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SIEMENS 西门子变频器器技术参数
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西门子在“2014ZG国际工业博览会”现场发布了SinamicsV20变频器全新E尺寸模块。该模块的功率可达30kW,适用于风机、水泵、压缩机、输送设备、搅拌机、石材切割等大功率应用场合,并具有重过载和轻过载的双重模式,可以实现小功率变频器驱动大电机,有效降低客户的采购成本。
西门子V20变频器介绍西门子V20变频器是西门子于2012年推出的一款适合基本应用的变频器,由西门子中、德、英三国工程师共同设计研发,并在西门子数控(南京)有限公司生产。凭借调试过程快捷、易于操作、稳定可靠及经济GX等优势,面市两年间,西门子V20变频器已经成为风机水泵、物料输送类及加工类设备等行业客户对驱动产品的,可以为他们提供简易、经济的驱动解决方案。此前,西门子V20变频器有4种外形尺寸可供选择,功率为15kW。E尺寸模块的推出使西门子V20变频器适用的功率提升到30kW。该模块继承西门子20变频器可靠性高、故障率低等特点,结构设计更优化,且发布前在多个进行应用测试,并得到了一致认可。西门子根据几十个和地区客户需求的调研结果,对所有SinamicsV20变频器的软件功能进行了全面的升级。增加了故障数据记录功能,使客户在处理故障报警的时候追踪到故障发生时刻的内部信息,更加清楚故障发生的原因,能够有的放矢地解决技术问题,减少故障处理时间。在新的软件版本中,调试工程师无需做记录,也可以方便地查看自己修改的参数,调试变得更加简单顺手。这些改进使SinamicsV20家族能更好地满足客户的需求。西门子V90变频器介绍:
西门子V90伺服驱动系统作为SINAMICS驱动系列家族的新成员,与SIMOTICS S-1FL6 结合,组成的伺服驱动系统,实现位置控制、速度控制和扭矩控制。通过优化的设计,SINAMICS V90确保了的伺服控制性能,经济实用、稳定可靠。西门子V90 单轴伺服驱动器V90 设计用于运动控制以满足一般的伺服应用,充分考虑了机床制造商和系统集成商所面临的成本和市场挑战。V90 支持即插即用式调试,伺服性能充分优化,与 SIMATIC PLC 快速集成,具有值得信赖的可靠性。与全新的 SIMOTICS S-1FL6 伺服电机配套使用,形成的伺服系统。V90 支持内部设定值位置控制、外部脉冲位置控制、速度控制和扭矩控制,整合了脉冲输入、模拟量输入/输出、数字量输入/输出以及编码器脉冲输出接口。通过实时自动优化和自动谐振YZ功能,可以自动优化为一个兼顾高动态性能和平滑运行的系统。此外,脉冲输入支持 1 MHz,充分保证了高精度定位。西门子 V90特点:1成本低:集成所有控制模式:外部脉冲位置、内部设定值位置、速度和转矩控制;2、全功率驱动标配内置制动电阻;3、集成抱闸继电器。2伺服性能优异:自动优化功能使设备获得更高的动态性能;2、自动YZ机械谐振频率;3、1 MHz 的高速脉冲输入;4、20 位分辨率的值编码器;5、优化的系统性能:3 倍过载能力、电机低扭矩纹波以及驱动与电机的整合;3使用方便:快速便捷的伺服优化和机械优化;2、简单易用的 SINAMICS V-ASSISTANT 调试工具;3、兼容 PLC 和运动控制器的双通道脉冲设定值;4、通用 SD 卡参数复制;5、电机电缆连接器可旋转,支持多角度旋转,可快速锁紧/释放;4运用广泛:1、装卸机:如码垛机;2、包装机:如贴标机、枕式包装机;3、自动组装机;4、刀具切换机;5、印刷机:如丝网印花机;6、缠绕机;7、金属成型机:如折弯机等。XMZ 西门子G120模块化变频器产品系列推出两款新型功率模块和一款新型控制单元。作为对整体系统加强的一部分,西门子全新推出的模块包括新一代PM240-2 FSA和PM230 IP20功率模块,这两款模块均在可实现更高功率密度的全新硬件平台上研发。由于支持穿墙式安装,这两款新型功率模块可以实现创新的冷却解决方案。CU240E-2控制单元支持自动化以太网标准的Profinet通信选型。这有利于实时执行基于以太网的创新系统设计。西门子G120模块化变频器系统的性能显著增强。PM240-2 FSA功率模块基于新型硬件平台开发,与以前的1.5kW LO的功率密度相比,该平台可在外形尺寸FSA中实现高达3kW LO的功率密度。其穿墙式安装适用于创新的冷却概念,能够适用于对控制柜散热有严格要求的应用。西门子还在这个新一代功率模块设计中配备了紧凑的集成滤波器。
西门子G120变频器介绍:西门子在G120系列的平台上深入研发出CU240E-2控制单元。除了现有的Profibus DP、RS485、USS和Modbus RTU通信接口之外,CU240E-2控制单元还将提供适用于Profinet通信版本的新型控制单元。Profinet是Profibus DP现场总线的增强标准,在工业通信方面有更大的灵活性、效率和更高的性能。例如,现场总线和以太网通信可同时实现高数据速率传播。Profinet可实现高性能应用的快速数据交换。该控制单元也可以通过介质冗余实现替代通信通道,提高工厂在通信线路故障过程中的利用率。该控制单元可与所有G120功率模块配套使用,并标配STO(安全转矩截止)安全功能,F型则配备扩展的安全功能 SS1(安全停车1)和SLS(安全限速)。集成的USB接口使调试变得轻松。西门子G120变频器系列是适应于整个工业和商业应用领域的通用变频器。它普遍适用于包括机械、汽车、纺织、印刷、包装和化工行业,以及材料处理等重要领域。针对其模块化西门子G120变频器系列,西门子驱动技术集团又新推两款新型功率模块和一款新型控制单元。关于西门子在ZG:西门子是电子电气工程领域的企业,主要业务集中在工业、能源、YL、基础设施与城市四大业务领域。140年来,西门子以其创新的技术、的解决方案和产品坚持不懈地与ZG开展全面合作,并以不断的创新、出众的品质和令人信赖的可靠性得到广泛认可。在2011财年(2010年10月1日到2011年9月30日),西门子在ZG的总营收达到63.9亿欧元(不包括欧司朗和西门子IT解决方案和服务集团)。今天,西门子在ZG拥有约30,000名员工,建立了16个研发ZX、65家运营企业和65个地区办事处*,已经发展成为ZG经济不可分割的一部分,并竭诚与ZG携手合作,共同致力于实现可持续发展。西门子工业业务领域:作为供应商之一,为工业客户提供创新环保的产品与解决方案。凭借完整的自动化技术与工业软件、扎实的行业市场专业以及以技术为基础的服务,工业业务领域帮助客户提高生产力、效率和灵活性。西门子工业业务领域能够提供的自动化技术、工业控制和驱动技术以及工业软件,能够满足生产企业的所有需求,涵盖整个价值链——从产品设计和开发,到产品生产、销售和服务。同时,还能针对客户特有的市场和需求,提供专门的综合定制服务,以使客户获益化。通过采用先进的软件和自动化技术,能够缩短产品投放市场时间高达50%,同时大幅降低生产企业的能源和污水处理成本。因此,凭借其节能产品和解决方案,西门子工业业务领域能够大大提高客户的市场竞争力,并为环境保护事业做出重要贡献。工业业务领域由工业自动化集团、驱动技术集团、客户服务以及冶金技术部构成。西门子工业业务领域驱动技术集团:西门子工业业务领域驱动技术集团是电气和机械装设备整个驱动链的供应商。为客户提供创新、可靠、GX和高质量的产品、系统、解决方案。 驱动技术集团广泛服务于制造和流程工业以及建筑和能源领域等行业市场。该集团用其先进的产品和解决方案帮助客户提高生产率,能源利用率以及产品生产的可靠性。
近年来,随着电力电子技术、微电子技术、电动机和控制理论的飞速发展,交流电动机调速系统有了很大的提高,变频调速技术已经趋于成熟,用晶闸管或全控型器件组成逆变器,容量从几十瓦到几十千瓦的异步电动机变频调速系统大量投入到工业、商业等领域中应用。有关矢量变换控制、直接转矩控制等新技术在高性能交流调速系统中也取得了根本性的突破,高性能交流调速系统已经能与直流调速系统媲美,交流调速系统正成为调速传动的主流。
变频调速是通过改变电动机供电电源频率进行调速的一种方法,目前采用普通晶闸管、GTR、GTO、IGBT等电力电子器件组成的静止变频器对异步电动机进行调速已经广泛应用。
2变频器应用之选型
2.1负载类型和变频器的选择:
变频器不是在任何情况下都能正常使用,因此用户有必要对负载、环境要求和变频器有更多了解,电动机所带动的负载不一样,对变频器的要求也不一样。
(1)风机和水泵是Z普通的负载:对变频器的要求Z为简单,只要变频器容量等于电动机容量即可,故选型时常以价廉为主要原则。但对于空压机、深水泵、泥沙泵、快速变化的音乐喷泉等需加大一级容量。在这里需要说明,此类负载为长时间低流量运行可选变频器调速;若为高流量长时间运行,则选用串级调速或低效调速。
(2)起重机类负载:这类负载的特点是启动时冲击很大,因此要求变频器有一定余量。同时,在重物下放时,会有能量回馈,因此要使用制动单元或采用共用母线方式。
(3)不均衡负载:此类负载有时轻,有时重,例如轧钢机机械、粉碎机械、搅拌机等,其电动机是允许短时间过载的,对于这类负载应按照其运行过程中可能出现的工作电流值来选择变频器的原则。即变频器的额定电流要大于等于电动机的承载电流值。
(4)大惯性负载:如离心机、冲床、水泥厂的旋转窑、陶瓷厂的原料回转磨等,此类负载惯性很大,因此启动时可能会产生振荡,而且电动机减速时会有能量回馈,因此应该用容量稍大一级的变频器来加快启动,避免振荡,同时还要安装制动单元以配合消除回馈电能。
2.2对于长期低速运转情况,电机在非额定状态下长时间运转发热量会ZG,风扇冷却能力有限,因此必须采用加大减速比的方式或改用6或8级电机,使电机运转在较高或额定频率附近。
2.3对于低速运行时要求有较硬的机械特性,要求有一定的调速精度,但在动态性能方面并无较高要求的负载,可选用无反馈矢量控制功能的变频器;对于某些对调速精度和动态性能都有较高要求的,以及要求高精度同步运行等场合,可采用带速度反馈的矢量控制功能的变频器。
3变频器应用之安装
3.1物理环境
(1)环境温度和湿度。变频器内部是大功率的电子元件,极易受到周围环境的影响,因此要求安装场所的温度应保持在-10~40℃之间,相对湿度90%以下,无结露状态。若安装在配电盘内,则必须采取必要的措施(如使用电风扇等),以保证工作温度不高于40℃。如果环境温度太高且温度变化较大时,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。
(2)空气质量。变频器不能安装于有腐蚀性气体、导电尘埃和微粒的场所。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、印刷电路板等,而且还会加速塑料器件的老化,降低绝缘性能,在这种情况下,应把控制箱制成封闭式结构,并进行换气。
(3)标高和振动。变频器应安装在海拔1000m以下,周围振动在0.5G以下。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。这时除了提高控制柜的机械强度、远离振动源和冲击源外,还应使用抗震橡皮垫固定控制柜外和内电磁开关之类产生振动的元器件。
变频器安装地点还应注意避免阳光直射,要有防止铁屑、水滴等物落入变频器内的措施。在控制箱中,变频器一般应安装在箱体上部,并严格遵守产品说明书中的安装要求,必须垂直安装,而且必须保留变频器上下左右一定的散热空间。不允许把发热元件或易发热的元件紧靠变频器的底部安装。此外,为了防止异物掉进或卡在变频器的出风口而阻塞风道,在变频器的出风口上方加装保护网罩。
3.2电气环境
(1)防止电磁波干扰。变频器在工作中由于整流和变频,周围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,柜内仪表和电子系统,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,各电气元件、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。
(2)防止输入端过电压。变频器电源输入端往往有过电压保护,但是,如果输入端高电压作用时间长,会使变频器输入端损坏。因此,在实际运用中,要核实输入变频器的电压(单相还是三相)和变频器的额定电压值。特别是电源电压极不稳定时要有稳压设备,否则会造成严重后果。
3.3接地
变频器正确接地是提高控制系统灵敏度、YZ噪声能力的重要手段,变频器接地端子E(G)接地电阻越小越好,接地导线截面积应不小于2mm2,长度应控制在20m以内。变频器的接地必须与动力设备接地点分开单独接地。信号输入线的屏蔽层,应接至E(G)上,其另一端绝不能接于地端,否则会引起信号变化波动,使系统振荡不止。
3.4防雷
在变频器中,一般都设有雷电吸收网络,主要防止瞬间的雷电侵入,使变频器损坏 。但在实际工作中,特别是电源线架空引入的情况下,单靠变频器的雷电吸收网络是不能满足要求的。在雷电活跃地区,这一问题尤为重要,如果电源是架空进线,在进线处装设变频专用避雷器(选件),或有按规范要求在离变频器20m的远处做专用保护接地。如果电源是电缆引入,则应做好控制室的防雷系统,以防雷电窜入破坏设备。
还要注意变频器与驱动电机之间的距离一般不超过50米,若需更长的距离则应降低载波频率或增加输出电抗器(选件)为佳。
4变频器应用之外部配置
4.1选择合适的外部常规配件
在输入电源侧选用相应的熔断器,以避免因内部短路对整流器件的损坏变频器的型号确定后,若变频器内部整流电路前没有保护硅器件的快速熔断器,变频器与电源之间应配置符合要求的熔断器和隔离开关。还要加装由交流接触器构成的电源通断控制,其好处是:当电源突然断电时,可以自动将变频器与电源脱开,以免来电时变频器自行投入工作;当变频器因故障而跳闸时,可通过接触器使变频器与电源脱开。
4.2选择变频器的引入和引出电缆
根据变频器的功率选择合适的导线截面(三或四芯)屏蔽动力电缆。尤其是从变频器到电机之间的动力电缆一定要选用屏蔽结构的电缆,且要尽可能短,这样可降低电磁辐射和容性漏电流。当电缆长度超过变频器所允许的输出电缆长度时,电缆的杂散电容将影响变频器的正常工作,为此要配置输出电抗器。对于控制电缆,尤其是I/0信号电缆也要用屏蔽结构的。对于变频器的外围元件与变频器之间的连接电缆其长度不得超过10m。
4.3在输入侧安装交流电抗器或EMC滤波器
根据变频器安装场所的其它设备对电网品质的要求,若变频器工作时已影响到这些设备的正常运行,可在变频器输入侧安装交流电抗器或EMC滤波器,YZ由功率器件通断引起的电磁干扰。若与变频器连接的电网的变压器中性点不接地,则不能选用EMC滤波器。当变频器用500V以上电压驱动电机时,需在输出侧配置du/dt滤波器,以YZ逆变输出电压尖峰和电压的变化,有利于保护电机,同时也降低了容性漏电流和电机电缆的高频辐射,还能削弱电动机中由于高次谐波电流引起的附加转矩,改善了电动机的运行特性。
5变频器应用之故障分析和处理
变频器在运行中会出现一些故障,其常见的故障原因分析如下:
5.1过电流跳闸的原因分析
(1)重新启动时,一升速就跳闸。这是过电流十分严重的表现。主要原因有:负载侧短路;负载过重,工作机械卡住;逆变管损坏;电动机的启动转矩过小,拖动系统转不起来;电动机自由滑行时启动输出或恢复输出。
(2)重新启动时并不立即跳闸,而是在运行过程中跳闸。可能的原因有:同负载惯量(GD2)相比,升、降速时间设定太短;V/F曲线选择不当或转矩补偿设定值较大,引起低速时空载电流过大;电子热继电器整定值不当,动作电流设定值太小,引起误动作。
5.2电压跳闸的原因分析
(1)过电压跳闸,主要原因有:输入电源电压过高;同负载惯量(GD2)相比,降速时间设定太短;变频起负载侧能量回馈过大,降速过程中,再生制动的放电单元工作不理想——如来不及放电,此情况可考虑增加外接制动电阻和制动单元;还有可能放电之路发生故障,实际不放电。
(2)欠电压跳闸,可能的原因有:输入电源电压过低;电源容量过小(接有焊机、大电机等);电源缺相;电源侧接触器不良;变频器整流桥故障。
5.3电动机不转的原因分析
(1)功能预置不当:上限频率与频率或基本频率和频率设定矛盾;使用外接给定时,未对“键盘给定/外接给定”的选择进行预置。
(2)在使用外接给定时,无“启动”信号。
(3)存在其它原因:机械尤卡住现象;电动机的启动转矩不够;变频器的电路故障。
在实际应用中出现的问题还很多,只要将问题分析清楚,那么处理起来就很好解决了。
6变频器应用之维护
现在通用的变频器,大多使用高技术半导体器件制成的控制生产动力用的电子产品。所以,或是受温度、湿度、振动等周围环境的影响,或是由于时间漂移等原因,很有可能发生各种故障。为了防患于未然保持使用效果,日常维护是非常必要的。
6.1维护时注意事项
(1)进行维护时,操作者必须直接确认变频器的输入电源情况。
(2)切断电源后,变频器主电路的电解电容器里,仍有可能充有残留高压。
(3)必须等待和确认放净电容器里的残留电压后,才可以进行操作。参考步骤:切断电源——等待5~10分钟,充电指示灯熄灭——用万用表测量直流滤波电容电压<36V——对变频器进行维修、检查。
(4)直接测量变频器输出电压时,必须使用整流式交流电压表。使用其他一般电压表或数字电压表测量高脉冲电压时,容易产生误动作或显示不准确。
6.2日常检查
使用变频器时,应每天注意观察如下事项:
(1)安装环境是否还适合?
(2)冷却系统是否工作正常?
(3)周围振动情况如何?
(4)变频器及周围发热情况如何?
6.3定期检查内容
(1)是否受环境影响发生螺丝松动或锈蚀现象?若有则立即拧紧或更换。
(2)变频器内部或散热板上是否落入异物?若有则立即用压缩空气吹掉异物。
(3)变频器印刷电路板上各插件是否良好接触?认真确认各插件连接情况。
(4)冷却风扇、电解电容器、接触器等性能是否良好?及时调换不良品。
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