變頻控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)前，一定要了解系統(tǒng)配制，工作方式，環(huán)境，控制方式，客戶(hù)具體要求具體系統(tǒng)分新設(shè)計(jì)系統(tǒng)還是舊設(shè)備改造系統(tǒng)。
對(duì)舊設(shè)備改造，電氣工程師應(yīng)該確切知道如下技術(shù)參數(shù)及要求：
1. 電機(jī)具體參數(shù)：a.出廠日期b. 廠商(國(guó)產(chǎn)，進(jìn)口)c.電機(jī)的額定電壓d.額定電流e.相數(shù)。
2. 電機(jī)的負(fù)載特性類(lèi)型.
3. 工作制式。
4. 電機(jī)起動(dòng)方式。
5. 工作環(huán)境。如現(xiàn)場(chǎng)的溫度、防護(hù)等級(jí)、電磁輻射等級(jí)、防爆等級(jí)、配電具體參數(shù)。
6. 變頻柜安裝位置到電機(jī)位置實(shí)際距離。(變頻柜到電機(jī)距離是非常重要的參數(shù))
7. 變頻柜拖動(dòng)電機(jī)的數(shù)量及方式。
8. 變頻柜與舊的電氣系統(tǒng)的切換關(guān)系。一般為δ-y啟動(dòng)與變頻工作互為備用切換保護(hù)。
9.變頻柜的外圍傳感變送器的選用參數(shù)及采樣地點(diǎn)。
10.變頻控制柜的控制方式，如手動(dòng)/自動(dòng)，本地/遠(yuǎn)程，控制信號(hào)的量程,是否通訊組網(wǎng)。
11.強(qiáng)電回路與弱電回路的隔離。采集及控制信號(hào)的隔離。
12.工作場(chǎng)合的供電質(zhì)量，如防雷，浪涌，電磁輻射。
對(duì)新變頻系統(tǒng)，電氣工程師應(yīng)該與機(jī)械工程師對(duì)傳動(dòng)機(jī)械負(fù)載特性，深入了解，才能確電機(jī)類(lèi)型，容量。根據(jù)電機(jī)機(jī)械負(fù)載特性，容量，選用變頻器的類(lèi)型、容量。
目前，機(jī)械負(fù)載與電機(jī)轉(zhuǎn)矩特性有許多種類(lèi)，常用有三種：
1. 恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載。如傳送帶， 升降機(jī)等
用公式表式為 p=t*n/975 p-電機(jī)的功率 t-電機(jī)轉(zhuǎn)矩 n-電機(jī)轉(zhuǎn)速
對(duì)恒轉(zhuǎn)矩，系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)注意：
(1) 電機(jī)應(yīng)選變頻器專(zhuān)用電機(jī)
(2) 變頻柜應(yīng)加裝專(zhuān)用冷卻風(fēng)扇
(3) 增大電機(jī)容量，降低負(fù)載特性
(4) 增大變頻器的容量
(5) 變頻器的容量與電機(jī)的容量關(guān)系應(yīng)根據(jù)品牌，一般為1.1~1.5電機(jī)的容量。
2. 平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載。如風(fēng)機(jī)，水泵類(lèi)
用公式表式為 t=k1*n2 ，p=k2*n3 p-電機(jī)的功率 t-電機(jī)轉(zhuǎn)矩 n-電機(jī)轉(zhuǎn)速
一般，風(fēng)機(jī)，水泵，采用變頻節(jié)能，理論與實(shí)際證明節(jié)能為40~50%左右，此類(lèi)應(yīng)用占變頻器應(yīng)用30~40%左右。
對(duì)平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載，系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)注意：
(1) 電機(jī)通常選異步交流電機(jī)。
(2) 根據(jù)環(huán)境需要，選電機(jī)防護(hù)等級(jí)和方式。
(3) 大于7.5kw變頻柜,應(yīng)加裝通風(fēng)散熱設(shè)施
(4) 電機(jī)與變頻器容量關(guān)系。
關(guān)系系數(shù) 國(guó)外變頻器容量 國(guó)產(chǎn)變頻器容量
國(guó)外變頻器容量相當(dāng)國(guó)外電機(jī)容量 1.3-1.5電機(jī)容量國(guó)產(chǎn)電機(jī)容量 1.5-2電機(jī)容量
3. 恒功率負(fù)載。如卷?yè)P(yáng)機(jī)，機(jī)床主軸。
公式：p=t*n/975=cont。
一般達(dá)到特定速度段時(shí)，按恒轉(zhuǎn)矩，超過(guò)特定速度時(shí)，按恒功率運(yùn)轉(zhuǎn)。
恒功率機(jī)械特性較復(fù)雜。
對(duì)于每個(gè)變頻柜，設(shè)計(jì)是整個(gè)系統(tǒng)重點(diǎn)，最能體現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量關(guān)鍵環(huán)節(jié)。對(duì)于變頻柜，電氣設(shè)計(jì)工程師應(yīng)在如下設(shè)計(jì)方面入手：
1. 變頻控制系統(tǒng)的原理圖設(shè)計(jì)
2. 電路主路設(shè)計(jì)。
3. 電路控制路設(shè)計(jì)。包括常規(guī)控制電路，4. plc控制接口電路，5. 變頻器聯(lián)網(wǎng)等。
6. 變頻柜的工藝設(shè)計(jì)。包括電氣工藝設(shè)計(jì)，7. 柜體板金工藝設(shè)計(jì)。
原理圖設(shè)計(jì)
根據(jù)以上所述的原理規(guī)則，參照變頻柜的原理圖，根據(jù)實(shí)際需要，畫(huà)出原理圖。
電路主路設(shè)計(jì)。按如下順序選擇主回路電器件。
(1) 確定機(jī)械負(fù)載特性：a.功率 b.扭矩 c.轉(zhuǎn)速
(2) 確定電機(jī)特性:a.額定電壓 b.額定功率 c.額定電流
(3) 根據(jù)以上條件和實(shí)際客戶(hù)的需要，對(duì)下列電器元件取舍:
a.tr-變壓器為可選項(xiàng)，根據(jù)電壓等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，選配。
b.fu-熔斷絲，一般要，選擇為2.5-4倍額定變頻器電流。注意熔斷絲選速熔類(lèi)。
c.qa-空開(kāi)，一般要選擇為1.2倍額定變頻器電流
d.km-接觸器，必須要選擇為額定變頻器電流
e.ly-防雷浪涌器，最好要，特別雷暴多發(fā)區(qū)，以及交流電源尖峰浪涌多發(fā)場(chǎng)合，保護(hù)變頻系統(tǒng)免遭意外破壞。一般配40kva浪涌器。
f.dk-電抗器
電抗器的作用是抑制變頻器輸入輸出電流重高次諧波成份帶來(lái)的不良影響，而濾波器的作用是抑制由變頻器帶來(lái)的無(wú)線電電波干擾，即電波噪聲。
有的變頻器內(nèi)置電抗器，有的場(chǎng)合也可不裝電抗器。一般，多大功率變頻器配多大電抗器，變頻器廠商提供參數(shù)。選擇電抗器的參數(shù)，可由下面公式計(jì)算
l=(2%~5%)v/6.18*f*i
v-額定電壓 v
i-額定電流 a
f-最大頻率 hz
lbi/ lbo 輸入輸出濾波器，一般應(yīng)根據(jù)頻率進(jìn)行配置
r-制動(dòng)電阻 計(jì)算較復(fù)雜，應(yīng)在變頻器柜制造商指導(dǎo)下配置。
電路控制回路設(shè)計(jì)，按電氣工程師知識(shí)及變頻器要求設(shè)計(jì)。但應(yīng)注意：
(1) 輸入/輸出的弱電信號(hào)與plc、儀表、傳感變送器一定采取信號(hào)隔離，否則控制系統(tǒng)信號(hào)混亂，系統(tǒng)不正常。
(2) 與plc常規(guī)控制系統(tǒng)接口，一定加裝浪涌吸收器，控制電源應(yīng)采用隔離變壓器， 進(jìn)行電氣隔離。
變頻柜的工藝設(shè)計(jì)：
(1) 電氣工藝設(shè)計(jì)
電氣工程師變頻電路設(shè)計(jì)出來(lái)，下一步就是電氣工藝設(shè)計(jì)，包括：
a. 多大功率變頻器
b. 配什么類(lèi)型電纜
c. 多大的線徑
d. 配多遠(yuǎn)。一般可以查表格或計(jì)算。
e. 接地配線。
f. 抗干擾布線。是非常重要的,一般強(qiáng)電電纜用帶屏蔽電纜，電纜及屏蔽層用金屬卡固定安裝底板上，也有的加裝屏蔽金屬環(huán)，抗干擾。
g. 進(jìn)出線的電纜管接頭配置。
柜體板金工藝設(shè)計(jì)
應(yīng)根據(jù)以下原則設(shè)計(jì)
1. 變頻器的環(huán)境
溫度：變頻器環(huán)境溫度為-10度-50度，一定要考慮通風(fēng)散熱。
濕度：
震動(dòng)：
氣體：有無(wú)暴炸，腐蝕性氣體
2. 變頻柜柜體承載重量。
3. 運(yùn)輸方便性。加裝吊裝掛鉤，4. 搬運(yùn)安全。
5. 柜體的銘牌，6. 制造商的ci標(biāo)識(shí)。
結(jié)論：一個(gè)質(zhì)量較高的變頻控制柜，從設(shè)計(jì)，工藝，制作制造，運(yùn)輸，包裝，是實(shí)際要求較高的產(chǎn)品，要求各個(gè)環(huán)節(jié)質(zhì)量保障，才能作出較高質(zhì)量和水平的變頻柜。
變頻柜的技術(shù)要求
1.外觀和結(jié)構(gòu)。工業(yè)機(jī)器人要求布局合理、操作方便、造型美觀、便于維修;無(wú)漏油、漏氣現(xiàn)象;潤(rùn)滑冷卻情況良好;機(jī)構(gòu)動(dòng)動(dòng)應(yīng)靈活、平穩(wěn)、可靠。
信號(hào)線應(yīng)采用屏蔽、雙絞等抗干擾技術(shù);運(yùn)動(dòng)中突然停電后，2.電氣設(shè)備。動(dòng)力線與信號(hào)線盡可能分開(kāi)遠(yuǎn)離?；謴?fù)供電時(shí)不得自行接通;非接地處的絕緣電阻不得小于5mω;電子元器件一般應(yīng)進(jìn)行老化處置;變頻控制柜應(yīng)具有良好的通風(fēng)、散熱措施;電源電壓動(dòng)搖允許±10%頻率允許50±1hz.
3.可靠性。采用平均無(wú)故障工作時(shí)間(mtbf及可維修時(shí)間(mtp作為衡量可靠性的指標(biāo)。
4.平安性。平安性要求應(yīng)滿(mǎn)足《工業(yè)機(jī)器人平安規(guī)范》gb1129189規(guī)定。
變頻柜的安裝
1、一般在有導(dǎo)電性粉塵或含有易燃易爆氣體的場(chǎng)合，必須安裝密閉式或防爆型的電氣設(shè)施。
2、 變頻柜安裝一定要牢固，操作要方便;柜(箱)應(yīng)內(nèi)無(wú)積塵、積水和雜物。把危險(xiǎn)指數(shù)降到最低。
3、配電箱應(yīng)用不可燃材料制作，一般為碳鋼或者不銹鋼，
4、柜(箱)以外不得有裸帶電體外露;必須裝在柜(箱)外表面或配電板上的電氣元件，必須有可靠的屏護(hù)，可用絕緣膠帶保護(hù)起來(lái)。
變頻柜的維修保養(yǎng)
1.斷開(kāi)電源,檢查控制柜的機(jī)架是否有可靠的接地,并使接地電阻不大于4ω.
2.控制柜上有不同性質(zhì)的電壓(直流110v;交流單相220v;三相交流),在維修保養(yǎng)時(shí)必須分清電路,防止發(fā)生短路事故.
3.控制柜上的全部電器開(kāi)關(guān),應(yīng)動(dòng)作靈活可靠,無(wú)顯著噪聲,連接線結(jié)頭和接線柱應(yīng)無(wú)松動(dòng)現(xiàn)象,動(dòng)觸頭連接線結(jié)頭處鋼絲應(yīng)無(wú)斷裂現(xiàn)象.
4.用軟刷或吹風(fēng)清楚屏板插件和全部電磁開(kāi)關(guān)零件的積塵,并檢查控制柜內(nèi)電器開(kāi)關(guān)觸頭的狀態(tài),接觸情況,線圈外表的絕緣以及機(jī)械部件的動(dòng)作是否可靠.
5.更換熔絲時(shí),應(yīng)使熔斷電流與該回路的電流相匹配
變頻柜的用途
1、變頻柜便于管理，當(dāng)發(fā)生電路故障時(shí)有利于檢修。
2、配電箱和配電柜、配電憑等，是集中安裝開(kāi)關(guān)等設(shè)備的成套裝置。
3、配電箱的用途：當(dāng)然是方便停、送電，起到計(jì)量和判斷停、送電的作用。
變頻柜的價(jià)格主要是根據(jù)電機(jī)的功率和電氣元件的品牌來(lái)定的。
變頻柜主要適用場(chǎng)所
1、城鄉(xiāng)居民生活小區(qū)供水系統(tǒng);
2、高層建筑供水，賓館、飯店室內(nèi)外供水;
3、自來(lái)水廠、供水站增壓系統(tǒng);
4、深井潛水泵供水系統(tǒng)、農(nóng)村自建自來(lái)水系統(tǒng);
5、舊有供水系統(tǒng)(氣壓、水塔、高位水箱)改造;
6、供熱和空調(diào)系統(tǒng)中循環(huán)用水系統(tǒng);
7、工業(yè)恒壓供水系統(tǒng)、工業(yè)鍋爐補(bǔ)水系統(tǒng);
8、高層樓供水壓力不足的調(diào)節(jié)改造系統(tǒng);
9、各種飲料生產(chǎn)線的配水系統(tǒng)。變頻器廣泛應(yīng)用于機(jī)床電機(jī)配套。