通用变频器外部电气控制线路设计示例优化方案

通用变频器已在工业电气自动化控制中得到广泛应用，对提高电气传动性能、提高产品质量、节约能源等方面起到重要作用。本例通过一种通用变频器外部控制线路的设计，说明设计思路。所设计的电路具有通用性，可适用于额定电压380V、功率不超过200kW、连续运行的笼型三相异步电动机变频调速的多种控制场合，如工业锅炉的引风机、送风机控制等。

1.系统设计要求

（1）采用一台通用变频器拖动单台笼型三相异步电动机。

（2）系统需连续运转，非特殊情况不允许停机。

（3）当变频器输出频率达到45Hz时，应将电动机切换到工频电网运行。

（4）系统应设置电动机运行状态指示。

根据设计要求，①为保证电动机连续运行，考虑双电源供电，当一个电源故障或停电时，自动或手动切换到备用电源工作。②为使当通用变频器输出频率达到45Hz时，将电动机自动切换到工频电网运行，设置通用变频器旁路装置，同时设置联锁环节保证切换安全。

2.设计思路

对于第一步考虑，可以借鉴双电源切换装置的成熟电路构成。而对第二步，可以考虑用一个单机通用变频器控制电路与一个单机笼型三相异步电动机控制电路的并联，另外，再考虑切换过程中的自动切换、安全防护等；通用变频器运行和工频运行应考虑两种情况，一种情况是考虑通用变频器故障时将电动机切换到工频电源上工作，这种情况可以通过通用变频器的故障报警信号作用于自动切换，或给出灯光或音响报警信号由运行人员手动切换，另一种情况是当通用变频器输出频率达到45Hz时，将电动机自动切换到工频电网运行。若电动机的容量较大，尚需考虑工频起动时电动机的降压起动问题等，本例中将这一部分的实际电路省略。设计的电路如图5-5所示。主要电器元件清单见表5-1。(www.xing528.com)

表5-1 图5-5中的主要电器元件清单

图5-5中，工作电源和备用电源通过接触器K1（控制工作电源）、K2（控制备用电源）自动切换。两路电源状态通过指示灯HL1、HL2指示。当工作电源停电时，备用电源自动切换。

正常起动时，按下SB2，中间继电器KM得电吸合、自锁，其常开触头分别闭合，接通接触器K1，K1将工作电源接入主回路，并自锁；KM的另一个常闭触头接通接触器K2支路，但此时接触器K1的常闭触头断开，接触器K2不能吸合；接触器K1闭合后，当SA在2位时，且接触器K5在断开位置时，接触器K3得电吸合，其常开触头接通时间继电器KT，经过设定的延时时间后，KT的延时触头闭合，接通接触器K4，变频器起动运行，当QF3在合闸位置时，电动机起动运行。

当工作电源停电时，接触器K1返回，其常闭触头接通接触器K2支路，接触器K2得电吸合，完成备用电源自动切换。

图5-5 通用变频器外部电气控制线路

当变频器输出频率达到45Hz时，其频率到达信号常闭触头UPF断开，切断接触器K4电源，接触器K4返回，其另一个常闭触头接通变频器停机端口（图中未画处），变频器停止工作，同时频率到达信号常开触头UPF接通接触器K5，K5得电吸合，将接触器K3支路断开，将电动机自动切换到工频电网运行。当变频器输出频率降低到45Hz以下时，由传感器输出信号控制变频器重新起动，过程同上。传感器可以是压力传感器、流量传感器等，是根据测量的压力、流量等信号，按比例转换为频率信号控制变频器的。