西門子模塊

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將柜門上的“變頻啟動”按扭按下，待設定的延時時間到后，機內接觸器吸合，變頻器顯示“43.21”并且“ｐｒｏ”亮(新機型)或只有“ｐｒｏ”亮(老機型)，將變頻器上的“開停機”開關打在“開機”位置，變頻器即可從最低頻率逐漸上升，調節“頻率調節”旋扭，使頻率先升至30hz,用卡流表測量三相輸出電流，應基本平衡，不平衡度不應超過20%。然后再升至用戶要求的頻率。再用卡流表測量輸入、輸出電流，三相都應基本平衡。
若在調節過程中出現頻率不上升的情況，即調整頻率調節旋扭時，頻率不上升，輸出電流持續增大，呈限速保護狀態，直至過流保護，這可能是低頻補償不足造成，可調節主控板上的補償電位器(老機型)或通過設定變頻器的參數“低頻補償”(新機型)予以解決。調整時注意只要輸出電流下來，頻率能升上去即可，也不可調整過大，以免過補償，在運行過程中電流過大而使電機及變頻器超電流而不正常運行。

圖6　單臺變頻器的安裝

(a)柜外冷卻方式 (b)柜內冷卻方式
圖7　單臺變頻器的柜式安裝

正常運行后，可根據運行電流對電機保護儀的參數重新調整一下，以達到可靠保護又能正常運行的狀態。
對電機的正反轉要確認。根據經驗，一般情況下，正轉比反轉電流大，井口的壓力指示高。反轉一般壓力表指針不起。有的井上油慢，要等一段時間才能確定。
由于本變頻柜還設有工頻備用，以便在變頻出問題時能臨時投入工頻，不耽誤生產的進行，因此變頻正常后還應試一下工頻運行，其正反轉也應調試正常。正反轉調整時，變頻調輸出，工頻調輸入，即可使工變頻都正常運行。
調整完后，用變頻運行，正常后，啟動電機保護儀，保護儀顯示正常后，旋開“變頻啟動”旋扭(投入電機保護儀保護，不旋開不起作用)，柜子上的各種儀表指示都正常，調試即完畢。

4　低壓變頻器的安裝調試
低壓變頻器由于所帶的負載種類繁多，類型千差萬別。因此安裝調試相應的也有較大的區別。
低壓負載從使用變頻器的角度來說大體可分為有慣量和無慣量兩種，有慣量負載最顯著的特征就是在快速停機時存在發電狀態，如何處理這部分能量將是關乎變頻器是否正常運行的關鍵。
4.1　安裝
變頻器初次安裝或長期放置后使用，應先對其進行全面的檢查。方法如下:
(1)外觀檢查，檢查有無碰傷損壞，金屬部分有無銹蝕，有無結霜凝露。若有結霜凝露，則應烘干4小時(60℃)，或在室溫下通風放置24小時。
(2)對于小功率變頻器，輕輕翻動機箱，注意機箱內有無異常聲音，若有異常聲音，則應打開機箱，尋找并排除其中的異物。
(3)功率比較大的變頻器，則應打開外殼，檢查一下在運輸或儲存過程中有無掉下的線頭或顛簸松動的螺栓，若有應重新焊接或緊固。
這里要注意幾點:
變頻器的安裝應符合前面要求的工作環境。
變頻器有壁掛式的，有柜式的，一定要安裝穩固，保證工作過程中的安全性。為了通風散熱的需要，變頻器一定要垂直安裝。如圖6、7所示。
對于柜式結構，為了工作人員便于操作和散熱的要求，周邊要留有足夠的空間:前面間距不小于1.5m，后面和側面不小于1m。
對于壁掛式的，變頻器周圍也應留有足夠的散熱空間，變頻器的上部距離房間頂部至少1m，下部距地面也至少要1m的距離，才能使變頻器通風順暢，保證可靠的運行。
有的房間密封比較嚴，要配合用戶安裝排風扇或空調。有些場合環境比較臟、潮濕，要注意采取隔離措施，防塵、防潮。
當一臺控制柜內裝有兩臺或兩臺以上變頻器時，應盡量并排安裝(橫向排列)。如必須采用縱向排列時，則應在兩臺變頻器間加一塊擱板，以避免下面變頻器出來的熱風進入到上面的變頻器內。如圖8所示。

(a)橫向排列 ( b)縱向排列
圖8　兩臺變頻器的柜式安裝

4.1.1　主電路的接線
4.1.1.1　基本接線
主線的安裝比較簡單。將電源線接在變頻器的輸入(或標記有ｒ、ｓ、ｔ的)端子上，將電機線接在變頻器的輸出(或標記有ｕ、ｖ、ｗ的)端子上，并將變頻器的接地端子通過地線可靠接地。如圖9所示。

圖9　主電路的基本接線

注意:
(1)變頻器的輸入端和輸出端絕對不允許接錯。萬一將電源進線錯誤的接到了輸出端上，則不論哪個逆變管導通，都將引起兩相間的短路而將逆變管迅速燒壞。如圖10所示。

圖10　電源接錯的后果

(2)前面的斷路器一般是需要安裝的，主要是分斷電路用。當變頻器出現故障時，尤其是整流電路或主電路損壞時，大電流能及時使斷路器跳閘，與網電的其他電路脫開，避免影響其他電路。
(3)線頭壓接要可靠。一般使用容量相當的接線鼻壓接。一定要壓緊，避免大電流長期運行出現過熱而燒毀接線或端子。
4.1.1.2　線徑的選擇
一般按電動機的接線要求的線徑選擇，特殊場合要選大一規格的，尤其是電機距離變頻器較遠的，本著宜大不宜小的原則選配。
4.1.1.3　接地
每臺變頻器都有一個專門的接地端子“e”或“⊥”，用戶應將此端子與大地可靠連接。
當變頻器和其他設備，或有多臺變頻器一起接地時，每臺設備都必須分別和地線相接，不允許將一臺設備的接地端與另一臺設備的接地端相接后再接地。如圖11所示。

(a)　正確接法 (b)　錯誤接法
圖11　變頻器和其他設備的接地

4.1.2　控制電路的接線
變頻器主接線完成后，變頻器可以運行。但一般情況下，由于控制及監測的方便，都需要將變頻器的操作及顯示部分引到方便的地方。有的是現場環境較差，變頻器不宜安裝，而安裝于環境較好的配電室內，而將控制部分引到現場。有的如提升機變頻器，控制部分需要與原系統對接，也需要將控制線引出。
控制線分模擬量和數字量。
4.1.2.1　模擬量
主要包括:輸入側的給定信號線和反饋信號線;輸出側的頻率信號線和電流信號線。
模擬量信號線的抗干擾能力差，必須使用屏蔽線。屏蔽層的靠近變頻器的一端，應接控制電路的公共端，但不要接到變頻器的地端(e)或大地，屏蔽層的另一端應該懸空，如圖12所示。
布線的原則應當遵守:
(1)盡量遠離主電路100mm以上。
(2)盡量不和主電路交叉。必須交叉時，應采取垂直交叉的方式。
4.1.2.2　開關量。
如啟停、點動、多檔轉速控制等的控制線，都是開關量控制線。
一般說來，模擬量控制線的接線原則也都適用于開關量控制線。但開關量的抗干擾能力強，故在距離不很遠時，允許使用非屏蔽線，但同一信號的兩根線必須互相絞在一起。
4.2　調試
變頻器的調試并沒有固定的模式，大體上可分為“先空載，繼輕載，再重載”幾個步驟。
4.2.1　空載檢查及參數預置
風光變頻器可以在不接通主電源，而只接控制電源的情況下，檢查變頻器。而其他類變頻器則沒有這個方便。
小功率變頻器可以把主接線端子排上的短路片去掉，給三相輸入送380v的電源，大功率變頻器一般都有控制電壓輸入端子，可從這兒用一兩芯電纜接人380v單相電源檢查變頻器(注意:接之前應將兩端子上與三相輸入相連的兩根線去掉)，參照說明書，熟悉各個鍵盤的使用及參數的設置方法。
熟悉完后，變頻器開機，頻率升至50hz,用萬用表(最好用指針式)測量三相輸出，電壓應該完全平衡。
檢查完后，停電，小功率的將拆下的短路片上回原處(注意上之前主回路上短路片的兩個端子要放電)。大功率的應將控制端子的兩根外接線去掉，并將原來的接線恢復。
變頻器的三相輸出先不接電機線，給變頻器的三相輸入通入380v的電源，觀察變頻器空載運行情況。其他類變頻器也可按這個步驟進行。
(1)熟悉鍵盤，即了解鍵盤上各鍵的功能，進行試操作，并觀察顯示的變化情況。
(2)按說明書要求進行“啟動”、“停止”等基本操作，觀察變頻器的工作情況是否正常，同時進一步熟悉鍵盤的操作。
(3)進行參數予置。按照說明書介紹的方法對主要參數進行予置。就幾個較易觀察的項目如升速和降速時間、點動頻率、多檔轉速時的各檔頻率等檢查變頻器的執行情況是否與予置的相符合。
(4)將外接輸入控制線接好，逐項檢查各外接控制功能的執行情況。
(5)用萬用表(最好是指針式)檢查三相輸出電壓是否完全平衡。
4.2.2　帶載運行
經以上測試，證明變頻器是正常的，即可以帶負載運行了。變頻器的負載運行包括輕載試運行和重載運行，即正常運行。若有條件，還可以先帶空電機試運轉，但一般情況都是直接帶載運行。

圖12　屏蔽線的接法

試運行前一般都應檢測一下電機的絕緣。對于低壓380—660v的電機，用1500v的兆歐表測試，絕緣電阻一般不能低于50兆歐。水泵類負載絕緣可能低一些，但也不能低于2兆歐。
還要了解一下負載的運行情況，以作到心中有數。低壓負載種類繁多，如風機、水泵、攪拌機、拉絲機、塑料機械、提升機、空壓機、皮帶輸送機、化纖機、機床機械等許多許多。不同的負載其工作狀態也有很大的不同，因此要根據不同的情況區別對待。有些特殊的機械，必須采用某類專用變頻器。如提升機，屬于位能負載，具有再生電能的處理問題，必須采用提升機專用變頻器。還有化纖及機床類，有的也要采用專用變頻器。這類變頻器都在硬件，特別是軟件上針對特殊負載作了特殊的處理，從而保證了變頻器的可靠運行。離心類負載，如離心風機、離心機等，運行慣性比較大，其升速和降速時間較長，若設置短了，變頻器升速時會過電流，降速時會過電壓，甚至可能會損壞。因此在不要求快速停機的情況下，可將時間適當放長，一般與設備的自由停機時間相當（根據經驗，一般在300s）。若要求快速停機，則應加制動回路。

圖13　恒壓供水系統示意圖

圖中水泵電機由變頻器vvvf供電。sp是壓力傳感器，檢測管道上的壓力，也可以用壓力變送器，遠傳式壓力表等，由變頻器供給其電源 24v或 5v。它檢測到管道壓力后變換成4—20ma電流或0—5v的電壓信號反送給變頻器。
將變頻器設定為pid有效后，變頻器有兩個模擬信號輸入端子:
目標信號輸入端。即給定端vrf。是一個與壓力的控制目標相對應的值。有變頻器上的電位器進行設定。也可以由鍵盤直接給定。當采用專用的pid控制儀時，由專用的sv設定窗口設定。它除了和所要求的壓力的控制目標有關外，還與壓力變送器sp的量程有關，設定時要與相關的量程相當。
反饋信號輸入端。即輔助給定端vpf。它接受從壓力傳感器sp反饋回來的信號。
(2)控制的過程
設:xt為目標信號，其大小與所要求的管道壓力相對應。xf為壓力變送器的反饋信號。則變頻器輸出頻率fx的大小有合成信號(xt—xf)決定。
如管道壓力p超過了目標值，則xf>xt→(xt—xf)<0→變頻器的輸出頻率fx↓→電動機轉速nx↓→管道壓力p↓→直至與所要求的目標壓力相符(xt≈xf)為止。
反之，如管道壓力p低于目標值，則xf<xt→(xt—xf)>0→變頻器的輸出頻率fx↑→電動機轉速nx↑→管道壓力p↑→直至與所要求的目標壓力相符(xt≈xf)為止。
上述過程存在著一個矛盾:一方面，我們要求管道的實際壓力(其大小與xf成正比)應無限接近于目標壓力(其大小與xt成正比)，就是說，要求(xt—xf)→0;另一方面，變頻器的輸出頻率fx又是由xt和xf相減的結果來決定的，可以想象，如果把(xt—xf)直接作為給定信號xg的話，系統將是無法工作的。
如何解決上述問題，這就引出了pid的用法。
(1)比例(p)環節解決上述問題的方法是:將(xt—xf)進行放大后再作為頻率給定信號，即:
xg=kp(xt-xf)
式中kp——比例增益(即放大倍數)。
 

圖14　比例放大前后各量間的關系

上述關系如14圖所示。由于xg是(xt--xf)成比例地放大的結果，故稱此環節為比例環節。顯然，kp越大，則：
(xt-xf)=xg/kp
越小，xf越接近于xt。這里，xf只能是無限接近于xt，卻不能等于xt。就是說，xf和xt之間總會有一個差值，通常稱為靜差，用ε表示，靜差值應該越小越好。
比例增益環節的引入，又出現了新的矛盾:為了減小靜差，應盡量增大比例增益，但由于系統有慣性，因此，kp太大了，又容易引起被控量(壓力)忽大忽小，形成振蕩。如圖15所示。

(a)p調節 (b)振蕩現象 (c)pi調節 (d)pid調節
圖15　p、i、d的綜合作用示意圖

(２)積分(ｉ)環節引入積分環節的目的是
使給定信號xg的變化與乘積kp(xt-xf)對時間的積分成正比。就是說，盡管kp(xt-xf)一下子增大(或減小)了很多，但xg只能在“積分時間”內逐漸的增大(或減小)，從而減緩了xg的變化速度，防止了振蕩。積分時間越長，xg的變化越慢。
只要偏差不消除，(xt-xf≠0)，積分就不停止，從而能有效的消除靜差。如圖15所示。
但積分時間太長，又會發生在被控量(壓力)急劇變化時，被控量(壓力)難以迅速恢復的情況。
(3)微分(d)環節微分環節的作用是:可根據偏差的變化趨勢，提前給出較大的調節動作，從而縮短調節時間，克服了因積分時間太長而使恢復滯后的缺點。如圖15所示。
變頻器一般在內部都設定了簡單的pi調節器。這對于較簡單的閉環控制，如供水、簡單的風壓控制，可以滿足要求。但對于較復雜的控制場合，如空壓機、空調、離心風機閉環，溫度，液位等，一般都要加專用的pid調節儀才能得到較好的控制。pid調試時，要參照對應的說明書，仔細的調整各個參數，以期達到最佳的運行效果，使系統能自動的、穩定的運行。

5　結束語
本文在自己多年從事變頻器安裝調試的基礎上，粗略的談了下變頻器最基本的安裝調試方法，以及在安裝調試過程中一些簡單問題的處理方法。目的是總結自己的經驗，并與業界同仁相互交流，共同探討變頻器的使用方法，以期更好的發揮變頻器的強大作用，更好的服務于廣大的工礦企業用戶。同時也為變頻器的使用者提供一份不太成熟的手冊似的工具。當然，隨著控制系統的復雜，越來越多的先進的控制方法正不斷應用于工控系統，如plc、dcs控制、工控機等，因篇幅有限，這里不能一一陳述，還望讀者海涵。因本人能力有限，文章中的缺點和錯誤也在所難免，望廣大的同行不吝指教�，F在隨著我國國民經濟的發展，節能降耗已成為殛待解決的問題，相信我們所從事的行業必將成為國家節能降耗的最直接的手段，為國民經濟的發展付出自己的努力。

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