如何選擇西門(mén)子電機(jī)變頻器？它與西門(mén)子伺服電機(jī)有何區(qū)別？

伺服的基本概念是準(zhǔn)確、精確、快速定位。變頻是伺服控制的一個(gè)必須的內(nèi)部環(huán)節(jié)，伺服驅(qū)動(dòng)器中同樣存在變頻(要進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)速)。

但伺服將電流環(huán)速度環(huán)或者位置環(huán)都閉合進(jìn)行控制，這是很大的區(qū)別。除此外，伺服電機(jī)的構(gòu)造與普通電機(jī)是有區(qū)別的，要滿(mǎn)足快速響應(yīng)和準(zhǔn)確定位。

現(xiàn)在市面上流通的交流伺服電機(jī)多為永磁同步交流伺服，但這種電機(jī)受工藝限制，很難做到很大的功率，十幾KW以上的同步伺服價(jià)格及其昂貴，這樣在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用允許的情況下多采用交流異步伺服，這時(shí)很多驅(qū)動(dòng)器就是高端變頻器，帶編碼器反饋閉環(huán)控制。

所謂伺服就是要滿(mǎn)足準(zhǔn)確、精確、快速定位，只要滿(mǎn)足就不存在伺服變頻之爭(zhēng)。

交流伺服的技術(shù)本身就是借鑒并應(yīng)用了變頻的技術(shù)，在直流電機(jī)的伺服控制的基礎(chǔ)上通過(guò)變頻的PWM方式模仿直流電機(jī)的控制方式來(lái)實(shí)現(xiàn)的，也就是說(shuō)交流伺服電機(jī)必然有變頻的這一環(huán)節(jié)。

變頻就是將工頻的50、60HZ的交流電先整流成直流電，然后通過(guò)可控制門(mén)極的各類(lèi)晶體管(IGBT，IGCT等)通過(guò)載波頻率和PWM調(diào)節(jié)逆變?yōu)轭l率可調(diào)的波形類(lèi)似于正余弦的脈動(dòng)電，由于頻率可調(diào)，所以交流電機(jī)的速度就可調(diào)了(n=60f/p ，n轉(zhuǎn)速，f頻率， p極對(duì)數(shù))。

簡(jiǎn)單的變頻器只能調(diào)節(jié)交流電機(jī)的速度，這時(shí)可以開(kāi)環(huán)也可以閉環(huán)，要視控制方式和變頻器而定，這就是傳統(tǒng)意義上的V/F控制方式。

現(xiàn)在很多的變頻已經(jīng)通過(guò)數(shù)學(xué)模型的建立，將交流電機(jī)的定子磁場(chǎng)UVW3相轉(zhuǎn)化為可以控制電機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的兩個(gè)電流的分量，現(xiàn)在大多數(shù)能進(jìn)行力矩控制的著名品牌的變頻器都是采用這樣方式控制力矩，UVW每相的輸出要加霍爾效應(yīng)的電流檢測(cè)裝置，采樣反饋后構(gòu)成閉環(huán)負(fù)反饋的電流環(huán)的PID調(diào)節(jié);ABB的變頻又提出和這樣方式不同的直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)，具體請(qǐng)查閱有關(guān)資料。

這樣可以既控制電機(jī)的速度也可控制電機(jī)的力矩，而且速度的控制精度優(yōu)于v/f控制，編碼器反饋也可加可不加，加的時(shí)候控制精度和響應(yīng)特性要好很多。

驅(qū)動(dòng)器方面：伺服驅(qū)動(dòng)器在發(fā)展了變頻技術(shù)的前提下，在驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部的電流環(huán)，速度環(huán)和位置環(huán)(變頻器沒(méi)有該環(huán))都進(jìn)行了比一般變頻更精確的控制技術(shù)和算法運(yùn)算，在功能上也比傳統(tǒng)的變頻強(qiáng)大很多，主要的一點(diǎn)可以進(jìn)行精確的位置控制。

通過(guò)上位控制器發(fā)送的脈沖序列來(lái)控制速度和位置(當(dāng)然也有些伺服內(nèi)部集成了控制單元或通過(guò)總線通訊的方式直接將位置和速度等參數(shù)設(shè)定在驅(qū)動(dòng)器里)，驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部的算法和更快更精確的計(jì)算以及性能更優(yōu)良的電子器件使之更優(yōu)越于變頻器。

電機(jī)方面：伺服電機(jī)的材料、結(jié)構(gòu)和加工工藝要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于變頻器驅(qū)動(dòng)的交流電機(jī)(一般交流電機(jī)或恒力矩、恒功率等各類(lèi)變頻電機(jī))，也就是說(shuō)當(dāng)驅(qū)動(dòng)器輸出電流、電壓、頻率變化很快的電源時(shí)，伺服電機(jī)就能根據(jù)電源變化產(chǎn)生響應(yīng)的動(dòng)作變化，響應(yīng)特性和抗過(guò)載能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于變頻器驅(qū)動(dòng)的交流電機(jī)，電機(jī)方面的嚴(yán)重差異也是兩者性能不同的根本。

就是說(shuō)不是變頻器輸出不了變化那么快的電源信號(hào)，而是電機(jī)本身就反應(yīng)不了，所以在變頻的內(nèi)部算法設(shè)定時(shí)為了保護(hù)電機(jī)做了相應(yīng)的過(guò)載設(shè)定。當(dāng)然即使不設(shè)定變頻器的輸出能力還是有限的，有些性能優(yōu)良的變頻器就可以直接驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)。

西門(mén)子變頻器是由德國(guó)西門(mén)子公司研發(fā)、生產(chǎn)、銷(xiāo)售的知名變頻器品牌，主要用于控制和調(diào)節(jié)三相交流異步電機(jī)的速度。并以其穩(wěn)定的性能、豐富的組合功能、高性能的矢量控制技術(shù)、低速高轉(zhuǎn)矩輸出、良好的動(dòng)態(tài)特性、超強(qiáng)的過(guò)載能力、創(chuàng)新的BiCo(內(nèi)部功能互聯(lián))功能以及無(wú)可比擬的靈活性，在變頻器市場(chǎng)占據(jù)著重要的地位。

變頻器的設(shè)定參數(shù)多，每個(gè)參數(shù)均有一定的選擇范圍，使用中常常遇到因個(gè)別參數(shù)設(shè)置不當(dāng)，導(dǎo)致變頻器不能正常工作的現(xiàn)象。

控制方式：即速度控制、轉(zhuǎn)距控制、PID控制或其他方式。采取控制方式后，一般要根據(jù)控制精度，需要進(jìn)行靜態(tài)或動(dòng)態(tài)辨識(shí)。

最低運(yùn)行頻率：即電機(jī)運(yùn)行的最小轉(zhuǎn)速，電機(jī)在低轉(zhuǎn)速下運(yùn)行時(shí)，其散熱性能很差，電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行在低轉(zhuǎn)速下，會(huì)導(dǎo)致電機(jī)燒毀。而且低速時(shí)，其電纜中的電流也會(huì)增大，也會(huì)導(dǎo)致電纜發(fā)熱。

最高運(yùn)行頻率：一般的變頻器最大頻率到60Hz，有的甚至到400Hz，高頻率將使電機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)，這對(duì)普通電機(jī)來(lái)說(shuō)，其軸承不能長(zhǎng)時(shí)間的超額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行，電機(jī)的轉(zhuǎn)子是否能承受這樣的離心力。

西門(mén)子公司可以提供不同類(lèi)型的變頻器,用戶(hù)可以根據(jù)自己的實(shí)際工藝要求和運(yùn)用場(chǎng)合選擇不同類(lèi)型的變頻器。在選擇變頻器時(shí)因注意以下幾點(diǎn)注意事頊:

1.選擇變頻器時(shí)應(yīng)以實(shí)際電動(dòng)機(jī)電流值作為變頻器選擇的依據(jù),電動(dòng)機(jī)的額定功率只能作為參考。另外,應(yīng)充分考慮變頻器的輸出含有豐富的高次諧波,會(huì)使電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)和效率變差。因此,用變頻器給電動(dòng)機(jī)供電與用工頻電網(wǎng)供電相比較,電動(dòng)機(jī)的電流會(huì)增加10%而溫升會(huì)增加20%左右。所以在選擇電動(dòng)機(jī)和變頻器時(shí),應(yīng)考慮到這種情況,適當(dāng)留有余量,以防止溫升過(guò)高,影響電動(dòng)機(jī)的使用壽命。

2.變頻器用于變極電動(dòng)機(jī)時(shí),應(yīng)充分注意選擇變頻器的容量,使其最大額定電流在變頻器的額定輸出電流以下。另外,在運(yùn)行中進(jìn)行極數(shù)轉(zhuǎn)換時(shí),應(yīng)先停止電動(dòng)機(jī)工作,否則會(huì)造成電動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn),惡劣時(shí)會(huì)造成變頻器損壞。

3.當(dāng)變頻器用于控制并聯(lián)的幾臺(tái)電動(dòng)機(jī)時(shí),一定要考慮變頻器到電動(dòng)機(jī)的電纜的長(zhǎng)度總和在變頻器的容許范圍內(nèi)。如果超過(guò)規(guī)定值,要放大=擋或兩擋來(lái)選擇變頻器,另外在此種情況下,變頻器的控制方式只能為v/f控制方式,并且變頻器無(wú)法實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的過(guò)流、過(guò)載保護(hù),此時(shí)需在每臺(tái)電動(dòng)機(jī)側(cè)加熔斷器來(lái)實(shí)現(xiàn)保護(hù)。

4.變頻器驅(qū)動(dòng)繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)時(shí),大多是利用已有的電動(dòng)機(jī)。繞線電動(dòng)機(jī)與普通的鼠籠電動(dòng)機(jī)相比,繞線電動(dòng)機(jī)繞組的阻抗小。因此,容易發(fā)生由于紋波電流而引起的過(guò)電流跳閘現(xiàn)象,所以應(yīng)選擇比通常容量稍大的變頻器。一般繞線電動(dòng)機(jī)多用于飛輪力矩gd2較大的場(chǎng)合,在設(shè)定加減速時(shí)間時(shí)應(yīng)多注意。

5.驅(qū)動(dòng)防爆電動(dòng)機(jī)時(shí),變頻器沒(méi)有防爆構(gòu)造,應(yīng)將變頻器設(shè)置在危險(xiǎn)場(chǎng)所之外。對(duì)于一些特殊的應(yīng)用場(chǎng)合,如高環(huán)境溫度、高開(kāi)關(guān)頻率、高海拔等,此時(shí)會(huì)引起變頻器的降容,變頻器需放大一擋選擇。

工業(yè)生產(chǎn)中幾乎離不開(kāi)變頻器，變頻器的出現(xiàn)為工業(yè)自動(dòng)化控制、電機(jī)節(jié)能帶來(lái)了新的變革。西門(mén)子變頻器作為變頻器行業(yè)的佼佼者，已經(jīng)廣泛應(yīng)用到諸多領(lǐng)域。那么西門(mén)子變頻器如何安裝調(diào)試呢?

一、西門(mén)子變頻器選型時(shí)要確定以下幾點(diǎn)

1) 采用變頻的目的;恒壓控制或恒流控制等;

2) 西門(mén)子變頻器的負(fù)載類(lèi)型;如葉片泵或容積泵等，特別注意負(fù)載的性能曲線，性能曲線決定了應(yīng)用時(shí)的方式方法;

3) 西門(mén)子變頻器與負(fù)載的匹配問(wèn)題;

I.電壓匹配;西門(mén)子變頻器的額定電壓與負(fù)載的額定電壓相符。

II. 電流匹配;普通的離心泵，西門(mén)子變頻器的額定電流與電機(jī)的額定電流相符。對(duì)于特殊的負(fù)載如深水泵等則需要參考電機(jī)性能參數(shù)，以最大電流確定西門(mén)子變頻器電流和過(guò)載能力。

III.轉(zhuǎn)矩匹配;這種情況在恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載或有減速裝置時(shí)有可能發(fā)生。

4) 在使用西門(mén)子變頻器驅(qū)動(dòng)高速電機(jī)時(shí)，由于高速電機(jī)的電抗小，高次諧波增加導(dǎo)致輸出電流值增大。因此用于高速電機(jī)的西門(mén)子變頻器的選型，其容量要稍大于普通電機(jī)的選型。

5) 西門(mén)子變頻器如果要長(zhǎng)電纜運(yùn)行時(shí)，此時(shí)要采取措施抑制長(zhǎng)電纜對(duì)地耦合電容的影響，避免西門(mén)子變頻器出力不足，所以在這樣情況下，西門(mén)子變頻器容量要放大一檔或者在西門(mén)子變頻器的輸出端安裝輸出電抗器。

6) 對(duì)于一些特殊的應(yīng)用場(chǎng)合，如高溫，高海拔，此時(shí)會(huì)引起西門(mén)子變頻器的降容，西門(mén)子變頻器容量要放大一擋。

二、西門(mén)子變頻器安裝調(diào)試方法

I.西門(mén)子變頻器和電機(jī)的距離應(yīng)該盡量的短。這樣減小了電纜的對(duì)地電容，減少干擾的發(fā)射源。

II. 控制電纜選用屏蔽電纜，動(dòng)力電纜選用屏蔽電纜或者從西門(mén)子變頻器到電機(jī)全部用穿線管屏蔽。

III.電機(jī)電纜應(yīng)獨(dú)立于其它電纜走線，其最小距離為500mm。同時(shí)應(yīng)避免電機(jī)電纜與其它電纜長(zhǎng)距離平行走線，這樣才能減少西門(mén)子變頻器輸出電壓快速變化而產(chǎn)生的電磁干擾。如果控制電纜和電源電纜交叉，應(yīng)盡可能使它們按90度角交叉。與西門(mén)子變頻器有關(guān)的模擬量信號(hào)線與主回路線分開(kāi)走線，即使在控制柜中也要如此。

IV. 與西門(mén)子變頻器有關(guān)的模擬信號(hào)線最好選用屏蔽雙絞線，動(dòng)力電纜選用屏蔽的三芯電纜(其規(guī)格要比普通電機(jī)的電纜大檔)或遵從西門(mén)子變頻器的用戶(hù)手冊(cè)。

3) 西門(mén)子變頻器控制原理圖;

I.主回路：電抗器的作用是防止西門(mén)子變頻器產(chǎn)生的高次諧波通過(guò)電源的輸入回路返回到電網(wǎng)從而影響其他的受電設(shè)備，需要根據(jù)西門(mén)子變頻器的容量大小來(lái)決定是否需要加電抗器;濾波器是安裝在西門(mén)子變頻器的輸出端，減少西門(mén)子變頻器輸出的高次諧波，當(dāng)西門(mén)子變頻器到電機(jī)的距離較遠(yuǎn)時(shí)，應(yīng)該安裝濾波器。雖然西門(mén)子變頻器本身有各種保護(hù)功能，但缺相保護(hù)卻并不完美，斷路器在主回路中起到過(guò)載，缺相等保護(hù)，選型時(shí)可按照西門(mén)子變頻器的容量進(jìn)行選擇?？梢杂梦鏖T(mén)子變頻器本身的過(guò)載保護(hù)代替熱繼電器。

II. 控制回路：具有工頻變頻的手動(dòng)切換，以便在變頻出現(xiàn)故障時(shí)可以手動(dòng)切工頻運(yùn)行，因輸出端不能加電壓，固工頻和變頻要有互鎖。

4) 西門(mén)子變頻器的接地;

西門(mén)子變頻器正確接地是提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，抑制噪聲能力的重要手段。西門(mén)子變頻器的接地端子的接地電阻越小越好，接地導(dǎo)線的截面不小于4mm，長(zhǎng)度不超過(guò)5m。西門(mén)子變頻器的接地應(yīng)和動(dòng)力設(shè)備的接地點(diǎn)分開(kāi)，不能共地。信號(hào)線的屏蔽層一端接到西門(mén)子變頻器的接地端，另一端浮空。