CN201858132U

CN201858132U - 具有变频工频切换功能的风机变频柜

Info

Publication number: CN201858132U
Application number: CN2010205972789U
Authority: CN
Inventors: 郭丽丽; 李永刚; 雷卫华
Original assignee: LUOHE RELIANCE ENERGY CONSERVATION TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: LUOHE RELIANCE ENERGY CONSERVATION TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2010-11-09
Filing date: 2010-11-09
Publication date: 2011-06-08
Anticipated expiration: 2020-11-09

Abstract

本实用新型涉及具有变频工频切换功能的风机变频柜，该风机变频柜包括柜体、柜体进、出线端子，柜体内设有由变频断路器、进线电抗器、变频器、变频接触器依次串联构成的变频回路和由工频断路器、工频接触器、电机保护器依次串接构成的工频回路，变频回路与工频回路由变频接触器和工频接触器实现隔离，并通过二次回路中互相串入接触器常开触点实现电气互锁；本实用新型柜体内设置的变频回路与工频回路采用主、备工作方式，正常运行时采用变频器调速运行，在变频器故障情况下，能自动无扰动切换至工频模式运行，避免相关生产设备停机导致影响生产的事故发生，实现风机变频柜安全、可靠的运行。

Description

具有变频工频切换功能的风机变频柜

技术领域

本实用新型涉及一种具有变频工频切换功能的风机变频柜，属于风机类负载电气传动控制技术领域。

背景技术

目前的风机变频柜都包括柜体，该柜体上设有柜体进、出线端子，柜体内设有由变频断路器、进线电抗器、变频器、变频接触器依次串联构成的变频回路，变频器回路出现故障时，一般有两种处理方式：（1）对于允许电机直接起动的场合，考虑备用的工频直接起动回路；（2）对于不允许电机直接起动的场合，一般另配一台降压起动柜或软起动柜。一旦变频器故障，由操作人员手动切换至工频运行模式直接或降压起动风机设备，或由自动化控制系统自动将风机切换至备用工频回路。不管是采用人工切换或自动切换，都需要一定的切换、操作时间，少则几十秒，多则几分钟，这对像工业锅炉风机这样的重要装备来说切换时间太长了，按照当前的锅炉操作规范，实际的锅炉DCS系统会按照既定的保护程序动作，即锅炉必须执行一定的故障停机处理程序，这就直接影响锅炉的正常运行，造成一定的事故损失，甚至影响到相关设备的安全运行。而实际生产中，导致变频器故障的因素很多又不确定，又有很多类似锅炉设备的生产装备都要求匹配的风机必须连续不间断运行，否则会导致较大的资源浪费及停机事故，为解决诸如类似的情况发生，急需开发一种具有变频工频快速切换功能的风机变频柜。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种具有变频工频快速切换功能的风机变频柜，以解决变频回路出现故障后，由变频回路自动切换至工频回路的问题。

为实现上述目的，本实用新型的一种具有变频工频切换功能的风机变频柜包括柜体，该柜体上设有柜体进、出线端子，所述柜体内设有由变频断路器、进线电抗器、变频器、变频接触器依次串联构成的变频回路，所述柜体内与变频回路并联设有工频回路，该工频回路是由工频断路器、工频接触器、电机保护器依次串接构成，所述变频断路器进线端和工频断路器的进线端分别连入电缆进线端，所述变频接触器出线端和电机保护器出线端并接连入电缆出线端，所述电缆进线端和出线端分别接在柜体进线端子和柜体出线端子上，所述变频回路和工频回路分别通过变频接触器和工频接触器实现电气隔离，并通过二次回路中互相串入接触器常开触点实现电气互锁。

进一步的，所述电缆进线端还接有防雷组件。

进一步的，所述柜体出线端子的出线电缆上串接有铁氧体磁环。

进一步的，所述变频柜柜体内设置有模拟量及开关量端子排接口和信号隔离器组，各模拟量及开关量端子排接口均串接信号隔离器。

进一步的，所述柜体设有前、后柜门，后柜门上侧设有冷却风扇组件并由风扇电源供电。

进一步的，所述变频柜柜体采用半密闭防尘结构，所述前、后柜门下侧开有进风防尘格栅，所述柜体进、出线端子的进出电缆均采用防尘接头密封。

进一步的，所述变频柜前柜门的上面板设有电源电压、输入电流、变频器频率显示仪表，分别用于测量电源电压、总电流、变频器运行频率，还设有操作模式选择开关及运行、故障指示灯。

进一步的，所述变频柜柜体内设置的信号隔离器组分别连接设于柜体内的模拟量及开关量端子排接口及所述电源电压、输入电流、变频器频率显示仪表。

进一步的，所述柜体内设有零线排和地线排，所述进线电抗器、变频器、柜体及柜门的接地端均通过地线排接地。

本实用新型的具有变频工频切换功能的风机变频柜，柜体内设置变频回路与工频回路双回路，确保在变频器故障情况下，能自动无扰动切换至工频模式运行，避免相关生产设备停机导致影响生产的事故发生，实现风机变频柜安全、可靠的运行。变频回路和工频回路分别通过变频接触器和工频接触器实现电气隔离，并通过二次回路中互相串入接触器常开触点实现电气互锁，防止工频电源串入变频器输出回路损坏变频器。变频回路上采用了进线电抗器、铁氧体磁环降低谐波及电磁干扰，改善功率因数。

采用防雷组件用于保护变频器，防止感应雷和线路中浪涌电压对变频控制设备的冲击及危害。

变频柜设置有模拟量及开关量端子排接口，可与自动化或DCS控制系统连接，实现对风机的起停、转速调节等进行集中控制，并对风机的运行状况、操作模式、变频器频率、工频变频运行状态、负荷电流及故障进行监控；所有信号接口均串接信号隔离器，以实现对模拟量和开关量信号滤波、隔离，防止电磁及谐波干扰。

变频柜柜体采用了半密闭防尘设计，后柜门设有冷却风扇，前、后柜门下侧均设有易于更换的防尘滤网组件，进出电缆口均采用防尘接头密封，有效的起到防尘作用。

附图说明

图1是本实用新型的风机变频柜总电气原理图；

图2是本实用新型的风机变频柜一次电气原理图；

图3是本实用新型的风机变频柜二次电气原理图；

图4是本实用新型的变频器接线端子图；

图5是本实用新型的风机变频柜面板示意图。

具体实施方式

以电机功率为160KW的风机变频柜为例，本实用新型的具有变频工频切换功能的风机变频柜如图1、图2、图3、图4、图5所示，变频柜主要由喷塑柜体1、变频断路器2、工频断路器3、进线交流电抗器4、变频器5、变频接触器6、工频接触器7、电机保护器8、铁氧体磁环13、防雷组件12、电压仪表9、电流仪表10、频率仪表11、信号隔离器组14、模拟量及开关量接口端子排15、控制继电器组16等组成。为区分两回路中相同设备，将两回路中断路器、接触器前面分别加上相应回路的名称。本实施例的变频断路器2和工频断路器3都采用NSE400A塑壳断路器，进线交流电抗器4采用DTR-160KW型交流电抗器，变频器5采用VF-PS1-4160KPC变频器，变频接触器6和工频接触器7都采用CJ20-400A交流接触器，电机保护器8采用JRD23-400A电机保护器，防雷组件12采用TGDY5II-40KA防雷组件，电压仪表9、电流仪表10和频率仪表11采用AI-501智能仪表，信号隔离器组14采用AI-7021系列信号隔离器组。

具有变频工频切换功能的风机变频柜的柜体上设有柜体进线端子27、出线端子28，柜体内设有变频回路和工频回路，变频回路是由变频断路器2、进线交流电抗器4、变频器5、变频接触器6依次串联构成，工频回路是由工频断路器3、工频接触器7、电机保护器8依次串接构成，如图1，即变频回路中变频器5的输入端与进线交流电抗器4输出端相连，进线交流电抗器4的输入端与变频断路器2的出线端相连，变频器5的输出端连入变频接触器2；工频回路中工频断路器3的出线端与工频接触器7相连，工频接触器7的出线端连接电机保护器7，变频断路器2进线端和工频断路器3的进线端分别连入电缆进线端，变频接触器6出线端和电机保护器8出线端并接连入电缆出线端，电缆进线端和出线端分别接在柜体进线端子27和柜体出线端子28上。进线端子27和出线端子28分别经过防尘接头21与主电源22和电机23相连。变频回路与工频回路由变频接触器6和工频接触器7实现隔离，并通过二次回路中互相串入接触器常开触点实现电气互锁。正常工作时，变频接触器6闭合，变频器5输出的变频电源驱动风机电机23，拖动风机26调速运行，为减小变频器的谐波干扰，柜体内的主电气回路出线端子28与风机电机之间的出线主电缆上串接铁氧体磁环13。

采用具有自动计算负载转矩的VF-PS1矢量型变频器，不但具有变频工频切换接口，而且还具有完善的保护功能，尤其是失速防止保护功能可防止风机因负载可能的波动过冲导致变频器过流保护跳闸，该变频器内置抗干扰滤波器，大大降低了变频器产生的高频噪声和谐波。该变频器可根据负载实际所需转矩自动调节输出电压、电流，保持风机电机效率最高，实现最大的节能效果，并消除了起动时的冲击，延长了风机传动系统的使用寿命。具有高起动转矩的VF-PS1矢量变频器，满足了风机负载大惯量的特点，并可实现风机的运行速度连续可调，实际使用表明，风机变频节能系统的节能效果一般可达20~40%左右。

变频柜喷塑柜体1采用半密闭结构设计，用于防尘目的，柜体1设有前、后柜门，前、后柜门下侧开有进风防尘格栅20，变频柜的散热采用冷却风扇18，冷却风扇18安装在后柜门上侧，由风扇电源19供电，风扇电源19的进线端与变频断路器2的输出端相连，通过柜体进、出线端子的电缆进出柜体1时采用防尘接头21密封，以提高变频柜的密闭防尘效果。

如图5所示，变频柜前柜门的上面板安装有电压仪表9、电流仪表10及频率仪表11，均采用AI-501型数显智能仪表，分别测量三相电源电压、总电流和变频器运行频率，便于操作人员对风机运行状态进行监控，变频柜面板还安装有操作模式选择开关和按钮指示灯器件17。

变频柜内设有零线排24和地线排25，为减小变频柜的电磁高频干扰，并符合电气安全性原则，交流电抗器4、变频器5、柜体1及柜门的接地端均通过地线排良好接地。

电缆进线端的电缆上还设有防雷组件12。变频柜柜体内设置有模拟量及开关量端子排接口15、控制继电器组16和由至少两个信号隔离器组成的信号隔离器组14，使各模拟量及开关量端子排接口均串接信号隔离器。变频柜柜体内设置的信号隔离器组14还连接电压仪表9、电流仪表10、频率仪表11。

图2是风机变频柜一次电气原理图，图3是风机变频柜二次电气原理图，图4是变频器接线端子图，图中多处使用英文缩写，具体代表的含义为：VVVF为变频器，QL1,2为塑壳断路器，QL3为空开，KM1,2为接触器，CDP为电机保护器，M1为风机，PA为电流表，PV为电压表，HZ为频率表，TA、TA1为互感器，FEO为铁氧体磁环，FL为防雷组件DTR为交流电抗器，SA1,2为转换开关，SS代表急停按钮，SS1、SF1为启/停按钮，KA1,2,3,4,5,6,7为继电器。

变频柜设有2只旋转开关（SA1、SA2），SA1为控制模式选择开关，可选择“集中”、“停止”、“本地”三种模式。SA2为运行方式选择开关，若只单独采用变频运行时，SA2选择“变频运行”模式；若实现变频故障时可快速切换至工频回路继续运行时，SA2选择“工频自投”模式，此模式的控制原理为：变频正常运行时，继电器KA1吸和、变频器中的继电器KA6吸和、变频接触器KM1吸合，风机电机变频调速运行；当变频器有故障信号时，变频器自动封锁内部输出，同时变频器的FLA、FLC端口输出故障信号，继电器KA5吸合，快速切断变频接触器KM1；延时50毫秒（该时间由变频器设定）后，变频器的CC、OUT1控制输出端口输出转换信号，继电器KA7吸合，工频接触器KM2吸合，风机电机工频运行。即便考虑继电器的动作反应时间（毫秒级），以上变频工频切换动作可在2秒内完成，这样风机即可快速无扰动切换至工频回路继续运行。

Claims

1. 一种具有变频工频切换功能的风机变频柜，包括柜体，该柜体上设有柜体进、出线端子，所述柜体内设有由变频断路器、进线电抗器、变频器、变频接触器依次串联构成的变频回路，其特征在于：所述柜体内与变频回路并联设有工频回路，该工频回路是由工频断路器、工频接触器、电机保护器依次串接构成，所述变频断路器进线端和工频断路器的进线端分别连入电缆进线端，所述变频接触器出线端和电机保护器出线端并接连入电缆出线端，所述电缆进线端和出线端分别接在柜体进线端子和柜体出线端子上，所述变频回路和工频回路分别通过变频接触器和工频接触器实现电气隔离，并通过二次回路中互相串入接触器常开触点实现电气互锁。

2. 根据权利要求1所述的具有变频工频切换功能的风机变频柜，其特征在于：所述电缆进线端还接有防雷组件。

3. 根据权利要求1所述的具有变频工频切换功能的风机变频柜，其特征在于：所述柜体出线端子的出线电缆上串接有铁氧体磁环。

4. 根据权利要求1所述的具有变频工频切换功能的风机变频柜，其特征在于：所述变频柜柜体内设置有模拟量及开关量端子排接口和信号隔离器组，各模拟量及开关量端子排接口均串接信号隔离器。

5. 根据权利要求1所述的具有变频工频切换功能的风机变频柜，其特征在于：所述柜体设有前、后柜门，后柜门上侧设有冷却风扇组件并由风扇电源供电。

6. 根据权利要求5所述的具有变频工频切换功能的风机变频柜，其特征在于：所述变频柜柜体采用半密闭防尘结构，所述前、后柜门下侧开有进风防尘格栅，所述柜体进、出线端子的进出电缆均采用防尘接头密封。

7. 根据权利要求5所述的具有变频工频切换功能的风机变频柜，其特征在于：所述变频柜前柜门的上面板设有电源电压、输入电流、变频器频率显示仪表，分别用于测量电源电压、总电流、变频器运行频率，还设有操作模式选择开关及运行、故障指示灯。

8. 根据权利要求4所述的具有变频工频切换功能的风机变频柜，其特征在于：所述变频柜柜体内设置的信号隔离器组分别连接设于柜体内的模拟量及开关量端子排接口及所述电源电压、输入电流、变频器频率显示仪表。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的具有变频工频切换功能的风机变频柜，其特征在于：所述柜体内设有零线排和地线排，所述进线电抗器、变频器、柜体及柜门的接地端均通过地线排接地。