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西门子变频器和伺服驱动器外围设备•选购件的
配套产品的功能作用
进线滤波器:限制传导干扰,选用进线滤波器和进线电抗器,进线侧组件用于限制和保护整流元件,防止电流电压瞬时或者持续升高
进线电抗器:对于电网条件不是太好的场合,推荐选用进线电抗器,它既能抑制变频装置产生的过高谐波电流(从而防止过载),又能用于将谐波限制在允许值以内。谐波电流通过进线电抗器的电感和电源电缆的总电感来限制。
进线谐波滤波器:进线谐波滤波器可将变频装置的低频谐波限制在 12 脉冲整流的谐波水平,进线谐波滤波器的额定电流根据有功功率来确定。因此其额定电流可能要低于相关功率单元的额定输入电流
当传动工作在制动状态或可控停车时(如急停),就需要使用制动模块(制动单元)和匹配的制动电阻(刹车电阻):指电能从电机侧流到西门子变频器侧(或供电电源侧),这时电机的转速高于同步转速,负载的能量分为动能和势能. 动能(由速度和重量确定其大小)随着物体的运动而累积。当动能减为零时,该事物就处在停止状态。机械抱闸装置的方法是用制动装置把物体动能转换为摩擦和能消耗掉。对于西门子变频器,如果输出频率降低,电机转速将跟随频率同样降低。这时会产生制动过程. 由制动产生的功率将返回到西门子变频器侧。这些功率可以用电阻发热消耗。在用于提升类负载,在下降时, 能量(势能)也要返回到西门子变频器(或电源)侧,进行制动.这种操作方法被称作"再生制动",而该方法可应用于西门子变频器制动。在减速期间,产生的功率如果不通过热消耗的方法消耗掉,而是把能量返回送到西门子变频器电源侧的方法叫做"功率返回再生方法"。在实际中,这种应用需要"能量回馈单元"选件。
输出电抗器:可以降低变频器电机端产生的电压斜率,从而降低电机绕组上的电压应力。同时,当使用长电机电缆时,还可降低变频装置的容性充/放电电流。变频器若要长电缆运行时,此时应该采取措施抑制长电缆对地耦合电容的影响,避免变频器出力不够。所以变频器应放大一、两挡选择或在变频器的输出端安装输出电抗器。
输出电抗器或者 du/dt 滤波器:正弦波滤波器可以向电机提供几乎为正弦波的正弦电压。由此可降低电机绕组电压应力,可防止脉冲频率造成的电机噪声,正弦滤波器既能限制电机绕组上的电压上升率 (du/dt),也能限制峰值电压。与输出电抗器一样,正弦滤波器允许连接更长的电机电缆
不同行业的选择和案例
船用锚链锚机制动电阻、船用绞缆机绞车制动电阻、电动机起动调速调整制动电阻器
大型船舶在水域用锚机送链放描抛锚,船上用于收放锚及锚链的机械。用人力、蒸汽机、电动机、液压马达等作为动力。通常安装在船的首楼甲板上。其发展趋势是用一台机组实现起锚、系泊、自动系泊和带缆等作业。按照驱动形式可以分为:手动、电动、液压。
起锚机主要由基座、支架、锚链轮、刹车、链轮、变速箱、电控系统(手动起锚机除外)等组成,电动起锚机有电动机,液压起锚机有液压泵站。
锚机、绞缆机托动控制系统
锚机要能够迅速启动、调速、正反转、准确停车等,锚机电动机属于短时工作制,起锚时,应有足够大的过载能力,能在最大负载下启动;直流电动锚机多采用直流电动机电枢回路串电阻的调速方法,容量较大时,用主令控制器控制。
加电阻的作用
控制锚机的制动:船用锚机刹车线圈一般需要加电阻,这是因为线圈的电流太大容易损坏线圈本身,也容易引起刹车力的不稳定。加电阻可以限制线圈电流,保持刹车力稳定,延长线圈使用寿命。
对于提升负载、频繁启停及快速制动的场合,例如电梯、收放卷机、离心机等,需要配置制动电阻,这样可将电动机在负载下降及制动过程中产生的电能通过调速系统中的制动电阻或制动单元消耗掉(称为能耗制动)。
制动单元的功能是当直流回路电压超过规定的限值(如660V或:710V)时,接通耗能电路,使直流回路通过制动电阻以热能方式释放能量。制动单元作为接通制动电阻的“开关”,由功率管、电压采样比较电路和驱动电路等组成。
① 制动电阻阻值的选择
根据各说明书提供的数据统计结果,制动电阻的阻值粗略估算如下。当通过制动电阻的电流等于电动机额定电流的50%时,所得到的制动转矩约等于电动机的额定转矩,用公式表达如下:
Ib=Udh/Rb=0.5 Ied
Rb=2Udh/Ied
Tb≈Ted
式中Ib为通过制动电阻的电流,A;
Udh为直流电压上限值,V;
Rb为制动电阻的阻值,Ω;
led为电动机额定电流,A;
Tb为制动转矩,N.m;
Ted为电动机额定转矩,N.m
通常取Tb=(0.8~2.0)Ted,所以制动电阻的取值范围为
Rb=2.5Udh/Ied≈Udh/Ied
②制动电阻容量的选择
当制动电阻接入电路时,它所消耗的电功率为Pbo=U2dh/Rb 式中Pbo为制动电阻接入电路时消耗的功率,KW。
制动电阻的选择,需要根据实际应用系统中电机发电的功率来确定,它与系统惯性、减速时间、位能负载的能量等都有关系
海洋应用:用于甲板上绞盘或锚机的制动电阻器以及充电和放电电阻器系统,以支持船舶电气系统的电气化。
石油和天然气:特别是在石油和天然气领域,驱动系统及其配备的制动电阻器必须能够承受恶劣的环境条件。空气含盐、高湿度和强烈振动决定了可以使用的电阻器类型。加热钢电阻,IP防护等级,采用自然风冷或强制风冷。
游乐设施:游乐设施的制动系统必须100%可靠的制动电阻器。
采矿与开挖:停下装载多吨矿物的1000KW运输带,就像停一列火车一样,为输送带和挖掘机提供制动电阻。
能源生产:燃气涡轮机需要最小的电负载以保持涡轮机的运行,当能量消耗很少时,负载组会消耗这些能量并加载涡轮机。在发生故障时使用转储电阻器,例如当电网中出现电压骤降时,在短时间内电网不能吸收能量,可以在转储电阻器中耗散。
移动应用:在一些主要城市,只允许纯电动公交车,必要的制动电阻是驱动系统的重要组成部分。
牵引应用:牵引制动电阻器和车载辅助系统需要电阻器来充电和放电电路
铝壳电阻器的防护等级可以做到IP54,不同场合使用时又叫制动电阻、启动电阻、绕线电阻、放电电阻、上电缓冲电阻、分压电阻等,采用耐高温瓷管作为绕线基体,具有耐气候性、耐振动、安全性。应用范围:电源充放电,逆变器预充电、假性负载、伺服电机伺服驱动器变频器、起重制动、机器人、工业自动化等机电装备制造业。
铝壳电阻器:铝壳电阻外壳采用铝合金制造,表面有散热沟槽体积小功率大,耐高温、过载能力强。运用于电源、变频器、电梯、起重、船舶、伺服、数控装备,汽车、轨道机车车辆、新能源、电力电源控制系统等高请求的电气回路中,可以长期工作在顽劣的工控环境中。
由于各行业对于电阻的使用方式不同,因此对于其结构要求也极为苛刻,传统的电阻器在外壳和电阻芯之间都灌装有石英砂,用于绝缘和散热,在灌装结束后用浆料在外壳的两侧通过挤入、干燥、固化、冷却步骤实现封装工序,但现有的电阻在遭受冲击时,壳体内的电阻芯容易受到挤压等损伤,从而影响电阻的正常工作,为了提高防水性能,预防潮湿环境下的水汽渗透进入铝壳电阻器内部造成耐压下降,影响耐压性能,铝壳电阻器增加了密封效果,有密封黑色和密封红色供选择,可以提高防护等级,耐温效果不受影响。
预充电电阻器使用铝壳电阻器,主要是为避免逆变器合闸上电瞬间产生过大的冲击电流而造成器件损坏,实现直流滤波电容预充电,在逆变器输入接触器并联电阻预充电单元。主接触器合闸前,充电接触器先行闭合,通过充电电阻给电容充电。充电结束后闭合主接触器,断开充电接触器,使系统进入正常工作状态;