众所周知，变频器已经广泛应用于各行各业。然而，许多电气工程师、制造商和客户都想清楚如何设计变频控制系统，以及设计和制造变频控制柜对实际应用的具体要求。本章从实际设计和应用案例出发，总结设计要点，写出自己的拙见，供同行参考。

根据实际和客户要求进行设计。

在设计变频控制系统之前，我们必须了解系统配置、工作模式、环境、控制模式和客户的具体要求。

具体来说，系统分为新设计系统或设备修改系统。

对于旧设备的改造，电气工程师应准确了解以下技术参数和要求。

1.电机的具体参数、制造日期、制造商(国产和进口)、额定电压、额定电流和电机的相数。

2.电动机的负载特性类型和工作方式。电机启动模式。

3.工作环境。如现场温度、防护等级、电磁辐射等级、防爆等级等。

4.配电的具体参数。

变频器柜安装位置到电机位置的实际距离。(变频器柜到电机的距离是一个非常重要的参数)

变频器柜中驱动电机的数量和模式。

变频器柜与旧电气系统的切换关系。一般δ-Y启动和变频工作互为备用和切换保护。

变频柜外围传感器变送器的选择参数和采样位置。

变频控制柜的控制模式，如手动/自动、本地/远程、控制信号范围。通讯网络是否建立。

强电回路和弱电回路的隔离。和采集控制信号的隔离。

工作场所的供电质量，如防雷、浪涌和电磁辐射。

对于新型变频系统，电气工程师和机械工程师要深入了解传动机械的负载特性，从而确定电机类型和容量。根据电机的机械负载特性和容量，选择变频器的类型和容量。

目前机械负载和电机转矩特性有很多种，常用的有三种。

I .恒定扭矩负载。例如传送带、升降机等。

公式为P=T*N/975 P-电机功率T-电机扭矩N-电机转速。

对于恒转矩，系统设计应注意:

(1)电机应选择变频器专用电机。

(2)变频器柜应配备专用冷却风扇。

(3)增加电机容量。

(4)降低负载特性。

(5)增加变频器的容量。

(6)变频器的容量与电机容量的关系要以品牌为准，一般为1.1~1.5。

第二，平方转矩负载。例如风扇和泵。

公式为T=K1*N2，P=K2*N3 P-电机功率T-电机扭矩N-电机转速。

一般风机、水泵都是用变频节能。理论和实践证明节能40~50%左右，此类应用占变频器应用的30~40%左右。

对于平方转矩负载，系统设计应注意:

(1)异步交流电机通常用作电机。根据环境需要，选择电机防护等级和模式。

(2)大于7.5KW的变频柜，应安装通风散热设施。

(3)电机，变频器容量关系。

系数与国外变频器容量和国内变频器容量有关。

国外的电机容量相当于1.3-1.5电机容量。

家用电机1.2电机容量1.5-2电机容量

三.恒功率负载。如卷扬机、机床主轴等。

等式:P=T*N/975=CONT。

一般在达到一定转速范围时，会恒扭矩运行，超过一定转速时，会恒功率运行。

恒功率的机械特性是复杂的。

对于每一个变频控制柜来说，设计都是整个系统的重点，最能体现产品质量的关键环节。对于变频控制柜，

电气设计工程师应从以下设计方面入手。

1.变频控制系统的原理图设计

2.主电路设计。

3.电路控制电路设计。包括常规控制电路、PLC控制接口电路、变频器联网等。

4.变频控制柜的工艺设计。包括电气工艺设计和机柜钣金工艺设计。

原理图设计

根据以上原则和规则，参考变频控制柜原理图，根据实际需要绘制原理图。

主电路设计。按照下列顺序选择主电路电气设备。

(1)确定机械负载特性、功率、扭矩和速度。

(2)确定电机特性，额定电压，额定功率和额定电流，

(3)根据以上条件和实际客户的需要，选择以下电器元件。

TR-变压器是可选的，根据电压等级标准选择。

FU- fuse，一般是额定变频器电流的2.5-4倍。注意选择快熔保险丝。

QA-开，一般为额定变频器电流的1.2倍。

KM-接触器，必须选择额定变频器电流。

LY-雷电保护浪涌装置，尤其是在雷暴多发区域，以及交流电源尖峰和浪涌频繁发生的场合，以保护变频系统免受意外损坏。一般配备40KVA浪涌装置。

DK反应堆

电抗器的功能是抑制由变频器输入和输出电流的高次谐波分量引起的不利影响，而滤波器的功能

就是抑制变频器造成的无线电波干扰，也就是无线电波噪声。

有的变频器内置电抗器，有的场合没有电抗器。一般变频器多少功率配多少电抗器，参数是变频器厂家提供的。反应器的参数可以通过下面的公式计算

L=(2%~5%)V/6.18*F*I

额定电压

额定电流a

F-最大频率HZ

LBI/ LBO输入和输出滤波器应根据频率进行配置。

R-制动电阻的计算比较复杂，需要在变频器柜厂家的指导下进行配置。

电路控制电路设计，根据电气工程师的知识和变频器的要求。但是应该注意的是

(1)输入/输出弱电信号必须与PLC、仪表、传感器变送器隔离，否则控制系统信号混乱，系统异常。

(2)连接PLC和常规控制系统，并确保安装电涌吸收器。

(3)控制电源应采用隔离变压器进行电气隔离。

变频控制柜的工艺设计。

电气工艺设计

工程师设计了电气变频电路，下一步是电气工艺设计，包括:

1.变频器多大功率，配什么型号的线缆，多大线径，配多远。一般可以查表或者计算。

2.接地布线。

3.抗干扰布线。非常重要。高压电缆一般采用屏蔽电缆，电缆和屏蔽层用金属卡子固定安装在底板上，有的还配有屏蔽金属环，用于抗干扰。

4.进出线电缆接头配置。

橱柜钣金的工艺设计

应根据以下原则进行设计

1.变频器环境

温度:变频器环境温度为-10 -50度。必须考虑通风和散热。

气体:是否有爆炸或腐蚀性气体。

2.机柜的承载重量。

3.交通便利。安装吊钩可确保安全操作。

4.机柜的铭牌和制造商的CI标志。

结论:

一个高品质的变频控制柜，从设计、工艺、制造、运输、包装，都是实用性要求很高的产品。只有保证每个环节的质量，才能做出高质量、高水平的控制柜。