一般不要用兆歐表或其他有高電壓的儀器進(jìn)行測量。改用萬用表的高阻擋來測量，測量值大于1MΩ為正常8/3/2025107變頻器的調(diào)試與維護(hù)調(diào)試前，首先檢查變頻器的型號是否有誤，隨機(jī)附件是否齊全端子之間、外露導(dǎo)電部分是否有短路、接地現(xiàn)象，接地是否可靠，確認(rèn)所有開關(guān)都處于斷開狀態(tài)，保證通電后變頻器不會異常起動或發(fā)生其他異常動作。特別需要檢查是否有下述接線錯誤：（1）輸出端子（U、V、W）是否誤接了電源線。（2）制動單元用端子是否誤接了制動單元放電電阻以外的導(dǎo)線。（3）屏幕線的屏蔽部分是否像使用說明書規(guī)定的那樣正確連接了。完成上述檢查后，再進(jìn)行下列所述各項(xiàng)調(diào)試。8/3/2025108變頻恒壓供水系統(tǒng)主要特點(diǎn)：

1、節(jié)電：變頻器恒壓供水系統(tǒng)的最顯著優(yōu)點(diǎn)就是節(jié)約電能，節(jié)能量通常在10-40%。從單臺水泵的節(jié)能來看，流量越小，節(jié)能量越大。2、運(yùn)行可靠：變頻器恒壓供水系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)供水壓力穩(wěn)定，由變頻器實(shí)現(xiàn)泵的軟起動，使水泵實(shí)現(xiàn)由工頻到變頻的無沖擊切換，防止管網(wǎng)沖擊、避免管網(wǎng)壓力超限，管道破裂。3、衛(wèi)生節(jié)水：根據(jù)實(shí)際用水情況設(shè)定管網(wǎng)壓力，自動控制水泵出水量，減少了水的跑、漏現(xiàn)象；系統(tǒng)實(shí)行閉環(huán)供水后，用戶的水全部由管道直接供給，取消了水塔、天面水池、氣壓罐等設(shè)施，避免了用水的“二次污染”，取消了水池定期清理的工作。4、控制靈活：分段供水，定時(shí)供水，手動選擇工作方式。

8/3/2025變頻恒壓供水系統(tǒng)主要特點(diǎn)5、自我保護(hù)功能完善：新型的小區(qū)變頻器恒壓供水系統(tǒng)具備了過流、過壓、欠壓、欠相、短路保護(hù)、瞬時(shí)停電保護(hù)、過載、失速保護(hù)、低液位保護(hù)、主泵定時(shí)輪換控制等功能，功能完善，全自動控制，自動運(yùn)行，泵房不設(shè)崗位，只需派人定期檢查、保養(yǎng)如某臺泵出現(xiàn)故障，主動向上位機(jī)發(fā)出報(bào)警信息，同時(shí)啟動備用泵，以維持供水平衡。萬一自控系統(tǒng)出現(xiàn)故障，用戶可以直接操作手動系統(tǒng)，以保護(hù)供水。6、延長設(shè)備壽命、保護(hù)電網(wǎng)穩(wěn)定：使用變頻器后，機(jī)泵的轉(zhuǎn)速不再是長期維持額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行，減少了機(jī)械磨損，降低了機(jī)泵故障率，而且主泵定時(shí)輪換控制功能自動定時(shí)輪換主泵運(yùn)行，保證各泵磨損均勻且不銹死，延長了機(jī)泵使用壽命。變頻器的無級調(diào)速運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了機(jī)泵軟啟動，避免了電機(jī)開停時(shí)的大電流對電機(jī)線圈和電網(wǎng)的沖擊，消除了水泵的水錘效應(yīng)。8/3/2025

隨著近年來交流變頻調(diào)速技術(shù)的快速發(fā)展和推廣應(yīng)用，供水系統(tǒng)中已逐漸采用變頻恒壓供水系統(tǒng)取代原有的恒壓供水方式。

1.本文介紹的供水控制系統(tǒng)采用可編程控制器（PLC）作為中心控制單元，利用變頻器與PID控制器組合對水泵電動機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制，根據(jù)系統(tǒng)狀態(tài)可快速調(diào)整供水系統(tǒng)的工作壓力，達(dá)到恒壓供水的目的，該系統(tǒng)效率高,功能強(qiáng)，自動化程度高，提高了系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性，得到了良好的控制效果以及明顯的節(jié)能效果。

2、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

圖1變頻器恒壓供水系統(tǒng)框圖

變頻器在恒壓供水系統(tǒng)中的應(yīng)用8/3/2025111變頻恒壓供水系統(tǒng)原理如圖一；它主要有PLC、變頻器、壓力變送器、液位傳感器、動力及控制線路以及泵組組成。用戶通過控制柜面板上的指示燈和按鈕、轉(zhuǎn)換開關(guān)來了解和控制系統(tǒng)的運(yùn)行。通過安裝在出水管網(wǎng)上的壓力變送器，把出口壓力信號變成4～20mA標(biāo)準(zhǔn)信號送入變頻器內(nèi)置的PID調(diào)節(jié)器，經(jīng)PID調(diào)節(jié)器與設(shè)定的壓力參數(shù)進(jìn)行比較和運(yùn)算，得出4～20mA的速度給定參數(shù)送至變頻器，由變頻器控制水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速以調(diào)節(jié)供水量，根據(jù)用水量的變化，變頻器調(diào)整工作頻率，水泵的轉(zhuǎn)速也就不同，在變頻器設(shè)置中設(shè)有上限頻率和下限頻率檢測，當(dāng)用水量大幅增加時(shí)，變頻器迅速上升到上限頻率，此時(shí)，變頻器輸出一個上限到位開關(guān)量信號給PLC；當(dāng)用水大幅減少時(shí)，變頻器輸出達(dá)到下限頻率，變頻器也輸出一個下限到位開關(guān)量信號給PLC，兩個信號不會同時(shí)產(chǎn)生。當(dāng)產(chǎn)生任何一個信號時(shí)，信號立即反饋給PLC，PLC通過設(shè)定好的內(nèi)部程序驅(qū)動I/O端口開關(guān)量的輸出來投切交流接觸器組，以此協(xié)調(diào)投入工作的水泵電機(jī)臺數(shù)，并完成電機(jī)的啟停、變頻與工頻的切換。通過調(diào)整投入工作的電機(jī)臺數(shù)和控制電機(jī)組中一臺電機(jī)的轉(zhuǎn)速，使系統(tǒng)管網(wǎng)的工作壓力始終穩(wěn)定，進(jìn)而達(dá)到恒壓供水的目的。

8/3/2025112工作原理

該系統(tǒng)有手動和自動兩種運(yùn)行方式。手動方式時(shí)，按下按鈕啟動和停止水泵，可根據(jù)需要分別控制1#~2#泵的啟停，該方式主要供設(shè)備調(diào)試、控制系統(tǒng)故障和檢修時(shí)使用。自動運(yùn)行時(shí)，首先由1#水泵變頻運(yùn)行，變頻器輸出頻率從0HZ上升，同時(shí)PID調(diào)節(jié)器把反饋的信號與設(shè)定壓力參數(shù)比較運(yùn)算后輸出控制信號給變頻器。如壓力需求超出單臺泵能力，則頻率上升到50HZ，變頻器輸出一個上限頻率到位信號給PLC，PLC接收到信號后經(jīng)延時(shí)，將1＃泵由變頻器供電方式迅速切換為工頻電源供電方式運(yùn)行，將2＃泵變頻啟動；如用水量大幅減少，變頻器頻率下降到設(shè)定的下限時(shí)，變頻器將會輸出一個下限頻率到位信號給PLC，PLC控制系統(tǒng)經(jīng)延時(shí)后開始切除首先啟動的1#泵，同時(shí)根據(jù)實(shí)際壓力反饋參數(shù)由PID調(diào)節(jié)器計(jì)算變頻器速度參數(shù)來控制仍在運(yùn)行的2#水泵的速度，始終保持管網(wǎng)壓力恒定。接下來若需再次啟泵時(shí)則2#泵轉(zhuǎn)工頻方式運(yùn)行，1#泵以變頻方式運(yùn)行，若需再次停泵時(shí)則是停2#水泵，依此規(guī)律循環(huán)。

若有供電電源瞬時(shí)停電的情況，則系統(tǒng)停機(jī)，待電源恢復(fù)正常后，系統(tǒng)自動恢復(fù)到初始狀態(tài)開始運(yùn)行。變頻自動功能是該系統(tǒng)最基本的功能，系統(tǒng)自動完成對多臺泵的啟動、停止、循環(huán)變頻的全部操作過程。

8/3/2025113變頻器

變頻器采用艾默生電氣公司生產(chǎn)的EV2000系列變頻器。EV2000采用獨(dú)特的控制方式，實(shí)現(xiàn)了高轉(zhuǎn)矩、高精度、寬調(diào)速驅(qū)動，滿足通用變頻器高性能化的要求，具有超出同類產(chǎn)品的防跳閘功能和適應(yīng)惡劣電網(wǎng)溫度、濕度和粉塵能力，極大提高產(chǎn)品可靠性。

EV2000具有實(shí)用的PI(圖二)、簡易PLC、靈活的輸入輸出端子、脈沖頻率給定、停電和停機(jī)參數(shù)存儲選擇。頻率給定通道與運(yùn)行命令通道捆綁，零頻回差控制等，為設(shè)備提供集成度一體化解決方案，對降低系統(tǒng)成本，提高系統(tǒng)可靠性具有極大價(jià)值。PI參數(shù)的設(shè)定將直接反饋?zhàn)冾l器控制中的響應(yīng)速度和精度，零頻運(yùn)行閾值和零頻回差的設(shè)定可以避免變頻器在低頻率輸出水泵低速運(yùn)行（水泵在變頻器輸出15HZ以下時(shí)的效率很低），使變頻器低于某一頻率時(shí)自動停止輸出，即不影響恒壓供水的要求，又把效率提至最高。

8/3/2025PLC控制系統(tǒng)

該系統(tǒng)采用三菱FX-1s30MR，I/O點(diǎn)數(shù)為30點(diǎn)，繼電器輸出，PLC編程采用FX—20P—E手持式編程器和三菱PLC專用編程軟件SWOPC—FX/WIN—C，PLC可編程程序控制器及軟件提供完整的編程環(huán)境，可進(jìn)行離線編程、在線連接和調(diào)試。為了提高整個系統(tǒng)的性價(jià)比，該系統(tǒng)采用可編程控制器的開關(guān)量輸入輸出來控制電機(jī)的起停、自動投入、定期切換，供水泵的變頻及故障的報(bào)警等，而電機(jī)的轉(zhuǎn)速、設(shè)定壓力、頻率、電流、電壓等模擬信號量及實(shí)際運(yùn)行參數(shù)則由變頻器及其內(nèi)置PID來顯示和控制。

三菱PLC的編程指令簡單易懂且程序設(shè)計(jì)靈活，本系統(tǒng)PLC主體程序用STL指令與狀態(tài)繼電器S，STL指令可以編制生產(chǎn)流程和工作與順序圖非常接近的程序，順序功能圖中的每一步與其他步是完全隔離開的，根據(jù)控制要求將這些程序段按一定的順序組合在一起，就可以成功地完成控制任務(wù)。FX系列PLC的狀態(tài)繼電器編制順序控制程序時(shí)一般與STL指令一起使用。

8/3/2025原理圖泵組的切換如圖，圖中自動開關(guān)QS1用于接通水泵電動機(jī)電源，自動開關(guān)QS2用于接通變頻器電源，KM1,KM2分別用于將電動機(jī)M1，M2接至變頻器的輸出端，KM3，KM4分別用于將電動機(jī)M1,M2接至工頻電源，出水口壓力信號通過遠(yuǎn)程壓力變送器接入PI反饋端。系統(tǒng)開始工作，1#泵變頻啟動，泵的轉(zhuǎn)速隨變頻器輸出頻率的上升而逐漸升高，如變頻器的頻率達(dá)到50HZ而此時(shí)水壓還未達(dá)到設(shè)定值，變頻器檢測到上限頻率并輸出一個開關(guān)量信號給PLC，延時(shí)一段時(shí)間后，1＃泵迅速切換至工頻運(yùn)行，同時(shí)解除變頻器運(yùn)行信號，使變頻器頻率降為0HZ，然后2＃泵變頻啟動，在運(yùn)行中始終保持一臺泵變頻運(yùn)行，如果此時(shí)壓力達(dá)到設(shè)定值，系統(tǒng)穩(wěn)定，運(yùn)行方式為一工供一變。8/3/2025工作過程如果變頻器的輸出為0HZ，而管網(wǎng)壓力依然偏高時(shí)，同時(shí)輸出下限信號給PLC，PLC解除1＃工頻泵，只由2＃泵變頻運(yùn)行來維持管網(wǎng)壓力。當(dāng)管網(wǎng)壓力下降，變頻器頻率升至50HZ輸出信號，延時(shí)后2＃泵切換為工頻，1＃泵變頻啟動，供水系統(tǒng)又回到一工一變的運(yùn)行狀態(tài)。

這樣的切換過程有效地減少泵的頻繁起停，同時(shí)在實(shí)際管網(wǎng)對水壓波動做出反應(yīng)之前，由變頻器迅速調(diào)節(jié)，使水壓平穩(wěn)過渡，從而有效的避免了高樓用戶短時(shí)間停水的情況發(fā)生。

以往的變頻恒壓供水系統(tǒng)在水壓高時(shí)，通常是采用停變頻泵，再將變頻器以工頻運(yùn)行方式切換到正在以工頻運(yùn)行的泵上進(jìn)行調(diào)節(jié)。這種切換的方式理論上要比直接切換工頻的方式先進(jìn)，但其容易引起泵組的頻繁起停，從而減少設(shè)備的使用壽命。而在該系統(tǒng)中采用直接停工頻泵的運(yùn)行方式，同時(shí)由變頻器迅速調(diào)節(jié)，只要參數(shù)設(shè)置合適，即可實(shí)現(xiàn)泵組的無沖擊切換，使水壓過渡平穩(wěn)，有效的防止了水壓的大范圍波動及水壓太低時(shí)的短時(shí)間缺水的現(xiàn)象，提高了供水品質(zhì)。

8/3/2025注意事項(xiàng)要使系統(tǒng)穩(wěn)定快速準(zhǔn)確的運(yùn)行，應(yīng)注意一下參數(shù)：

(1)變頻、工頻切換時(shí)間T

切換時(shí)間T在PLC程序中設(shè)定，設(shè)置T時(shí)為了確保在加泵時(shí)，泵由變頻轉(zhuǎn)換為工頻過程中，同一臺泵的變頻運(yùn)行和工頻運(yùn)行各自對對應(yīng)的交流接觸器不會同時(shí)吸合，而損壞變頻器，同時(shí)為了避免工頻啟動時(shí)啟動電流大而對電網(wǎng)產(chǎn)