西门子MM440-750/3

MICROMASTER 440 无滤波器 500-600V+10/-10% 三相交流 47-63Hz 恒定转矩 0.75kW 过载 150% 60S，200% 3S 二次矩 1.5kW 245x 185x 195（高x宽x深） 防护等级 IP20 环境温度 -10+50°C 无 AOP/BOP

西门子MM440变频器

在变频器领域，也存在着一些难以控制的东西。直到西门子功能强大的变频器问世之后，情况才有了改观。MICROMASTER 440 是专门针对与通常相比需要更加广泛的功能和更高动态响应的应用而设计的。这些高级矢量控制系统可确保*的高驱动性能，即使发生突然负载变化时也是如此。由于具有快速响应输入和定位减速斜坡，因此，甚至在不使用编码器的情况下也可以移动至目标位置。该变频器带有一个集成制动斩波器，即使在制动和短减速斜坡期间，也能以突出的精度工作。所有这些均可在 0.12 kW (0.16 HP) 直至 250 kW (350 HP) 的功率范围内实现。

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(SIEMENS)上海非俗工控自动化设备有限公司（西门子分销商）

颜家钊（销售工程师）185 7050 2115 （24小时）

公司常年备货，以诚信为公司的经营理念，以品质来取得客户的认可，假一罚十，欢迎广大客户。

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通常情况下，这个电容值很小(一般在15～30nf/100m左右)，电缆长度较短时，它的实际影响可以忽略不计，如果电缆很长或传输信号频率很高时，就必须考虑分布电容的作用。在电缆远距离敷设系统中，电缆的电容会表现的较为明显，对控制回路产生一定的影响，甚至影响控制功能，特别是对于变频器控制普通低压电机的控制回路，故障较多表现为过流、起停失灵等现象，给生产和维护造成很大的安全隐患。由于输出线上的分布电容和分布电感的共振产生浪涌电压，将会叠加到输出电压上，晶体管、igbt的开关频率越高，电缆越长，产生的浪涌电压越高，可产生直流电压的两倍的浪涌电压。这种情况下，很容易引起过压过流保护，甚至烧坏模块。

分布电容是一种分布参数，其数值不仅随电缆的生产厂商不同而存在差异，而且会因为电缆的敷设方式、工作状态和外界环境因素而不同，这需要在设计时综合考虑。

(2)变频器本体输出问题

目前，几乎所有的变频器都采用pwm(pulse widthmodulation)脉宽调制技术，但是由于变频器中的功率开关器件工作在开关状态，器件的高速开关动作使得电压和电流在短时间内发生跳变，这使得电压、电流波形中含有大量的谐波成分，其中高次谐波会使变频器输出电流增大，造成电机绕组发热，产生振动和噪声，加速绝缘老化，还可能损坏电机;同时各种频率的谐波会向空间发射不同频率的无线电干扰，可能导致其它设备误动作。因此，希望把变频器安放在被控电机的附近。但是，由于生产现场空间的限制，变频器和电机之间往往要有一定距离。

(3)变频器的功率

变频器的功率大小直接决定变频器输出到被控电机的电缆长度，变频器(未接输出电抗器)功率越大其相应的输出电缆长度也相应越长。以上三方面都会直接影响变频器输出到电机的电缆长度，根据以上原因的分析下面具体对改善方法作进一步研究。

3 改善方案

3.1 调整载波频率，减少谐波干扰

变频器的载波频率就是决定逆变器的功率开关器件(如：igbt)的开通与关断的次数的频率。

它主要影响以下几方面：

(1)载波频率对变频器自身的影响

功率模块igbt的功率损耗与载波频率有关，载波频率越大，变频器的损耗越大，输出功率越小，功率模块发热增加。如果环境温度高，逆变桥上下两个逆变管在交替导通过程中的死区将变小，严重时可导致桥臂短路而损坏变频器。

(2)载波频率对变频器输出二次电流的波形影响

当载波频率越高时，则电压波的占空比越大，电流高次谐波成份越小，即载波频率越高，电流波形的平滑性越好。这样谐波就小，干扰就小，反之就差;载波频率越高，变频器允许输出的电流越小;载波频率越高，布线电容的容抗越小(因为xc=1/2πfc)，由高频脉冲引起的漏电流越大。

(3)载波频率对电机的影响

当载波频率过低时，电机有效转矩减小，损耗加大，温度增高，同时输出电压的变化率dv/dt增大，对电动机绝缘影响较大;当载波频率过高时，电机的振动减小，运行噪音减小，电机发热也减少，但是谐波电流的频率增高，电机定子的集肤效应更严重，电机损耗增大，输出功率减小。

(4)载波频率对其它设备的影响

载波频率越高，高频电压通过静电感应，电磁感应，电磁辐射等对电子设备的干扰也越严重。

在实际使用中要综合以上各点，合理选择变频器的载波频率。一般电动机功率越大，载率选得越小。

3.2 输出端加共模扼流圈

共模扼流圈也叫共模电感，是在一个闭合磁环上对称绕制方向相反、匝数相同的线圈。共模电感实质上是一个双向滤波器：一方面要滤除信号线上共模电磁干扰，另一方面又要抑制本身不向外发出电磁干扰，避免影响同一电磁环境下其他电子设备的正常工作。

共模扼流圈可以传输差模信号，直流和频率很低的差模信号都可以通过，而对于高频共模噪声则呈现很大的阻抗，所以它可以用来抑制共模电流干扰。

3.3加装输入、输出电抗器

在变频器的输入侧可加以下选件：

(1)进线电抗器，输入电抗器可以抑制谐波电流，提高功率因数以及削弱输入电路中的浪涌电压、电流对变频器的冲击，削弱电源电压不平衡的影响，一般情况下，都必须加进线电抗器。

(2)输入emc 无线电干扰滤波器，emc 滤波器的作用是为了减少和抑制变频器所产生的电磁干扰。

在变频器的输出侧可加以下选件：

(1)输出电抗器，当变频器输出到电机的电缆长度大于产品规定值时，应加输出电抗器来补偿电机长电缆运行时的耦合电容的充放电影响，避免变频器过流。输出电抗器有两种类型，一种输出电抗器是铁芯式电抗器，当变频器的载波频率小于3khz时采用。另一种输出电抗器是铁氧体式，当变频器的载波频率小于6khz时采用。

(2)输出dv/dt电抗器，输出dv/dt电抗器是为了限制变频器输出电压的上升率，削减输出谐波分量，防止过压保护电缆，减小电机噪声，来确保电机的绝缘正常。

(3)正弦波滤波器，随着变频器输出距离的问题的不断研究，各厂商推出了用于变频器的输出滤波器。正弦波滤波器是用在变频器输出端，它可以改善变频器输出波形，使变频器的输出电压和电流近似于正弦波，减少电机谐波畴变系数和电机绝缘压力。与输出电抗器、dv/dt滤波器相比较，正弦波滤波器末端有一级电容滤波电路，使变频器输出波形接近正弦波。
下面介绍这种全新滤波技术，与传统滤波器的布局技术相比，新的正弦滤波器可同时实现三个功能：把相位对相位电压转变为正弦信号、抑制共模电流和把导体到地电压变成正弦波电压。图2为正弦输出滤波器的安装位置示意图。

在工业生产的很多行业，都要进行精确的张力控制，保持张力的恒定，以提高产品的质量。诸如造纸、印刷印染、包装、电线电缆、光纤电缆、纺织、皮革、金属箔加工、纤维、橡胶、冶金等行业都被广泛应用。在变频技术还没有成熟以前，通常采用直流控制，以获得良好的控制性能。随着变频技术的日趋成熟，出现了矢量控制变频器、张力控制变频器等一些高性能的变频器。其控制性能已能和直流控制性能相媲美。由于交流电动机的结构、性价比、使用、维护等很多方面都优于直流电动机，矢量变频控制正在这些行业被越来越广泛的应用，有取代直流控制的趋势。

    张力控制的目的就是保持线材或带材上的张力恒定，矢量控制变频器可以通过两种途径达到目的：一、通过控制电机的转速来实现；另一种是通过控制电机输出转矩来实现。

    速度模式下的张力闭环控制

    速度模式下的张力闭环控制是通过调节电机转速达到张力恒定的。首先由带（线）的线速度和卷筒的卷径实时计算出同步匹配频率指令，然后通过张力检测装置反馈的张力信号与张力设定值构成PID闭环，调整变频器的频率指令。

    同步匹配频率指令的公式如下：

    F=（V×p×i）/（π×D）

    其中：F变频器同步匹配频率指令V材料线速度p电机极对数（变频器根据电机参数自动获得）i机械传动比D卷筒的卷径

    变频器的品牌不同、设计者的用法不同，获得以上各变量的途径也不同，特别是材料的线速度（V）和卷筒的卷径（D），计算方法多种多样，在此不一一列举。

    这种控制模式下要求变频器的PID调节性能要好，同步匹配频率指令要准确，这样系统更容易稳定，否则系统就会震荡、不稳定。这种模式多用在拉丝机的连拉和轧机的连轧传动控制中。若采用转矩控制模式，当材料的机械性能出现波动，就会出现拉丝困难，轧机轧不动等不正常情况。

    转矩模式下的张力控制

    一、转矩模式下的张力开环控制

    在这种模式下，无需张力检测反馈装置，就可以获得更为稳定的张力控制效果，结构简洁，效果较好。但变频器需工作在闭环矢量控制方式，必须安装测速电机或编码器，以便对电机的转速做精确测量反馈。

    转矩的计算公式如下：

    T=（F×D）/（2×i）

    其中：T变频器输出转矩指令F张力设定指令i机械传动比D卷筒的卷径

    电机的转矩被计算出来后，用来控制变频器的电流环，这样就可以控制电机的输出转矩。

所以转矩计算非常重要。这种控制多用在对张力精度要求不高的场合，在我鑫科公司就有广泛的应用。如精带公司的脱脂机、气垫炉的收卷控制中都采用了这中控制模式。

    二、转矩模式下转矩模式下的张力开环控制

    张力闭环控制是在张力开环控制的基础上增加了张力反馈闭环调节。通过张力检测装置反馈张力信号与张力设定值构成PID闭环调节，调整变频器输出转矩指令，这样可以获得更高的张力控制精度。其张力计算与开环控制相同。不论采用张力开环模式还是闭环模式，在系统加、减速的过程中，需要提供额外的转矩用于克服整个系统的转动惯量。如果不加补偿，将出现收卷过程加速时张力偏小，减速时张力偏大，放卷过程加速时张力偏大，减速时张力偏小的现象。

    这种控制模式多用在造纸、纺织等卷取微张力控制的场合下。在我公司尚无需这种控制。

    卷径计算

    在所有的模式中都需要用到卷筒的卷径，大家知道，在生产过程中开卷机的卷径是在不断变小，卷取机的卷径在不断变大，也就是说转矩必须随着卷径的变化而变化，才能获得稳定的张力控制。可见卷筒的卷径计算是多么地重要。卷径的计算有两中途径：一种是通过外部将计算好的卷径直接传送给变频器，一般是在PLC中运算获得。另一种是变频器自己运算获得，矢量控制型变频器都具有卷径计算功能，在大多数的应用中都是通过变频器自己运算获得。这样可以减少PLC程序的复杂性和调试难度、降低成本。

    变频器自己计算卷径的方法有三种：

    1、速度计算法：

    通过系统当前线速度和变频器输出频率计算卷径。

    其公式如下：

    D=（i×V）/（π×n）D所求卷径I机械传动比n电机转速V线速度

    当系统运行速度较低时，材料线速度和变频器输出频率都较低，较小的检测误差就会使卷径计算产生较大的误差，所以要设定一个低线速度，当材料线速度低于此值时卷径计算停止，卷径当前值保持不变。此值应设为正常工作线速度以下。多数应用场合下的变频器都使用这种方法进行卷径计算。

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SINAMICS V20 变频器，底座尺寸 FSA、FSB、FSC、FSD 和 FSE

SINAMICS V20 - 经济、可靠和易于使用的变频器，适合普通应用

今天，由于机器设备制造领域中的应用日益增多，需要提供具体的自动化与驱动解决方案，以便无需满足太高相关要求就能将简单运动序列实现自动化。

SINAMICS V20 是西门子提供的具有基本性能的紧凑性变频器，可针对此类应用提供简单且经济有效的驱动解决方案。 SINAMICS V20 调试迅速，易于操作，坚固耐用且经济高效，从而在同类产品中独树一帜。

该款变频器有五种尺寸可供选择，输出功率覆盖 0.12 kW ~ 30 kW。

将成本降到低

组态、调试和运行成本必须保持在尽可能低的水平。 使用 SINAMICS V20，您可以实现想要的目标。 为提高能效，该变频器采用了一种控制技术，用来通过自动磁通降低来取得佳能效。 不仅如此，它还可显示实际电能消耗量，并具有其它集成节能功能。 这样就能够大幅削减能耗。

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起保停电路及点动控制电路

在自动控制电路中，起动按钮SB2，停止按钮SB1和交流接触器KM组成了起动、保持、停止（简称起保停电路）典型控制电路。图1-24是一个常用的较简单的控制电路。

起动时，合上隔离开关QS。引入三相电源，按下起动按钮SB2，接触器KM的线圈通电，接触器的主触头闭合，电动机接通电源直接起动运转。同时与SB2并联的常开辅助触头KM也闭合，使接触器线圈经两条路通电，这样，当SB2复位时，KM的线圈仍可通过KM触头继续通电，从而保持电动机的连续运行。这种依靠按接触器自身常开辅助触头而使其线圈保持通电的功能称为自保或自锁，这一对起自锁作用的触要使电动机停止运转，只要按下停止按钮SB1，将控制电路断开，接触器KM断电释放，KM的常开主触头将三相电源切断，电动机停止运转。当按钮SB1松开而恢复闭合时，接触器线圈已不能再依靠自锁触头通电了，因为原来闭合的触头早已随着接触器的断电而断开了。

起保停电路实现了电动机的连续运行控制。但有些生产机械要求按钮按下时，电动机运转，松开按钮时，电动机就停止，这就是点动控制。如图1-25图a所示。图b、c是实现点动与连续运行的电路。头称作自锁触头。

可编程控制器PLC的应用特点与结构

可编程序逻辑控制器起源于60年代，简称PLC（Programmable  Logic  Controller）。目前，已经广泛应用于冶金、矿业、机械等领域。其特点是：

1、编程方便易学           

2、运行稳定可靠 

3、使用维护方便

4、对环境要求低

用可编程序控制器实施控制，如上图，其实质是按照一定的算法进行输入输出变换，并将这个变换予以物理实现。入出变换、物理实现可以说是PLC实施控制的两个基本点。而人出变换实际上就是信息处理，信息处理当今较常用的是微处理机技术，物理实现则要求PLC的输入应当排除干扰信号适应于工业现场。输出应放大到工业控制的水平，能为实际控制系统方便使用。这就要求I/O电路专门设计。根据PLC实施控制的基本点的分析，PLC采用了典型的计算机结构，主要是由CPU、RAM、ROM和专门设计的输入输出接口电路等组成。

*处理机是PLC的大脑，如下图它由*处理器（CPU）和存储器等组成 。

西门MM440变频器：

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3．华东地区：上海、江苏、浙江、安徽、福建、江西、山东、（7个省）。
4．华中地区：河南、湖北、湖南、广东、广西、海南、深圳（7个省、市）。
?5．西南地区：重庆、四川、贵州、云南、藏区（5个省、市）。
6．西北地区：陕西、甘肃、青海、宁夏、新疆、山西、（6个省、区）

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