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變頻器基本原理及原型機介紹
變頻器通過對電機平滑和經濟的控制方式，在現代工業驅動領域扮演著重要角色，如今更是擔負起了節能減排和推動綠色工廠的重任。了解變頻器的構成與驅動原理有助于基礎用戶更好的拓寬視野和知識儲備，同時也輔助了資深用戶對新應用場景的拓展和常見問題的排查與解決。
圖1.PM240-2主回路分析
本次專家大講堂針對客戶可能遇到的問題，做一個深入的解析并展示了原型機實物。
在專家大講堂的第一部分中：淺析變頻器基本組成，工作原理，并以西門子G120通用變頻器的功率模塊(PM240-2)設計為例討論了其優勢。
在第二部分中主講專家帶來了自己親自設計制作的變頻器原型機，通過示波器展示了IGBT在變頻器中的作用，并展示了原型機的調速功能。
圖2.變頻器原型機展示
概述
SINAMICS G150 變換器變頻調速柜，型號 A 和 C
傳動系統由 SINAMICS G150 變頻調速柜柜體單元組成，其中，所有進線側和輸出側組件與變頻裝置集成在一起，極為緊湊地裝在一個專門設計的柜體外殼內。這種方式最大限度降低了配置和安裝這些組件所需的工作量和費用。
SINAMICS G150 經過特殊設計，可滿足具有方波和恒定負載特性的傳動裝置的要求并滿足中等性能要求，沒有再生回饋功能。
無編碼器矢量控制的控制精度適合絕大多數應用，即，無需額外的實際轉速值編碼器。
為了應對具體裝置需要使用編碼器的應用情況，SINAMICS G150 變頻調速柜可配有編碼器分析功能。
SINAMICS G150 變頻調速柜提供了一種經濟的的傳動解決方案，通過從廣泛的組件和選件中進行選擇，可以滿足用戶的具體要求。
SINAMICS G150 分為兩個型號：
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A 型
根據需要，可以安裝所有可選配的進線連接組件，例如，總開關、斷路器、進線接觸器、線路熔斷器、進線濾波器或電機側組件以及附加監控裝置。此類型也可用于帶有并聯功率單元的變頻調速柜。 -
C 型
提供不含進線側組件的空間優化結構。例如，在裝置中的中央低壓配電柜 (MCC) 中安放進線連接組件時，就可以使用這種外形超細長的型號。
支持以下電壓和額定功率：
| 線路電壓 | 電源范圍 （A 型和 C 型） | 電源范圍 （A 型） |
|---|---|---|
| 380 ... 480 V 3 AC | 110 ... 560 kW | 630 ... 900 kW |
| 500 ... 600 V 3 AC | 110 ... 560 kW | 630 ... 1000 kW |
| 660 ... 690 V 3 AC | 75 ... 800 kW | 1000 ... 2700 kW |
防護等級為 IP20（標準），也可以是 IP21、IP23、IP43 和 IP54。
優勢
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這些變頻器調速柜由于采用新的 IGBT 功率半導體和創新的冷卻設計，運行起來十分安靜，且結構緊湊。
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各模塊和功率部件可快速、方便地進行更換，從而確保較高的設備可用性?？筛鼡Q的部件都可快速、方便地更換。另外，通過“Spares On Web”因特網工具，可隨時方便地查看具體訂單的備件。
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借助于一個標準通信接口以及多個模擬量和數字量接口，可方便地集成到自動化解決方案中。
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使用帶有圖形化 LCD 和純文本顯示屏的 AOP30 高級操作面板上的交互菜單可以方便的進行調試和參數化，還可以使用STARTER 調試工具進行獲得 PC 支持（見“工具和配置”）。
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通過預置軟件功能，可更方便地根據具體設備調整變頻器。例如，用于控制泵的主要功能以預編程宏的形式存儲在變頻器中。
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在電磁兼容性方面，設備被細分到各個區中，它們對干擾的敏感性極低，運行非常可靠。借助于模擬的條件，隔板可設計為倒流板并用于散發熱量。
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機柜結構中采用的特殊措施可確保機柜在整個生命周期內保持機械耐久性。所有組件（從具體部件到隨時可連接的機柜）在整個生產過程中都經過嚴格測試。這就保證了它們在安裝、調試和運行過程中具有極*的功能可靠性。
應用
變速驅動器適用于涉及運動、傳送、泵送或對固體、液體或氣體進行壓縮的所有應用。
主要應用包括：
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泵和風機
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壓縮機
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擠出機和混合機
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軋鋼機
設計
SINAMICS S150 變頻調速柜，結構緊湊，模塊化設計，維修方便。
根據可使驅動系統與特定要求*佳適應的機柜型號，有多種選件可供使用（參見選件）。
SINAMICS S150 調速柜結構舉例，A 型
配有必要選件的 SINAMICS G150 變頻調速柜的基本設計
為提高額定功率而并聯且配有多個必要選件的 SINAMICS G150 變頻調速柜的基本設計
噴漆模塊
以下變頻器組件標配有噴漆模塊：
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電源模板
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控制裝置
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傳感器模塊
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端子模塊
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高級操作員面板 (AOP30)
部件涂層可保護 SMD 組件中的敏感元件免受有害氣體、粉塵和濕氣的腐蝕。
鍍鎳母排
為了取得抵御環境影響的*佳效果，變頻器控制柜中使用的所有銅母線條進行了鍍鎳處理。裸銅接頭無需清潔即用于連接。
注：
對于某些選件，出于技術原因，銅母排的某些部分不能鍍鎳。
變頻調速柜的防護等級
EN 60529 標準涉及通過外殼、護蓋等對電氣設備進行的保護，包括：
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防止人員意外接觸外殼內的帶電組件或運動組件，防止固體雜質進入設備（觸摸防護和防雜質進入保護）
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防止水進入變頻調速柜（防水保護）
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國際認可的防護等級縮寫
防護等級由字母 IP 與兩個數字所組成的縮寫來表示。