專利名稱：具有變頻工頻切換功能的風機變頻柜的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種具有變頻工頻切換功能的風機變頻柜，屬于風機類負載電氣 傳動控制技術領域。
背景技術：
目前的風機變頻柜都包括柜體，該柜體上設有柜體進、出線端子，柜體內設有由變 頻斷路器、進線電抗器、變頻器、變頻接觸器依次串聯構成的變頻回路，變頻器回路出現故 障時，一般有兩種處理方式(1)對于允許電機直接起動的場合，考慮備用的工頻直接起動 回路；(2)對于不允許電機直接起動的場合，一般另配一臺降壓起動柜或軟起動柜。一旦變 頻器故障，由操作人員手動切換至工頻運行模式直接或降壓起動風機設備，或由自動化控 制系統自動將風機切換至備用工頻回路。不管是采用人工切換或自動切換，都需要一定的 切換、操作時間，少則幾十秒，多則幾分鐘，這對像工業鍋爐風機這樣的重要裝備來說切換 時間太長了，按照當前的鍋爐操作規范，實際的鍋爐DCS系統會按照既定的保護程序動作， 即鍋爐必須執行一定的故障停機處理程序，這就直接影響鍋爐的正常運行，造成一定的事 故損失，甚至影響到相關設備的安全運行。而實際生產中，導致變頻器故障的因素很多又不 確定，又有很多類似鍋爐設備的生產裝備都要求匹配的風機必須連續不間斷運行，否則會 導致較大的資源浪費及停機事故，為解決諸如類似的情況發生，急需開發一種具有變頻工 頻快速切換功能的風機變頻柜。
實用新型內容本實用新型的目的是提供一種具有變頻工頻快速切換功能的風機變頻柜，以解決 變頻回路出現故障后，由變頻回路自動切換至工頻回路的問題。為實現上述目的，本實用新型的一種具有變頻工頻切換功能的風機變頻柜包括柜 體，該柜體上設有柜體進、出線端子，所述柜體內設有由變頻斷路器、進線電抗器、變頻器、 變頻接觸器依次串聯構成的變頻回路，所述柜體內與變頻回路并聯設有工頻回路，該工頻 回路是由工頻斷路器、工頻接觸器、電機保護器依次串接構成，所述變頻斷路器進線端和工 頻斷路器的進線端分別連入電纜進線端，所述變頻接觸器出線端和電機保護器出線端并接 連入電纜出線端，所述電纜進線端和出線端分別接在柜體進線端子和柜體出線端子上，所 述變頻回路和工頻回路分別通過變頻接觸器和工頻接觸器實現電氣隔離，并通過二次回路 中互相串入接觸器常開觸點實現電氣互鎖。進一步的，所述電纜進線端還接有防雷組件。進一步的，所述柜體出線端子的出線電纜上串接有鐵氧體磁環。進一步的，所述變頻柜柜體內設置有模擬量及開關量端子排接口和信號隔離器 組，各模擬量及開關量端子排接口均串接信號隔離器。進一步的，所述柜體設有前、后柜門，后柜門上側設有冷卻風扇組件并由風扇電源
{共 O[0009]進一步的，所述變頻柜柜體采用半密閉防塵結構，所述前、后柜門下側開有進風防 塵格柵，所述柜體進、出線端子的進出電纜均采用防塵接頭密封。進一步的，所述變頻柜前柜門的上面板設有電源電壓、輸入電流、變頻器頻率顯示 儀表，分別用于測量電源電壓、總電流、變頻器運行頻率，還設有操作模式選擇開關及運行、 故障指示燈。進一步的，所述變頻柜柜體內設置的信號隔離器組分別連接設于柜體內的模擬量 及開關量端子排接口及所述電源電壓、輸入電流、變頻器頻率顯示儀表。進一步的，所述柜體內設有零線排和地線排，所述進線電抗器、變頻器、柜體及柜 門的接地端均通過地線排接地。本實用新型的具有變頻工頻切換功能的風機變頻柜，柜體內設置變頻回路與工頻 回路雙回路，確保在變頻器故障情況下，能自動無擾動切換至工頻模式運行，避免相關生產 設備停機導致影響生產的事故發生，實現風機變頻柜安全、可靠的運行。變頻回路和工頻回 路分別通過變頻接觸器和工頻接觸器實現電氣隔離，并通過二次回路中互相串入接觸器常 開觸點實現電氣互鎖，防止工頻電源串入變頻器輸出回路損壞變頻器。變頻回路上采用了 進線電抗器、鐵氧體磁環降低諧波及電磁干擾，改善功率因數。采用防雷組件用于保護變頻器，防止感應雷和線路中浪涌電壓對變頻控制設備的 沖擊及危害。變頻柜設置有模擬量及開關量端子排接口，可與自動化或DCS控制系統連接，實 現對風機的起停、轉速調節等進行集中控制，并對風機的運行狀況、操作模式、變頻器頻率、 工頻變頻運行狀態、負荷電流及故障進行監控；所有信號接口均串接信號隔離器，以實現對 模擬量和開關量信號濾波、隔離，防止電磁及諧波干擾。變頻柜柜體采用了半密閉防塵設計，后柜門設有冷卻風扇，前、后柜門下側均設 有易于更換的防塵濾網組件，進出電纜口均采用防塵接頭密封，有效的起到防塵作用。
圖1是本實用新型的風機變頻柜總電氣原理圖；圖2是本實用新型的風機變頻柜一次電氣原理圖；圖3是本實用新型的風機變頻柜二次電氣原理圖；圖4是本實用新型的變頻器接線端子圖；圖5是本實用新型的風機變頻柜面板示意圖。
具體實施方式
以電機功率為160KW的風機變頻柜為例，本實用新型的具有變頻工頻切換功能的 風機變頻柜如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5所示，變頻柜主要由噴塑柜體1、變頻斷路器2、工 頻斷路器3、進線交流電抗器4、變頻器5、變頻接觸器6、工頻接觸器7、電機保護器8、鐵氧 體磁環13、防雷組件12、電壓儀表9、電流儀表10、頻率儀表11、信號隔離器組14、模擬量及 開關量接口端子排15、控制繼電器組16等組成。為區分兩回路中相同設備，將兩回路中斷 路器、接觸器前面分別加上相應回路的名稱。本實施例的變頻斷路器2和工頻斷路器3都 采用NSE400A塑殼斷路器，進線交流電抗器4采用DTR-160KW型交流電抗器，變頻器5采用VF-PS1-4160KPC變頻器，變頻接觸器6和工頻接觸器7都采用CJ20-400A交流接觸器，電機 保護器8采用JRD23-400A電機保護器，防雷組件12采用TCOT5II-40KA防雷組件，電壓儀 表9、電流儀表10和頻率儀表11采用AI-501智能儀表，信號隔離器組14采用AI-7021系
列信號隔離器組。具有變頻工頻切換功能的風機變頻柜的柜體上設有柜體進線端子27、出線端子 觀，柜體內設有變頻回路和工頻回路，變頻回路是由變頻斷路器2、進線交流電抗器4、變頻 器5、變頻接觸器6依次串聯構成，工頻回路是由工頻斷路器3、工頻接觸器7、電機保護器8 依次串接構成，如圖1，即變頻回路中變頻器5的輸入端與進線交流電抗器4輸出端相連， 進線交流電抗器4的輸入端與變頻斷路器2的出線端相連，變頻器5的輸出端連入變頻接 觸器2 ；工頻回路中工頻斷路器3的出線端與工頻接觸器7相連，工頻接觸器7的出線端連 接電機保護器7，變頻斷路器2進線端和工頻斷路器3的進線端分別連入電纜進線端，變頻 接觸器6出線端和電機保護器8出線端并接連入電纜出線端，電纜進線端和出線端分別接 在柜體進線端子27和柜體出線端子28上。進線端子27和出線端子28分別經過防塵接頭 21與主電源22和電機23相連。變頻回路與工頻回路由變頻接觸器6和工頻接觸器7實現 隔離，并通過二次回路中互相串入接觸器常開觸點實現電氣互鎖。正常工作時，變頻接觸器 6閉合，變頻器5輸出的變頻電源驅動風機電機23，拖動風機沈調速運行，為減小變頻器的 諧波干擾，柜體內的主電氣回路出線端子觀與風機電機之間的出線主電纜上串接鐵氧體 磁環13。采用具有自動計算負載轉矩的VF-PSl矢量型變頻器，不但具有變頻工頻切換接 口，而且還具有完善的保護功能，尤其是失速防止保護功能可防止風機因負載可能的波動 過沖導致變頻器過流保護跳間，該變頻器內置抗干擾濾波器，大大降低了變頻器產生的高 頻噪聲和諧波。該變頻器可根據負載實際所需轉矩自動調節輸出電壓、電流，保持風機電 機效率最高，實現最大的節能效果，并消除了起動時的沖擊，延長了風機傳動系統的使用壽 命。具有高起動轉矩的VF-PSl矢量變頻器，滿足了風機負載大慣量的特點，并可實現風機 的運行速度連續可調，實際使用表明，風機變頻節能系統的節能效果一般可達2(Γ40%左 右ο變頻柜噴塑柜體1采用半密閉結構設計，用于防塵目的，柜體1設有前、后柜門， 前、后柜門下側開有進風防塵格柵20，變頻柜的散熱采用冷卻風扇18，冷卻風扇18安裝在 后柜門上側，由風扇電源19供電，風扇電源19的進線端與變頻斷路器2的輸出端相連，通 過柜體進、出線端子的電纜進出柜體1時采用防塵接頭21密封，以提高變頻柜的密閉防塵 效果。如圖5所示，變頻柜前柜門的上面板安裝有電壓儀表9、電流儀表10及頻率儀表 11，均采用ΑΙ-501型數顯智能儀表，分別測量三相電源電壓、總電流和變頻器運行頻率，便 于操作人員對風機運行狀態進行監控，變頻柜面板還安裝有操作模式選擇開關和按鈕指示 燈器件17。變頻柜內設有零線排M和地線排25，為減小變頻柜的電磁高頻干擾，并符合電氣 安全性原則，交流電抗器4、變頻器5、柜體1及柜門的接地端均通過地線排良好接地。電纜進線端的電纜上還設有防雷組件12。變頻柜柜體內設置有模擬量及開關量端 子排接口 15、控制繼電器組16和由至少兩個信號隔離器組成的信號隔離器組14，使各模擬量及開關量端子排接口均串接信號隔離器。變頻柜柜體內設置的信號隔離器組14還連接 電壓儀表9、電流儀表10、頻率儀表11。圖2是風機變頻柜一次電氣原理圖，圖3是風機變頻柜二次電氣原理圖，圖4是變 頻器接線端子圖，圖中多處使用英文縮寫，具體代表的含義為=VVVF為變頻器，QL1，2為塑 殼斷路器，QL3為空開，KMl, 2為接觸器，⑶P為電機保護器，Ml為風機，PA為電流表，PV為 電壓表，HZ為頻率表，TA, TAl為互感器，FEO為鐵氧體磁環，FL為防雷組件DTR為交流電抗 器，SAl, 2為轉換開關，SS代表急停按鈕，SSl、SFl為啟/停按鈕，KAl, 2，3，4，5，6，7為繼電器。變頻柜設有2只旋轉開關(SA1、SA2)，SAl為控制模式選擇開關，可選擇“集中”、 “停止”、“本地”三種模式。SA2為運行方式選擇開關，若只單獨采用變頻運行時，SA2選擇 “變頻運行”模式；若實現變頻故障時可快速切換至工頻回路繼續運行時，SA2選擇“工頻自 投”模式，此模式的控制原理為變頻正常運行時，繼電器KAl吸和、變頻器中的繼電器KA6 吸和、變頻接觸器KMl吸合，風機電機變頻調速運行；當變頻器有故障信號時，變頻器自動 封鎖內部輸出，同時變頻器的FLA、FLC端口輸出故障信號，繼電器KA5吸合，快速切斷變頻 接觸器KMl ；延時50毫秒(該時間由變頻器設定)后，變頻器的CC、OUTl控制輸出端口輸出 轉換信號，繼電器KA7吸合，工頻接觸器KM2吸合，風機電機工頻運行。即便考慮繼電器的 動作反應時間(毫秒級)，以上變頻工頻切換動作可在2秒內完成，這樣風機即可快速無擾動 切換至工頻回路繼續運行。
權利要求1.一種具有變頻工頻切換功能的風機變頻柜，包括柜體，該柜體上設有柜體進、出線 端子，所述柜體內設有由變頻斷路器、進線電抗器、變頻器、變頻接觸器依次串聯構成的變 頻回路，其特征在于所述柜體內與變頻回路并聯設有工頻回路，該工頻回路是由工頻斷路 器、工頻接觸器、電機保護器依次串接構成，所述變頻斷路器進線端和工頻斷路器的進線端 分別連入電纜進線端，所述變頻接觸器出線端和電機保護器出線端并接連入電纜出線端， 所述電纜進線端和出線端分別接在柜體進線端子和柜體出線端子上，所述變頻回路和工頻 回路分別通過變頻接觸器和工頻接觸器實現電氣隔離，并通過二次回路中互相串入接觸器 常開觸點實現電氣互鎖。
2.根據權利要求1所述的具有變頻工頻切換功能的風機變頻柜，其特征在于所述電 纜進線端還接有防雷組件。
3.根據權利要求1所述的具有變頻工頻切換功能的風機變頻柜，其特征在于所述柜 體出線端子的出線電纜上串接有鐵氧體磁環。
4.根據權利要求1所述的具有變頻工頻切換功能的風機變頻柜，其特征在于所述變 頻柜柜體內設置有模擬量及開關量端子排接口和信號隔離器組，各模擬量及開關量端子排 接口均串接信號隔離器。
5.根據權利要求1所述的具有變頻工頻切換功能的風機變頻柜，其特征在于所述柜 體設有前、后柜門，后柜門上側設有冷卻風扇組件并由風扇電源供電。
6.根據權利要求5所述的具有變頻工頻切換功能的風機變頻柜，其特征在于所述變 頻柜柜體采用半密閉防塵結構，所述前、后柜門下側開有進風防塵格柵，所述柜體進、出線 端子的進出電纜均采用防塵接頭密封。
7.根據權利要求5所述的具有變頻工頻切換功能的風機變頻柜，其特征在于所述變 頻柜前柜門的上面板設有電源電壓、輸入電流、變頻器頻率顯示儀表，分別用于測量電源電 壓、總電流、變頻器運行頻率，還設有操作模式選擇開關及運行、故障指示燈。
8.根據權利要求4所述的具有變頻工頻切換功能的風機變頻柜，其特征在于所述變 頻柜柜體內設置的信號隔離器組分別連接設于柜體內的模擬量及開關量端子排接口及所 述電源電壓、輸入電流、變頻器頻率顯示儀表。
9.根據權利要求1-8中任一項所述的具有變頻工頻切換功能的風機變頻柜，其特征在 于所述柜體內設有零線排和地線排，所述進線電抗器、變頻器、柜體及柜門的接地端均通 過地線排接地。
專利摘要本實用新型涉及具有變頻工頻切換功能的風機變頻柜，該風機變頻柜包括柜體、柜體進、出線端子，柜體內設有由變頻斷路器、進線電抗器、變頻器、變頻接觸器依次串聯構成的變頻回路和由工頻斷路器、工頻接觸器、電機保護器依次串接構成的工頻回路，變頻回路與工頻回路由變頻接觸器和工頻接觸器實現隔離，并通過二次回路中互相串入接觸器常開觸點實現電氣互鎖；本實用新型柜體內設置的變頻回路與工頻回路采用主、備工作方式，正常運行時采用變頻器調速運行，在變頻器故障情況下，能自動無擾動切換至工頻模式運行，避免相關生產設備停機導致影響生產的事故發生，實現風機變頻柜安全、可靠的運行。
文檔編號H02B1/56GK201858132SQ201020597278
公開日2011年6月8日 申請日期2010年11月9日 優先權日2010年11月9日
發明者李永剛, 郭麗麗, 雷衛華 申請人:漯河瑞來信節能科技有限公司