变频器控制柜的设计要领

变频器柜一般指变频器控制柜
由于中央空调系统都是按最大负载并增加一定余量设计，而实际上在年中，满负载下运行最多只有十多天，甚至十多个小时，几乎绝大部分时间负载都在70%以下运行。通常中央空调系统中冷冻主机的负荷能随季节气温变化自动调节负载，而与冷冻主机相匹配的冷冻泵、冷却泵却不能自动调节负载，几乎长期在100%负载下运行，造成了能量的极大浪费，也恶化了中央空调的运行环境和运行质量。随着变频技术的日益成熟，利用变频器、PLC、数模转换模块、温度传感器、温度模块等器件的有机结合，构成温差闭环自动控制系统，自动调节水泵的输出流量；采用变频调速技术不仅能使商场室温维持在所期望的状态，让人感到舒适满意，可使整个系统工作状态平缓稳定，更重要的是其节能效果高达30%以上，能带来很好的经济效益。
变频器控制柜概况
变频器控制柜（变频器电气控制柜/电控柜/电控箱）采用松下，伟肯，丹佛斯，海浦蒙特，西门子，汇川等厂家的变频器而开发的电气控制柜，根据工况需要可在变频柜内安装交流输入电抗器，输出电抗器，直流电抗器及EMI滤波器，制动单元，制动电阻，接触器，中间继电器，热继电器，可编程控制器（PLC）,可编程操作终端（GOT），电度表，散热风扇等，根据系统工况在变频柜面板上设置多种控制按钮和指示灯如正转、反转、电机增速、电机减速、点动正转、点动反转、手动/自动、紧急停止、变频/工频、PLC控制，触摸屏等，目前比较定型的有：恒压供水变频控制柜（1控1，1控2，1控3等），自动扶梯变频控制柜，中央空调循环水泵变频柜, 风机变频节能柜,空压机恒压供气系统（变频器节能软启动控制系统）等。
变频器控制柜作用
变频器控制柜（变频器电控柜/电气控制柜）可广泛应用于冶金、化工、石油、供水、矿山、建材、电机行业等泵类、风机、空气压缩机、轧钢机、注塑机、皮带运输机等各种中压电机设备。变频柜采用封闭柜式结构，防护等级一般为IP20，IP21,IP30等，采用型材骨架，表面涂敷喷塑，且容易并柜安装，上端可配置母线，变频器面板外引至柜体外表可直接操作，根据需要可设置就地和远程控制或PC/PLC通讯控制,具有很直观的各种显示功能。变频器是变频柜的专用配套产品，其变频调速功能及主要技术参数取决于内设变频器的规格型号和外围的配置状况。变频器柜根据用途的不同和功能的各异其差别也很大，一般根据工矿要求定制。目前比较定型的有：恒压供水变频柜（1控1，1控2，1控3等），自动扶梯变频控制柜，中央空调循环水泵变频柜, 风机变频节能柜等。
变频器控制柜应用场所
变频器控制柜（变频器电控柜/电气控制柜）可广泛应用于冶金、化工、石油、供水、矿山、建材、电机行业等泵类、风机、压缩机、轧机、注塑机、皮带运输机等各种中压电机设备。
变频器控制柜组成
变频器控制柜（变频器电控柜/电气控制柜）是由内装的变频器加外围的控制，保护，显示等电气元件和柜体组成的，是对三相交流电动机（包括风机，泵）进行变频调速控制的交流拖动装置和节能装置。
变频器控制柜结构
变频器控制柜（变频器电控柜/电气控制柜）采用封闭柜式结构，防护等级一般为IP20，IP21,IP30等，采用型材骨架，表面涂敷喷塑，且容易并柜安装，上端可配置母线，变频器面板外引至柜体外表可直接操作，根据需要可设置就地和远程控制或PC/PLC通讯控制,具有很直观的各种显示功能
变频器是变频柜的专用配套产品，其变频调速功能及主要技术参数取决于内设变频器的规格型号和外围的配置状况。变频器柜根据用途的不同和功能的各异其差别也很大，一般根据工矿要求定制。目前比较定型的有：恒压供水变频柜（1控1，1控2，1控3等），自动扶梯变频控制柜，中央空调循环水泵变频柜, 风机变频节能柜等。
变频器控制柜功能
1、电源切换与保护变频柜中设有低压塑壳断路器与进线电源相连，除能完成接通和分断电路外，可对电路和变频器发生的短路，过载进行保护。并可在维护时切断电源。
2、启、停控制功能变频柜面板上设置变频启动，变频停止按钮，用于变频装置的运行控制，便于现场操作。
3、频率（速度）调整变频柜面板上设置频率调整电位器，可以很方便的手动调节变频器的输出频率，用以控制电机转速
4、表头显示变频柜面板上设置电压表，电流表,频率表和各种指示灯如电源指示，报警指示，运行指示，工频指示，实现对变频器输入电压、输出电流、输出频率和各种工作状态的监测。
5、备用工频切换用户可选择有备用工频切换的变频柜、当变频器出现故障时，通过自动控制回路将电动机切换至工频电源（此方式可选择手动/自动，工频启动装置大于15KW用软启动器实现）
6、多种控制功能可根据系统工况在变频柜面板上设置多种控制按钮和指示灯如正转、反转、电机增速、电机减速、点动正转、点动反转、手动/自动、紧急停止、变频/工频、PLC控制，触摸屏等。
7、加装外围设备根据工况需要可在变频柜内安装交流输入电抗器，输出电抗器，直流电抗器及EMI滤波器，制动单元，制动电阻，接触器，中间继电器，热继电器，可编程控制器（PLC）,可编程操作终端（GOT），电度表，散热风扇等。
8、安全防护将变频器安装在变频柜内，可以减少环境污染，减少触电危险，起到较好的防护作用。
9、整齐美观将变频器安装在变频柜中，并与其他低压配电柜的尺寸相同，颜色一致，保持配电设施与控制装置的协调，整齐，美观。

变频器应该安装在控制柜内部，控制柜在设计时要注意以下问题：
1散热问题
变频器的发热是由内部的损耗产生的。在变频器中各部分损耗中主要以主电路为主，约占98%，控制电路占2%。为了保证变频器正常可靠运行，必须对变频器进行散热我们通常采用风扇散热；变频器的内装风扇可将变频器的箱体内部散热带走，若风扇不能正常工作，应立即停止变频器运行；大功率的变频器还需要在控制柜上加风扇，控制柜的风道要设计合理，所有进风口要设置防尘网，排风通畅，避免在柜中形成涡流，在固定的位置形成灰尘堆积；根据变频器说明书的通风量来选择匹配的风扇，风扇安装要注意防震问题。
2电磁干扰问题
1、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，而且会产生高次谐波，这种高次谐波会通过供电回路进入整个供电网络，从而影响其他仪表。如果变频器的功率很大占整个系统25%以上，需要考虑控制电源的抗干扰措施。

2、当系统中有高频冲击负载如电焊机、电镀电源时，变频器本身会因为干扰而出现保护，则考虑整个系统的电源质量问题。
3防护问题需要注意以下几点
1、防水防结露：如果变频器放在现场，需要注意变频器柜上方不的有管道法兰或其他漏点，在变频器附近不能有喷溅水流，总之现场柜体防护等级要在IP43以上。
2、防尘：所有进风口要设置防尘网阻隔絮状杂物进入，防尘网应该设计为可拆卸式，以方便清理，维护。防尘网的网格根据现场的具体情况确定，防尘网四周与控制柜的结合处要处理严密。
3、防腐蚀性气体：在化工行业这种情况比较多见，此时可以将变频柜放在控制室中。
4变频器接线规范
信号线与动力线必须分开走线：使用模拟量信号进行远程控制变频器时，为了减少模拟量受来自变频器和其它设备的干扰，请将控制变频器的信号线与强电回路（主回路及顺控回路）分开走线。距离应在30cm以上。即使在控制柜内，同样要保持这样的接线规范。该信号与变频器之间的控制回路线最长不得超过50m。

信号线与动力线必须分别放置在不同的金属管道或者金属软管内部：连接PLC和变频器的信号线如果不放置在金属管道内，极易受到变频器和外部设备的干扰；同时由于变频器无内置的电抗器，所以变频器的输入和输出级动力线对外部会产生极强的干扰，因此放置信号线的金属管或金属软管一直要延伸到变频器的控制端子处，以保证信号线与动力线的彻底分开。
1、模拟量控制信号线应使用双股绞合屏蔽线，电线规格为0.75mm2。在接线时一定要注意，电缆剥线要尽可能的短（5-7mm左右），同时对剥线以后的屏蔽层要用绝缘胶布包起来，以防止屏蔽线与其它设备接触引入干扰。
2、为了提高接线的简易性和可靠性，推荐信号线上使用压线棒端子。
5变频器的运行和相关参数的设置
变频器的设定参数多，每个参数均有一定的选择范围，使用中常常遇到因个别参数设置不当，导致变频器不能正常工作的现象：
控制方式：即速度控制、转距控制、PID控制或其他方式。采取控制方式后，一般要根据控制精度，需要进行静态或动态辨识。　
最低运行频率：即电机运行的最小转速，电机在低转速下运行时，其散热性能很差，电机长时间运行在低转速下，会导致电机烧毁。而且低速时，其电缆中的电流也会增大，也会导致电缆发热。
最高运行频率：一般的变频器最大频率到60Hz，有的甚至到400 Hz，高频率将使电机高速运转，这对普通电机来说，其轴承不能长时间的超额定转速运行，电机的转子是否能承受这样的离心力。
载波频率：载波频率设置的越高其高次谐波分量越大，这和电缆的长度，电机发热，电缆发热变频器发热等因素是密切相关的。
电机参数：变频器在参数中设定电机的功率、电流、电压、转速、最大频率，这些参数可以从电机铭牌中直接得到。

跳频：在某个频率点上，有可能会发生共振现象，特别在整个装置比较高时；在控制压缩机时，要避免压缩机的喘振点。