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工程设计指南
暖通制冷
应用
电气变频器的设备维护设计和项目工程设计
4 步
完成安全安装。
Danfoss 利用我们日
积月累的丰富经验辅
助您进行规划。
www.danfoss.com/drives
Page 2

本指南封底可取下的设计检查清单引导您只需
四步便可获得最优设计效果。
2
Page 3

目录
设计辅助工具 ...............................................................................................................................................................6
第 1 部分:基础知识 ...................................................................................................................................................8
降低成本并提高便利性 ...........................................................................................................................................8
速度控制节约能耗 ...................................................................................................................................................9
提高成本效益............................................................................................................................................................10
在实践中实现潜在节约 ...........................................................................................................................................11
第 2 部分:四步实现优化系统 ..................................................................................................................................12
步骤 1:交流电源系统的实际问题 ......................................................................................................................12
识别实际电源配置
电磁兼容性 (EMC) 的实际问题 ..............................................................................................................................13
电磁效应双向作用
操作员职责
两种可能的降低方式
区分传导干扰和辐射干扰
电路之间的耦合机制
电导耦合
电容耦合
辐射耦合
主电源质量的实际问题 ...........................................................................................................................................15
低频率主电源干扰
危险的供电网络
通过法律规定保障的质量
主电源干扰是如何产生的
低频率主电源干扰的实际问题 .............................................................................................................................16
主电源干扰的影响
欠压警告
更大损耗
是否存在抗干扰的变频器?
分析主电源干扰
降低主电源干扰的实践问题 ..................................................................................................................................17
降低主电源干扰的选项
进线电抗器或直流回路电抗器
带有每周期为 12、18 或 24 个脉冲的整流器
无源滤波器
无源滤波器的优点
无源滤波器的缺点
有源滤波器
有源滤波器的优点
有源滤波器的缺点
满载电流和失真频谱
Slim 直流回路 ......................................................................................................................................................................
有源前端
AFE 的优点
AFE 的缺点
高频率干扰 (RFI) 的实际问题 .................................................................................................................................21
射频干扰
定义极限的标准和指令
第 1 和第 2 种环境的实际问题 ..............................................................................................................................22
工作场所是决定性因素
环境 1(B 类):居住环境
环境 2(A 类):工业环境
特定环境
无折中方案
主电源保护措施的实际问题 ..................................................................................................................................23
功率因数修正
主电源瞬态
运行变压器或备用发电机的实际问题 .................................................................................................................24
最大限度提高变压器利用率
变压器负载
功率品质
运行备用发电机
.............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
......................................................................................................................
14
18
19
20
3
Page 4

目录
步骤 2:周围环境条件的实际问题 ..............................................................................................................................25
正确的安装位置
机柜安装与墙面安装
机箱等级的实际问题 ....................................................................................................................................................... 26
IP 等级标准符合 IEC 60529
NEMA 机箱类型符合 NEMA 250-2003
冷却设计的实际问题 ...................................................................................................................................................... 27
符合环境温度规定
冷却
相对湿度
特殊要求的实际问题 ....................................................................................................................................................... 28
腐蚀性环境或气体
粉尘暴露 ... ............................................................................................................................................................ 29
降低冷却
冷却风扇
过滤垫
潜在爆炸性环境的实际问题 .......................................................................................................................................... 30
潜在爆炸性环境
步骤 3:电机和接线的实际问题 ................................................................................................................................... 31
电机的最低能效等级
必须满足的最低能效
IE 和 E 类别:详述重要差异
受影响的三相电机
IE 类电机的实际问题......................................................................................................................... .................................................. 32
MEPS 实施计划
符合 EN 50347 安装尺寸规范
成本效益
EC 和 PM 电机的实际问题 ....................................................................................................................................... ...................... 33
什么是 EC 电机?
EC 电机效率
PM 电机 – EC 电机的替代方案?
Danfoss EC+ 概念 ........
最佳电机效率可实现最高系统效率吗?
控制变频器运行的电机适用性的实际问题 ................................................................................................................. 35
选择标准
绝缘应力
轴承应力
热应力
输出滤波器的实践问题 ..................................................................................................................................................36
正弦波和 dU/dt 滤波器
正弦波滤波器的功能和用途
何时使用正弦波滤波器?
改造
电机电缆的实际问题 ....................................................................................................................................................... 37
额定电压
电缆尺寸选择
电机电缆长度
节能
带适当屏蔽功能的电缆
接地的实践问题 ...............................................................................................................................................................38
接地的重要性
导电材料
星形配置的接地系统
接触点
导体表面积
..................................................................................................................................................... ............. 34
4
Page 5

屏蔽的实践问题 ...............................................................................................................................................................39
屏蔽的重要性
屏蔽电缆和接线
屏蔽连接
屏蔽间隙
接地 ..................................................................................................................................................................................................
40
电机电源电缆
信号电缆
屏蔽类型
步骤 4:变频器选择的实践问题 ................................................................................................................................... 41
基本设计
恒定转矩或可变转矩
HVAC/R 应用负载曲线的实际问题 ..............................................................................................................................42
特性曲线和应用
多电机运行的实践问题(特殊情况) ......................................................................................................................... 43
设计
电缆布线
EMC 措施的实践问题 ......................................................................................................................................................44
将理论应用到实践中
射频干扰
实践建议
RFI 过滤器的两种安装方法
主电源干扰 .......................................................................................................................................................................................... 45
直流回路可影响主电源干扰
降低措施
主电源电抗器
每周期为 12、18 或 24 个脉冲的整流器 ............................................................................................................................
46
无源滤波器
有源滤波器、有源前端和低谐波设备
漏电断路器的实践问题 ...................................................................................................................................................47
AC/DC 漏电保护设备
漏电电流水平
接地和电机保护的实践问题 .......................................................................................................................................... 48
接地措施实践
电机保护和电机 PTC 热敏电阻
操作员控制和数据显示屏的实践问题 ......................................................................................................................... 49
简单操作概念
本地控制操作 ...............................................................................................................................................................................
50
清晰显示屏
统一概念
集成到柜门中
利用 PC 进行控制和参数配置的实践问题...................................................................................................................51
扩展选件
数据交换的实践问题 ....................................................................................................................................................... 52
总线系统
改善报警管理
改善设备管理
降低安装成本
简化调试
其他选择因素的实践问题 ..............................................................................................................................................53
过程控制器
维护
存放
VLT® HVAC Drive ..................................................................................................................................................................54
与变频器相关的指令 ..........................................................................................................................................................55
索引.. ...................................................................................................................................................................................... 56
缩略语 .................................................................................................................................................................................... 59
注释.. ...................................................................................................................................................................................... 60
设计检查清单 ....................................................................................................................................................................... 62
5
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用于高级详尽设计的
设计辅助工具
HVAC/R 应用的
工程设计指南
Danfoss 暖通和制冷应用工程设计指
南旨在供经常使用 HVAC/R 技术的工
程 公 司 、公 共 机 构 、协 会 、设 备 工 程 师
和 电 气 工 程 师 使 用 。它 可 作 为 负 责 利
用变频器设计变速系统项目的设备维
护 设 计 人 员(ICA 和 电 气)和 项 目 工 程
师全面的辅助工具。
为此,我们的专家协同工业设备维护
设计人员一起编撰了本设计手册的
内 容 ,以 解 决 重 要 问 题 ,并 让 所 有 者 /
开发者和/或承包管理机构从中获得
最大受益。每个章节的内容都非常简
练。各章节不是为了详细阐释技术问
题,而是为了说明工程设计过程中的
相关问题和特定要求。因此,HVAC/R
应用工程设计指南可辅助设计变频
器的和评估不同制造商生产的变频器
产品。
设 计 变 速 变 频 器 项 目 时 ,经 常 出 现 与
变频器实际工作无直接关系的问题。
相反,这些问题与将这些设备集成到
变频器系统和整个工厂中相关。因此,
不仅要考虑变频器,还必须考虑整个
变频器系统。这个系统包括电机、变
频器、接线和环境状况的一般条件,
还包括交流主电源和环境条件。
变速驱动系统的设计和布局是决定性
因素。设备维护设计人员或项目工程
师在此阶段作出的决策会对变频器系
统的质量、运行和维护成本以 及可靠
和 无 故 障 运 行 产 生 重 大 影 响 。事 先 进
行缜密的项目设计可避免变频器系统
在后续运行中出现意外的负面问题。
本工程设计指南和随附的设计检查
清单是实现最佳可靠性能设计的理
想工具,能够提高整体系统的运行
可靠性。
涉及变频器工程设计的任何人员都应慎重考虑这些
设备的通用技术条件。
6
Page 7

HVAC/R 应用工程设计指南分为两部
分。第一部分提供了使用变频器的一
般背景信息。本部分涵盖能源效率、
降低使用寿命周期成本和延长使用寿
命的主题。
第二部分通过四个关键步骤指导您完
成系统设计和项目设计,并提供改善
现有系统速度控制性能的技巧。此部
分说明了要实现系统可靠运行,必须
注意的因素 – 主电源的选择和规格、
周围环境条件、电机及其接线和变频
器的选择和规格 – 并提供了应对这些
方面所需要的全部信息。
本手册的背面还有检查清单,可用
来标记单个步骤。如果考虑了所有
这些因素,您将收获始终能可靠运
行的最佳系统设计。
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第 1 部 分 :基 础 知 识
降低成本并提高便利性
与机械速度控制系统相比,电子速度
控制系统能节约大量能耗,并显著降
低磨损。这两个因素均会显著降低运
行成本。变频器系统(或必须)在部
分负载情况下运行的频率越高,节约
能耗和维护成本的可能性越大。由于
节能潜力较大,几个月内便可收回电
子速度控制系统的附加成本。此外,
现代化系统能够大大改善系统工艺和
整体系统可用性的许多方面。
节能潜力大
利用电子速度控制系统,能根据实
际需求设置流量、压力或压差。在
实际应用中,系统主要是在部分负
载情况下运行,而不是满载运行。
如果风扇、泵或压缩机具有可变转
矩特性,则节能程度取决于部分负
载运行和满载运行的差异。差异越
大,投资回报时间越短。通常时间
为 12 个月左右。
启动电流限制
启动直接连接至交流电网的设备时,
会生成高达六至八倍额定电流的峰值
电流。变频器可将启动电流限制为
电机额定电流。如此,变频器能够消
除启动电流峰值,防止因供电网络瞬
时重载导致电压骤降。正如电力供应
商看到的,消除这些电流峰值可降低
泵系统连接的负载,进而降低供电成
本,无需补充性 Emax 控制器。
降低系统磨损
变频器能够缓和顺畅地启动和停止
电机。与直接由交流电源操作的电
机不同,变频器驱动的电机不会产
生转矩或负载冲击。这能够降低整
个变频器系统(电机、变速箱、离
合器、泵/风扇/压缩机)和管道系统
的压力,包括密封系统。如此,速
度控制能够显著降低系统磨损,延
长系统使用寿命。同时还会因运行
周期延长和材料磨损降低而降低维
护和维修成本。
最佳工作点调整
HVAC/R 系统的效率取决于最佳工作
点。工作点取决于系统利用率。系
统运行时越接近最佳工作点,系统
运行效率越高。由于变频器能够连
续变化速度,因此变频器能够以准
确的最佳工作点驱动系统。
扩展控制范围
变频器允许电机在“超同步”范围
内运行(输出频率大于 50 Hz)。
这能够短时间内提高输出功率。超
同步运行的程度取决于变频器的最
大输出电流和过载容量。在实际应
用中,泵、压缩机和风扇通常在
55-87 Hz 的频率范围内运行。必须
始终咨询电机制造商,了解电机超
同步运行的适用性。
减少噪声生成
部分负载下运行的系统非常安静。
变速运行能够显著降低产生的噪声。
延长使用寿命
降低部分负载下运行的变频器系统
的磨损,进而延长使用寿命。压力
的降低和优化也会对管路产生积极
影响。
改造
通常只需稍费工夫便可改造现有驱
动器系统中的变频器。
8
基础知识
Page 9

速度控制
节约能耗
100
80
60
Q, p, P [%]
40
20
0
Q
p
P
10060 8040200
速度 n [%]
流体设备的比例法则。由于物理关系,吞吐量 Q、压力 p 和功率 P 直接取决于带有流体设备的
设备速度。
使用变频器时,节能潜力取决于变
频器驱动的负载类型和泵、压缩
机、风扇或电机的效率优化情况以
及系统在部分负载下运行的时间。
许多系统是按照出现较少的,用于
峰值负载的情况设计的,因此其通
常在部分负载下运行。
离心泵和风扇具有最大的节能潜
力。其属于具有变转矩曲线的流体
设备类别,受限于以下比例规则。
流量增加与速度增加 (rpm) 成线性关
系,同时压力按二次方增长,功率消
耗按三次方增长。
素是 rpm 和功率能耗之间的三次方
关系。
节能的决定性因
例如,泵以二分之一的额定速度运
行时,仅需八分之一的额定速度运
行时的功率便可以。即使略微降低
速度也可显著降低能耗。例如,速
度降低 20%,便可节能 50%。使用
变频器的最大优点是速度控制不会
浪费能耗(例如,不同于利用节流
阀或阻尼器进行的调节),但却能
实现电机功率调节,准确满足实际
需求。
可通过变频器操作优化风扇、泵或
电机效率,进一步节约能耗。电压
控制特性(V/f 曲线)能为处于不同
频率(以及电机速度)的电机提供
适当电压。如此,控制器能够避免
因多余无功电流造成的电机损失。
注:Danfoss VLT® HVAC Drive 变
频器可进一步优化能源需求。自
动能量优化 (AEO) 功能可以不断
调节当前电机电压,因此电机能
够以最大效率运行。如此,VLT®
HVAC Drive 能够始终调节电压适
应其测量的实际负载情况。达到
的额外节能量可增加 3 至 5%。
要计算使用变频器时的预期节能
量,可使用诸如 Danfoss VLT®
Energy Box 软件等工具。
9
Page 10

提高成本效益
84%
70%
80%
84%
80%
压力 [bar]
效率范围
泵曲线
阀门控制
给定值
系统曲线
速度控制
流量 [Q]
生命周期成本 (LCC) 分析
几年前,设备工程师和操作员在选择
泵系统时,仅考虑采购和安装成本。
如今,全面分析所有成本已日渐普
遍。名为“生命周期成本”(LCC) 的
此类分析涵盖了泵系统使用寿命过程
中出现的所有成本。
C
= 初始成本(采购成本)
ic
Cin = 安装和调试成本
LCC = Cic + Cin + Ce + Co + Cm + Cs + Cenv + Cd
生命周期成本分析不仅包括采购和安
装成本,还包括能耗成本、运行成
本、维护成本、停机成本、环境和处
置成本。两个因素 – 能耗成本和维护
成本 – 对生命周期成本起着决定性作
用。操作员寻找创新性控制的泵驱动
设备,以降低这些成本。
降低 LCC 的示例:
VLT® HVAC Drive 具有平方根函
数,可将压差读数转换为体积流
量信号。如此用户可减少安装成
本昂贵的传感器,降低采购成本
(Cic)。
Ce = 能耗成本 Cs = 停机和损失生产成本
Co = 运行成本 C
= 环境成本
env
Cm = 维护成本 Cd = 停用和处置成本
降低能耗成本
在生命周期成本公式中,其中最大
的一个成本因素就是能耗成本。在
常由节流阀调节体积流量。利用此
种调节方式,泵总是满负荷运行,
因此会消耗不必要的能量。
风扇、泵系统或压缩机每年的运行
时间超过 2000 小时时,尤为如此。
这就好比开车时,加足了马力,同
时又用刹车来调节速度。
大多数现有应用都有巨大的节能潜
力。这是因为大多数系统的规格都
现代化的智能变频器能以理想方式
降低能耗和维护成本。
偏大,以防止出现最糟的情况。通
生命周期成本计算
10
功率
80%
70%
60%
50%
a)
60%
b)
c)
效率范围
a) 阀门控制:η 降低
b) 实际速度控制:η 曲线与系统曲线不符
c) 最佳速度控制:η 曲线几乎匹配系统曲线
70%
70%
80%
80%
84%
84%
84%
84%
84%
速度 [n]
除泵和系统特性曲线外,此图还显示了一些效率水平。
阀门控制和速度控制均会导致工作点移出最佳效率范围。
基础知识
Page 11

在实践中实现
潜在节约
本设计注意事项的第一部分重点说
明了 HVAC 技术的基础原理和节省
潜力。
此外,还阐释了生命周 期 成本 、降低
能耗、能耗成本以及维修和维护成
本。现在的任务是实施缜密、智能的
设 计 ,实 现 这 些 潜 在 优 势 。
为 实 现 这 一 目 的 ,本 手 册 的 第 二 部 分
将指导您通过四步完成设计过程。
以下部分:
– 主电源系统
– 周围环境条件
– 电机和电缆
– 变频器为您提 供了选择组件和规
格所需的所有特性和数据信息,
以确保系统可靠运行。
为方便了解详细信息,除本手册的
基 本 信 息 外 ,我 们 还 提 供 了 其 他 参
考文档。
本手册末尾随附的检查清单(可折叠
或 撕 下 ) 可 作 为 便 捷 辅 助 工 具 ,用 于 标
记 单 个 步 骤 。检 查 清 单 可 让 您 快 速 简
便地大致了解所有相关设计因素。
通过考虑所有这些因素,您就可顺理
成章地设计出可靠节能的系统。
Page 12

第 2 部 分 :四 步 实 现 优 化 系 统
TN-C 系统 在整个系统中中性线和保护接地
导体都接到一公用导体上
L1
L2
L3
N
L1
L2
L3
PEN
TN-S 系统 单独的中性线 (N) 和保护接地 (PE) 导体
IT 系统 绝缘系统,中性线导体不接地或
通过阻抗接地
TN-C 系统 在整个系统中中性线和保护接地
导体都接到一公用导体上
TN-C 系统 在整个系统中中性线和保护接地
导体都接到一公用导体上
步骤 1:交 流 电 源 系 统
识别实际电源配置
为电气设备供电的交流主电源类型
各异。交流电压均会不同程度地影
响系统 EMC 特性。五线 TN-S 系统最
适用于此方面,而 IT 系统是最后的
选择。
TN 主电源系统
此种电源配电系统有两种型号:
TN-S 和 TN-C。
TN-S
这是一种带有独立中性线 (N) 和保护
性接地 (PE) 导体的 5 线系统。
因 此 ,它 能 提 供 最 佳 的 EMC 属 性 ,还
可避免传输干扰。
TN-C
这是一种在整个系统中带有公用中性
线和保护性接地导体的 4 线系统。
由于结合了中性线和保护线接地导体,
因此 TN-C 系统的 EMC 特性较差。
TT 主电源系统
这是一种带有接地中性线导体的四线
系 统 ,可 单 独 接 地 变 频 器 装 置 。
如 果 适 当 接 地 ,该 系 统 具 有 良 好 的
EMC 特性。
IT 主电源系统
这是一种中性线通过阻抗接地或不接
地的绝缘 4 线系统。
注意:在 IT 主电源系统中使用变频
器(滤波器等)时,必须禁用变频
器的所有 EMC 特性。
TN-S 系统 单独的中性线 (N) 和保护接地 (PE) 导体
L1
L2
L3
N
主电源系统形式符合 EN 50310 / HD 384.3
PE
TT 系统 接地中性线导体和单独的变频器接地
L1
L2
L3
N
TN-C 系统 在整个系统中中性线和保护接地
导体都接到一公用导体上
L1
L2
L3
PEN
IT 系统 绝缘系统,中性线导体不接地或
通过阻抗接地
L1
L2
L3
N
12
步骤 1
Page 13

电磁兼容性 (EMC)
每种电气设备都会生产电磁场,不
同程度地影响其所处的直接环境。
影响程度和后果取决于设备的功率
和设计。在电机和电气系统中,电
气或电子组件之间的交互作用可能
会破坏或妨碍无故障可靠运行。因
此,操作员、设计人员和设备工程
师必须了解这些交互作用的机制原
理。只有如此,才能在设计阶段采
取适当、经济高效的应对措施。
这是因为适当措施的成本会随设计
过程的每个阶段而增加。
电磁效应双向作用
系统组件会相互影响:每个设备都
会产生干扰并受到干扰的影响。除
设备产生干扰的类型和程度外,还
具有抗周围设备干扰的特点。
操作员职责
先前,电气设备或组件制造商必须
采用应对措施,以满足法定标准。
随着变速驱动系统的 EN 61800-3 标
准出台,这成为了系统最终用户或
操作员的职责。如今,制造商只需
提供满足标准的运行解决方案。由
操作员负责消除可能出现的干扰(
换句话说,使用这些解决方案)以
及承担产生的费用。
两种可能的降低方式
用户和设备工程师有两种选择来确
保电磁兼容性。其中一个选择是通
过最大限度降低或消除产生的干
扰,从根本上解决干扰问题。另一
个选择是通过妨碍和持续降低接收
的干扰来提高受干扰影响设备或系
统的抗干扰性。
消除无线电干扰
放射性 抗干扰
谐波失真 防止接触
磁场 电腐蚀
防雷击 生物效应
EMC
电晕 静电
微波 NEMP
TEMPEST
电磁兼容性 (EMC) 涉及多种因素。变频器设计中最重要的因素是主电源干扰、RFI 抑制和抗干扰性。
13
Page 14

电磁兼容性 (EMC)
10 kHz 100 kHz 1 MHz 10 MHz 30 MHz 100 MHz 300 MHz 1GHz
区分传导干扰和辐射干扰
同时存在几个系统时,总是存在相
互干扰。专家可区分干扰源和受干
扰设备,通常在实践中表示产生干
扰的设备和受干扰的设备。所有类
型的电磁量都可能产生干扰。例
如,干扰的形式可能为主电源谐
波、静电放电、电压快速波动、高
频干扰或干扰场。在实践中,主电
源谐波通常被称为主电源干扰、和
谐泛音或简单谐波。
电路之间的耦合机制
现在,您可能想了解干扰是如何传
播的。通常通过导体、电场或电磁
波以电磁辐射的方式来传播。从专
业技术方面来说,这些被称为电
导、电容和/或电感耦合和辐射耦
合,表示不同电路之间的相互作
用,电磁能从一个电路传输到另一
个电路。
电导耦合
当用相同导体相互连接两个或多个
电路时,就会出现电导耦合。例如
等电势电缆
电容耦合
两个电路之间存在电压差时会产生电
容耦合。
感应耦合发生两载流导体之间
辐射耦合
受干扰设备位于干扰源产生的电磁
场的远场区域时就会产生辐射耦合。
为方便电磁分析,该标准指定 30 MHz
为电导耦合和辐射耦合的分界线。
干扰传播途径
电缆传导的干扰
(主电源电缆,控制电缆)
可在所有频率范围内产生电磁干扰,但传播路径和形式不同。
该分界线对应 10 米的波长。低于该
频率,电磁干扰主要通过导体传播
或电场或磁场耦合。超过 30 MHz,
线缆和电缆可作为天线发射电磁波。
干扰源
开关电路部件
电源转换器
变频器
点火系统
无线电话
手机
计算机
开关模式电源
干扰耦合
例如:电导、电容、
电感或电磁
辐射干扰
(空气传播)
受干扰设备
例如:
控制系统
电源转换器
变频器
一般无线电接收系统
手机
数据/电话传输线
电磁干扰耦合途径概览和典型示例
变频器和 EMC
低频效应(电导)
高频效应(辐射)
14
主电源干扰/谐波
射频干扰(发射电磁场)
步骤 1
Page 15

主电源质量
低频率主电源干扰
危险的供电网络
电力公司向居民、企业和行业输送
的主电源电压应是具有恒定幅值和
频率的均衡正弦电压。公共电网不
可能存在这种理想状况。造成此情
况的部分原因是吸收主电源非正弦
电流或具有非线性特定的负载,例
如 PC、电视机、开关电压、节能灯
以及变频器。因为欧洲能源网络,
未来主电源质量还会受到更大的影
响,提高电网利用率,降低投资。
因此偏离理想正弦波形是无法避免
的,但能保持在一定范围内。
设备维护设计人员和操作员有责任将
主电源干扰维持在最低水平。但极限
是多少,由谁确定极限范围呢?
主电源干扰是如何产生的
专家将连接的负载的脉冲输入电流所
引发的主电源正弦波失真称为“主电
源干扰”或“谐波”。专家也将根据
傅里叶分析得到的结果称为主电源谐
波量,傅里叶分析可处理高达 2.5 kHz
的频率,其对应主电源频率的第 50 个
谐波。
通过法律规定保障的质量
标准、指令和法规有助于商讨清洁、
优质的主电源。在欧洲大部分地区,
客观评价主电源质量的依据是设备电
磁兼容性法令。欧洲标准 EN 61000-
2-2、EN 61000-2-4 和 EN 50160 确定
了公共和工业供电网络必须满足的主
电源电压极限。
EN 61000-3-2 和 61000-3-12 标准是管
理连接设备产生的主电源干扰的法
规。设备操作员在执行所有分析时,
必须考虑 EN 50178 标准和电力公司
的连接情况。基本假定是符合这些条
件限制,确保连接至配电系统的所有
设备和系统都满足其预期目的,且不
会产生问题。
变频器的输入整流器可在主电源上
生成典型的正弦谐波干扰。当变频
器连接至 50Hz 的主电源时,三次谐
波 (150 Hz)、五次谐波 (250 Hz) 或七
次谐波 (350 Hz) 造成的影响最大。这
是影响最大的区域。整体谐波量也
被称为总体谐波失真 (THD)。
测量值显示由于非线性负载的干扰,主电源
电压波形出现明显失真。
如今,主电源电网中很少具有理想的正弦主
电源电压。
15
Page 16

低频率主电源干扰
分析主电源干扰
为避免对主电源质量造成较大
影响,生成谐波的系统或设备
可采用多种降低、避免和补偿
方式。可在设计阶段尽早使用
主电源分析程序,例如 VLT®
MCT 31 Harmonic Calculation
软件。如此,操作员可提前考
虑和测试具体应对措施,确保
后续系统的可用性。
注:Danfoss 拥有精湛的 EMC
专业技术和在该领域多年的经
验。我们通过培训课程、专题
研讨会和研习会方式来向客户
传授这些经验,在每天实践中
提供带有详细评估或主电源计
算的 EMC 分析。
VLT® MCT 31 可估算您应用的谐波量和电压失真度,并确定是否需要谐波滤波器。此外,
该软件可计算添加的抑制设备的效果,并确定您的系统是否符合各种标准。
注意:谐波量过大会增加功率
因素修正设备的负载,甚至导
致其损坏。因此,变频器必须
装配电抗器。
主电源干扰的影响
谐波和电压波动为两种形式的低频
率主电源干扰。连接负载时,其在
主电源系统的任何其他点的形式与
其在原点的形式不同。
因此,评估主电源干扰时,必须综
合考虑主电源供电、主电源结构和
负载。
下文将描述谐波水平增加的影响。
欠压警告
– 由正弦主电源电压失真导致的电压
测量有误。
– 降低主电源容量
更大损耗
– 谐波可承载有功功率、视在功率和
无功功率
。
– 例如共振导致的额外加热效应可缩
减设备和组件的使用寿命。
– 电气或电子负载故障或损坏(例如
其他设备发出的嗡嗡声)。最严重
的情况下,甚至会出现破损。
– 仅因为实际 RMS 仪器和测量系统
考虑了谐波量,因此导致测量值不
准确。
是否存在抗干扰的变频器呢?
每个变频器都会产生主电源干扰。
但是,现有标准仅考虑了高达 2 kHz
的频率。因此,有些制造商将主电
源干扰转移为超出标准范畴的 2 kHz
以上的频率范围内,并标榜为“抗
干扰”变频器。当前正在研究此区
域的极限。
16
步骤 1
Page 17

降低主电源干扰
降低主电源干扰的选项
通常来说,可通过限制脉冲电流幅值
来降低电动控制器的主电源干扰。这
可改善功率因数 λ (lambda)。为避免
对主电源质量造成重大影响,生成谐
波的系统和设备可采用多种降低、避
免或补偿方式。
– 变频器进线电抗器或直流回路电
抗器
– Slim 直流回路
– 每周期为 12、18 或 24 个脉冲的整
流器
– 无源滤波器
– 有源滤波器
– 有源前端和 VLT® Low Harmonic
Drives
进线电抗器或直流回路电抗器
即使简单的电抗器也可有效降低通过
整流电路以主电源干扰形式反馈到主
电源系统中的谐波量。变频器制造
商经常将电抗器作为附加选件或改
造版。
可将电抗器连接至变频器的前端(进
线端)或整流器后面的直流回路。因
为两个位置的电缆效应相同,因此无
论电抗器安装在何处,都不会影响主
电源干扰衰减量。
带有每周期为 12、18 或 24 个
脉冲的整流器
每周期脉冲数(12、18 或 24)较多
的整流电路生成的谐波量较低。过
去经常将其用于大功率应用。
但是,必须用带有多个相位偏移次
级绕组的特定变压器为整流器供
电,以为整流级提供必需功率。除
特定变压器的复杂性和规格外,此
项技术的缺点还包括购买变压器和
变频器需要较高投资成本。
无源滤波器
在谐波失真极限要求特别严格时,
可将无源主电源干扰滤波器作为选
件。无源滤波器包含电抗器和电容
器等无源组件。
LC 系列电路特别适用于单个谐波频
率,可与负载并联,将主电源输入端
的总谐波失真 (THD) 降低为 10% 或
5%。滤波器模块可与单个变频器或
一组变频器配合使用。为利用谐波滤
波器获得最佳效果,滤波器必须匹配
变频器实际获得的输入电流。
在电路设计方面,可将无源谐波滤
波器安装在单个变频器或一组变频
器的前端。
无源滤波器的优点
此类滤波器的性价比较高。操作员
以相对低的成本获得的谐波减少
量,可与 12 或 18 个脉冲/周期的整
流器获得的减少量相媲美。总谐波
失真 (THD) 可降低为 5%。
无源滤波器不会在 2 kHz 以上的频率
范围内生成干扰。由于滤波器包含
的均为无源组件,因此不存在磨损
且具有抗电磁干扰性和抗机械应力
性能。
无源滤波器的缺点
由于其设计,无源滤波器尺寸相对
较大,重量较重。此类过滤器在
80–100% 的负载范围内的效率非常
高。但是,电容式无功功率会随负
载的减少而增加,因此建议在空载
运行时,断开滤波电容器。
每个选项都有优缺点。进线电抗器
价格更高,规格较大,且衰减量大
于直流电抗器。优点是其能够同时
保护整流器,免受主电源瞬态影
响。直流电抗器位于直流回路上。
价格较便宜,但通常不会被改装。
装有这些电抗器时,B6 整流器的总
谐波失真度可从无电抗器时的 80%
的 THD 降低到 40% 左右。已证实在
变频器中使用带有 4% 的 Uk 的电抗
器非常有效。只能利用经过特殊调
节的滤波器来进一步降低失真度。
注:Danfoss VLT 变频器标配有直流回路电抗器。
其可将主电源干扰降低为 THDi 的 40%。
Page 18

降低主电源干扰
有源滤波器
当主电源干扰要求更加严格时,可使
用有源电子滤波器。当有源滤波器与
谐波发生器并联时,有源滤波器为电
子吸收电路。滤波器可分析非线性负
载生成的谐波电流,并提供补偿电流
进行抵销。此电流能够完全中和连接
点处相应的谐波电流。
可调节补偿大小。如此,可根据需
要完全补偿谐波,或(可能处于经
济考虑)补偿程度仅让系统满足法
定极限。在此再次强调,如果在存
在时钟频率时操作这些滤波器,将
生成 4–18 kHz 范围的主电源干扰。
有源滤波器的优点
操作员可将有源滤波器集成在主电源
系统的任意位置作为主要措施,这
取决于其是想补偿单个变频器、整组
变频器还是整个配电系统。无需为每
个变频器安装独立滤波器。总谐波失
真可降低到 ≤ 4% 的 THD 量。
有源滤波器的缺点
缺点是投资成本相对较高。此外,
这些滤波器在超过第 25 个谐波水平
时使用,效果不佳。使用有源滤波
器技术时,必须考虑滤波器本身生
成的 2 kHz 以上的频率影响。这些滤
波器可能需要进一步的措施来保持
主电源系统清洁。
电源
集中补偿
成组补偿
单独补偿
M
M
3-
3-
M
3-
M
3-
M
3-
可将有源滤波器安装在主电源系统的任意
位置,取决于滤波器是为单个变频器、整
组变频器还是整个主电源系统提供补偿。
满载电流和失真频谱
不带滤波器的典型情况
无滤波器
满负载时,高级谐波滤波器 (AHF) 可将总谐波失真降低为 5% 或 10%。
带有 AHF 010
带有 AHF 010
带有 AHF 005
带有 AHF 005
18
步骤 1
Page 19

Slim 直流回路
近年来,带有“slim”直流回路的变
频器的使用不断增加。如此,制造商
能显著降低直流回路电容器的电容
量。即使没有电抗器,也能将电流的
第五个谐波降低到 40% 的 THD 水平
以下。
但是,其会导致原本不会出现的高频
范围的主电源干扰。
由于带有 slim 直流回路的设备的频
谱范围较广,因此与连接至主电源的
其他组件(例如荧光灯或变压器)产
生共振的风险也较大。构想适当措施
相对耗时且比较困难。
此外,带有 slim 直流回路的变频器
的负载端存在缺点。使用此类变频器
时,负载变化可导致电压较大变化。
因此,电机主轴回应负载变化时产生
振荡的可能性较大。也会增加卸载的
难度。卸载期间,电机如同可生成峰
值电压的发电机。为应对此问题,相
对于传统设备,带有精益直流回路的
设备能够实现快速关闭,避免因过载
或过电压导致破损。
由于电容较小或零电容,带有 slim
直流回路的变频器不适合在突然断
开主电源时运行。一般而言,slim
直流回路大概有传统直流回路 10%
的电容。
除输入电流引发的主电源干扰外,
在开关电机侧逆变器时,带有 slim
直流回路的变频器会损坏主电源。
因为直流回路的电容较低或为零,
可在主电源侧明显观察到此现象。
有源前端
描述有源前端 (AFE) 变频器时,经常
会用到“低谐波变频器”(LHD)。但
是,这里存在一点误导,因为低谐波
变频器可能包含多种不同的技术,其
中包括无源和有源抑制。有源前端变
频器的输入电路上具有替代传统整流
器的 IGBT 开关。这些电路采用了具
有快速开关特性的半导体设备,可将
传统直流回路 Slim 直流回路
带有 slim 直流回路的变频器可生成的谐波水平较高,尤其是在高频范围内。
– Slim 直流回路
输入电流强制为近正弦状,并且能够
有效衰减低频主电源干扰。与带有
slim 直流回路的变频器类似,其可生
成高频范围的主电源干扰。
有源前端是降低主电源干扰最昂贵
的方式,因为其相当于补充性的全
速运转的变频器,可将功率反馈给
主电源系统。
低谐波变频器选件不具有此功能,
因此价格也相对便宜。
19
Page 20

降低主电源干扰
AFE 的优点
在第三个至第五十个谐波范围内,
总谐波失真可降低到 <4% 的 THD 水
平。AFE 设备可实现四象限运行,这
意味着电机的制动功率可反馈到主电
源系统中。
AFE 的缺点
设备的技术复杂性较高,因此投资
成本也较高。一般而言,包含两个
变频器的 AFE 设备,其中一个变频
器给电机供电,另一个变频器给主
电源系统供电。由于增加了回路复
杂度,因此电机运行时,变频器效
率较低。
AFE 始终需要较高的直流回路电压,
以实现正确操作运行。许多情况
下,较高的电压会转移到电机上,
进而增加电机绝缘压力。如果 AFE
设备的直流回路不是独立的,则滤
波器故障会导致整个设备故障。
功率损耗会比带有不受控整流器的
变频器高出 40 至 50% 以上。另一个
缺点是设备使用时钟频率来纠正输
入电流。频率范围为 3 至 6 kHz。
优质(和相对复杂)的设备会在给
主电源系统供电前,过滤掉此时钟
频率。当前适用标准和法规未包含
此频率范围。当前适用主电源分析
仪通常不采集此频率范围内的数
据,因此也不能测量影响。
但是,可在受影响主电源系统上操
作的所有设备中看出这些现象,例
如供电时输入电流的增加。只有在
未来几年内此影响才会引起注意。
因此,操作员应专门咨询制造商辐
射水平和应对措施,以便系统实现
可靠运行。
谐波抑制措施概览
成本
无线圈
直流线圈
交流 +
直流线圈
无源滤波器
10%
12 脉冲
18 脉冲
AFE
24 脉冲
有源滤波器
无源滤波器
5%
谐波性能
20
步骤 1
Page 21

高频率干扰 (RFI)
射频干扰
变频器可因其宽度各异的电流脉冲
在相应的电机电压上生成不同旋转
磁场频率。陡峭脉冲边缘包含高频
组分。电机电缆和变频器会辐射这
些成分,并通过电缆将其传输到主
电源系统中。
干扰水平对比
EN 55011
之间的相关性
基本环境标准
B 类
(居住环境)
第 1+2 组
A 类
(工业环境)
第 1 组
(内部 HF)
制造商使用射频干扰 (RFI) 滤波器
(又称为主电源滤波器或 EMC 滤
波器)来降低主电源上此类干扰
的水平。
此类滤波器可保护设备,防止受到
高频传导干扰(抗扰性),并降低
EN 61800-3
(修订后的标准)
第一种环境
(居住环境)
类别 C1
类别 C2
通过主电源电缆发射或主电源电缆
辐射产生的高频干扰量。
滤波器旨在将这些干扰辐射量降低
到指定法定范围内,这意味着尽可
能将滤波器作为设备标配组件。如
同主电源电抗器一样,利用 RFI 滤波
器时,必须明确定义使用的滤波器
质量。
EN 61800-3 产品标准和 EN 55011 通
用标准中规定了具体干扰水平极限。
定义极限的标准和指令
必须遵守两个标准,以便综合评估
射频干扰。第一个标准是 EN 55011
环境标准,根据基本环境规定了极
限:工业(A1 和 A2 类)或居住(B
类)。此外,电气变频器系统的 EN-
61800-3 产品标准(于 2007 年 6 月
生效)规定了设备应用领域的新类
别(C1 至 C4)。
尽管就极限范围而言,其可与先前类
别类似,但其扩大了产品标准范围内
的应用领域。
第二种环境
(工业环境)
第 2 组
(外部 HF)
比较 EN 61800-3 产品标准规定的新 C1 至 C4 类和 EN 55011 环境标准规定的 A 和 B 类。
电气变频器系统的 EN 61800-3 产品标准 (2005-07)
按类别分类 C1 C2 C3 C4
环境 第一种环境
电压/电流 < 1000 V
EMC
专业技术
根据 EN 55011
确定的极限
EN 61800-3 产品标准 C1 至 C4 类别的分类
无要求 由 EMC 专家安装和调试 需要 EMC 计划
B 类
第一种或第二种环
境(由操作员决
定)
A1 类
(附加警告通知)
(附加警告通知)
类别 C3
类别 C4
第二种环境
A2 类
第二种环境
> 1000 V
In > 400 A
连接 IT 网络
超出 A2 类的
数值
注意:
如果出现,设备操作员必须遵守
EN 55011 要求。变频器制造商必
须遵守 EN 61800-3 要求。
21
Page 22

第一种和第二种环境
传导性干扰电压限值
120
110
100
90
80
70
60
50
40
30
频率 (MHz)
干扰电压 (dB) (均值 µV)
A-2 类
A-1 类
B-1 类
A-2 类 ( <100A )
A- 类
B- 类
办公室
O
O
F
第一种环境
T
商务
商务
操作员可选择的第一种和第二种操作环境和特定环境的分类。
F
F
F
I
I
C
C
E
E
超市
超市
T
T
T
公寓
R
T
M
M
E
N
T
S
工作场所是决定性因素
相应标准规定了每种环境的极限,但
如何调节设备适应不同环境类型呢?
EN 55011 和 EN 61800-3 标准再次提
供了电气变频器系统和组件的信息。
第一种环境/B 类:
居住环境
直接连接到公共低电压电网的所有工
作场地,包括轻工业区域,被分类为
居住环境或业务和商业环境。这些用
户没有自己独立主电源系统的高压或
中压配电变压器。
R
T
E
N
T
S
商务
商务
商务
1. 周围环境
工业生产
第二种环境
环境分类适用于内部和外部建筑物。
某些示例为业务区域、住宅和居住区
域、饭店和休闲企业、停车场以及娱
乐设施和运动设施。
第二种环境/A 类:
工业环境
工业环境为未直接连接到公共低电压
电网的工作场地,但其拥有自己的高
压或中压配电变压器。在土地登记册
中,将其定义为工业环境,并具有特
定电磁条件特性:
• 存在科学、医疗或工业设备;
• 切换大型电感性和电容性负载;
• 产生强大的磁场(例如因高压产
生的)。
环境分类适用于内部和外部建筑物。
特定环境
在这里,用户决定根据哪种环境类
型来分类其设备。前提是该区域拥
有自己的中压变压器,可明确界定
其他区域。在此区域内,用户自己
负责确保满足必要的电磁兼容性,
以便特定环境中的所有设备都能实
现无故障操作。特定环境的某些示
例为运输中心、超市、加油站、办
公楼和仓库。
无折中方案
如果使用符合类别 C1 的变频器时,
设备上必须张贴警告通知。用户或操
作员负责完成此项工作。
如果出现干扰,专家始终根据工作环
境,确定 EN 55011 通用标准规定的
A1/A2 类和 B 类极限抑制干扰。由操
作员承担纠正 EMC 问题的成本。最
终用户负责根据这两个标准正确分类
设备。
22
步骤 1
Page 23

主电源保护措施
功率因数修正
功率因素修正设备有助于减小电压
和电流之间的相移 (φ),以便让功率
因数接近1 (cos φ)。这是配电系统中
使用大量感应负载(例如电动机或
荧光灯镇流器)时所必需的。
根据直流回路的设计,变频器不会吸
取主电源系统的任何无功功率或生成
任何相移。其具有的 cos φ 约为 1。
因此,当确定功率因数修正设备可能
需要的尺寸时,使用变速电机的用户
无需考虑这些因素。然而,相位修正
设备会因变频器产生的谐波而吸取电
流。电容器负载会随谐波生成器数量
的增加而增加,进而产生更多热量。
因此,操作员必须在功率因数修正设
备中安装电抗器。这些电抗器还可防
止功率因数修正设备的负载电感和电
容器之间产生共振现象。
cos j < 1 的变频器也需要在功率因数
修正设备中安装电抗器。选择电缆尺
寸时,用户必须考虑较高的无功功率
水平。
主电源瞬态
瞬态是几千伏范围的短暂电压峰
值。它们可以以所有配电系统形式
出现,包括工业和住宅环境。
雷击是发生瞬态的最常见原因。然
而,引发瞬态的其他原因还有开关
线路上大型负载或开关其他设备,
例如功率因素修正设备。配电系统
中的短路、断路器跳闸以及并联线
路之间的电感耦合而引发瞬态变化。
EN 61000-4-1 标准说明了这些瞬态的
形式以及其所包含的能量。限制其有
害影响的方法有很多。可使用充气避
雷针和电花隙为防止出现高能瞬态提
供一级保护。对于二级保护,多数电
气设备使用压敏电阻器(压敏电阻)
来减少瞬态现象。变频器也可使用此
方法。
雷击是引发系统主电源瞬态最常见的原因
23
Page 24

运行变压器或备用发电机
最大限度提高变压器利用率
在低压系统(400 V、500 V 和 690 V)
中,操作员可使用额定值高达 1 MW
左右的速度控制装置。变压器将中
压电网电压转换为所需电压。
在公用电网(环境 1:居住环境)
中,这是电力公司的职责。
在工业环境(环境 2:工业环境;通
常为 500 V 或 690 V)中,变压器位
于最终用户场地内,因此由最终用
户负责为用户设备供电。
运行备用发电机
要求主电源供电设备必须持续运行
时,操作员应有备用供电系统,防
止主电源万一故障时切入。还可在
可用主电源连接不能提供足够电量
时,使用备用供电系统。还能与公
用电网并联使用,以便提供更高的
供电电压。这是需要热量时的通用
方法,例如结合使用热和功率设
备。其可充分利用通过此种能量转
换形式实现的高效率。
当发电机提供备用电时,主电源阻
抗通常会高于公共电网供电时的阻
抗。这是因为增加了总谐波失真。
利用适当设计,可在包含产生谐波
设备的系统中运行发动机。
变压器负载
如果是变压器为变频器供电,则必
须谨记使用变频器和其他整流器负
载可产生谐波,进而增加变压器的
无功负载。
这将导致损耗和热量增加。最严重
的情况下,还可导致变压器损坏。
智能矢量组(将几个变频器连接在
一起)在某些情况下也会产生谐波。
设备维护设计人员和操作员应计算
或测量谐波负载的增量,确保供电
质量符合法规要求,进而防止出现
问题和设备故障。
必须避免发电机负载不对称,因为
如此将导致损耗增加,并可能增加
总谐波失真。
发电机绕组的 5/6 短距比会降低 5 次
和 7 次谐波,但其允许 3 次谐波增
加。2/3 短距比会降低 3 次谐波。
如果可能,操作员应断开功率因数
修正设备,因为其可导致系统产生
共振现象。
功率品质
为确保主电源功率的质量符合适用
标准,您必须了解变压器能承受多
大的变频器负载。
主电源分析程序(如 VLT® MCT 31
Harmonic Calculation 软件)可准确
确定特定系统中变压器可承受的变
频器负载。
注:VLT® HVAC Drive 系列的所有变频
器标配有集成主电源干扰电抗器。
电抗器或有源吸收滤波器可降低谐
波。并联运行的电阻负载也可降低
谐波,而并联运行的电容负载可因
意外共振效应产生额外负载。
如果考虑这些现象,发电机供电的
主电源系统可为一定数量的变频器
供电,同时维持指定的电能质量。
使用主电源分析软件(例如 VLT®
MCT 31 Harmonic Calculation 软件)
可执行更加精确的分析。
24
在实践中,这意味着当系统从主电
源操作切换为发电机供电时,通常
会增加谐波负载。
如果操作谐波发生器,则按如下步骤设置极限:
B2 和 B6 整流器 最大为额定发电机负载的 20%
带有电抗器的 B6 整流器 最大为额定发电机负载的 20–35%,
取决于组成部件
受控的 B6 整流器 最大为额定发电机负载的 10%
上述最大负载值为建议的参考值,是根据设备无故障运行经验得出的。
步骤 1
Page 25

步骤 2:周 围 环 境 条 件
正确的安装位置
只有使用适当的冷却和清洁空气,
才能最大限度增加变频器的运行时
间和延长使用寿命。
因此,安装位置和安装条件的选择
对变频器使用寿命起着决定性作用。
机柜安装与墙面安装
变频器应安装在机柜上还是墙面上
不是一个一概而论的问题。两个选
项都有其优缺点。
机柜安装的优点是所有电子和电气
组件安装位置都相距较近,并受机
箱(机柜)保护。
同时交付时,机柜是完全组装好的,
可作为整套装置安装在设备中。
缺点是由于机柜中各个组件安装位
置距离较近,因此可能会产生相互
影响,需要特别注意 EMC 兼容机柜
布局。此外,屏蔽电机电缆的投资
成本较高,因为相对于本地安装,
变频器和电机的距离较远。
墙面安装易于控制 EMC,因为变频
器和电机的距离极为接近。
可减少屏蔽电机电缆长度,进而大幅
缩减成本。缩减的接线和安装成本可
轻松抵消带有 IP54 机箱的变频器略
高的成本。但是,在实际应用中,约
70% 的设备都安装在机柜中。
注:
Danfoss 变频器配有三种不同的保护
等级:
–
用于机柜的 IP00 或 IP20 安装
–
用于本地安装的 IP54 或 IP55;
–
关键环境条件的 IP66,例如极高的
(空气)湿度或灰尘或侵蚀性气体
密度较高。
可集中(机柜中)或本地(接近电机)安
装变频器。两个选项都有优缺点。
25
Page 26

机箱等级
防护等级为 IP20 或 IP21 的防触电变频器适用于机柜安装。IP66/类型 4x 封闭式变频器适用于要求苛刻的环境(例如冷却塔)。
根据 IEC 60529 确定 IP 标准结构
IP 首个
字符
IP0_ (无保护) (无保护)
IP1_ ≥ 50 mm 的直径 手背
IP2_ 直径 12.5 mm 手指
IP3_ 直径 2.5 mm 工具
IP4_ ≥ 1.0 mm 的直径 电线
IP5_ 防尘 电线
IP6_ 防尘 电线
由“x”替代缺少的字符。
防止固体异物侵蚀 防止接触危险部件的方式
IP 第二个
字符
IP_0 (无保护)
IP_1 垂直下落
IP_2
IP_3 波水
IP_4 溅水
IP_5 喷水
IP_6 强效喷水
IP_7 短暂浸水
IP_8 长期浸水
防止有害 影响的 渗水现象
下落角度为 15°
根据 NEMA 250-2003 确定 NEMA 机箱类型
室内非危险区域机箱特定应用对比 室外非危险区域机箱特定应用对比
为预防以下条件破坏提供一定保护
接触危险部件 x x x x
固体异物的侵入(落尘) x x x x
水浸入(滴溅和轻微泼溅) - x x x
固体异物侵入(循环尘埃、绒毛、纤维和飞毛 **) - x x x
固体异物侵入(沉淀的空气浮尘、绒毛、纤维和飞毛**) - x x x
水浸入(水管浇灌和泼水) - x x 油脂和冷却剂渗漏 - - - x
腐蚀性溶剂 - - x -
* 给这些机箱通风
** 这些纤维和飞毛为非毒害物质,因此不将其归类为 III 类可燃物质 纤维或可燃飞毛。
有关 III 类可燃纤维或可燃飞毛的信息,请参阅国家电气规程,第 500 章。
机箱类型
1* 4 4X 12
为预防以下条件破坏提供一定保护 4 4X
接触危险部件 x x
水浸入(雨水、雪和雨夹雪*) x x
雨夹雪* - 固体异物侵入(风尘、灰尘、绒毛、纤维和飞毛) x x
水浸入(水管浇灌) x x
腐蚀性溶剂 - x
* 当机箱上覆盖有冰时,不能使用外部运行机制。
** 当机箱上覆盖有冰时,可使用外部运行机制。
机箱类型
26
步骤 2
Page 27

冷却设计
符合环境温度要求
外部天气条件和周围条件会对控制
室或机柜中所有电子电气组件的冷
却情况产生不同影响。
为所有变频器指定最低和最高的环
境温度限制。通常由使用的电子组
件确定这些极限。例如,安装在直
流回路中的电解电容器的环境温度
必须维持在一定范围内,因为温度
与其电容量有关。尽管变频器可以
在低至 -10 °C 的温度下工作,但制造
商只有在 0 °C 或更高温度时才能确
保以额定负载正常工作。这意味着
应避免在易受霜冻影响区域使用变
频器,例如未保温房。
不得超过最高温度限制。电子组件
对热都非常敏感。
根据阿仑尼乌斯方程,当电子元件
超出其设计温度工作时,温度每升
高 10 °C,使用寿命缩短 50%。这不
仅限于安装在机柜中的设备。即使
防护等级为 IP54、IP55 或 IP66 的设
备,也只能用于本手册规定的环境
温度范围内。有时还要求安装房或
机柜安装空调。避免极端环境温度
可延长设备寿命,进而提高整个系
统可靠性。
冷却
变频器可以热的形式消耗电能。变
频器技术数据中说明了功率消耗量
(W)。操作员应采取适当措施,消除
机柜中变频器消耗的热量,例如通
过机柜风扇。制造商文档中指明了
所需气流量。安装变频器时,必须
确保冷却空气能顺畅通过设备的冷
却片。
尤其是机柜中防护等级为 IP20 的设
备,由于机柜组件安装间距较小,
可能形成热窝,进而导致空气流动
不充分。请参阅本手册了解必须满
足的正确安装间距。
相对湿度
尽管某些变频器可以在相对较高的
湿度(Danfoss 设备适用于相对湿度
高达 95% 的环境)下正常工作,但
必须始终避免冷凝。当变频器或其
中某些组件温度比潮湿的环境空气
温度更低时就有一定的冷凝风险。
在这种情况下,空气中的水分会凝
结在电子元件上。
当再次开启设备时,水滴可导致设
备短路。通常仅在变频器断开主电
源时,会发生此种现象。因此,当
由于环境条件可能会出现冷凝时,
建议安装机柜加热器。此外,将变
频器调到待机模式(设备始终连接
到主电源上)也有助于降低冷凝的
风险。但是,应检查确保有足够的
功耗来保持变频器电路干燥。
注意:某些制造商会指定最小侧面
间距和最小顶部和底部间距。遵循
这些规定。
VLT® 变频器的智能冷却设计
可通过冷却管道消散高达 85%
的设备散发的热量。
27
Page 28

特殊要求
设备 类别
环境参数
海盐 mg/m
硫氧化物 mg/m
硫化氢 mg/m
氯气 mg/m
氯化氢 mg/m
氟化氢 mg/m
氨气 mg/m
臭氧 mg/m
氮气 mg/m
根据 IEC 60721-3-3 分类;根据长期数值预测平均值。
最大值是出现时间不超过每天 30 分钟的瞬时峰值。
3C1 3C2 3C3
3 无 盐雾 盐雾
3 0.1 0.3 1.0 5.0 10
3 0.01 0.1 0.5 3.0 10
3 0.01 0.1 0.03 0.3 1.0
3 0.01 0.1 0.5 1.0 5.0
3 0.003 0.01 0.03 0.1 3.0
3 0.3 1.0 3.0 10 35
3 0.01 0.05 0.1 0.1 0.3
3 0.1 0.5 1.0 3.0 9.0
腐蚀性环境或气体
工业环境或游泳池中经常存在腐蚀性
气体,例如硫化氢、氯气或氨气。
冷却空气污染可导致变频器中的电
子组件和 PCB 轨道逐渐分解。
电气系统或机柜中的电子设备对此
尤为敏感。如果环境空气中含有此
类污染物,操作员或设备工程师应
将变频器安装在可有效排除污染的
位置(带有换热器的其他建筑物或
密封机柜等),或订购电路板上涂
有可抵抗腐蚀性气体的特殊防护漆
的设备。
腐蚀性环境的一个明显现象是铜腐
蚀。如果铜快速变黑,形成气泡,
甚至分解,则应使用涂有补充涂层
的电路板或设备。国际标准 IEC
60721-3-3 中说明了涂层可抵御的特
定媒介和媒介浓度。
平均值 最大值 平均值 最大值
注意:您应在设计和工程设计阶段
考虑电气设备冷却空气的来源。
例如,在污水处理厂,您应避免空气
从进口区域流入,在游泳池中,应避
免从水处理区域方向吸收空气。
注:VLT® HVAC Drive 设备标配有 3C2
类涂层。
可根据要求提供 3C3 类涂层。
28
步骤 2
Page 29

粉尘暴露
实际应用中,在高粉尘暴露的环境
中安装变频器往往是不可避免的。
这些灰尘会随处沉积,甚至能渗入
最小的裂缝中。灰尘不仅会影响防
护等级为 IP55 或 IP66 的本地安装变
频器,还会影响防护等级为 IP21 或
IP20 的机柜安装变频器。
在此类环境中安装变频器时,必须
当考虑下述三个方面。
降低冷却
粉尘会在设备表面以及设备内部的
电路板和电子元件上积垢。这些积
垢充当绝缘层,阻碍热量从组件上
传递到周围空气中。进而降低冷却
效果。这些组件会变得更热。这将
造成电子组件加速老化,并且缩短
受影响变频器的使用寿命。变频器
背面散热片上有沉积粉尘时,也会
降低使用寿命。
冷却风扇
冷却风扇可生成冷却变频器的气
流,风扇通常位于设备背部。粉尘
可能渗透进风扇转子的小轴承中,
并引起摩擦。这会导致风扇因轴承
损坏而出现故障。
过滤垫
在实际应用中,高功率变频器都配
有冷却风扇,将热空气从设备内部
排出。当超出一定尺寸时,这些风
扇都配有过滤垫,防止灰尘进入设
备。如果将这些过滤垫用于灰尘较
多的环境中,则这些过滤垫会迅速
堵塞,进而导致风扇无法充分冷却
变频器内部组件。
注意:在上述条件下,建议在定期
维护时清洁变频器。吹去散热片和
风扇上的灰尘并清洁过滤垫。
29
Page 30

官方协会代码
认证标志
温度类别
防爆等级
保护原理
设备类别
设备组
潜在爆炸性环境
潜在爆炸性环境
Ex d:防火保护
当点火防护等级为“d ”时,如果受保护区域
(例如机箱内部)出现火花,设备能确保火花
不会飞溅到受 保 护区域 以 外。
Ex e:更高安全性
点火防护等级为“e” 时 ,保 护 措 施 包 含 防 止
出现引发火花的足够能量。
注意:切勿在潜在爆炸性环境中
直接安装变频器。必须将其安装
在此区域以外的机柜中。建议在
变频器输出端安装正弦滤波器,
以衰减 du/dt 电压上升和峰值电
压 U
peak
。由于电缆会导致电压
降,因此应尽可能缩短连接电机
电缆。
经常在潜在爆炸性环境中使用的变
频器系统。其中一个示例就是污水
处理厂的入口区域。如果在此种区
域中,用变频器进行速度控制,则
设备必须满足特定条件。EU 指令
94/9/EC(被称为 ATEX 指令)规定了
基本条件。该指令说明了设备在潜
在爆炸性环境中的使用和操作以及
防护装置。该指令合理调节了 EU 对
潜在爆炸性环境中使用电子和电气
设备的要求和法规,例如由灰尘或
气体导致的问题。
如果用变频器控制潜在爆炸性环境中
的电机,则这些电机必须采用 PTC 温
度传感器监测温度。可使用点火防护
等级为“d”或“e”的电机。这些
点火防护等级取决于防止爆炸介质点
火的方式。在实践中,变频器很少使
用“e”类电机。必须将这一组合作
为设备批准,其中涉及昂贵和复杂的
类型测试。但是,Braunschweig(德
国)PTB 已制定一种新审批程序,在
未来使用“e”类电机的速度控制器
更具吸引力。新理念只需接受电机本
身,同时在 EC 类型测试认证流程中
另外定义监测温度的特定要求。例
如,除通用认证的 PTC 热敏电阻监测
外,还需要受速度影响的电流极限,
以应对自通风电机在不同速度控制时
冷却效果降低的情况。
尽管无需单独批准“d”类电机,但
在“d”区域内的接线是非常复杂
的。使用最广泛的是防护等级为
“de”类的电机。在这种情况下,
电机本身具有“d”点火防护等级,
而实施的连接空间符合“e”点火防
护等级。对“e”连接空间的限制包
括向该空间供应的最大电压。由于
输出电压的脉冲宽度调制,大多数
变频器输出电压都具有超出“e”类
点火防护许可极限的峰值电压。在
实践中,对变频器输出使用正弦滤
波器已被证明是一种有效衰减高峰
值电压的方式。
30
注:带有 MCB 112 选件的 Danfoss
VLT® HVAC Drive 变频器有针对潜
在爆炸性环境的 PTB 认证电动机
热敏电阻传感器监测功能。当利
用正弦波输出滤波器操作 VLT® 变
频器时,无需使用屏蔽电机电缆。
根据 ATEX 产品指令(94/9/EC) 对在潜在爆炸性环境中运行的设备贴上标签。
步骤 2
Page 31

步骤 3:电机和接线
最大限度降低电机能效等级
必须满足的最低能效
自 1998 年,电机和电力电子制造商
欧盟委员会 (CEMEP) 达成自愿承诺
后,便出现了能效分类。
自 2011 年夏季开始,EU 区域内的三
相异步电机必须满足最低能效标准
(MEPS)。EU 法规不断阶段性地提高电
机能效要求,时间延期至 2017 年。
最低能效分类(又称为最低能效标
准 (MEPS))的基础是 IEC 60034-30
规定的并得到全球认可的国际能效
(IE) 类别。这些类别的极限某种程度
上类似于欧洲广泛使用的 eff 类别。
IEC 60034-30 e 类别
IE1(标准效率) 与 e2 类似
IE2(高效) 与 e1 类似
IE3(超高效率) 大约比 IE2 优越 15-20%
国际标准 IEC 60034-30 规定了能效等级 IE1–IE3。e 类别基于 1998 年 EU 和 CEMEP 达成的自愿协议。
受影响的三相电机
以下三相电机类型必须符合 MEPS:
– 工作周期 S1(持续工作)或工作周
期大于 80% 的 S3(断续周期工作)
– 极点数为 2 至 6,额定功率为 0.75
至 375 kW
– 额定电压高达 1000 V。
引入 MEPS 旨在降低能耗。但是,
少数情况下,此方法可导致能耗增
加。因此,EU 条例 640/2009 在技术
上合理的描述了各种应用领域的例
外情况。
IE 和 eff 类别:详述重要差异
尽管这两个标准的极限具有可比
性,但它们确定能效的根本方法不
同。确定 e 类型效率的基础是确
定单一损失 (IEC 60034-2:1996),此
方法可追溯到 100 年前。相比之
下,IE 类别效率是利用更加精准的
方法确定的。
当功率级别高达 10 kW 时,利用 IE
类别接受方法获得的测量结果通常
比古老方式测得结果低 2 至 3%,
如果功率级别为 100 kW 或更大
时,比古老方式测得结果大约低
它们包括:
– 在潜在爆炸性环境(如指令 94/9/EC
所述)中工作的电机和制动电机
– 用于以下任一操作环境中的特殊
电机:
– 环境温度高于 40 °C;
– 环境温度低于 15 °C(空冷电机为
0 °C);工作温度高于 400 °C;冷
却水温度低于 5 °C 或高于 25 °C;
– 海拔高度高于 1000 m;
– 完全集成到产品中的电机,例如
齿轮电机、泵或风扇,或工作时
周围均是流体介质的电机(例如
潜水泵)。
1%。该标准将考虑这些差异,以协
调 IE 和 e 类别。
除 IEC 60034-30 标准确定的 IE1 至
IE3 类别外,IEC 60034-31 草拟版本
还定义了新类别:IE4。IE1 至 IE3
类别主要针对主电源操作电机,而
IE4 也考虑了变速电机方面。
当前 IE4 不是强制性要求;当前只
使用它来对比其他能效等级。
在欧洲区域内,齿轮电机的电机不是
组成部件,可单独测量。使用的方法
与特殊电机的类似。测量基础电机,
将效率等级传输给电机变体型号。
31
Page 32

IE 类电机
MEPS 实施计划
EU 条例计划阶段性增加电机效率要
求。计划日期过后,如果在欧洲区
域内销售三相电机,则该条例范畴
内的所有三相电机都必须满足指定
效率等级要求。
由变频器供电的 IE2 电机也将作为
MEPS 或预期的 IE3 类进行认证。工
作场所中的变频器必须符合 IE3 类或
备选的 IE2。
功率
从 2011 年 6 月 16 日开始 0.75 – 375 kW
从 2015 年 1 月 1 日开始
0.75 – 7.5 kW
7.5 – 375 kW
从 2017 年 1 月 1 日开始 0.75 – 375 kW
MEPS 实施计划
MEPS MEPS 备选
IE2 IE2 -t
IE3 带有变频器的 IE2
IE3 带有变频器的 IE2
符合 EN 50347 安装尺寸规范
符合 IE2 和 IE3 类的同步三相电机通
常比效率较低的电机大。因此,更
换较旧的电机时会出现问题。
成本效益
因此引进 IE 电机时提出了一个合理的
问题:它们的成本效益怎么样?通过
在电机中应用高比例的有源材料,某
种程度上提高了效率。根据电机尺
寸,您可假设效率等级较高的电机成
本大约高出 10 - 20% 或更高。
在实践中,很快便能收回附加的成
本。图表显示了 IE 电机相对于 IE 等
级较低的电机的节能优势。这是一
项简单的分析,以额定负载连续运
作 60,000 小时,每度电的价格为
8 欧元。
大多数 IE2 电机都符合 EN 50347 规
定的轴高和安装尺寸,但结构通常
较长。在许多情况下,小型 50-Hz
规定的安装尺寸。设备操作员在其
电机更换方案中应注意此问题。替
代 IE3:带有变频器的 IE2。
IE3 超高等级的电机不符合 EN 50347
电机
IE1 IE2 IE3
轴高 (EN 50347)
安装尺寸 (EN 50347)
是 是 较大
是 是 较大
电机长度 是 较长 较大
当前预计 IE2 和 IE3 类同步三相电机无法满足 EN 50347 规定的安装尺寸。
4.500 €
4.000 €
3.500 €
3.000 €
2.500 €
2.000 €
1.500 €
1.000 €
500 €
0 €
0.75 kW 1.1 kW 1.5 kW 2.2 kW 3 kW 4 kW 5.5 kW 7.5 kW 11 kW 15 kW 18.5 kW
IE4 至 IE3
IE 电机相对于 IE 等级较低的电机的节能优势
IE3 至 IE2
32
注意:可访问 www.eur-lex.europa.eu 网站免费下载欧盟法规 640/2009 全文。
步骤 3
Page 33

EC 和 PM 电机
什么是 EC 电机?
在 HVAC 市 场 中 ,“ EC 电 机 ”一 词 通 常
表示特殊类型电机,许多用户都会联
想到结构紧凑和高效。EC 电机源于用
电子换向 (EC) 替代直流电机传统碳刷
换向的理念。
为此,这些电机制造商用永磁替 代了
转子绕组,并集成了换向电路。磁铁
能 够 提 高 效 率 ,同 时 电 子 换 向 避 免 了
碳刷机械磨损的问题。工作原理同直
流电机,EC 电机也被称为无刷直流
(BLDC) 电机。
这些 电 机通常用于几百 瓦的 低 功 率范
围 内 。用 于 HVAC 领域应用的此类电
机为采用外转子设计的典型电机,覆
盖 有 限 的 功 率 范 围 ,如 今 可 扩 展 至
6 kW 左右。
EC 电机的效率
分级电机和单相异步电机在几百瓦
的功率范围内的效率较差。与这些
电机相比,就能够凸显出 EC 电机卓
越的效率优势。如果对比 EC 电机效
率和三相异步电机的典型效率,这
一优势就会随功率增加而快速消失。
PM 电机 – 可替代 EC?
永磁 (PM) 电机可替代 EC 电机,因为
其效率与 EC 电机不相上下。相对于
EC 电机,永磁电机还有一种优势,
其适用的功率范围非常大。
PM 电机驱动方式几乎与三相异步电
机相同。因此,通常将 PM 电机归类
为交流电机,PM 电机具有多种型
号,其中包括伺服电机和带有与标
准三相异步电机相同尺寸 IEC 的电
机。
PM 和 EC 电机的主要区别之一就是
供电电压。正如不同分类显示的一
样(直流与交流电机),EC 电机的
是方波整流,而 PM 电机使用的是正
弦波整流。这两种电机的相同特点
是它们都需要控制电子元件。
两种系统(电机和电子元件)的整
体效率与具有类似配置(主电源电
压、EMC 滤波器等)的系统相差无
几。但是,由于方形整流和铁损较
大,因此 EC 电机的转矩波动较大。
此外,由于方波整流,EC 电机的电
流消耗(分布在两相,而不是三相)
是 PM 电机的 1.22 倍。
PMAC
同步电机
BLDC -
无刷直流电机
PMSM
正弦整流
被称为 EC 电机或 EC 技术
IPMSM
内置磁铁
SPMSM
表面安装磁铁
常见电机设计:PM 电机
PMAC = 永磁 交流;BLDC = 无刷直 流;PMSM = 永磁同步电机;
IPMSM = 内部 PMSM(内 置 磁 铁 );SPMSM = 表面 PMSM(转 子 表 面 装 有 磁 铁)
注意:讨论 EC 电机时,经常比较单
相电机和三相电机的特性。示例:
单相 EC 电机通常配有功率因数修正
(PFC),以便让功率因数接近 1,而三
相电机则无需 PFC。因此,用户应确
定遵循的技术规范。
33
Page 34

EC 和 PM 电机
Danfoss EC+ 理念
允许 PM 电机与 Danfoss VLT® 变
频器配合使用。Danfoss 已在现有
VLT® 变 频 器系 统中 集 成 了必 需 的
控 制 算 法 。这 意 味 着 操 作 员 无 需 更
换 。输 入 相 关 电 机 数 据 后 ,用 户 便
可从采用 EC 技术的电机的高效率
中受益。
EC+ 概念的优点
n
自由选 择电机技术:PM 或异步
电机带有相同变频器
n
设备安装和运行保持不变
n
选择所有组件时不受制造商限制
n
通过结合最高效的独立组件来提
高系统效率
n
可改造现有系统
n
标准电机和 PM 电机的额定功率
范围较大
电机电子元件 电机结构 功率范围 整流
EC
PM
EC 和 PM 电机的基本对比
简单 复杂 高达 6 kW 左右 方 波(直 流)
复杂 简单 高达 MW 范围 正 弦(交 流)
最高电机效率可实现最高系统效率吗?
如果安装的轴承降低电机效率,那么高效率电机设计的优点是什么? 此原理
也适用于整个系统,因为最佳系统效率是降低能耗和成本的关键。
根据 VDI DIN 6014,乘以各个组件的效率便可计算系统效率:
η
system = η converter x η motor x η coupling x η fan
计算带有 450-mm 离心风扇的变频器系统效率的示例
EC 电机 +
集成电子元件 + 风扇
η
η
η
所述变频器效率(变频器 x 电机)是计算所得的,而风扇效率来自制造商手册。由于直接驱动风扇,
η
coupling
例如,如果由高效率电机驱动低效率风扇,则结果为平均效率。离心风扇和
EC 电机就是良好的实践示例。为让结构十分紧凑,制造商通常将 EC 电机作
为叶轮中心。但是,如此大的中心会显著降低风扇效率和整个系统的效率。
Drive
Fan
System
= 1
= 89%
= 68%
= 60%
感应电机 +
VSD + 直接驱动风扇
η
η
η
Drive
Fan
System
= 83%
= 75%
= 63%
PM/EC 电机 +
VSD + 直接驱动风扇
η
η
η
Drive
Fan
System
= 89%
= 75%
= 66%
34
34
步骤 3
Page 35

控制变频器运行的电机适用性
选择标准
连接变频器控制的电机时,必须考
虑以下方面:
– 绝缘应力
– 轴承应力
– 热应力
绝缘应力
与直接主电源操作相比,操作带有
变频器的电机可增加电机绕组的负
载。这主要是因为电缆长度、类
型、布线等因素决定的陡峭脉冲边
缘 (du/dt) 和电机电缆。
陡峭脉冲边缘是因在变频器逆变单
元快速开关半导体器件引起的。操
作时,在 2 至 20 kHz 范围内进行高
开关频率,且开关时间非常短,以
再现正弦波形。
再加上电机电缆,这些陡峭脉冲边
缘将对电机产生以下影响:
– 电机终端上的高脉冲电压 ULL 会增
加绕组间绝缘的负载
– 线圈和铁芯之间较高的脉冲电压
ÛLE 增加了线槽的绝缘应力
– 线圈之间较高的电压 Ûwdg 显著增
加了线圈中线缆绝缘的应力。
轴承应力
在条件不适宜时,变频电机可因轴承
电流引发的轴承损坏而出现故障。当
轴承润滑间隙中的电压足以穿过润滑
油形成的绝缘层时,电流就会流入轴
承。如果出现此问题,轴承将立即出
现故障,并发出越来越大的轴承噪
声。此类轴承电流包括高频涡流、接
地电流和 EMD 电流(电火花腐蚀)。
这些电流是否会损坏轴承,取决于
以下因素:
– 变频器输入端的主电源电压
– 脉冲边缘的倾斜度 (du/dt)
– 电机电缆类型
– 电气屏蔽层
– 系统接地
– 电机尺寸
– 电机外壳和电机主轴的接地系统。
可利用以下措施降低轴承电流:
– 安装输出滤波器(输出电抗器、
du/dt 滤波器或正弦波滤波器)
– 安装电气绝缘轴承
– 将所有低阻抗连接的系统金属组件
进行良好接地。
– 屏蔽电机电缆
– 安装直流抑制滤波器。
热应力
使用变频器会增加电机功耗。附加
的谐波量会导致铁损以及定子和转
子的电流热损耗。损耗程度取决于
变频器谐波的幅值和频率。转子电
流热损耗的增加取决于线槽形状。
电机的铁损和电流热损耗不受负载
影响。电机损耗增加会增加绕组绝
缘层的热应力。但是,对于现代变
频器而言,由于主电源公差,标准
电机(外形尺寸长达 315)增加的
热量相当于变暖的作用,因此可忽
略不计。有时制造商会指定超标准
电机的降容因数(外形尺寸为 355
及以上)。
如果变频器在额定主电源频率时无
法达到全主电源电压,则建议选择
带有 F 级绝缘的电机。如果以低于
直接主电源操作的电压操作电机,
则会增加电机温度,最大为 10 K。
1. 2. 线圈
Wdg
U
ULE
脉冲电压会出现在电机的电机端子上 (ULL) 和
线圈和叠片组之间 (ULE)。线圈 (U
在电压应力。
ULL
) 之间还存
wdg
注意:请求电机制造商确认电机是
否可与变频器配合使用,并确认允
许的运行速度范围(最小速度和最
大速度 rpm)。
U
V
W
注意:由操作整个系统,其中包括
变频器、电机、电缆和接地,产生
的轴承电流。IEC 60034-17 建议当轴
高度为 315 mm(大约为132 kW)
和更高时采取防护措施。
35
Page 36

输出滤波器
正弦波和 dU/dt 滤波器
输出滤波器选件包括正弦波滤波器
和 du/dt 滤波器。与正弦波滤波器不
同,du/dt 滤波器的唯一任务就是降
低脉冲边缘倾斜度。该滤波器的设
计比正弦波滤波器(电感和电容较
小)简单,因此价格也较低。
正弦波滤波器,也被称为电机滤波
器或 LC 滤波器,可以被安装在变频
器输出端。其可平滑输出端的矩形
电压脉冲,将其转换为类似正弦输
出电压。
正弦波滤波器的功能和用途
• 降低电机端子处出现的电压上升速
率 (du/dt)
• 降低峰值电压 Û
LL
• 降低电机噪音
• 允许使用较长电机电缆。
• 提高 EMC 特性
• 与 Danfoss 变频器配合使用时,正
弦滤波器能够使用符合 EN 61800-3
RFI 类别 C2 的未屏蔽电机电缆。
何时使用正弦波滤波器?
• 带有液体泵
• 电机电缆非常长(其中包括因并联
操作所必需的情况)
• 带有井泵
• 绕组间绝缘差的电机
• 未使用标准电机时(请咨询电机制
造商)
• 带有某些类型的压缩机
改造
如果设备操作人员将先前由主电源直
接供电的老款电机改造为速度控制运
行,并添加变频器,则始终建议使用
正弦波滤波器,除非电机数据表表明
线圈能与变频器配合使用。
实施改装时,将老款低效率电机更换
为新的高效率电机是合算的。此种情
况下,则无需补充性正弦波滤波器。
由于降低了能耗成本,通常新电机很
快便能得到投资回报。
36
du/dt 滤波器 正弦波滤波器 共模滤波器
电机绝缘应力 降低 – 可使用较长的电机电缆 降低 – 可使用较长的电机电缆 无降低
电机轴承应力 略微降低 降低循环电流,但未降低同步电流 降低同步电流
电磁兼容性
最大限度增加电机电缆长度、
EMC 兼容性
最大限度增加电机电缆长度,
未改变 EMC 兼容性
开关频率时的电机噪音 无影响 降低 无影响
相对尺寸(与变频器相比) 15–50%(取决于功率) 100% 5–15%
电压降 0.5% 4–10% 无
消除电机电缆谐波。
EMC 等级无变化
取决于制造商
FC 102:最长 150 m 屏蔽
取决于制造商
FC 102:最长 150 m 未屏蔽
消除电机电缆谐波。
EMC 等级无变化
取决于制造商
FC 102:最长 150 m 屏蔽或最长
300 m 未屏蔽
取决于制造商
FC 102:最长 500 m 未屏蔽
降低高频辐射(1 MHz 以上)。
EMC 等级无变化
取决于制造商
FC 102:最长 150 m 屏蔽
取决于制造商
FC 102:最长 300 m 未屏蔽
步骤 3
Page 37

电机电缆
Installation method E - Installation frei in Luft,
an Tragseilen sowie auf Kabelpritschen und
额定电压
电机电缆中出现的峰值电压是变频
器直流回路电压的三倍。峰值电压
会显著增加电机电缆和电机绝缘应
力。如果变频器输出端没有 du/dt
滤波器或正弦波滤波器,增加的应
力会更大。
因此,电机电缆的额定电压规格至少
为 U0/U = 0.6/1 kV。利用此规范执行
电缆高压绝缘测试的测试电压至少为
3,500 V 的交流电,通常为 4,000 V 的
交流电,在实践中已证实其具有良好
的耐绝缘击穿性。
电缆尺寸选择
电机电缆所需的横截面积取决于变
频器的输出电流、周围环境和电缆
安装类型。允许谐波通过的导线横
截面积无需过大。
为选择和确定电缆和导体尺寸,EN
60204-1 和 VDE 0113-1 提供了导线横
截面积高达 120 mm² 的电流容量数
据。如果需要更大的导线横截面积,
可在 VDE 0298-4 中了解有用信息。
电机电缆长度
安装较长的电机电缆,选择电缆尺寸
时,必须考虑因电缆导致的电压降。
设计系统时,确保电机端得到变频
器输出的全电压,即使电机电缆较
长。可连接到标准变频器的电机电
缆长度通常为 50 至 100 米。即使使
用此长度的电缆,某些制造商的产
品仍无法为电机提供输出全电压。
如果用户需要的电缆长度大于 100 m,
则仅有几个制造商的标准产品能够
满足此要求。否则,必须提供补充
性电机电抗器或输出滤波器。
节能
电机电缆的电压降以及因此导致的
热损耗几乎与电缆长度成正比,同
时还取决于频率。
因此,应尽量缩短使用的电缆长
度,且导线的横截面积不要大于电
气所必需的横截面积。
适当屏蔽的电缆
屏蔽电缆的屏蔽覆盖率至少为 80%。
一些适用电缆类型示例:
– Lapp Ölex 100-CY
– Helu Y-CY-JB
– Helu Topex-EMV-UV-2YSLCYK-J
注意:咨询制造商了解可连接至变
频器的电缆长度和预期电压降。
使用标准 VLT® HVAC Drive 变频器时,
您可连接长达 150 m 的屏蔽电缆或
300 m 的未屏蔽电缆,同时电机仍
能获得全电压。
环境温度为 40°C 时,PVC 电缆的电流额
定值 [A]
mm² B1 B2 C E
1 10,3 10,1 11,7 12,4
1,5 13,5 13,1 15,2 16,1
2 18,3 17,4 21,0 22,0
4 24,0 23,0 28,0 30,0
6 31 30,0 36,0 37,0
安装方式 B1:线管或封闭式配电槽中的电缆
10 44,0 40,0 50,0 52,0
16 59,0 54,0 66,0 70,0
25 77,0 70,0 84,0 88,0
安装方式 C:直接安装在墙面上或墙面内
和/或天花板或电缆桥架上
安装方式 B2:线管或封闭式配电槽中的多芯电缆或多心屏蔽电缆
Installation method E - Installation frei in Luft,
安装方式 E:安装在露天和电缆线架上
37
Page 38

接地
接地的重要性
PE
Frequency converter
Output
lter
Protective earth outdoor
conductor
To avoid disturbance
do not use facility
earthing
Facility earthing
每个系统或设备都应有接地计划。
接地措施通常是满足 EMC 和低压规
范所必需的条件。接地措施是有效
利用其它措施的先决条件,例如屏
蔽层和滤波器。如果没有进行正确
接地,则其它措施也不会奏效。因
此,在改装屏蔽层或滤波器前,必
需先检查和验证接地布局是否符合
适当实施的 EMC,也是排除故障的
第一步。
导电材料
操作员必需确保金属表面实施了低
阻抗连接的接地。从 EMC 角度而
言,决定性因素不是导体横截面
积,而是其表面积,因为流经表面
的高频电流会产生集肤效应。
最小表面积的导体限制排泄泄漏电
流的能力。接地表面具有屏蔽作
用,降低环境电磁场的振幅。
星形配置的接地系统
所有接地点和组件必须尽可能地直
接连接到中央接地点,例如通过电
势均衡导轨。如此,接地系统中
的所有连接点都能快速连接到接地
点。必须明确定义接地点。
接触点
喷漆和清除锈蚀物质后,必须连接
到表面积较大的接触点。为此,锯
齿状垫圈比平垫圈更适宜。最好使
用镀锡、镀锌或镀铬组件,而不是
喷漆组件。连接器中必须提供多个
用于屏蔽连接的触点。
导体表面积
高标准电缆可提供排泄高频电流的
大横截面积,例如高柔性的仪器电
缆或特殊接地带或电缆。如今,实
际应用中经常使用接地编织带;取
代了过去使用的硬导线。在横截面
积相等时,这些编织带拥有较大的
表面积。
注意:系统接地能有效促进设备顺
畅无故障运行。务必避免形成接地
回路。必须满足良好的电位均衡。
在设计和项目规划阶段尽早制定合
适的接地计划。
38
步骤 3
Page 39

屏蔽
DDC
去掉电缆绝缘
接地片
输出继电器
DDC 等 机箱板
最小 10mm²
最小 10mm²
PE 最小 10mm²
电机
补偿电缆
控制电缆
主电源电压
L1
L2
L3
PE
电动机电缆
所有电缆安装在
一侧的板上。
控制电缆、电机电缆
与信号电缆之间至少
相距 200mm。
变频器
屏蔽的重要性
错误
正确
屏蔽的目的是为了降低辐射干扰程度
(可能会影响附近的系统或组件)和
提高单个设备的抗干扰性(抵抗外源
干扰)。
在现有系统中实施屏蔽措施(例如更
换电缆或增加屏蔽罩)需要花费较大
成本。通常,变频器制造商会提供满
足强制极限要求的适用信息,其中还
包括必需的其他措施信息,例如屏蔽
电缆。
变频器可在其输出端生成峰值脉冲。
这些脉冲包含高频组分(扩展到千兆
兹范围),其可导致电机电缆产生不
良辐射。这就是必需使用屏蔽电机电
缆的原因。屏蔽层可“捕捉”高频组
分,并将其传回到干扰源,此实例中
的干扰源为变频器。
屏蔽电缆和接线
即使是符合极限的优良屏蔽层也无法
完全消除辐射。在近场区域内,可找
到此环境中组件和系统模块能够抵抗
的电磁场,且不会影响其运行。此处
的标准要求特定距离极限的统一性
(例如距离为 10 m 时,为 30 dB,
B 类)。考虑允许的极限范围时,该
标准区分了第一种环境(居住环境)
和第二种环境(工业环境)。有关详
情,请参阅本手册第 22 页“操作地
点是决定性因素”部分。
屏蔽连接
必须始终连接电缆屏蔽层,实现有效
电缆屏蔽。为此,可使用 EMC(接
地)电缆密封管或接地电缆夹。其
可完全覆盖屏蔽层,并将其大面积接
地。屏蔽层应直接连接到接地点,并
通过较大面积进行紧固,尽可能缩减
电缆两端的接地线。
所有其他连接方式都会降低屏蔽的有
效性。用户通常会将屏蔽层拧成辫
子,用夹子端将其连接到地面。此种
连接方式会对高频信号组件产生高传
输阻抗,导致从屏蔽层辐射干扰,而
不是返回到干扰源。因此,屏蔽效果
最多可降低 90%。
屏蔽间隙
例如端子、开关或连接器等屏蔽间
隙必须用阻抗尽可能小且表面积尽
可能大的连接线进行桥接。
39
Page 40

屏蔽
接地
屏蔽层接地对其效率影响十分大。因
此,机箱安装螺丝下方必须安装锯齿
状垫圈或开口垫圈,并清洁喷漆表
面,以获得最低阻抗连接点。例如,
如果紧固螺丝下方使用平垫圈,则氧
化铝机箱不能提供良好接地。接地线
缆应是横截面积较大的线缆或最好是
多芯接线。如果低功率电机使用的导
线横截面积小于 10 mm²,则在变频
器和电机之间必须单独连接横截面积
至少为 10 mm² 的 PE 线缆。
电机电源电缆
为满足辐射干扰极限,变频器和电机
之间的电缆必须为带有连接到设备两
端的屏蔽层的屏蔽电缆。
信号电缆
电机电缆和信号电缆之间的距离至
少为 20 cm,尽可能增加主电源电缆
和电机电缆布线距离。增加距离可
显著降低干扰效应。分开距离较小
时,必须采取其他措施(例如分频
器束带)。否则会耦合或转移干扰。
必须在两端以与电动机电缆屏蔽层
相同的方式连接控制电缆屏蔽层。
在实践中,只有特殊情况下才考虑
单端接地。但是,不建议如此。
屏蔽类型
变频器制造商建议使用屏蔽电缆屏蔽
变频器和电机之间的连线。选择时要
考虑两个主要因素:屏蔽覆盖率和屏
蔽类型。
屏蔽覆盖率是指屏蔽层覆盖的电缆面
积,应至少为 80%。对于屏蔽类型,
已证实实际应用中单层铜丝编织屏蔽
层非常有效。非常重要的是屏蔽层是
编织的。相反,缠绕铜丝屏蔽层(例
如类型 NYCWY) 不能覆盖狭缝区域,
高频成分能轻松穿过这些缝隙。供漏
电的表面积也会显著缩小。
屏蔽方面需要改善的地方还很多。
可从电缆中获得理想屏蔽效应。对
于短距离连接,可使用金属软管或
管路作为备选方案。只有在某些情
况下,电缆导管可更换屏蔽层(带
有良好覆盖连接的防辐射导管和导
管组件和地面之间连接合理)。
双屏蔽电缆能进一步衰减发射和辐射
的干扰。内部屏蔽是一端连接的,而
外部屏蔽是两端连接的。双绞线可削
减磁场。
带有双绞线的屏蔽电缆可用于信号线
缆。磁场衰减可从单屏蔽层的 30 dB
左右增加至带有双屏蔽层的 60 dB,
如果线缆为双绞线,还可增加至约
75 dB。
传输阻抗 Zt
mΩ/m
105
104
103
102
10
1
10-1
10-2
10-3
0,01 0,1 1 10 100 MHz
存在多种类型的屏蔽电缆。只有其中某些适用于和变频器配合使用。
镀铝铜线
螺旋铜线或钢芯电缆
单层交织铜线,覆盖百分比
不等的屏蔽丝网
双层交织铜线
双层交织铜线,带有磁性
屏蔽中间层
铜芯或钢芯电缆
40
步骤 3
Page 41

步骤 4:选 择 变 频 器
基本设计
在实践中,设计人员和操作员经常
只根据变频器的额定功率 (kw) 来选
择变频器。但是,必须始终根据最
大系统负载下的实际额定电机电流
Inom 来选择变频器。此种选择标准
更可靠,因为电机输出功率取决于
机械轴负载,而不是输入功率。
也不考虑电机效率。相反,变频器
额定功率 (kw) 是根据四极电机的额
定功率 Pnom 确定的。
此外,相同功率等级的电机可能有
不同的额定电流,这取决于电机制
造商和效率等级。例如,11-kW 电机
的额定电流范围为 19.8 A 至 22.5 A。
注:11 kW 的 VLT® HVAC Drive 变
频器的额定电流为 24 A。该变频
器能为驱动额定功率为 11 kW 的
电机提供充足的备用功率。
但是,仅凭额定电流不足以确定相应
地输入功率。同时变频器必须能够提
供足够高的电机电压。对于 400 V 的
主电源系统,这意味着电机端子为
50 Hz 时可达到最大的 400 V。但目前
市场上仍有无法达到此结果的变频
器。由于滤波器、电抗器和电机电缆
中出现了电压降,因此输出电压也会
降低。例如,如果输出电压降低到
390 V,则电机需要更大的电流来生
成所需功率。
注:VLT® HVAC Drive 设备采用了特
殊调制方法以提供电机全电压。
即使主电源欠压 10%,仍能维持
电机额定电压和电机额定转矩。
由于损耗增加与电流是二次方的关
系,因此电机会产生更多热量,进
而缩减使用寿命。当前,用户在设
计时还要考虑增加的电流需求。
恒定转矩或可变转矩
电机驱动的负载是选择正确变频器
的关键因素。必须区分转矩特性增
加与速度增加(例如离心泵和风
扇)成二次方关系的负载和在电机
整个工作范围内都是高转矩的负
载,即使是低速运行(例如罗茨鼓
风机)。
HVAC 应用中大多数变频器系统的负
载曲线中的转矩增加与速度成二次方
关系,直到达到额定转矩。为在这些
负载条件下实现最佳效率操作,变频
器提供的电机电压的增加与电机旋转
磁场频率成二次方关系。
对于具有恒定高转矩的应用而言,
多数情况下也需要考虑重载下的加
速和启动要求。在这种情况下,例
如为启动内部沉积了淤泥的泵,克
服产生的静摩擦,除额定电机转矩
外,变频器还必须能提供短时的附
加驱动功率。此种瞬时可用的最大
转矩被称为过载转矩。
对于无需明显大于电机额定转矩的
启动转矩的应用,通常而言,使用
相对低的过载功率便可以(例如空
载启动的罗茨鼓风机所需转矩仅是
电机额定转矩的 110%)。
注意:容积式泵、罗茨鼓风机
和压缩机不属于流体设备范
畴。由于其工作原理,与此类
设备配合使用的变频器应设计
为恒定转矩。
41
Page 42

Drehzahlabhängige
Belastungscharakteristik
HVAC/R 应用负载曲线
Drehzahlabhängige
Belastungscharakteristik
Drehzahlunabhängige
Belastungscharakteristik
Drehmoment
特性曲线和应用
恒定转矩应用
低启动转矩(110% 过载)
涡轮式压缩机 [0.6 至 0.9 额定值]
螺杆式压缩机 [0.4 至 0.7 额定值]
活塞式压缩机 [0.6 至 0.9 额定值]
标准启动转矩 [过转矩]
涡轮式压缩机 [1.2 至 1.6 额定值]
螺杆式压缩机 [1.0 至 1.6 额定值]
多缸压缩机 [高达 1.6 额定值]
4 缸压缩机 [高达 1.2 额定值]
6 缸压缩机 [高达 1.2 额定值]
高启动转矩 [过转矩]
2 缸压缩机 [高达 2.2 额定值]
4 缸压缩机 [高达 1.8 额定值]
6 缸压缩机 [高达 1.6 额定值]
注意:通常,压缩机具有限制速度范围(最小/最大速度或频率)和受限的启动/停止次数和/或运行时需要正弦/滤波器。
谨记使用泵前,先检查泵的转矩特性。
可变转矩应用
风扇
离心泵
1
井泵
增压泵
过滤进料泵
地下水泵
热水泵
加热泵(初级和次级电路)
管道式叶轮泵(固体)
冷却水泵(初级和次级电路)
蓄水泵
污泥循环泵
排水泵1
涡轮压缩机
潜水泵
剩余污泥泵
1
推荐的正弦波滤波器
1
1
恒定转矩
不受速度影响的负载特性
转矩
42
速度
可变转矩
受速度影响的负载特性
转矩
速度
步骤 4
Page 43

M
M
VSD
M
M
M
VSD
正弦
滤波
器
M
多电机运行
(特 殊 情 况)
设计
如果操作员打算用同一变频器同时
运行几个并联的电机,则设计过程
中必须考虑以下因素:
相连电机以相同额定速度运行。
这意味着变频器要以相同频率和相
同电压驱动这些电机。
必须将几个电机额定电流和功率
相加。
根据功率和电流总和选择适用的变
频器。
为保护电机,操作员必须串联连接
电机的 PTC 热敏电阻,然后变频器
将监测此串联信号。
注意:由于将串联 PTC 热敏电阻的
电阻相加,如果并联运行两个以上
电机,则使用热敏电阻监测变频器
保护电机的性能毫无意义。
电缆布线
为避免多个电机同时运行:
并联导线可产生额外电容。因此,用户应避
免使用此类连接。
要避免
M
VSD
M
M
由于 LC 滤波器阻碍了时钟频率,因此工作电
流会降低。此时,可并联连接电机。必要
时,还可同时长距离布线电机电缆。
建议的
正弦
滤波
器
VSD
M
M
M
多电机运行的建议:连接各个电机的电缆要
使用菊花链式。
建议的
M
VSD
M
M
43
Page 44

EMC 措施
将理论应用到实践中
所有变频器都是宽频干扰源,这表示
其可辐射干扰的频率范围较广。设备
操作员可采取适当措施来降低变频器
辐射的干扰量。例如,可通过使用
RFI 滤波器和主电源电抗器来确保设
备无故障运行。在某些产品中,已将
这些组件安装在变频器中。在其他产
射频干扰
实践建议
请参阅本手册第 21 页了解射频干扰
的详情。实践的主要目的是获得能
稳定运行的系统,且组件之间无干
扰。但是,经常会在改装和/或引入
新组件后出现问题,再也不能在无
干扰和/或仪器信号不受影响的情况
下进行准确测量。这些正是必须避
免的缺陷。
为达到较高的抗干扰性能,建议使
用带有优质 RFI 滤波器的变频器。其
应满足 EN 61800-3 产品标准中规定
的类别 C1 要求,以及 EN 55011 通用
标准的 B 级限制。
此外,如果 RFI 滤波器不符合类别
C1,而是仅符合类别 C2 或更低类
别,则必须在变频器上贴上警告标
识。操作员负责完成此项工作。
正如第 22 页所述的一样,如果出现
问题,检查机构应始终遵循 EN 55011
通用标准中规定的消除工作环境中
A1/A2 和 B 级限制干扰的建议。由操
作员承担解决 EMC 问题的费用。最
终操作员负责根据这两个标准适当
分类设备。
品中,设备工程师必须在机柜中预
留安装这些组件的空间(会产生额
外费用)。
有关 EMC、低频主电源干扰和射频
干扰的一般信息,请参阅本手册第
13 页。
使用电缆传输信号和能量时,如果
未采取适当措施,则传导干扰很容
易传播到系统或设备的其他组件
中。相反,设备或电缆直接辐射的
干扰受空间限制。每远离干扰源一
厘米,其强度就会有所减弱。因
此,在符合 EMC 规定的适用机柜中
安装变频器通常足以限制射频干
扰。但是,系统操作员应始终提供
适当滤波器来限制传导干扰。
RFI 过滤器的两种安装方法
在实践中,RFI 滤波器有 2 种安装
方法。某些制造商将 RFI 滤波器作
为设备的标配组件,而其他制造商
则将其作为选件。内置滤波器不仅
节省大量空间,而且还可以避免装
配、布线和材料产生的额外成本。
然而,最重要的优点在于集成滤波
器完美的 EMC 合规性和布线。
安装在变频器前端的外部 RFI 滤波
器选件还可引发压降。在实践中,
这意味着变频器输入不能达到全主
电源电压,可能需要规格更大的变
频器。装配、布线和材料将产生额
外成本,也未测试 EMC 合规性。
注意:优质变频器标配有优质的 RFI
保护和降低主电源干扰的组件。这
些组件大约为变频器价格的 15 至
20%。
另一个重要因素是可最大限度增加
连接电机电缆长度,且变频器仍能
满足 EMC 极限。在实践中,长度范
围在 1 米至 50 米之间。更优质的
RFI 滤波器需要较长的电缆。
注意:为确保变频器系统不受干扰
地运行,应始终使用类别为 C1 的
RFI 滤波器。VLT® HVAC Drive 装置标
配有符合类别 C1(EN 61800-3) 的内置
RFI 滤波器,可与电压为 400 V、功
率额定值高达 90 kW 的主电源系统
配合使用,或标配有符合类别 C2 的
滤波器时,可与功率额定值为 110
至 630 kW 的主电源系统配合使用。
符合 C1(传导干扰) 的 VLT® HVAC
Drive 装置可使用长达 50 m 的屏蔽
电机电缆,符合 C2 的该装置可使用
长达 150 m 的屏蔽电机电缆。
44
步骤 3
Page 45

主电源干扰
直流回路可影响主电源干扰
请参阅第 15 页了解低频主电源干扰
的基础知识以及降低干扰的措施。
整流器负载使用的不断增加加重了
主电源干扰问题。整流器可吸取主
电源的非正弦电流。变频器产生的
主电源干扰主要来自直流回路电容
器的充电电流。电流始终以接近主
电源电压峰值的瞬时脉冲流动。由
于电流较大,主电源电压会在瞬间
所有下降,且主电源电压不再是正
弦状。为保证主电源质量,当前必
须将电流的第五个谐波限制到 THD
的 40% 左右。EN 61000-3-12 标准规
定了该要求。
在操作员必须将主电源干扰降低到
THD 水平的 10% 或 5 % 以下时,可
采用滤波器选件和有效措施来完全
衰减设备的主电源干扰。
降低措施
设备操作员可采用多种选件来限制
主电源干扰。可将这些选件分为无
源和有源措施,其在设计方面大为
不同。
主电源电抗器
降低主电源干扰的通用和成本最低
的方法就是在直流回路上或变频器
输入端安装电抗器。
在变频器上安装主电源电抗器会增
加直流回路电容器充电电流流动时
间,降低电流振幅,以及显著降
低主电源电压失真(降低主电源干
扰)。主电源电压失真取决于主电
源系统的质量(变压器阻抗和线路
阻抗)。下表中的数值可作为以供
电变压器额定功率的百分比表示的
连接变频器负载(或其他三相整流
器负载)的参考。如果超出最大
值,则应咨询变频器制造商。
除降低主电源干扰外,由于主电源
电抗器限制了电流峰值,因此使直
流回路电容器充电更加缓和,进而
延长电容器使用寿命。主电源电抗
器还能增加变频器承受主电源瞬态
的能力。由于输入电流较小,可降
低导线横截面积和主电源保险丝或
断路器额定值。但是,电抗器会增
加成本和占据空间。
变压器上最多有变频器负载的 20%
如果 FC 无降低主电源干扰措施,这意味着没有堵塞或仅存在轻度
堵塞(例如 UK 2%)
变压器上最多有变频器负载的 40%
如果 FC 有降低主电源干扰的措施,这意味 UK 堵塞至少为 4%
注:所有 VLT® HVAC Drive 变频器
都标配有内置直流回路电抗器形
式的主电源电抗器。如此可将
THD 从 80% 降低到 40%,进而满
足 EN 61000-3-12 要求。因此,此
效果可与三相主电源电抗器相媲
美 (UK 4%)。不存在变频器必须补
偿的电压降;可给电机供应全电
压 (400 V)(请查阅第 35 页)。
上述最大负载值为建议的参考值,
是根据设备无故障运行经验得出的。
45
Page 46

EMC 措施
低谐波变频器是指带有作用于主电源的内置有源滤波器的变频器。
每周期为 12、18 或 24 个脉冲
的整流器
在实践中,主要在较大功率范围内发
现带有整流器的变频器的每周期具有
大量脉冲数。
为实现正常运行,其需要特殊变压器。
无源滤波器
包含 LC 回路的无源谐波滤波器适用
于所有情况。无源滤波器的效率较
高,通常在 98.5% 左右或更高。这
种设备非常坚固耐用,通常无需维
护,除冷却风扇外(如果存在)。
使用无源滤波器时必须谨记以下内
容。如果空载运行无源滤波器,则
其相当于电容式无功功率源,因为
滤波器内部有循环电流。根据特定
应用,最好使用一组滤波器,选择
性连接和断开。
有源滤波器、有源前端和低谐
波设备
基于半导体器件的改善和现代化微
处理器技术,可用创新性方法使用
有源电子滤波器系统。其能连续测
量主电源质量,利用有功电流源将
特殊波形输送到主电源系统中。最
终结果就是产生正弦电流。
与先前说明的滤波器选件相比,新
一代滤波器的结构比较复杂,因为
其需要快速采集高分辨率数据并具
有优质计算性能。
无法为提及的降低主电源干扰措施
提供任何基本建议。重要的是在设
计和工程设计阶段做出正确决策,
获得可用性高、主电源干扰和射频
干扰低的变频器系统。在任何情况
下,在决定使用降低措施前,必须
先慎重分析以下因素:
- 主电源分析
- 准确了解主电源拓扑结构
- 电气设备可用空间的空间限制
- 主电源配电或子配电系统的选项
注意:使用复杂有效措施时,存在无
法实现目标的风险,因为这些措施具
有严重缺点,即其可产生 2 kHz 以上
的频率干扰(请查阅第 18 页)。
46
步骤 3
Page 47

漏电断路器
AC/DC 漏电保护设备
在德国,以前用不同术语来表示仅
对交流敏感或对交流和直流都敏感
的漏电保护设备。这些设备在国际
上被称为漏电断路器 (RCCB)。EN
61008-1 中规定了更专业的术语为
“剩余电流装置”(RCD)。
如果您在受保护区域操作故障时可生
成直流电流的设备,则必须使用对直
流和交流电流敏感 RCD。这适用于连
接至三相主电源带有 B6 整流级的所
有电气设备(例如变频器)。
根据 IEC 60755,此类 RCD 被称为 B
类 RCD。由于其工作原理,变频器会
生成漏电电流,因此设备工程师和/
或操作员在选择故障电流额定值时应
考虑此问题。咨询变频器制造商了解
推荐您的应用使用的 RCD 类型。
M
RCD 必须直接安装在主电源和整流
器之间。不得与其他 RCD 集成分层
结构。
漏电电流水平
漏电电流大小取决于几个因素。通常
来说,功率越高的变频器和电机,漏
电电流越大。功率范围为 1.5 kW 且没
有射频干扰抑制措施且电机电缆较短
(2 m 左右)的变频器的漏电电流为
4 mA 左右。如果需要采用 B 级射频
干扰抑制,相同配置的漏电电流可增
加至 22 mA 左右。带有 B 级射频干扰
抑制和较短的屏蔽电机电缆的 20 kW
的变频器可产生约 70 mA 的漏电电
流。对于电机电缆,用户可假设每米
电机电缆可产生 0.5 至 2 mA 电流。
双线连接产生的电流低于单线连接。
L1
L2
L3
N
N
31
5
FI-RCD
PE
B 类 RCD 有两条独立监测电路:一个电路用于
监测纯直流,另一个电路用于监测交流组件
的故障电流。
A
n
n
E
2
N
4
W1
T
W2
6
负荷
47
Page 48

接地和电机保护
接地措施实践
在步骤 3(第 31 页)的“电机和接
线”部分详细说明了接地措施。
如果应用需要外部滤波器,则安装
位置应尽量接近变频器。滤波器和
设备之间要采用屏蔽电缆,且滤波
器的主电源端和设备端应连接接地
导线。还建议将滤波器安装在与地
面齐平的位置,以便降低滤波器外
壳和接地之间的阻抗。
如果出现故障(相位缺失或不对称
负载),滤波器生成的漏电电流会
远远大于额定值。为避免出现危险
电压,必须在接通电源前,将滤波
器接地。当漏电电流为 3.5 mA 和更
大时,根据 EN 50178 或 EN 60335:
-接地保护导线的横截面积必须为
10 mm² 或更大;
-或必须监测接地保护导线有无开路;
-或必须额外安装第二个接地保护
导体。
此处的漏电电流为高频干扰的信号。
这要求使用有较大表面积且用最短
的线路连接到接地电势的低阻抗线
路进行接地。
注意:如果安装过程中执行的措施
不符合良好的 EMC 实践性,即使使
用应对主电源干扰和射频干扰的最
好措施也是无用。此种情况下无法
避免干扰。
电机保护和电机 PTC 热敏电阻
变频器可保护电机免受过大电流的
影响。电机绕组中的热敏电阻传感
器或热熔断路器可为电机提供最佳
保护。通过变频器上的适当输入端
子来监测该信号。
符合 DIN 44081 或 DIN 44082 的热
敏电阻旨在在额定响应温度 (RRT) 的
一定范围内提供电阻 (RRT – 5°C <
550 Ω;RRT + 5°C > 1330 Ω)。许多
变频器都有适用于监测此类热敏电阻
的功能。如果在爆炸危险区域内操
作电机,则只有经过认证的设备可
监测热敏电阻(请参阅第 30 页)。
电机保护开关的保护功能受限于直
接主电源操作。对于带有变频器的
电气系统,变频器经过适当的线路
旁路后,在紧急情况下仅对电机提
供保护。电机开关保护功能对变频
器操作无效。但是,如果规格选择
正确,在与变频器驱动电机配合使
用时可发挥良好作用,作为仅保护
接线的三相断路器。
注:许多变频器都有称作“电机热
图像”的辅助功能。根据电机数据
和传输给电机的功率大小计算电机
温度。通常使用该功能时要十分小
心,其会比绝对需要时提前跳闸。
通常不考虑计算开始时的实际环境
温度。但是,如果没有其他可用的
电机保护措施,此功能可提供基本
保护措施。
注意:使用 VLT® HVAC Drive 时,通常
使用端子 50 和 54 连接热敏电阻。此
端口适用于利用三个到六个 PTC 珠状
热敏电阻来监测电机温度(标准配
置:每个电机使用三个)。
48
步骤 3
Page 49

操作员控制和数据显示屏
简单操作概念
所有变频器的基本技术都是一样的,
因此简化使用是决定性因素。许多功
能和设备或系统集成都需要简化操作
的概念。必须满足简化和可靠配置和
安装的所有要求。
选件从简单便宜的数字显示屏到可以
文本显示数据的舒适控制面板。简单
的控制面板足以满足观察操作参数的
基本任务,例如电流或电压。
相比之下,具有舒适性能的控制面板
可让显示屏显示其他参数或同时显示
所有参数。
明确的功能分类和简易的手动操作也
是可能的,以及通过软件访问的选
件、现场总线访问,甚至是利用调制
解调器器或 Internet 进行远程维护。
现代化变频器应在一个设备中结合
下述的所有操作理念或实现这些理
念,并且至少允许随时切换手动和
远程控制。
此控制面板凭借用户友好性,在 2004 年
赢得了国际“iF 设计奖”。凭借这一优
点,34 个国家的 1000 个公司在“人机和
通信接口”类别中选择了 LCP 102。
图形控制面板易于使用,可以纯文
本格式显示信息。
易于调试
如 Danfoss 智能启动等功能大
大简化了变频器调试过程。
其可指导用户完成基本变频
器设置。
49
Page 50

操作员控制和数据显示屏
本地控制操作
基本要求是支持利用本地控制面板
进行本地操作。即使是联网通信时
代,许多任务仍需要直接控制设备
的功能 – 例如调试、测试、工艺优
化和现场设备维护活动。
在这些情况中,操作员或技术人员
要能够更改本地数值,在系统中直
接保存更改并执行相关任务,例如
故障诊断。为此,控制面板应能提
供简单直观的人机界面。
清晰显示屏
理想解决方案是图形显示面板,因
为其允许用户选择用户界面的首选
语言,且基本显示模式可显示具体
应用的基本参数。
为保持清晰度,此状态信息必须限
制为重要参数,且必须能够随时应
用或更改参数。还能根据操作员的
知识水平禁用或隐藏某些功能,限
制参数显示,且能修改工艺调节和
控制实际需要的参数。
为优化集成诊断功能的使用,除字
母数字数据外,能显示图表(“作
用域范围”)这一功能十分有用。
在许多情况下,显示此种数据可简
化故障排除,例如斜坡形状和/或转
矩曲线。
统一概念
在 HVAC/R 系统中,可在多种应用中
使用大量的变频器。通常来自相同
制造商的大多数变频器主要是其功
率额定值以及规格和外观不同。变
频器的操作界面统一且在整个功率
范围内控制面板都相同能为设备工
程师和设备操作员提供优势。
基本原理是简化操作界面,提高调试
和排除故障(如果需要)的速度和效
率。因此,基于即插即用控制面板的
理念已在实践中证实其价值。
集成到柜门中
对于变频器安装在机柜中的许多设
备而言,设备工程师应将控制面板
集成到机柜门上,实现过程可视
化。只有具有可拆卸式控制面板的
变频器才能实现可视化。使用安装
架集成控制面板在机柜门上时,无
需打开机柜门便可控制变频器及读
取其操作状态和工艺数据。
注意:确保计划集成到系统的变频
器具有正确的操作理念。如今变频
器功能已不是唯一的重要因素,能
够最大限度简化操作配置和编程的
设计也成为了一种优势。快速、方
便用户操作、明了直观也非常重
要。这是减少工作量的唯一方式,
进而降低负责操作变频器的员工熟
悉和后续互动时间。
利用现代化变频器提供的多种功
能,通常有几百个参数可用于优化
调节,如此能减少操作员错误,进
而减少成本昂贵的停机和工厂停产
问题。同样,该显示屏中的每个功
能都具有集成的帮助功能,以便随
时帮助调试技术人员或维护技术人
员,尤其是很少使用的参数,进而
尽量减少操作员错误。
而且还能在机柜门关闭时配置和读取变频器参数。
50
Page 51

利用 PC 进行控制和参数配置
扩展选件
除用控制面板进行操作外,现代化变
频器通常还支持利用 PC 程序配置参
数和读取数据。该软件通常在
Windows 下运行,支持几种通信接
口。其能够通过传统的 RS 485 接口、
现场总线(Probus DPV1、以太网
等)或 USB 接口进行数据交换。
利用结构清晰的用户界面能快速了
解系统中所有变频器的概况。优质
的程序还能让用户管理带有多个变
频器的大型系统。可在线或离线进
行参数配置。理想情况是,程序还
允许将文档集成到系统中。此外,
还能通过该程序访问系统电气图或
操作手册。
注:MCT 10 程序是基于 Windows 的
设计工具,能简化 VLT® HVAC Drive 装
置系统的设计、参数配置和编程。
除参数配置外,变频器的 PC 软件可能
让用户记录工艺数据或管理系统。
Page 52

数据交换
总线系统
现代化变频器是一款智能设备,能
够处理变频器系统中的多项任务。
不过即使现在,许多设备仅能与控
制系统中的四个数据点或 DDC 控制
配合使用,仅能充当速度控制器。
这意味着操作员无法充分利用许多
有用的功能,无法访问存储的系统
数据。但是,通过将现场总线链
接,例如 BACnet,集成到控制系统
中,用户能轻松地充分发掘变频器
的潜能。仅利用一个硬件数据点,
用户便可充分访问安装变频器的所
有对象。可简化接线和调试,进而
节约安装阶段的成本。可利用大量
数据实现设备有效管理。通过分析
采集的故障信息诊断故障,即使利
用远程控制也可采取正确的故障纠
正措施。
改善报警管理
详尽的报警信息能简化可能故障原
因的精确预测,进而为远程设备监
测提供有效支持。利用调制器或网
络进行的远程维护可快速显示状态
和/或故障信息,即使采用的是远程
系统或系统组件。
改善设备管理
控制室操作员可远程监测和调节所
有变频器设置。可随时读取和处理
状态数据,例如输出频率或功率消
耗。无需其他组件,便可管理其他
有效能量和峰值负载数据。
降低安装成本
无需为每个变频器配置显示屏。用
户或操作员可通过控制系统访问所
有相关变频器数据。
利用两线连接简化接线
未使用的变频器输入和输出端可作
为 I/O 端口,将应用或建筑中的其他
组件(例如传感器、滤波器和限位
开关)集成到控制系统中。许多情
况下,添加额外的 I/O 点的成本低于
安装和编程外部/附加 DDC 控制器。
无需输入和输出组件,因为单个硬
件数据点便足以控制变频器。
无需其他组件便具有监测功能(例
如电机热敏电阻监测、空转泵保护
等)以及输出和工作时间计数器。
简化调试
可在控制室中进行参数配置。所有
设置能快速和轻松地从一个变频器
复制到另一变频器中。
设置的持续备份可存储在显示存储
器中。设计人员和调试员工可在按
下按钮时记录设置。
注意:RGO 100 远程监护选项设立
了监测、维护和处理一个或多个设
备中变频器报警的新标准。其支持
多种典型任务,例如远程操作、远
程维护、报警处理和记录系统配置
和系统监测数据。
VLT® HVAC Drive 总线
集成式 可选
Modbus RTU MCA 101 – Probus DP V1
FC 协议 MCA 108 – LONworks
N2 Metasys MCA 109 – BACnet(扩展)
FLN Apogee
BACnet(标准) MCA 120 – Pronet
MCA 121 – EtherNet/IP
MCA 122 – Modbus TCP
52
步骤 3
Page 53

其他选择因素
过程控制器
现代化变频器是智能变频器控制器。
其可执行传统上由 PLC/DDC 处理的
任务和功能。还可使用实施的过程
控制器构建独立的高精密控制回路。
维护
实际上,大多数变频器都无需维
护。高功率变频器有内置过滤垫,
操作员必须根据粉尘暴露情况不时
进行清洁。
存放
同所有的电子设备一样,变频器必
须存放在干燥的地方。必须遵守制
造商对此方面规定的技术参数。某
些制造商规定必须定期运行该设
备。为此,用户必须将设备连接到
此设备尤其适用于 DDC 容量不足或
无 DDC 的系统的改装。
如果其有足够的功率容量,则变频
器 24 V 的直流控制电压可给激活的
但是,必须注意的是变频器制造商
规定了设备中冷却风扇(约 3 年)
和电容器(约 5 年)的维护间隔。
规定的电压上,持续一定时间。运
行可有效防止设备直流回路中电容
器的老化。老化速率取决于设备中
所用电容器的质量。运行可阻碍老
化过程。
工艺参数传感器(传感器流量、
压力或电平的实际值)供电。
注:无需维护功率不超过 90 kW 的
Danfoss VLT® 变频器型号。额定值
为110 kW 或更高的型号的冷却风扇
中有过滤垫。必须定期检查过滤
垫,必要时进行更换。
注:由于采用了优质的电容器和专
门定制的灵活制造理念,因此 VLT®
HVAC Drive 变频器无需该程序。
参考值标定
VLT® HVAC Drive
PID 过程控制器框图
控制器
PID
反馈
电机控制器
应用
过程
53
Page 54

VLT® HVAC Drive
VLT® HVAC Drive 装置供应类
型的额定功率范围为 1.1 kW
至 1.4 MW,额定电压范围为
具有降低主电源干扰的 VLT®
Low Harmonic Drive 型号。
200 - 690 V。
Danfoss VLT® HVAC Drives 专为 HVAC
应用而设计。
专用风扇功能
• 速度和流量转换
• 智能 AHU 功能
• 火灾越控模式
• 扩展 BMS 能力
• 共振监测
• 楼梯间加压
• 4 x PID 控制器
专用泵功能
VLT® HVAC Drive 具有多种与全球
OEM、承包商和制造商合作开发的
泵特有功能。
• 嵌入式多泵控制器
• 重要供水源
• 睡眠模式
• 空泵保护和
• 曲线结束
• PI 控制器自动调谐
• 流量补偿
• 无流量/低流量
• 空泵保护
• 无传感器泵控制选件
专用压缩机
功能
• 高转矩控制
• 用单压缩机替换多泵
• 温度设定点
• 减少启动和停止次数
• 提高能效的快速启动
不同于许多其他产品,标准型号集
成了所有重要组件和功能:
• 内置符合 EN 61800-3 类别 C1 的
RFI 滤波器(EN 55011 规定的 B 级
限制)
• 内置主电源干扰电抗器 (UK 4%)
• 可节约大量能耗的 AEO 功能
• USB 接口
• 实时时钟
• 低谐波 VLT® HVAC Drive 型号
• 用于三个风扇、泵或压缩机的集成
多泵控制器
• 可降低谐波的有源和无源主电源滤
波器选件
• 适用于所有额定功率的正弦波滤波
器和 du/dt 滤波器
• RS 485 串行接口
• 使用寿命较长的规格尺寸
• 输出全主电源电压
• 可连接长电机电缆(150 m 屏蔽或
300 m 未屏蔽)
• PTC 热敏电阻监测
• 输出流量监测
可通过联系 Danfoss 人员或访问网
页了解详情。可在网站上下载大量
信息。
www.danfoss.com/vlt
54
Page 55

与变频器相关的指令
CE 标志
CE (Communauté européenne) 标志旨
在消除 EC 和 EFTA 成员国之间自由贸
易的技术壁垒(ECU 范畴内)。CE
机械指令ve
机械指令 2006/42/EC 应用已于 2009
年 11 月 29 日成为强制性要求。由
此废除机械指令 98/37/EC。该指令
的主要内容为:制造的包含集成互
连组件或至少有一个可移动组件的
EMC 指令
EMC 指令 2004/108/EC 自 2007 年 7 月
20 日生效。该指令的主要内容为:
制造可产生电磁干扰或其运行可能
受电磁干扰影响的设备时,必须限
制电磁干扰的产生,并且在按预期
标志表示该产品制造商遵守已具国家
法律效力的所有适用的 EC 指令。CE
标志与产品质量无关。从 CE 标志中
机械设备,只要正确安装、适当维
护以及按预期方式使用,该设备就
不会危及人、家畜的健康安全或产
品安全。变频器被归类为电子元
件,因此不受机械指令的约束。当
使用方式时,广播和电信设备以及
其他设备具有适度的抗电磁干扰等
级,进而实现预期操作。由于变频
器是不能独立运行和生成干扰的设
备,因此无需通过 CE 标志或 EC 合
无法获得技术规格信息。适用变频器
时必须遵守该指令,包括机械指
令、EMC 指令和低电压指令。
设备工程公司在设备中使用变频器
时,则表明制造商声明该设备符合
所有相关法规和安全措施。
规性声明来证实 ECM 指令合规性。
但是,Danfoss 变频器具有 CE 标志,
可证实 EMC 指令合规性,并具有合
规性声明。
低电压指令
低电压指令 73/23/EEC 于 1979 年 6
月 11 日生效;于 1996 年 12 月 31 日
结束过渡期。该指令的主要内容
为:制造的用于交流额定电压为 50
至 1000 V 或直流额定电压为 75 至
1600 V 的设备,在正确安装、维护
和按预期方式使用情况下不会危及
人员和家畜的安全和健康并保护财
产。由于变频器是在指定电压范围
运作的电气设备,因此其受到低压
指令的限制,自 1997 年 1 月 1 日起
生产的所有设备必须标有 CE 标志。
注意:设备或系统制造商应确保其
使用的变频器带有 CE 标志。可根
据要求提供 EC 合规性声明。
55
Page 56

索引
A
ATEX 30
安装成本 10
安装间隙 27
安装条件 25
氨气 28
B
保护性接地线 12
备用电力系统 24
泵系统 10
比例规定 9
变频器系统 8
变压器(负载、利用率) 24, 45
并联操作 41
并联负载操作 8, 9
波长 14
补偿电流 18
不对称负载 24
不对称负载 24
C
CE 标志 55
Cos φ 23
材料磨损 8
操作成本 8, 10
操作地点 (EMC) 21, 22, 25
产能增加 8
产品标准 21
超同步范围 8
成本因素 10
成组补偿 18
臭氧 28
初始成本 10
处置成本 10
磁场 14
D
DDC 53
dU/dt 滤波器 20, 35, 36, 37
带涂层 PCB 28
单独补偿 18
单独接地 12
氮气 28
导体 37, 38, 43
低电压指令 55
低谐波变频器 (LHD) 17, 19, 46
低压电网 24
点火保护等级 30
电磁波 14
电导耦合 14
电机电缆 35, 36, 37, 39, 40
电机额定电流 8, 41
电机绝缘 36, 37
电机效率 31
电机轴承 33, 36
电抗器 17, 23, 24, 37, 45
电缆管接头(常规和 EMC) 39
电流频谱
电流消耗 15
电容耦合 14
电容器 17
电压降 36, 37, 41
电压骤降 8
短距绕组 24
短路 21
多电机运行 41
E
EC 电机 33, 34
Emax 控制 8
EMC 12, 13, 14, 21, 25,
38, 44
EMC 电缆管接头 37
EMC 特性 12
EMC 指令 55
二级保护 21
F
发电机 24
阀门控制 10
防爆 (ATEX) 30
防护等级 25, 26
非线性特性 42
非正弦电流 15
粉尘暴露 29
峰值电流 8
氟化氢 28
幅度 15
辐射 39
辐射耦合 14
腐蚀 28
腐蚀性空气/气体 28
负载冲击 8
负载特性 42
傅里叶分析 15
G
改造 8, 36
感应耦合 14
干扰传播 12
干扰等级 21
干扰发射 13
干扰区域 14
干扰源 14
工业环境 22, 24
工业主电源 15
工作点 8
56
Page 57

公用电网 15
功率消耗 9
功率因数 17, 19, 23
共模滤波器 36
共振 24
供货 8, 16
管路系统 8
规定成本 8
柜式供暖 27
过程控制器 53
过滤垫 29
过载容量 41
H
恒定特性曲线 41, 42
环境(1 或 2) 21, 22, 23, 24, 39
环境成本 10
环境温度 27
环境状况 7, 25
回收期 8
I
IE 类别 31
IEC 机箱 32
IP 额定值 26
IT 主电源系统 12
J
机柜安装(主要安装) 25
机械指令 55
集中补偿 18
降低/削减 13, 42
接触点 38
接地 38, 48
接地 38
接地回路 38
接地中性线 12
节流阀 9, 10
节能 8
节能潜力 8, 9
居住环境 22, 24
绝缘应力 33
冷凝 27
冷却 27, 29
连接条件 15
流量 8
流体设备 9, 41
硫化氢 28
漏电电流 47, 48
漏电断路器 47
氯气 28
M
满载 8
面板安装套件 50
N
能耗成本 10
能效 7
能源网络 15
O
耦合机制 14
P
PTB 认证 30
PTC 热敏电阻 30, 43, 48, 54
配置 51
屏蔽层 39
屏蔽措施 39
Q
启动电流极限 8
气流量 27, 29
欠压损耗 16
墙面安装(本地) 25
R
RCD 47
RFI 21, 36, 44
RFI 滤波器 21, 42
RMS 值 16
热损耗/消耗 27, 35
热应力 35
K
抗干扰性 13, 2
空调 27
控制范围 8
控制环 53
控制面板 49, 50
控制室 27
L
LC 滤波器、电路 34, 46
雷击 3
S
三相感应电机 (TPIM) 33
散热片 29
设备操作员 15
设备接地 38
设备维护设计人员 7
设计检查清单 6, 62
射频干扰 21, 22, 44
失真 15
失真频谱 18
使用寿命 8, 27, 29, 42
57
Page 58

索引
使用周期成本 (LCC) 7, 10
视在功率 16
受干扰设备 14
输出滤波器 36, 37, 38
输入整流器 15
数据交换 51
数据显示屏 49, 50
瞬态 18, 23, 24, 41
T
THD(总谐波失真) 15, 17, 18, 20, 45
TN 主电源系统 12
TT 主电源系统 12
特定环境 22
特性曲线 15
体积流量 10
天气条件 27
调试成本 10
停机成本 10
停机成本 10
V
V/f 特性 9
W
维护 53
维护成本 7, 10
维修成本 8
污垢 28
无功电流 9, 35
无功功率 24
无源滤波器 17, 20, 46
X
线圈 35
线性特征 41, 42
相对湿度 27
相移 23
项目设计 7
效率等级 31, 41
谐波 14
谐波电流 16, 18
谐波负载 24
谐波计算 16, 24
谐波滤波器 16, 17, 42, 43
谐波失真 15, 17, 18
Y
压力 8
压敏电阻 23
一般标准 21
已连接负载 8
永磁电机 (PM/ PMSM) 33, 34
有源滤波器 17, 18, 20, 46
有源前端 17, 19, 20, 46
运行时间、泵 10
Z
整流器 15, 17, 24, 46
整体系统 8
正弦波滤波器 30, 36
正弦波失真 15
正弦电压 15
直流电压 17, 20
直流回路 17, 19, 23, 27, 45
直流回路电压 34, 37
指令 15, 55
质量 7
中性线,独立/结合 12
轴承电流 35
轴承应力 35
主电源保险丝/断路器 44
主电源电抗器 44, 45
主电源分析 16, 24
主电源干扰 15, 16-20, 44
主电源计算 16, 46
主电源类型 12
主电源滤波器 21
主电源瞬态 17, 23, 24
主电源系统 8, 12, 15, 23
主电源质量 15, 16, 17
主电源阻抗 24
转矩特性 8, 41, 42
自动能量优化 (AEO) 9, 54
总线系统 52
最小效率标准 (MEPS) 31, 32
58
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缩略语
AFE 有源前端
AHF 高级谐波滤波器
ATEX 爆炸性环境
CE Communauté Européenne
CEMEP 欧盟制造商委员会
电气设备和功率电子元件
DC 工作周期
DDC 直接数字控制
E 效率等级(电机)
EMD 电磁放电
EMC 电磁兼容性
EN 欧洲标准(标准)
FC 变频器
HVAC 采暖、通风和空调
IE 国际效率(电机)
IEC 国际电工委员会
IP 额定值 防侵入等级
LCC 使用周期成本
LHD 低谐波变频器
MEPS 最小效率性能标准
PCB 印刷电路板
PFC 功率因数修正
PTB 联邦物理技术研究院
PTC 正温度系数
RCCB 漏电断路器
RCD 漏电断路器
RFI 射频干扰
THD 总谐波失真
59
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注释
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变频器设计检查清单
基本变频器设计的四步可实现 HVAC/R 应用可靠运行
决定变频器任务和转矩特性后,如果您已验证本检查清单中的所有项目,则能够实现设备无故障运行。
主电源系统
主电源类型:
TN-C、TN-S、TT、IT
EMC 遵守 EMC 标准及其限制。
主电源干扰(低频)
射频干扰(高频) 设备的环境类别(1 或 2)是哪种?
功率因数修正设备
主电源瞬态 FC 足以抵抗主电源瞬态变化吗?
变压器最大利用率
运行备用发电机
TN-S 是 EMC 方面的首选。使用 IT 主
电源系统时需采用特殊措施。
主电源干扰等级是多少? 谐波电流
最大值 (THD) 是多少?
电抗器要和功率因数修正设备一起
安装。
变压器负载的经验法则:约为 40%
的 FC 负载(带有电抗器)。
适用于本 FC 的其他条件都是在主电
源操作的情况下。
环境条件
安装位置
冷却理念
腐蚀性空气/气体
粉尘暴露
潜在爆炸性环境 本 FC 受限于限制条件。
在机柜 (IP20) 中集中安装或本地墙面
(IP54 或 IP66)安装 FC?
机柜和 FC 的冷却;高温可损坏所有
类型的电子组件。
带有涂层的 PCB 可防护腐蚀性气体:
硫化氢 (H2S)、氯气 (Cl2 和氨气
(NH3)。
FC 内部或表面的灰尘会降低冷却
效率。
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电机和接线
变频器
电机效率等级 选择节能电机
适用于 FC 操作的电机 咨询电机供应商确认 FC 操作适用性。
输出滤波器:
正弦波或 du/dt
电机电缆
接地措施
屏蔽措施
特殊应用的补偿性滤波器。
使用适当屏蔽电缆。
遵循 FC 规定的最长连接电缆长度
规格。
确保正确电位均衡。是否具有接地
计划?
利用 EMC 电缆管接头,正确进行
屏蔽。
规格尺寸和选择
特定区域多电机操作 仅适用于特殊条件。
射频干扰(高频)
主电源干扰(低频)
接地措施 采取应对漏电的措施了吗?
RCD 仅适用于 B 类 RCD。
电机保护和电机 PTC
热敏电阻
操作员控制和数据显示屏
数据交换(总线系统)
根据电机电流选择规格。考虑电
压降。
指定适用于实际 EMC 环境的 RFI
滤波器。
利用主电源干扰电抗器降低谐波
电流。
FC 监测电机 PTC 热敏电阻。
(EX 区域 PTB 认证)
操作员利用文本显示屏进行控制和
数据显示(安装机柜门上)。
通过端子之间的总线系统(例如
Probus)或传统接线。
过程控制器
维护 变频器是免维护的吗?
FC 可执行 DDC 任务或建立自动控
制环。
www.danfoss.com/drives
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什么是 VLT®
Danfoss VLT 变频器是全球领先的专用变频器供应商之一— 并且正获得更大的市场份额。
环境责任
在生产 VLT® 产 品 的 同 时 ,注 重 环 保 以
及人员的安全和健康。
所有活动的计划和执行均考虑到每个
员工、工作环境以及外部环境。最大限
度 地 降 低 产 品 生 产 时 的 噪 音 、烟 雾 或 其
它 污 染 ,并 且 会 提 前 对 产 品 进 行 环 保 的
安全处理。
联合国全球契约
Danfoss 已签署了有关 社 会 和环 境 责 任
的联合国全球契约,并且我们公司本着
对当地社区负责的态度行事。
EU 指令
所有设备都已通过 ISO 14001 标准认
证。所有产品均符合一般产品安全
的 EU 指令和机械指令。Danfoss VLT
Drives 所有产品系列均符合 EU 指令
对电气和电子设备 (RoHS) 危害物质
的规定,并根据废弃电气和电子设备
(WEEE) 的 EU 指令进行所有新产品系
列的设 计。
对节能的影响
我们每年生 产 VLT® 变频器节省的能源
相 当 于 一 个 主 要 发 电 厂 产 出 的 电 量 。它
能够更好地控制过程,同时提高产品的
质量,并且减少设备的浪费和磨损。
致力于变频器生产
自1968 年以来,“敬业奉献”已成为
一个关键词,Danfoss 当时引进了世界
上第一批大规模生产的交流电机变速
变频器 — 并将其命名为 VLT®。
2500 名员工在 100 多个国家和地区开
发、生产、销售和维护变频器和软启
动器,将所有精力放在变频器和软 启
动器上。
智能和创新
Danfoss VLT 变频器的开发人员在开发
和 设 计 、生 产 以 及 配 置 方 面 已 经 完 全
采用了模 块原理。
使用专用技 术平台平行开发未来 的功
能 。这 样 可 以 平 行 开 发 所 有 的 元 件 ,同
时 缩 短 上 市 的 时 间 ,并 且 确 保 客 户 始
终享受到最新功能的益处。
依靠专家
我们对产品的每个元件负责。我们开
发和生产自己的功能、硬件、软件、功
率模块、印刷电路板以及附件,为您的
产品提供可靠的保障。
本地支持 — 全球
VLT® 电机控制器正应用于世界各地,
并且在 100 多个国家和地区工作的
Danfoss VLT 变频器专家随时随地为我
们的客户提 供应用建议和服务支持。
Danfoss VLT Drives 专家在解决客户的
变频器难题之前绝不会轻言放弃。
DKDD.PB.36.U2.41 VLT® 为 Danfoss A/S 商标
年 5 月由 PE-MSMBM 编制