眾所周知，變頻器已經(jīng)廣泛應用各行各業(yè)。但變頻控制系統(tǒng)如何設計，變頻控制柜設計與制造對實際應用具體要求，是許多電氣工程師及制造商，客戶想明確了解的。本章從實際設計及應用案例中，總結(jié)設計要點，寫出拙見，供同行參考。

根據(jù)實際及客戶要求進行設計

在變頻控制系統(tǒng)設計前，一定要了解系統(tǒng)配制，工作方式，環(huán)境，控制方式，客戶具體要求。
具體系統(tǒng)分新設計系統(tǒng)還是就設備改造系統(tǒng)。
對舊設備改造，電氣工程師應該確切知道如下技術(shù)參數(shù)及要求。
1． 電機具體參數(shù)， 出廠日期， 廠商（國產(chǎn)， 進口）,電機的額定電壓， 額定電流， 相數(shù)。
2． 電機的負載特性類型， 工作制式。 電機起動方式。
3． 工作環(huán)境。如現(xiàn)場的溫度， 防護等級， 電磁輻射等級， 防爆等級。
4． 配電具體參數(shù)。
變頻柜安裝位置到電機位置實際距離。（變頻柜到電機距離是非常重要的參數(shù)）
變頻柜拖動電機的數(shù)量及方式。
變頻柜與舊的電氣系統(tǒng)的切換關(guān)系。一般為Δ-Y啟動與變頻工作互為備用，切換保護。
變頻柜的外圍傳感變送器的選用參數(shù)及采樣地點。
變頻控制柜的控制方式，如手動/自動，本地/遠程，控制信號的量程。是否通訊組網(wǎng)。
強電回路與弱電回路的隔離。采集及控制信號的隔離。
工作場合的供電質(zhì)量，如防雷，浪涌，電磁輻射。
對新變頻系統(tǒng)，電氣工程師應該與機械工程師對傳動機械負載特性，深入了解，才能確電機類型，容量。根據(jù)電機機械負載特性，容量，選用變頻器的類型，容量。

目前，機械負載與電機轉(zhuǎn)矩特性有許多種類，常用有三種。
1． 恒轉(zhuǎn)矩負載。如傳送帶， 升降機等
用公式表式為 P=T*N/975 P-電機的功率 T-電機轉(zhuǎn)矩 N-電機轉(zhuǎn)速
對恒轉(zhuǎn)矩，系統(tǒng)設計應注意：
（1） 電機應選變頻器專用電機
（2） 變頻柜應加裝專用冷卻風扇
（3） 增大電機容量，（4） 降低負載特性
（5） 增大變頻器的容量
（6） 變頻器的容量與電機的容量關(guān)系應根據(jù)品牌， 一般為1.1~1.5電機的容量。

2． 平方轉(zhuǎn)矩負載。如風機，水泵類
用公式表式為 T=K1*N2 ，P=K2*N3 P-電機的功率 T-電機轉(zhuǎn)矩 N-電機轉(zhuǎn)速
一般，風機，水泵，采用變頻節(jié)能，理論與實際證明節(jié)能為40~50%左右，此類應用占變頻器應用30~40%左右。
對平方轉(zhuǎn)矩負載，系統(tǒng)設計應注意：
（1） 電機通常選異步交流電機。根據(jù)環(huán)境需要，選電機防護等級和方式。
（2） 大于7.5KW變頻柜,應加裝通風散熱設施
（3） 電機，變頻器容量關(guān)系。

關(guān)系系數(shù) 國外變頻器容量 國產(chǎn)變頻器容量
國外電機容量 相等相當電機容量 1.3-1.5電機容量
國產(chǎn)電機 1.2電機容量 1.5-2電機容量

3． 恒功率負載。如卷揚機，機床主軸。
公式：P=T*N/975=CONT。
一般達到特定速度段時，按恒轉(zhuǎn)矩，超過特定速度時，按恒功率運轉(zhuǎn)。
恒功率機械特性較復雜。

對于每個變頻控制柜，設計是整個系統(tǒng)重點，*能體現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量關(guān)鍵環(huán)節(jié)。對于變頻控制柜，
電氣設計工程師應在如下設計方面入手。
1. 變頻控制系統(tǒng)的原理圖設計
2. 電路主路設計。
3. 電路控制路設計。包括常規(guī)控制電路， PLC控制接口電路， 變頻器聯(lián)網(wǎng)等。
4. 變頻控制柜的工藝設計。包括電氣工藝設計， 柜體板金工藝設計。

原理圖設計
根據(jù)以上所述的原理規(guī)則，參照變頻控制柜的原理圖，根據(jù)實際需要，畫出原理圖。
電路主路設計。按如下順序選擇主回路電器件。
（1） 確定機械負載特性，功率， 扭矩，轉(zhuǎn)速
（2） 確定電機特性， 額定電壓， 額定功率， 額定電流，
（3） 根據(jù)以上條件， 和實際客戶的需要， 對下列電器元件取舍
TR-變壓器為可選項，根據(jù)電壓等級標準，選配。
FU-熔斷絲，一般要，選擇為2.5-4倍額定變頻器電流。注意熔斷絲選速熔類。
QA-空開，一般要，選擇為1.2倍額定變頻器電流
KM-接觸器，必須要，選擇為額定變頻器電流
LY-防雷浪涌器，*好要，特別雷暴多發(fā)區(qū)，以及交流電源尖峰浪涌多發(fā)場合，保護變頻系統(tǒng)免遭意外破壞。一般配40KVA浪涌器。

DK-電抗器

電抗器的作用是抑制變頻器輸入輸出電流重高次諧波成份帶來的**影響，而濾波器的作用
是抑制由變頻器帶來的無線電電波干擾，即電波噪聲。
有的變頻器內(nèi)置電抗器，有的場合也可不裝電抗器。一般，多大功率變頻器配多大電抗器，變頻器廠商提供參數(shù)。選擇電抗器的參數(shù)，可由下面公式計算
L=(2%~5%)V/6.18*F*I
V-額定電壓 V
I-額定電流 A
F-*大頻率 HZ

LBI/ LBO 輸入輸出濾波器，一般應根據(jù)頻率進行配置
R-制動電阻 計算較復雜，應在變頻器柜制造商指導下配置。

電路控制回路設計，按電氣工程師知識及變頻器要求設計。但應注意
（1） 輸入/輸出的弱電信號，與PLC、儀表、傳感變送器，一定采取信號隔離， 否則控制系統(tǒng)信號混亂， 系統(tǒng)不正常。
（2） 與PLC，常規(guī)控制系統(tǒng)接口，一定加裝浪涌吸收器。
（3） 控制電源應采用隔離變壓器，進行電氣隔離。
變頻控制柜的工藝設計。
電氣工藝設計
電氣工程師變頻電路設計出來，下一步就是電氣工藝設計，包括：
1. 多大功率變頻器，配什么類型電纜，多大的線徑，配多遠。一般可以查表格或計算。
2. 接地配線。
3. 抗干擾布線。是非常重要的。一般強電電纜用帶屏蔽電纜，電纜及屏蔽層用金屬卡固定安裝底板上， 也有的加裝屏蔽金屬環(huán)，抗干擾。
4. 進出線的電纜管接頭配置。

柜體板金工藝設計
應根據(jù)以下原則設計
1． 變頻器的環(huán)境
溫度：變頻器環(huán)境溫度為-10度-50度，一定要考慮通風散熱。
濕度：
震動：
氣體：有無暴炸，腐蝕性氣體
2． 柜體承載重量。
3． 運輸方便性。加裝吊裝掛鉤， 搬運**。
4． 柜體的銘牌, 制造商的CI標識。

結(jié)論：一個質(zhì)量較高的變頻控制柜，從設計，工藝，制作制造，運輸，包裝，是實際要