IC693PWR322_深圳長欣自動化設備有限公司

品牌：GE	規格：IC693PWR322	材質：IC693PWR322
產地：美國

IC693PWR322
二、污水處理工藝過程（活性污泥處理方式，日處理量為8000噸級）：　　三、係統應用效果污水處理廠中的鼓風機和潛水泵在使用了F66係列變頻器以後，不但免去了許多繁瑣的人工操作，不隱患因素，並使係統始終處於一種節能狀態下運行，延長了設備的使用壽命，的適應了生產需要。而且安聖變頻器豐富的內部控制功能可以很方便地與其他控制係統實現閉環自動控制。從半年運行情況來看，效果很好。因此，在污水處理廠或相似的係統中使用變頻器應具有很好的推廣價值。關鍵字：隔離器件；工業現場　　生產過程監視和控制要用到多種自動化儀表、計算機及相應執行機構。過程中的信號既有微弱到毫伏級的小信號,又有數十伏的大信號，甚至還有高達數千伏、數百安培的信號要處理。從頻率上講，有直流低頻範圍的，也有高頻/脈衝尖峰。設備儀表間的互相幹擾就成為係統調試中要解決的問題。除了電磁屏蔽之外，解決各種設備儀表的“地”，即信號參考點的電位差，將成為重要課題。因為不同設備、儀表的信號要互傳互送，那就存在信號參考點問題。換句話說，要使信號完整傳送，理想化的情況是所有設備儀表的信號有一個共同的參考點，即共有一個“地”。進一步講，所有設備儀表信號的參考點之間電位差為“零”。但是在實際環境中，這一點幾乎是不可能的，這裏面除了各個設備儀表“地”之間的連線電阻產生的電壓降之外，尚有各種設備儀表在不同環境受到的幹擾不同，以及導線接點經受風吹雨淋導致接點質量下降等諸多因素，致使各個“地”之間有差別。以示意圖一為例。圖中標明有兩個現場設備1＃、2＃儀表向PLC傳送信號以及PLC向兩臺現場設備3＃、4＃儀表發出信號。假定傳送信號均為0-10VDC。理想情況下PLC及兩個現場設備1＃、2＃儀表“地”電位完全相等，傳送過程中又沒有幹擾。這樣從PLC輸入來看，接收正確。但如前所述，兩個現場設備通常有“地”電位差。舉例來講，1#設備“地”與PLC“地”同電位，2#設備比它們的“地”電位高0.1V，這樣1#設備給PLC的信號為0-10V，而2#設備給PLC的為0.1V-10.1V,誤差就產生了.同時1#、2#設備的“地”線在PLC匯合聯接，將0.1V電壓施加在PLC地線條上，可能損壞PLC局部“地”線。同時顯示錯誤的數據。由此引起的問題在現場調試中屢有出現。例如某大型建材公司生產線監控係統使用美國AB-PLC外接國內某廠家手操器。AB-PLC的每個數據採集板由八個通道組成，八個通道共用一個12位A/D，模擬量經過變換後由12個光耦隔離器實現與主機隔離。它的八個通道輸入之間沒有隔離，致使在輸入信號時，每個通道單獨輸入到採集板均正常。但是同時輸入兩個或多於兩個外部信號時，顯示數字亂跳故障無法排除。又如航天某部門使用K型熱偶作為傳感器測試發動機各點溫度。同上述相似，僅測試一個點時正常。但是向主機接入兩點或兩點以上溫度信號時，顯示的溫度值明顯錯誤。這兩種情況在使用隔離器後，都正常了。　　隔離器之所以能起到這個作用，就是它具有使輸入/輸出在電氣上完全隔離的特點。換句話講，輸入/輸出之間沒有共同“地”，外來信號不管是0-10V，或帶著共模幹擾電壓的0-10V經隔離後均為0-10V。即隔離後新建立的“地”與外部設備儀表“地”沒關係。正是由於這個原因，也實現了輸入到PLC主機的多個外接設備儀表信號之間隔離，即它們之間沒有“地”的關係。　　上面談了輸入信號和PLC信號的隔離，同樣PLC向外部設備輸出信號也有類似現象問題。顯然採用隔離器就能解決問題。　　這類電壓/電壓隔離器及電壓/電流隔離轉換器的產品型號是WS1521、WS1522。　　1．不管PLC向外部設備儀表發送信號，還是外部設備儀表向其他設備發送信號，有一種情況經常遇到：要求一個信號即能向顯示儀表輸送信號，又能傳送給諸如變頻器之類的設備。這就有可能在兩個設備之間產生幹擾，若要解決幹擾問題，推薦使用隔離式信號分配器，它的二個輸出之間也是隔離的。它能實現輸入信號與外部設備隔離，同時實現接收信號設備之間隔離。如圖二。 2．現場儀表在配套時有可能協調不利出現如下情況，接收信號設備(例如接收4-20mA)接口連接為二線制方式（即接收口為一個24V電源與一個250Ω相串聯），接口的兩根線一個為24V正極、一個為250Ω一端，適於連接現場二線制變送器。但現場設備為四線制變送器，輸出4-20mA，這樣進行直接連接將造成電源衝突。解決方法是採用隔離器將現場來的4-20mA接收並隔離，在隔離器的輸出部份安裝一個標準的二線變送器，以應對接收設備的接口。這個產品型號為WS9030。　　隔離器要保證輸入/輸出兩個部分隔離，外加工作電源24V在為輸入、輸出部份供電同時，確保在電氣上與兩個部分隔離。這種輸入/輸出/外加工作電源之間全部相互隔離的器件稱為三隔離或全隔離器件. 從理論上講這種供電方式,不管隔離器數量多少，均可用一臺24V電源供電，不會產生幹擾。　　3．對於常用的4-20mA到4-20mA電流信號的隔離，這裏推薦一種不用另外再加電源的隔離器WS1562。如圖三。顯然省去外接電源接線更為簡捷，且功耗低、自身熱量低、可靠性高。　　WS1562的大特點在於不需要外接電源,它帶來了簡捷可靠的優點同時也帶來了使用上的局限性。WS1562對於4-20mA信號進行的隔離傳送，從一個意義上講是功率傳送，內部肯定有功率損耗。損耗表現在輸入端和輸出端電流/電壓乘積的差值上。以負載電阻RL=250Ω為例，當輸出為20mA時輸出端250Ω上的電壓為5.0V，而輸入端的兩端間電壓測試為8.8V。簡單計算表明，內部損耗等於20mA×(8.8V-5.0V)=76(mW)，也即內部損耗為76毫瓦。從使用者角度來看，假若輸出端負載電阻RL等於250Ω，那麼從輸入端看進去的等效電阻大值為8.8V/20mA=440（Ω）。在這種情況下輸入的4-20mA電流源具有驅動440Ω負載的能力，才能使WS1562無源隔離器在輸出端負載電阻RL等於250Ω條件下正常工作。不過,從經驗來看大部分現場儀表能滿足這些條件。　　4．再談談常用的二線制變送器（含壓力、溫度、流量…），從隔離角度可以分為隔離式及非隔離式。採用隔離式二線制變送器的主要目的是提高抗幹擾能力。　　二線制變送器的隔離有兩種方式：一種方式是傳感器和變送器一體而又放置在現場指定地點，對於這種情況一般把隔離器安置在中央控制室機櫃中。對這種現場二線制變送器的電源配送有二種接口形式，要根據現場具體情況來定。圖四給出了針對PLC與二線制變送器兩種接口的連線圖。另一種方式是傳感器和變送器分成二個部分，傳感器放置在現場指定地點,把變送器設計為隔離式的放置在控制室中。面對PLC兩種接口方式，圖五給出了以Pt100為傳感器的隔離變送器使用連線圖。產品型號為WS9050及WS2050。附帶說一點，處理Pt100這類溫度變送器都考慮到了Pt100的長線補償及線性化處理。類似還有以各種熱偶為傳感器的隔離變送器，它與上述基本相同。不同的是增加了冷端補償。產品型號為WS9060及WS2060。其中WS2050和WS2060屬於二線制變送器。WS9050和WS9060屬於全隔離式變送器。　　如果輸入信號是5A交流電流或數百伏交流電壓可以選用的產品型號是WS1526、WS1520。變頻器與異步電動機組成不同的調速係統時，變頻器容量的計算方法也不同。本小節第（1）所列，適用於單臺變頻器為單臺電動機供電連續運行的情況。式（3－1）、式（3－2）和式（3－3）三者是統一的，選擇變頻器容量時應同時滿足三個算式的關係。尤其變頻器電流是一個較關鍵的量。本小節第(2)所列，適用於一臺變頻器為多臺並聯電動機供電且各電動機不同時起動的情況。選擇逆變器容量，無論電動機加速時間在1min以內或以上，都應同時滿足容量計算式和電流計算式。本小節第(3) 所列，是針對大慣量負載的情況，例如吊車的平移機構、離心式分離機、離心式鑄造機等，負載折算到電動機軸上的等效GD2比電動機轉子的GD2大得很多。這種情況下則應按式(3-8)選擇變頻器的容量。　　　　3.2 變頻器的外圍設備及其選擇　　變頻器的運行離不開某些外圍設備。這些外圍設備通常都是選購件。選用外圍設備常是為了下述目的：a. 提高變頻器的某種性能；b..變頻器和電動機的保護；c. 減小變頻器對其他設備的影響等。　　(1) 變頻器外圍設備的種類與用途變頻器的外圍設備如圖3-1所示。　　下面分別說明用途與注意事項等。　　　　圖3-1 變頻器的外圍設備　　1— 電源變壓器T 2—電源側斷路器QF 3—電磁接觸器1KM 　　 4—無線電噪聲濾波器FIL 5—電源側交流電抗器1ACL 　　 6—制動電阻R 7—電動機側電磁接觸器2KM 　　 8—工頻電網切換用接觸器3KM 9—電動機側交流電抗器2ACL 　　　　a. 電源變壓器T: 電源變壓器用於將高壓電源變換到通用變頻器所需的電壓等級，例如220V量級或400V量級等。變頻器的輸入電流含有量的高次諧波，使電源側的功率因數降低，若再考慮變頻器的運行效率，則變壓器的容量常按下式考慮：　　變壓器的容量(KVA)＝　　其中變頻器功率因數在有輸入交流電抗器1ACL時取0.8—0.85，無輸入電抗器1ACL時則取0.6-0.8。變頻器效率可取0.95，變頻器輸出功率應為所接電動機的總功率。　　變頻器生產廠家所推薦的變壓器容量的參考值，常取變頻器容量的130%左右。　　b. 電源側斷路器QF 用於電源回路的開閉，並且在出現過流或短路事故時自動切斷電源，以防事故擴大。如果需要進行接地保護，也可以採用漏電保護式斷路器。使用變頻器無例外地都應採用QF。　　c. 電磁接觸器1KM 用於電源的開閉，在變頻保護功能起作用時，切斷電源。對於電網停電後的復電，可以防止自動再投入以保護設備的及人身。　　d. 無線電噪聲濾波器FIL 用於限制變頻器因高次諧波對外界的幹擾，可酌情選用。　　e. 交流電抗器1ACL和2ACL 1ACL用於抑制變頻器輸入側的諧波電流，改善功率因數。選用與否視電源變壓器與變頻器容量的匹配情況及電網電壓允許的畸變程度而定。一般情況以採用為好。2ACL用於改善變頻器輸出電流的波形，減低電動機的噪聲。　　d. 制動電阻單元R 用於吸收電動機再生制動的再生電能。可以縮短大慣量負載的自由停車時間。還可以在位能負載下放時，實現再生運行。　　e. 電磁接觸器2KM和3KM 用於變頻器和工頻電網之間的切換運行。在這種方式下2KM是的，它和3KM之間的聯鎖可以防止變頻器的輸出端接到工頻電網上。一旦出現就頻器輸出端誤接到工頻電網的情況，將損壞變頻器。如果不需要變頻器——工頻電網的切換功能，可以不要2KM。注意，有些機種要求2KM只能在電動機和變頻器停機狀態下進行開閉。　　　　（2）制動電阻的計算在異步電動機因設定頻率下降而減速時，如果軸轉速高於由頻率所決定的同步轉速，則異步電動機處於再生發電運行狀態。運動係統中所薦儲的動能經逆變器回饋到直流側，中間直流回路的濾波電容器的電壓會因吸收這部分回饋能量而提高。如果回饋能量較大，則有可能使變頻器的過壓保護功能動作。利用制動電阻可以耗散這部分能量，使電動機的制動能力提高。制動電阻的選擇，包括制動電阻的阻值及其容量的計算，可按如下步驟進行。　　a. 制動轉矩的計算制動轉矩TB可由下式算出：　　 TB= （N×m） (3-9) 　　　　式中 GD2M——電動機的GD2（N×m2）；　　 GD2L ——負載折算到電動機軸上的GD2（N×m2）；　　 TL ——負載轉矩（N×m）；　　 n1——減速開始速度（r/min）；　　 n2——減速完了速度（r/min）；　　 ts——減速時間（S）。　　b. 制動電阻阻值的計算在附加制動電阻進行制動的情況下，電動機內部的有功損耗部分，折合制動轉矩，大約為電動機額定轉矩的20%。考慮到這一點，可用下式計算制動電阻的值　　 RBO= (Ω) （3-10）　　式中 UC——直流回路電壓（V）；　　 TB——制動轉矩（N×m）；　　 TM——電動機額定轉矩；　　 n1——開始減速時的速度。　　如果係統所需制動轉矩TB〈0.2TM，即制動轉矩在額定轉矩的20%以下時，則不需要另外的制動電阻，僅電動機內部的有功損耗的作用，就可使中間直流回路電壓限制在過壓保護的動作水平以下。　　由制動晶體管和制動電阻構成的放電回路中，其大電流受制動晶體管的大允許電流IC的限制。制動電阻的小允許值Rmin（Ω）為　　 Rmin= (3-11) 　　式中 UC——直流回路電壓（V）。　　因此，選用的制動電阻RB應按　　 Rmin600s。通常採用連續工作制電阻器，當間歇制動時，電阻器的允許功率將增加。允許功率增加係數m和制動電阻使用率D=ts/T之間的關係曲線如圖3-2a所示。D=ts/T，意義見圖3-2a 。　　圖3-2 減速模式　　a）重復減速 b）非重復減速　　　　根據電動機運行的模式，可以確定制動時的平均消耗功率和電阻器的允許功　　率增加係數，據此可以求出制動電阻器的額定功率Pr 　　 Pr= (KW) (3-14) 　　根據如上計算得到的RBO和Pr，可在市場上選擇合乎要求的標準電阻器。對三相靜止的對稱繞組A、B、C通以三相正弦交流電流iA、iB、iC時，便產生轉速為ω1的旋轉磁場。如圖2-9（a）所示。然而，旋轉磁場並不非要三相不可，兩相、四相等任意對稱的多相繞組，通以平衡的多相電流，都能產生旋轉磁場。圖2-9（b）是兩相靜止繞組α和β廠（空間位置相差900），通以兩相平衡電流Iα和Iβ（時間上差900）時所產生的旋轉磁場。當圖2-9（a）和2-9（b）中所示的旋轉磁場的大小與轉速都相同時，則兩套繞組等效，再看圖2-9（c）中的兩個匝數相等且互相垂直的繞組M和T，分別通以直流電流iM和iT，產生位置固定的磁通。如果使兩個繞組同時以同步轉速ω1旋轉，磁通自然隨著旋轉起來，而成為旋轉磁場，並可以和圖2-9（a）、（b）中的繞組等效。但如果觀察者站到鐵心上和繞組一起旋轉時，在他看來，M、T是兩個通以直流的互相垂直的靜止繞組。如果取磁通的位置和M繞組的平面正交，就和等效的直流電動機繞組沒有差別了。這樣，以產生同樣的旋轉磁場為準則，圖2-9（a）中的三相繞組，（b）中的兩相繞組和（c）中的直流繞組等效。iA、iB、iC與iα和iβ及iM、iT之間存在著確定的關係，即矢量變換關係。這樣只要按照某個規律去控制三相電流iA、iB、iC就可以等效地控制iM和iT來達到所需控制轉矩的目的。　圖2-9 等效的交流電動機繞組與直流電動機繞組　　2.3變頻器的基本構成　　變頻器分為交-交和交-直-交兩種形式。交-交變頻器可將工頻交流直流接變換成頻率、電壓均可控制的交流，又稱直接式變頻器。而交-直-交變頻器則是先把工頻交流通過整流器變成直流，然後再把直流變換成頻率、電壓均可控制的交流，又稱間接式變頻器。　　變頻器的基本構成如圖2-10所示，由主回路（包括整流器、中間直流環節、逆變器）和控制回路組成，分述如下：　　圖2-10 變頻器的基本構成　　（1）整流器電網側面的變流器I是整流器，它的作用是把三相（也可以是單相）交流整流成直流。　　（2）逆變器負載側面的變流器Ⅱ為逆變器。常見的結構形式是利用六個主開關器件組成的三相橋式逆變電路。有規律的控制逆變器中主開關的通與斷，可以得到任意頻率的三相交流輸出。　　（3）中間直流環節由於逆變器的負載為異步電動機，屬於感性負載。無論電動機處於電動或發電制動狀態，其功率因數總不會為1。因此，在中間直流環節和電動機之間總會有無功功率的交換。這種無功能量要靠中間直流環節的儲能元件（電容器或電抗器）來緩衝。所以又常稱中間直流環節為中間直流儲能環節。　　（4）控制電路控制電路常由運算電路、檢測電路、控制信號的輸入、輸出電路和驅動電路等構成。其主要任務是完成對逆變器的開關控制、對整流器的電壓控制以及完成各種保護功能等。控制方法可以採用模擬控制或數字控制。的變頻器目前已經採用微型計算機進行全數字控制，採用盡可能簡單的硬件電路，主要靠軟件來完成各種功能。由於軟件的靈活性，數字控制方式常可以完成模擬控制方式難以完成的功能。　　（5）關於變流器名稱的說明對於交-直-交變頻器在不涉及能量傳遞方向的改變時，我們常簡明地稱變流器Ⅰ為整流器，變流器Ⅱ為逆變器（如圖），而把圖中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ總起來稱為變頻器。實際上，對於再生能量回饋型變頻器，Ⅰ、Ⅱ兩個變流器均可能有兩種工作狀態：整流狀態和逆變狀態。當討論中涉及變流器工作狀態轉變時，Ⅰ、Ⅱ不再簡稱為“整流器”和“逆變器”而稱為“網側面變流器”和“負載側變流器”。　　　　2.4變頻器的起動狀態　　變頻起動中，是通過控制異步電動機的定子電壓和定子頻率來獲得所需的起動性能。根據工程的需要，一般盡量減小起動電流，這樣可以減小變頻器的容量。對起動時間的設定並不追求越短越好，如果保證主磁通為額定值通過恰當地設定起動時間，相當於間接地選擇了起動過程中的動態轉矩，可以減小起動電流和起動損耗。所以起動時常有幾種情況：或起動電流小、或起動損耗小、或起動時間短。另外，還要考慮避免過大的機械衝擊，使起動過程緩和、平滑等。1.引言近10年來，隨著電力電子技術、計算機技術、自動控制技術的訊速發展，電氣傳動技術面臨著一場歷史革命，即交流調速取代直流調速和計算機數字控制技術取代模擬控制技術已成為發展趨勢。電機交流變頻調速技術是當今節電、改善工藝流程以提高產品質量和改善不斷惡化環境、推動技術進步的一種主要手段。變頻調速以其優異的調速和起制動性能，率、高功率因數和節電效果，廣泛的適用範圍及其它許多優點而被國內外公認為有發展前途的調速方式。 2 我國變頻調速技術的發展概況電氣傳動控制係統通常由電動機、控制裝置和信息裝置3部分組成。電氣傳動關係到合理地使用電動機以節約電能和控制機械的運轉狀態(位置、速度、加速度等)實現電能－機械能的轉換，達到、高產、低耗的目的。電氣傳動分成不調速和調速兩大類，調速又分交流調速和直流調速兩種方式。不調速電動機直接由電網供電，但隨著電力電子技術的發展這類原本不調速的機械，越來越多的改用調速傳動以節約電能(節約15-20％或更多)，改善產品質量，提高產量。在我國60％的發電量是通過電動機消耗掉的，因此它是一個重要行業，一直得到國家重視，目前已有規模。近年來交流調速中活躍、發展快的就是變頻調速技術。變頻調速是交流調速的基礎和主幹內容，上個世紀變壓器的出現使改變電壓變得很容易，從而造就了一個龐大的電力行業。長期以來，交流電的頻率一直是固定的，變頻調速技術的出現使頻率變為可以充分利用的資源。我國電氣傳動產業建於1954年，當時第一批該專業的學生從各大專院校畢業，同時在機械工業部屬下建立了我國第一個電氣傳動成套公司，這就是後來的天津電氣傳動設計研究所的前身。我國電氣傳動與變頻調速技術的發展簡史見附表。現在我國已有200家左右的公司、工廠和研究所從事變頻調速技術的工作。我國是一個發展中國家，許多產品的科研開發能力仍落後於發達國家。至今自行開發生產的變頻調速產品大體只相當於國際80年代水平。隨著改革開放，經濟高速發展，形成了一個巨大的市場，它既對國內企業，也對外國公司敞開。很多先進的產品從發達國家進口，在我國運行良好，滿足了我國生產和生活需要。國內許多合資公司生產當今國際上先進的產品，國內的成套部門在自行設計制造的成套裝置中採用外國進口公司和合資企業的先進設備，自己開發應用軟件，能為國內外重大工程項目提供的電氣傳動控制係統。雖然取得很大成績，但應看到由於國內自行開發，生產產品的能力弱，對國外公司的依賴性嚴重。
二、污水處理工藝過程（活性污泥處理方式，日處理量為8000噸級）：　　三、係統應用效果污水處理廠中的鼓風機和潛水泵在使用了F66係列變頻器以後，不但免去了許多繁瑣的人工操作，不隱患因素，並使係統始終處於一種節能狀態下運行，延長了設備的使用壽命，的適應了生產需要。而且安聖變頻器豐富的內部控制功能可以很方便地與其他控制係統實現閉環自動控制。從半年運行情況來看，效果很好。因此，在污水處理廠或相似的係統中使用變頻器應具有很好的推廣價值。關鍵字：隔離器件；工業現場　　生產過程監視和控制要用到多種自動化儀表、計算機及相應執行機構。過程中的信號既有微弱到毫伏級的小信號,又有數十伏的大信號，甚至還有高達數千伏、數百安培的信號要處理。從頻率上講，有直流低頻範圍的，也有高頻/脈衝尖峰。設備儀表間的互相幹擾就成為係統調試中要解決的問題。除了電磁屏蔽之外，解決各種設備儀表的“地”，即信號參考點的電位差，將成為重要課題。因為不同設備、儀表的信號要互傳互送，那就存在信號參考點問題。換句話說，要使信號完整傳送，理想化的情況是所有設備儀表的信號有一個共同的參考點，即共有一個“地”。進一步講，所有設備儀表信號的參考點之間電位差為“零”。但是在實際環境中，這一點幾乎是不可能的，這裏面除了各個設備儀表“地”之間的連線電阻產生的電壓降之外，尚有各種設備儀表在不同環境受到的幹擾不同，以及導線接點經受風吹雨淋導致接點質量下降等諸多因素，致使各個“地”之間有差別。以示意圖一為例。圖中標明有兩個現場設備1＃、2＃儀表向PLC傳送信號以及PLC向兩臺現場設備3＃、4＃儀表發出信號。假定傳送信號均為0-10VDC。理想情況下PLC及兩個現場設備1＃、2＃儀表“地”電位完全相等，傳送過程中又沒有幹擾。這樣從PLC輸入來看，接收正確。但如前所述，兩個現場設備通常有“地”電位差。舉例來講，1#設備“地”與PLC“地”同電位，2#設備比它們的“地”電位高0.1V，這樣1#設備給PLC的信號為0-10V，而2#設備給PLC的為0.1V-10.1V,誤差就產生了.同時1#、2#設備的“地”線在PLC匯合聯接，將0.1V電壓施加在PLC地線條上，可能損壞PLC局部“地”線。同時顯示錯誤的數據。由此引起的問題在現場調試中屢有出現。例如某大型建材公司生產線監控係統使用美國AB-PLC外接國內某廠家手操器。AB-PLC的每個數據採集板由八個通道組成，八個通道共用一個12位A/D，模擬量經過變換後由12個光耦隔離器實現與主機隔離。它的八個通道輸入之間沒有隔離，致使在輸入信號時，每個通道單獨輸入到採集板均正常。但是同時輸入兩個或多於兩個外部信號時，顯示數字亂跳故障無法排除。又如航天某部門使用K型熱偶作為傳感器測試發動機各點溫度。同上述相似，僅測試一個點時正常。但是向主機接入兩點或兩點以上溫度信號時，顯示的溫度值明顯錯誤。這兩種情況在使用隔離器後，都正常了。　　隔離器之所以能起到這個作用，就是它具有使輸入/輸出在電氣上完全隔離的特點。換句話講，輸入/輸出之間沒有共同“地”，外來信號不管是0-10V，或帶著共模幹擾電壓的0-10V經隔離後均為0-10V。即隔離後新建立的“地”與外部設備儀表“地”沒關係。正是由於這個原因，也實現了輸入到PLC主機的多個外接設備儀表信號之間隔離，即它們之間沒有“地”的關係。　　上面談了輸入信號和PLC信號的隔離，同樣PLC向外部設備輸出信號也有類似現象問題。顯然採用隔離器就能解決問題。　　這類電壓/電壓隔離器及電壓/電流隔離轉換器的產品型號是WS1521、WS1522。　　1．不管PLC向外部設備儀表發送信號，還是外部設備儀表向其他設備發送信號，有一種情況經常遇到：要求一個信號即能向顯示儀表輸送信號，又能傳送給諸如變頻器之類的設備。這就有可能在兩個設備之間產生幹擾，若要解決幹擾問題，推薦使用隔離式信號分配器，它的二個輸出之間也是隔離的。它能實現輸入信號與外部設備隔離，同時實現接收信號設備之間隔離。如圖二。 2．現場儀表在配套時有可能協調不利出現如下情況，接收信號設備(例如接收4-20mA)接口連接為二線制方式（即接收口為一個24V電源與一個250Ω相串聯），接口的兩根線一個為24V正極、一個為250Ω一端，適於連接現場二線制變送器。但現場設備為四線制變送器，輸出4-20mA，這樣進行直接連接將造成電源衝突。解決方法是採用隔離器將現場來的4-20mA接收並隔離，在隔離器的輸出部份安裝一個標準的二線變送器，以應對接收設備的接口。這個產品型號為WS9030。　　隔離器要保證輸入/輸出兩個部分隔離，外加工作電源24V在為輸入、輸出部份供電同時，確保在電氣上與兩個部分隔離。這種輸入/輸出/外加工作電源之間全部相互隔離的器件稱為三隔離或全隔離器件. 從理論上講這種供電方式,不管隔離器數量多少，均可用一臺24V電源供電，不會產生幹擾。　　3．對於常用的4-20mA到4-20mA電流信號的隔離，這裏推薦一種不用另外再加電源的隔離器WS1562。如圖三。顯然省去外接電源接線更為簡捷，且功耗低、自身熱量低、可靠性高。　　WS1562的大特點在於不需要外接電源,它帶來了簡捷可靠的優點同時也帶來了使用上的局限性。WS1562對於4-20mA信號進行的隔離傳送，從一個意義上講是功率傳送，內部肯定有功率損耗。損耗表現在輸入端和輸出端電流/電壓乘積的差值上。以負載電阻RL=250Ω為例，當輸出為20mA時輸出端250Ω上的電壓為5.0V，而輸入端的兩端間電壓測試為8.8V。簡單計算表明，內部損耗等於20mA×(8.8V-5.0V)=76(mW)，也即內部損耗為76毫瓦。從使用者角度來看，假若輸出端負載電阻RL等於250Ω，那麼從輸入端看進去的等效電阻大值為8.8V/20mA=440（Ω）。在這種情況下輸入的4-20mA電流源具有驅動440Ω負載的能力，才能使WS1562無源隔離器在輸出端負載電阻RL等於250Ω條件下正常工作。不過,從經驗來看大部分現場儀表能滿足這些條件。　　4．再談談常用的二線制變送器（含壓力、溫度、流量…），從隔離角度可以分為隔離式及非隔離式。採用隔離式二線制變送器的主要目的是提高抗幹擾能力。　　二線制變送器的隔離有兩種方式：一種方式是傳感器和變送器一體而又放置在現場指定地點，對於這種情況一般把隔離器安置在中央控制室機櫃中。對這種現場二線制變送器的電源配送有二種接口形式，要根據現場具體情況來定。圖四給出了針對PLC與二線制變送器兩種接口的連線圖。另一種方式是傳感器和變送器分成二個部分，傳感器放置在現場指定地點,把變送器設計為隔離式的放置在控制室中。面對PLC兩種接口方式，圖五給出了以Pt100為傳感器的隔離變送器使用連線圖。產品型號為WS9050及WS2050。附帶說一點，處理Pt100這類溫度變送器都考慮到了Pt100的長線補償及線性化處理。類似還有以各種熱偶為傳感器的隔離變送器，它與上述基本相同。不同的是增加了冷端補償。產品型號為WS9060及WS2060。其中WS2050和WS2060屬於二線制變送器。WS9050和WS9060屬於全隔離式變送器。　　如果輸入信號是5A交流電流或數百伏交流電壓可以選用的產品型號是WS1526、WS1520。變頻器與異步電動機組成不同的調速係統時，變頻器容量的計算方法也不同。本小節第（1）所列，適用於單臺變頻器為單臺電動機供電連續運行的情況。式（3－1）、式（3－2）和式（3－3）三者是統一的，選擇變頻器容量時應同時滿足三個算式的關係。尤其變頻器電流是一個較關鍵的量。本小節第(2)所列，適用於一臺變頻器為多臺並聯電動機供電且各電動機不同時起動的情況。選擇逆變器容量，無論電動機加速時間在1min以內或以上，都應同時滿足容量計算式和電流計算式。本小節第(3) 所列，是針對大慣量負載的情況，例如吊車的平移機構、離心式分離機、離心式鑄造機等，負載折算到電動機軸上的等效GD2比電動機轉子的GD2大得很多。這種情況下則應按式(3-8)選擇變頻器的容量。　　　　3.2 變頻器的外圍設備及其選擇　　變頻器的運行離不開某些外圍設備。這些外圍設備通常都是選購件。選用外圍設備常是為了下述目的：a. 提高變頻器的某種性能；b..變頻器和電動機的保護；c. 減小變頻器對其他設備的影響等。　　(1) 變頻器外圍設備的種類與用途變頻器的外圍設備如圖3-1所示。　　下面分別說明用途與注意事項等。　　　　圖3-1 變頻器的外圍設備　　1— 電源變壓器T 2—電源側斷路器QF 3—電磁接觸器1KM 　　 4—無線電噪聲濾波器FIL 5—電源側交流電抗器1ACL 　　 6—制動電阻R 7—電動機側電磁接觸器2KM 　　 8—工頻電網切換用接觸器3KM 9—電動機側交流電抗器2ACL 　　　　a. 電源變壓器T: 電源變壓器用於將高壓電源變換到通用變頻器所需的電壓等級，例如220V量級或400V量級等。變頻器的輸入電流含有量的高次諧波，使電源側的功率因數降低，若再考慮變頻器的運行效率，則變壓器的容量常按下式考慮：　　變壓器的容量(KVA)＝　　其中變頻器功率因數在有輸入交流電抗器1ACL時取0.8—0.85，無輸入電抗器1ACL時則取0.6-0.8。變頻器效率可取0.95，變頻器輸出功率應為所接電動機的總功率。　　變頻器生產廠家所推薦的變壓器容量的參考值，常取變頻器容量的130%左右。　　b. 電源側斷路器QF 用於電源回路的開閉，並且在出現過流或短路事故時自動切斷電源，以防事故擴大。如果需要進行接地保護，也可以採用漏電保護式斷路器。使用變頻器無例外地都應採用QF。　　c. 電磁接觸器1KM 用於電源的開閉，在變頻保護功能起作用時，切斷電源。對於電網停電後的復電，可以防止自動再投入以保護設備的及人身。　　d. 無線電噪聲濾波器FIL 用於限制變頻器因高次諧波對外界的幹擾，可酌情選用。　　e. 交流電抗器1ACL和2ACL 1ACL用於抑制變頻器輸入側的諧波電流，改善功率因數。選用與否視電源變壓器與變頻器容量的匹配情況及電網電壓允許的畸變程度而定。一般情況以採用為好。2ACL用於改善變頻器輸出電流的波形，減低電動機的噪聲。　　d. 制動電阻單元R 用於吸收電動機再生制動的再生電能。可以縮短大慣量負載的自由停車時間。還可以在位能負載下放時，實現再生運行。　　e. 電磁接觸器2KM和3KM 用於變頻器和工頻電網之間的切換運行。在這種方式下2KM是的，它和3KM之間的聯鎖可以防止變頻器的輸出端接到工頻電網上。一旦出現就頻器輸出端誤接到工頻電網的情況，將損壞變頻器。如果不需要變頻器——工頻電網的切換功能，可以不要2KM。注意，有些機種要求2KM只能在電動機和變頻器停機狀態下進行開閉。　　　　（2）制動電阻的計算在異步電動機因設定頻率下降而減速時，如果軸轉速高於由頻率所決定的同步轉速，則異步電動機處於再生發電運行狀態。運動係統中所薦儲的動能經逆變器回饋到直流側，中間直流回路的濾波電容器的電壓會因吸收這部分回饋能量而提高。如果回饋能量較大，則有可能使變頻器的過壓保護功能動作。利用制動電阻可以耗散這部分能量，使電動機的制動能力提高。制動電阻的選擇，包括制動電阻的阻值及其容量的計算，可按如下步驟進行。　　a. 制動轉矩的計算制動轉矩TB可由下式算出：　　 TB= （N×m） (3-9) 　　　　式中 GD2M——電動機的GD2（N×m2）；　　 GD2L ——負載折算到電動機軸上的GD2（N×m2）；　　 TL ——負載轉矩（N×m）；　　 n1——減速開始速度（r/min）；　　 n2——減速完了速度（r/min）；　　 ts——減速時間（S）。　　b. 制動電阻阻值的計算在附加制動電阻進行制動的情況下，電動機內部的有功損耗部分，折合制動轉矩，大約為電動機額定轉矩的20%。考慮到這一點，可用下式計算制動電阻的值　　 RBO= (Ω) （3-10）　　式中 UC——直流回路電壓（V）；　　 TB——制動轉矩（N×m）；　　 TM——電動機額定轉矩；　　 n1——開始減速時的速度。　　如果係統所需制動轉矩TB〈0.2TM，即制動轉矩在額定轉矩的20%以下時，則不需要另外的制動電阻，僅電動機內部的有功損耗的作用，就可使中間直流回路電壓限制在過壓保護的動作水平以下。　　由制動晶體管和制動電阻構成的放電回路中，其大電流受制動晶體管的大允許電流IC的限制。制動電阻的小允許值Rmin（Ω）為　　 Rmin= (3-11) 　　式中 UC——直流回路電壓（V）。　　因此，選用的制動電阻RB應按　　 Rmin600s。通常採用連續工作制電阻器，當間歇制動時，電阻器的允許功率將增加。允許功率增加係數m和制動電阻使用率D=ts/T之間的關係曲線如圖3-2a所示。D=ts/T，意義見圖3-2a 。　　圖3-2 減速模式　　a）重復減速 b）非重復減速　　　　根據電動機運行的模式，可以確定制動時的平均消耗功率和電阻器的允許功　　率增加係數，據此可以求出制動電阻器的額定功率Pr 　　 Pr= (KW) (3-14) 　　根據如上計算得到的RBO和Pr，可在市場上選擇合乎要求的標準電阻器。對三相靜止的對稱繞組A、B、C通以三相正弦交流電流iA、iB、iC時，便產生轉速為ω1的旋轉磁場。如圖2-9（a）所示。然而，旋轉磁場並不非要三相不可，兩相、四相等任意對稱的多相繞組，通以平衡的多相電流，都能產生旋轉磁場。圖2-9（b）是兩相靜止繞組α和β廠（空間位置相差900），通以兩相平衡電流Iα和Iβ（時間上差900）時所產生的旋轉磁場。當圖2-9（a）和2-9（b）中所示的旋轉磁場的大小與轉速都相同時，則兩套繞組等效，再看圖2-9（c）中的兩個匝數相等且互相垂直的繞組M和T，分別通以直流電流iM和iT，產生位置固定的磁通。如果使兩個繞組同時以同步轉速ω1旋轉，磁通自然隨著旋轉起來，而成為旋轉磁場，並可以和圖2-9（a）、（b）中的繞組等效。但如果觀察者站到鐵心上和繞組一起旋轉時，在他看來，M、T是兩個通以直流的互相垂直的靜止繞組。如果取磁通的位置和M繞組的平面正交，就和等效的直流電動機繞組沒有差別了。這樣，以產生同樣的旋轉磁場為準則，圖2-9（a）中的三相繞組，（b）中的兩相繞組和（c）中的直流繞組等效。iA、iB、iC與iα和iβ及iM、iT之間存在著確定的關係，即矢量變換關係。這樣只要按照某個規律去控制三相電流iA、iB、iC就可以等效地控制iM和iT來達到所需控制轉矩的目的。　圖2-9 等效的交流電動機繞組與直流電動機繞組　　2.3變頻器的基本構成　　變頻器分為交-交和交-直-交兩種形式。交-交變頻器可將工頻交流直流接變換成頻率、電壓均可控制的交流，又稱直接式變頻器。而交-直-交變頻器則是先把工頻交流通過整流器變成直流，然後再把直流變換成頻率、電壓均可控制的交流，又稱間接式變頻器。　　變頻器的基本構成如圖2-10所示，由主回路（包括整流器、中間直流環節、逆變器）和控制回路組成，分述如下：　　圖2-10 變頻器的基本構成　　（1）整流器電網側面的變流器I是整流器，它的作用是把三相（也可以是單相）交流整流成直流。　　（2）逆變器負載側面的變流器Ⅱ為逆變器。常見的結構形式是利用六個主開關器件組成的三相橋式逆變電路。有規律的控制逆變器中主開關的通與斷，可以得到任意頻率的三相交流輸出。　　（3）中間直流環節由於逆變器的負載為異步電動機，屬於感性負載。無論電動機處於電動或發電制動狀態，其功率因數總不會為1。因此，在中間直流環節和電動機之間總會有無功功率的交換。這種無功能量要靠中間直流環節的儲能元件（電容器或電抗器）來緩衝。所以又常稱中間直流環節為中間直流儲能環節。　　（4）控制電路控制電路常由運算電路、檢測電路、控制信號的輸入、輸出電路和驅動電路等構成。其主要任務是完成對逆變器的開關控制、對整流器的電壓控制以及完成各種保護功能等。控制方法可以採用模擬控制或數字控制。的變頻器目前已經採用微型計算機進行全數字控制，採用盡可能簡單的硬件電路，主要靠軟件來完成各種功能。由於軟件的靈活性，數字控制方式常可以完成模擬控制方式難以完成的功能。　　（5）關於變流器名稱的說明對於交-直-交變頻器在不涉及能量傳遞方向的改變時，我們常簡明地稱變流器Ⅰ為整流器，變流器Ⅱ為逆變器（如圖），而把圖中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ總起來稱為變頻器。實際上，對於再生能量回饋型變頻器，Ⅰ、Ⅱ兩個變流器均可能有兩種工作狀態：整流狀態和逆變狀態。當討論中涉及變流器工作狀態轉變時，Ⅰ、Ⅱ不再簡稱為“整流器”和“逆變器”而稱為“網側面變流器”和“負載側變流器”。　　　　2.4變頻器的起動狀態　　變頻起動中，是通過控制異步電動機的定子電壓和定子頻率來獲得所需的起動性能。根據工程的需要，一般盡量減小起動電流，這樣可以減小變頻器的容量。對起動時間的設定並不追求越短越好，如果保證主磁通為額定值通過恰當地設定起動時間，相當於間接地選擇了起動過程中的動態轉矩，可以減小起動電流和起動損耗。所以起動時常有幾種情況：或起動電流小、或起動損耗小、或起動時間短。另外，還要考慮避免過大的機械衝擊，使起動過程緩和、平滑等。1.引言近10年來，隨著電力電子技術、計算機技術、自動控制技術的訊速發展，電氣傳動技術面臨著一場歷史革命，即交流調速取代直流調速和計算機數字控制技術取代模擬控制技術已成為發展趨勢。電機交流變頻調速技術是當今節電、改善工藝流程以提高產品質量和改善不斷惡化環境、推動技術進步的一種主要手段。變頻調速以其優異的調速和起制動性能，率、高功率因數和節電效果，廣泛的適用範圍及其它許多優點而被國內外公認為有發展前途的調速方式。 2 我國變頻調速技術的發展概況電氣傳動控制係統通常由電動機、控制裝置和信息裝置3部分組成。電氣傳動關係到合理地使用電動機以節約電能和控制機械的運轉狀態(位置、速度、加速度等)實現電能－機械能的轉換，達到、高產、低耗的目的。電氣傳動分成不調速和調速兩大類，調速又分交流調速和直流調速兩種方式。不調速電動機直接由電網供電，但隨著電力電子技術的發展這類原本不調速的機械，越來越多的改用調速傳動以節約電能(節約15-20％或更多)，改善產品質量，提高產量。在我國60％的發電量是通過電動機消耗掉的，因此它是一個重要行業，一直得到國家重視，目前已有規模。近年來交流調速中活躍、發展快的就是變頻調速技術。變頻調速是交流調速的基礎和主幹內容，上個世紀變壓器的出現使改變電壓變得很容易，從而造就了一個龐大的電力行業。長期以來，交流電的頻率一直是固定的，變頻調速技術的出現使頻率變為可以充分利用的資源。我國電氣傳動產業建於1954年，當時第一批該專業的學生從各大專院校畢業，同時在機械工業部屬下建立了我國第一個電氣傳動成套公司，這就是後來的天津電氣傳動設計研究所的前身。我國電氣傳動與變頻調速技術的發展簡史見附表。現在我國已有200家左右的公司、工廠和研究所從事變頻調速技術的工作。我國是一個發展中國家，許多產品的科研開發能力仍落後於發達國家。至今自行開發生產的變頻調速產品大體只相當於國際80年代水平。隨著改革開放，經濟高速發展，形成了一個巨大的市場，它既對國內企業，也對外國公司敞開。很多先進的產品從發達國家進口，在我國運行良好，滿足了我國生產和生活需要。國內許多合資公司生產當今國際上先進的產品，國內的成套部門在自行設計制造的成套裝置中採用外國進口公司和合資企業的先進設備，自己開發應用軟件，能為國內外重大工程項目提供的電氣傳動控制係統。雖然取得很大成績，但應看到由於國內自行開發，生產產品的能力弱，對國外公司的依賴性嚴重。
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