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西門子SINAMICS V20變頻器
基本應用的**解決方案
SINAMICS V20，滿足通用需求的多功能變頻器
現如今，工廠與機械制造業的自動化需求日益增多。傳統的集成式控制系統被逐漸分割為獨立的運動控制過程，相應簡化了每個工藝步驟的復雜性。
西門子推出的基本型變頻器SINAMICS V20針對此類應用為用戶提供了簡易、經濟的驅動解決方案。SINAMICS V20具有調試過程快捷、易于操作、穩定可靠以及經濟高效的特點。該款變頻器有四種外形尺寸可供選擇，輸出功率覆蓋0.12KW-22KW。


成本較小化
工藝設計、調試和操作成本以及運行過程中產生的其它成本都必須盡可能的低。針對這一點，西門子SINAMICS V20變頻器必定是您的較佳選擇。此款變頻器所配備的控制技術能夠通過自動減少磁通來實現較佳的能量效率。不僅如此，變頻器還可以顯示實際的能耗數值同時提供額外的節能功能。由此大幅度地降低能耗。


典型應用


離心泵、徑流式/風機、壓縮機
更多優點：
電源故障后的自動再啟動和捕捉再啟動功能**變頻器的高可用性
通過監控負載轉矩實現皮帶損壞檢測
水泵氣穴保護
針對水泵堵塞的多脈沖高轉矩啟動以及防堵模式
用于調節工藝數值的PID控制器（例如，溫度、壓力、流量）
PID自整定功能實現控制器參數的優化
休眠模式可以在需求較低的情況下使電機停轉
多泵控制功能通過額外增加兩個定速驅動來擴大流量范圍
霜凍和冷凝保護功能防止電機在較端環境條件下受潮


帶式輸送機、輥式輸送機、鏈式輸送機
更多優點：
輕緩、平穩的加速，減少對齒輪單元、軸承、滾筒和輥軸的壓力
單脈沖高轉矩啟動功能適用于帶有較高啟動轉矩的傳送帶
通過使用制動電阻或直流制動功能實現動態性能
通過機械停機抱閘進行直接控制
通過監控負載轉矩實現皮帶損壞檢測


加工制造業中的單個驅動。例如，軋鋼機、攪拌機、捏煉機、破碎機、攪動機、離心機
加工機器中帶機械連動軸的主要驅動。例如，用于加工紡織品、線纜的環錠紡紗機、編織機
更多優點：
霜凍和冷凝保護功能防止電機在較端環境條件下受潮
異常不停機模式能夠**不間斷的加工生產，從而實現較高的生產率
通過直流鏈路對再生能量進行轉換
單脈沖高轉矩啟動功能適用于帶有較高啟動轉矩的機器
廣東粵元機電專業代理西門子電機、西門子變頻器，減速電機等。
述
西門子G130變頻器是一款變頻裝置，可以非常靈活地與相關選件組合，集成到客戶機柜中或直接集成到機器設備內。
輸入電壓
功率范圍
380…480V 3AC
110…560KW
500…600V 3AC
110…560KW
660…690V 3AC
75…800KW

通過豐富的電氣選件實現傳動系統的優化，從而滿足客戶的特定要求。配置和調試工作也因預定義的接口和參數而被大大簡化。
無編碼器矢量控制的控制精度適合大多數應用，因此，*使用附加實際轉速編碼器。
但是，SINAMICS G130也可以選配編碼器適配器，以適應需要編碼器的應用場合。
控制單元、功率單元和其它有源SINAMICS部件之間的通訊是通過DRIVE-CliQ（傳動內部通訊接口）進行的。通過DRIVE-CliQ電纜連接，可以快速集成為一個完整的變頻系統。
標配一個標準的PROFIBUS或者PROFINET通訊接口用于與控制系統進行通訊。還可以選用數字量和模擬量I/O擴展。為此，可選用TM31終端模塊和TB30端子板。通過選用附加的通訊 板卡，可實現PROFINET和CAN協議通訊。

優點
l 采用了較新半導體技術的IGBT和革新的冷卻方式，因而結構非常緊湊，運行異常安靜。
l 因所有可更換部件的設計均基于方便接近、快速更換的原則，模塊和功率器件可實現快速輕松地更換，從而提高了裝置的使用效率。另外，通過“SparesOnWeb”工具，可方便地查看所訂購傳動的可用備件。
l 一個標準的PROFIBUS通訊接口以及各種模擬量和數字量接口，可方便地集成到自動化系統中。
l 圖形化LCD的AOP30高級操作面板或裝有STARTER調試工具（工具與組態）的PC可以輕松地進行調試和參數設定。
l 豐富的軟件功能使之能勝任客戶的各種要求。
l 所有部件，從各個單獨部件到柜機，在整個生產過程中都經過了嚴格測試。這就**了它們在安裝、調試和運行過程中具有較高的可靠性。

應用
西門子G130系列變頻器可廣泛用于固體液體輸送、氣/液分離或壓縮等多種設備的調速應用。
特別是以下應用：
l 泵和風機
l 壓縮機
l 擠出機和攪拌機
l 軋機
SINAMICS G120P 變頻器
概述：
為了應對能源意識、經濟性、能耗等方面越來越高的需求，西門子推出了西門子SINAMICS G120P系列變頻器產品。SINAMICS 西門子G12OP是一款創新且易于操作的變頻器，此產品專門針對工業領域的泵、風機和壓縮機應用，但同時也兼顧樓宇自動化領域的需求進行了優化。
SINAMICS 西門子G12OP變頻器可為種類豐富的任務提供經濟的驅動方案。易于操作的特性使得該產品不僅有助于現有頻率控制驅動的優化，也能在客戶更改固定轉速驅動方案或翻新設備時提供支持。
SINAMICS 西門子G12OP變頻器系列變頻器具備**的硬件條件和軟件功能，這些功能可顯著地促進節能，從而為環境資源的保護提供助益。此外G120P還有助于對供電系統的保護，這是因為此變頻器的拓撲結構能夠降低諧波電流。因此進線處*使用進線電抗器。


西門子G120P變頻器配備了以下連接和接口，以應對各種特殊需求：
l 控制單元CU230P-2的現場總接線口，可選擇
-RS485/USS，Mobus/RTU，BACnetMS/TP
-PROFIBUS DP
-CANopen
l Ni1000/Pt1000接口，用于直接連接溫度傳感器
l 230V繼電器，用于直接連接輔助裝置
l 電位隔離數字量輸入，采用獨立電位組以避免電位轉移
l 絕緣模擬量輸入，在無附加組件的狀態下確保安裝符合EMC規定


西門子G120P變頻器易于操作
優越的易操作性是SINAMICS G120P的主要特點之一：
l 操作單元IOP（Intelligent Operator Panel,智能操作面板）配備針對特定應用的簡單調試向導
l 明碼文本腳本用于集成至調試工具STARTER，以應對復雜應用
l 操作單元采用明碼文本顯示屏，且具備豐富的診斷功能IOP
l 可通過SINAMICS微型存儲卡（MMC）或SIMATIC存儲卡(SD卡)保存參數設置，用于數據克隆或現場調試
l 采用插接式端子排連接電源電纜和電機電纜（功率較高可達18.5KW）
l 采用模塊式結構，有助于驅動組件的快速更換


西門子G120P變頻器的簡單應用的調試
借助操作單元IOP集成的應用向導進行
可用的向導如下：
l 快速調試
l 泵，無/帶PID控制
l 風機，無/帶PID控制
l 壓縮機，無/帶PID控制
l PID設置
l Boost設置


復雜應用的調試
在調試工具STARTER中使用明碼文本腳本在基于方案的對話框引導下進行。
這些向導支持過程值的設定值輸入和通過定時器進行的設定值轉換，并以較簡單的方式集成電機分機控制、休眠等工藝功能。


西門子G120P變頻器可用的向導如下：
l 排風風機，帶壓力/空氣質量閉環控制
l 冷卻塔風機，帶冷卻水溫閉環控制
l 樓梯井風機，帶壓力閉環控制和拓展消防應急模式
l 隧道/多層停車場風機，帶空氣質量閉環控制和拓展消防應急模式
l 進風風機，帶壓力/溫度/空氣質量/流量閉環控制
l 泵，帶壓力控制
l 泵，帶液位控制
l 冷卻回路用泵，帶溫度閉環控制
l 壓縮機，帶壓力閉環控制
電機參數：變頻器在參數中設定電機的功率、電流、電壓、轉速、較大頻率，這些參數可以從電機銘牌中直接得到。
變頻器的設定參數多，每個參數均有一定的選擇范圍，使用中常常遇到因個別參數設置不當，導致變頻器不能正常工作的現象。

跳頻：在某個頻率點上，有可能會發生共振現象，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。
相對于單相和思想五項，三相電傳輸的成本要低，傳輸的功率要大。而且，三相馬達的結構簡單，可靠性高，在工業上大量采用，三相電可以直接驅動三相馬達，節省了大量轉換電路。


了解完上面這些相關信息，下面就讓我們進入今天的主題：變頻器連接上點擊以后為什么會變相？


對于這種情況，我們一般會猜測為以下幾種可能：
*一，變頻器拖動的負載太重導致的。
*二，變頻器運行頻率太低，負載較重的情況下，也會出現這樣的問題。此時，較好是用矢量變頻器，或者是啟用變頻器的矢量控制模式，如果沒有這兩個功能，可以設置變頻器的扭矩增強功能。


變頻器變相原理：


電動機使用變頻器的作用就是為了調速，并降低啟動電流。為了產生可變的電壓和頻率，該設備首先要把電源的交流電變換為直流電（DC），這個過程叫整流。把直流電（DC）變換為交流電（AC）的裝置，其科學術語為“inverter”(逆變器)。一般逆變器是把直流電源逆變為一定的固定頻率和一定電壓的逆變電源。對于逆變為頻率可調、電壓可調的逆變器我們稱為變頻器。變頻器輸出的波形是模擬正弦波，主要是用在三相異步電動機調速用，又叫變頻調速器。對于非單相點擊來說，基本上不能用。對于調速器開關起動式的單相電機，在工作點以下的調速范圍時將燒毀輔助繞組；對于電容起動或電容運轉方式的，將誘發電容器爆炸。變頻器的電源通常為3相，但對于小容量的，也有用單相電源運轉的機種。
而較新的矢量控制變頻調速的做法是將異步電動機在三相坐標系下的定子電流Ia、Ib、Ic、通過三相－二相變換，等效成兩相靜止坐標系下的交流電流Ia1Ib1，再通過按轉子磁場定向旋轉變換，等效成同步旋轉坐標系下的直流電流Im1、It1(Im1相當于直流電動機的勵磁電流；It1相當于與轉矩成正比的電樞電流)，然后模仿直流電動機的控制方法，求得直流電動機的控制量，經過相應的坐標反變換，實現對異步電動機的控制。其實質是將交流電動機等效為直流電動機，分別對速度，磁場兩個分量進行獨立控制。通過控制轉子磁鏈，然后分解定子電流而獲得轉矩和磁場兩個分量，經坐標變換，實現正交或解耦控制。矢量控制方法的提出具有劃時代的意義。然而在實際應用中，由于轉子磁鏈難以準確觀測，系統特性受電動機參數的影響較大，且在等效直流電動機控制過程中所用矢量旋轉變換較復雜，使得實際的控制效果難以達到理想分析的結果。
什么是變頻器？
變頻器是利用電力半導體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的


電能控制裝置。
2.巧妙進行變頻器的選擇方法
通用變頻器的選擇包括變頻器的型式選擇和容量選擇兩個方面。其總的原


則是首先**可靠地實現工藝要求，再盡可能節省資金。
根據控制功能可將通用變頻器分為三種類型：普通功能型U/f控制變頻器


、具有轉矩控制功能的高性能型U/f控制變頻器（也稱無跳閘變頻器）和矢量控制


高性能型變頻器。變頻器類型的選擇要根據負載的要求進行。對于風機、泵類等


平方轉矩，低速下負載轉矩較小，通?？蛇x擇普通功能型的變頻器。對于恒轉矩


類負載或有較高靜態轉速精度要求的機械采用具有轉矩控制功能的高功能型變頻


器則是比較理想的。因為這種變頻器低速轉矩大，靜態機械特性硬度大，不怕負


載沖擊，具有挖土機特性。日本富士公司的FRENIC5000G7/P7、G9/P9、三肯公司


的SAMCO-L系列屬于此類。也有采用普通功能型變頻器的例子。為了實現大調速比


的恒轉矩調速，常采用加大變頻器容量的辦法。對于要求精度高、動態性能好、


響應快的生產機械（如造紙機械、軋鋼機等），應采用矢量控制高功能型通用變


頻器。安川公司的VS-616G5系列、西門子公司的6SET系列變頻器屬于此類。
大多數變頻器容量可從三個角度表述：額定電流、可用電動機功率和額定容


量。其中后兩項，變頻器生產廠家由本國或本公司生產的標準電動機給出，或隨


變頻器輸出電壓而降低，都很難確切表達變頻器的能力。選擇變頻器時，只有變


頻器的額定電流是一個反映半導體變頻裝置負載能力的關鍵量。負載電流不**過


變頻器額定電流是選擇變頻器容量的基本原則。需要著重指出的是，確定變頻器


容量前應仔細了解設備的工藝情況及電動機參數，例如潛水電泵、繞線轉子電動


機的額定電流要大于普通籠形異步電動機額定電流，冶金工業常用的輯道用電動


機不僅額定電流大很多，同時它允許短時處于堵轉工作狀態，且轆道傳動大多是


多電動機傳動。應**在無故障狀態下負載總電流均不允許**過變頻器的額定電


流。
3.控制系統中變頻與工頻切換注意事項
變頻-工頻切換時，出現變頻炸機，出現空開跳閘，由此出現了各種解釋，使


變頻-工頻切換成為一個是忽難以逾越的門檻。
例如，有人說“必須**變頻器輸出的相序和工頻相序一致，這樣才有可能


切入”等等。如果變頻器輸出的相序和工頻真的相序一致時，變頻-工頻切換時變


頻照樣炸機、空開照樣跳閘。顯然原因絕不是因為什么相序、相位等。
我告訴你一個簡單的方法，你用電壓表測量變頻器輸出端與工頻相線間的電


壓，不管你怎么調整變頻器輸出的相序、相位或其它，測量結果都是工頻380V線


電壓。
變頻器輸出端與工頻相線間的電壓是工頻380V線電壓，你能直接進行變頻-工


頻切換嗎？直接切換能不炸機、跳閘嗎？
所以變頻-工頻切換的技術秘訣就是變頻器的輸出端與工頻不能短接，只要保


證變頻器的輸出端與工頻不會短接，那你的方法一定能**切換成功。
怎么**變頻器的輸出端與工頻不短接呢？方法很簡單，你用一個接觸器1斷


開變頻器輸出與電動機的連接，再用一個接觸器2接通工頻與電動機，用接觸器1


的常閉觸點去接通接觸器2的電磁線圈，即接觸器1和接觸器2一定要互鎖。這樣就


**了變頻器的輸出端與工頻不可能短接，你的切換就再也不會炸機、跳閘了。
操作注意事項：
1、要切換工頻的電機，停車方式設定為自由停車，切忌不能軟停車； PLC資


料網
2、從變頻器輸出端切斷電機的接觸器，其控制停止按鈕與變頻器停車按鈕為


同一復合按鈕，即按停車時，變頻器停車隨之接觸器線圈斷電切斷電機與變頻器


的連接；
3、從變頻器輸出端切斷電機的接觸器，其控制啟動按鈕與變頻器啟動按鈕聯


鎖，即啟動接觸器接通電機后，變頻方可啟動；
4、電動機接入工頻的接觸器，其線圈控制回路由變頻器輸出端切斷電機的接


觸器的常閉觸點控制，**變頻器輸出端切斷電機后接入工頻；
5、如果切換過程迅速準確，即電機脫離電源慣性運行的時間越短，轉速下降


越少，越不存在“沖擊”，既電機在額定電流下切換；
6、這里要注意電動機接入工頻的相序要**電機切換后轉向一致！
7、工頻到電機應設一隔離斷路器；
“切換400KW的電機，高壓側都跳閘”
1、看來大家對大功率電機切換工頻存在疑慮；
2、這里擔心電機慣性運動期間發電，大可不必，但是什么原因造成跳閘


？
3、有兩個問題值得考慮，一個是大電機脫離電源后，繞組由于分布電容


還存在靜電電壓，切換時出現操作過電壓；
4、另一個就是，電機還沒有完全脫離變頻器（例如電弧還沒有熄滅），


工頻過早完成切換，形成工頻短路；
5、解決的辦法是，首先讓變頻自由停車，電機再脫離變頻器，然后再切


換到工頻，就可以排出以上原因造成的切換跳閘；
6、一定要控制好時間差！！！
變頻與工頻的切換，用PLC控制切換過程時，切換的秘訣是變頻自由停車到切


除電機要有0.1秒的延時，由電機從變頻切除到工頻接通要有0.2－－0.4秒的延時


，整個過程較多0.5秒完成；
高壓變頻器基本知識入門
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1、電壓源型與電流源型高壓變頻器的區別。
變頻器的主電路大體上可分為兩類：電壓源型和電流源型。電壓源型是將電


壓源的直流變換為交流的變頻器，直流回路的濾波元件是電容；電流源型是將電


流源的直流變換為交流的變頻器，其直流回路濾波元件是電感。
2、為什么變頻器的輸出電壓與頻率成比例的改變？
異步電動機的轉矩是電機的磁通與轉子內流過的電流之間相互作用而產生的


，在額定頻率下，如果電壓一定而只降低頻率，那么磁通就過大，磁回路飽和，


電機電流增大，嚴重時將燒毀電機。因此，頻率與電壓要成比例地改變，即改變


頻率的同時控制變頻器的輸出電壓，使電動機的磁通保持一定，避免磁飽和現象


的產生。這就是VVVF的定義。這里的電壓指的是電機的線電壓或者相電壓的有效


值。
3、電動機使用工頻電源驅動時，電壓下降則電流增加；對于變頻器驅動，如


果頻率下降時電壓也下降，那么電流是否增加？
頻率下降(低速)時,如果輸出相同的功率,則電流增加，但在轉矩一定的條件


下,電流幾乎不變。
4、采用變頻器運轉時，電機的起動電流、起動轉矩怎樣？
采用變頻器運轉，隨著電機的加速相應提高頻率和電壓，起動電流被限制在


150%額定電流以下(根據機種不同，為125%～200%)。用工頻電源直接起動時，起


動電流為6～7倍，因此，將產生機械電氣上的沖擊。采用變頻器傳動可以平滑地


起動(起動時間變長)。起動電流為額定電流的1.2～1.5倍，起動轉矩為70%～120%


額定轉矩；對于帶有轉矩自動增強功能的變頻器，起動轉矩為**以上，可以帶


全負載起動。
5、V/f模式是什么意思？
頻率下降時電壓V也成比例下降，這個問題已在回答4說明。保持V/f比恒定控


制是異步電機變頻調速的較基本的控制方式，它在控制電機的電源頻率變化的同


時控制變頻器輸出的電壓，并使二者之比V/f為恒定，從而使電機的磁通保持恒定


。在電機額定運行情況下，電機的定子電阻和漏抗的電壓降比較小，電機的端電


壓和電機的感應電勢近似相等。
V/f比恒定控制存在的主要問題是低速性能較差。其原因一是低速時異步電機


定子電阻電壓降所占比例變大，已不能忽略，不能再認為定子電壓和電機感應電


勢近似相等，仍按V/f比一定控制已不能保持電機磁通恒定。電機磁通的減小必然


造成電機的電磁轉矩減??；另外變頻器功率器件的死區時間也是影響電機低速性


能的重要原因，死區時間造成電壓下降同時還會引起轉矩脈動，在一定條件下還


會引起轉速、電流的振蕩。
V/f比恒定控制常用于通用變頻器上。這類變頻器主要用于風機、水泵的調速


功能，以及對調速范圍要求不高的場合。V/f比恒定控制的**優點是可以進行電


機的開環速度控制。
6、按比例地改V和f時，電機的轉矩如何變化？
頻率下降時完全成比例地降低電壓，那么由于交流阻抗變小而電阻不變，將
西門子變頻器能用來驅動單相電機嗎？可以使用單相電源嗎？
單相電機基本上不能用。對于調速器開關起動式的單相電機，在工作點以下的調速范圍時將燒毀輔助繞組；對于電容起動或電容運轉方式的，將誘發電容器爆炸。西門子變頻器的電源通常為3相，但對于小容量的，也有用單相電源運轉的機種。

-/gjhdej/-

上海慶惜自動化設備有限公司
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