2024年9月5日发(作者：库绣梓)
曹毅
（南通安装集团股份有限公司江苏南通２２６００８）
摘 要：介绍了富－－￣ＦＲＥＮＩＣ ５０００ＧｌｌＳ／ＰｌｌＳ变频电气传动产品在消防水泵电气改造中应用。改造后的系统工作可靠，达到了控制水压、
节能、延长设备寿命的目的。
关键词：变频器恒压技术改造节能
中图分类号：ＴＵ３１８．４ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００２－３６０７（２０１ １）０３－００３４—０４
管道的压力，根除管道压力变化及电机电压波动范围，
我们选用了富士电机株式会社的ＦＲＥＮＩＣ ５０００Ｐ１ １Ｓ变频
传动装置。
引言
我公司近期承接了一消防改造工程。本工程的消防
用电动泵，原先采用直接启动方式运行，实际运行中发
现一些问题：如启动时间长，对电网、机械的冲击都比
１．改造方案的确定
此次改造主要是利用闭环调速系统，通过实测的管
道压力与设定的管道压力的比较，在ＰＬＣ内产生４－２０ｍＡ的
较大，尤其是消防水存在着供大于求的矛盾。尽管原设
计管道出口有一逆止阀可以调节水量，但往往由于出口
水量太小而造成管道压力较高，导致老的管道损坏。浪
控制信号，该信号控制变频装置输出频率变化，最终改
变电机的转速，从而调节和控制管道的出水量，达到保
持管道压力恒定的目的。
费了电能和水资源。此次改造采用变频调速系统，通过
改变电机的转速来减少水泵的出口流量，从根本上降低
５施工注意事项
５．１聚氨酯铝箔复合风管大边ａ＞６３０ｍｍ时，应按相
应行业标准采取加固措施，特别是离风机出口较近的弯
头，应更加严格做好加固措施及按规范要求设置导流叶
管，一定要按设计要求的坡度安装。
５．６安装要牢固，所有吊、支、托架不得妨碍风
口、阀门、控制系统及检查门的操作，并作良好的防
锈处理。
片，防止迎气面受压过高，导致风管受损。
５．２风管在布置时应尽量短，弯头不宜过多，转角
半径不宜过小，并尽量避免管道突变径，以减少沿程压
力的损失。
５．３风管穿越需要封闭的防火、防爆的墙体或楼板
时，应设预埋管或防护套管，其钢板厚度不小于１．６ｍｍ。
风管与防护套管之间，应用不燃且对人体无危害的柔性
材料封堵。
６结束语
随着现代科学技术的发展和国民经济的持续增长，
人们对生活和作业环境要求更高，因此中央空调的使用
及与之配套的管道需求量急剧增加。由于聚氨酯铝箔复
合风管的优越性能被越来越多的人所了解，因此它将在
通风空调系统中逐步代替传统的钢板风管而被大量的推
广应用。在制作和安装等旋工工艺过程中，施工人员应
深刻理解其性能特点，严格遵守制作与安装技术规范要
求，以保证其履行应有的功能并长期服役。
参考文献
１ ＧＢ５０２４３—２００２《通风与空调工程施工质量验收规范》
２ Ｊ１０７０２—２００６《通风与空调工程施工工艺标准》
３．Ｊ３６３—２００４《通风管道技术规范》
５．４聚氨酯铝箔复合风管在施工时出现接缝或边缘
破损，必须严格用胶泥勾缝和填充，表面用溶剂性阻
燃铝箔作外保护层以及用铝箔胶带压实密封，做好防潮
层，以防止雨水的进入。
５．５输送易产生冷凝水空气的聚氨酯复合铝箔风
３４ ２０１１年第ｏ３期
电气与仪表安装
２．设备选型
（一）变频器选型原则
（１）在选型前，根据机械对转速和转矩的要求，
确定机械要求的最大输入功率。
Ｐ＝Ｔ ｎ／９９５０式中：Ｐ为机械要求的输入功率，ｋＷ：ｎ
ｌ ＩＮＳＴＡＬＬＡＴＩＯＮ
所以选择变频器电流或功率要比电机电流或功率大一个
等级，一般为：ＰＮｖ≥１．１ＰＮ（式中：ＰＮＶ为变频器额定功
率，ｋＷ：ＰＮ为电机额定功率，ｋｗ）。
综合上述选型要求，我们此次改造选用富士电机
株式会社ＦＲＥＭＣ ５０００Ｐ１１Ｓ变频传动装置。它具有以下优
点：过载能力强，安装、调试方便，内带ＰＩＤ调节功能，
可很好地完成闭环过程控制；内带具有平滑功能的加、
减速时间设定，能够让电机安全可靠地起停；同时它还
有快速电流限幅作用；２路可设定的继电器极为方便地输
出故障、报警的信号。原水泵电机为１３２ＫＷ，额定电源
２３９．７Ａ，考虑到长期工作，我们选择了额定电流为２５３Ａ
的富士ＦＲＮ１３２Ｐ１１Ｓ一４ＣＸ变频装置，电流５０６Ａ时，可工作
为机械转速，ｒ／ｍｉｎ；Ｔ为机械的最大转矩，Ｎ．ｍ。
然后选择电机的极数和额定功率。电机的极数决定
了同步转速，要求电机的同步转速尽可能地覆盖整个调
速范围，使连续负载容量高一些。为了充分利用设备潜
能，避免浪费，可允许电机短时超出同步速度，但必须
小于电机允许的最大速度。转矩取设备在起动、连续运
行、过载或最高速等状态下的最大转矩。最后，根据变
频器输出功率和额定电流稍大于电机的功率和额定电流
确定变频器的参数与型号。
应注意的是：变频器的额定容量及参数是针对一
定的海拔高度和环境温度而标出的，一般指海拔１０００ｍ
以下，温度在４０℃或２５℃以下。若使用环境超出该规
３ｓ，电流３５９．５５Ａ时，可持续工作６０Ｓ，完全能够满足瞬
时过负荷的要求。
（二）主回路分支开关的选择
通常用于短路保护的电气装置是断路器和熔断器，
（１）用断路器作短路保护
定，在根据变频器参数确定型号前要考虑由此造成的
降容因素。
（２）变频器容量的选择
选配断路器作短路保护的话，按电机额定电流
２３９Ａ选，如果选用施耐德公司的产品，应选择ＮＳ６３０断
路器。此断路器可以配置两种脱扣器，其一为电磁式
ＭＡ（ＭＡＥＳ００）型脱扣器，只有短路电流保护功能，由于
根据控制功能可将通用变频器分为普通功能型ｕ／ｆ控
制变频器、具有转矩控制功能的高性能型ｕ／ｆ控制变频
器和矢量控制高性能型变频器３种类型。变频器类型的
选择要根据负载的要求进行。对于风机、泵类等平方转
矩（ＴＬｏｃｎ２），低速下负载转矩较小，通常可选择普通
功能型的变频器，如：西门子公司的ＭＩＣＲＯＭＡＳＴＥＲ一４３０系
ＭＣＤ３０００白带过载保护，所以可以选用此型号的断路器，
最快动作时问为固定的２０ｍｓ。ＮＳ６３０还可配置另一种电
机专用电子式脱扣器ＳＴＲ４３ＭＥ（５００Ａ），有短路和过载保
护，短路保护最大动作时间为１０ｍｓ。但是由于断路器是
一
种机械装置，机械装置有较大的动作滞后，所以施耐
列、东芝公司的ＶＦ—Ｐ系列变频器。对于恒转矩类负载或
有较高静态转速要求的机械采用具有转矩控制功能的高
性能变频器则是比较理想的，因为这种变频器低速转矩
德给出总分断时间约为６０ｍｓ。总分断时间与选用何种脱
扣器没有关系。另外也有文献估算断路器的分断至少延
迟一个工频周期，￣２０ｍＳ。如果选用国产断路器，以上
海华通的产品为例，当选用电机专用型ＳＭ３０ ６３０Ａ或ＳＭ４０
６３０Ａ断路器，最快短路保护时间为固定的２０ｍｓ，查不到
大，静态机械特性硬度大，不怕负载冲击，具有挖土机
特性，如：日本富士公司的ＦＲＥＮＩＣ５０００Ｇ１ｌ／Ｐ１１、三肯公
司的ＳＡＭＣＯ—Ｌ系列变频器。为了实现大调速比的恒转矩调
也问不到总分断时问，但是由于国内产品多数仿制进口
产品，所以可以估计实际总分断时间不会优于施耐德的
产品。上述传统断路器的保护动作延时都ＬＬＩＧＢＴ的自然
换流关断时间长得多，因此不适于作软起动器的短路过
流保护。再看一下施耐德ＮＳ断路器的高级功能ｒｅｆｌｅｘ能
量跳闸功能，据称在短路故障时能产生一种强大气体压
速，常采用加大变频器容量的办法。对于要求精度高、
动态性能好、响应快的生产机械，应采用矢量控制高功
能型通用变频器，如：安川公司的ＶＳ一６１６６５系列、西门
子公司的ＭＩＣＲＯＭＡＳＴＥＲ一４４０系列变频器。
大多数变频器容量可从额定电流、可用电机功率和
额定容量三个角度表述。选择变频器时，只有变频器的
额定电流是一个反映半导体变频装置负载能力的关键
量。负载电流不超过变频器额定电流是选择变频器的基
本原则，必须保持在无故障状态下负载总电流均不超过
变频器的额定电流。
变频器供给电机的是脉动电流，电机在额定运行状
一
力直接作用于一个活塞机构，使断路器快速可靠地分
断。由于动作非常迅速，＜ｌＯｍｓ，所以如同快速熔断器
样，具有自然抑制短路电流的功能。从厂家说明书
可以看￣ＮＳ６３０在预期短路电流＞３０ｋＡ以上时，有明显的
限制短路电流能力，但是３０ｋＡ对于可控硅来说实在太大
了，而且动作延时时问也要达到半个工频周波ｌＯｍＳ，因
态下，用变频器供电与用工频电网供电相比电流要大，
ｌ￣ｒｅｆｌｅｘ功能也不适于作软起动器的短路过流保护。实
ＩＮＳＴＡＬＬＡＴＩＯＮ ３５
际上施耐德推出此功能本身也只是定位在改善对动力电
缆或母线的保护上的。
（２）用半导体保护专用快速熔断器作短路保护
为：水泵对各种参数的控制精度并不高，所以无须采用
失量控制；②变频器的节能功能在平方Ｖ／Ｆ控制方式下更
为有效，为了提高电机轻载时的效率，实现节能，最好
采用此方式。
快速熔断器在发生故障时的总动作时问与短路电流
的热效应相关，因此快熔的关键参数不是动作时间，而
是动作过程中的累计电流发热量Ｉ２ｔ，这与半导体功率元
件短路保护需要参考的数据指标是一致的。只要快熔的
总Ｉ２ｔ值与被保护的半导体器件的Ｉ２ｔ值相匹配，就能起
到有效的短路保护作用
结论：
（２）频率范围：频率上限：不宜超过额定频率，
即ｆｍａｘ≤５０Ｈｚ；频率下限：一般不宜小于２０Ｈｚ，即
ｆｍｉｎ≥２０Ｈｚ，否则不能出水。
（３）升降时问：电机上升时间不宜太短，选择
ｔｓ＝２０ｓ；下降时间也不宜太短，选择ｔｊ＝４０ｓ。
４．变频调速系统在施工中应注意的问囊
（一）负荷匹配问题
机泵负荷最大节能是选用型号、容量与实际负荷相
匹配，其中包括机泵与所配电机的匹配、一般裕量应控
制在１０％以内。
半导体器件保护专用快速熔断器能够提供变频器短
路保护。对于通常线路，必须要求采用变频器厂家推荐
的半导体熔断器作变频器短路保护。断路器不能满足软
起动器短路保护的要求。为了保护变频装置内的半导体
功率元件，我们选用了快速熔断器ＳＩＥＬＩＮＳ Ｆｕｓｅ ＦＳＺ一
（二）变频调速系统在应用中的抗干扰问题
（１）抗电磁干扰的措施
４００Ａ作为保护元件。 快速熔断器的作用是在安装、检
查、或维修变频器时，断开ＦＳ即能使变频器与电源Ａ＿Ｂ—Ｃ
为防止电磁干扰，可采用硬件和软件两种抗干扰措
施，具体措施在工程上可采用隔离、滤波、屏蔽、接地
等方法。
（２）隔离
可靠隔离，提高了检修的安全性。此外，当负载端发生
短路事故时，快速熔断器能够快速响应，保护变频器。
３．改造方案
供电回路及变频调速原理图如图１
在变频调速传动系统中，通常是在电源和放大器电
３．１动作原理
假设：Ｉｆ为实测压力电流值（４—２０ｍＡ）； Ｉｇ为设定
压力电流值（４—２０ｍＡ）；ｆ为变频器输出频率（Ｈｚ）：ｎ
路之间的电源线上采用隔离变压器以避免传导干扰，电
源隔离变压器可应用噪声隔离变压器。加大受扰电路、
器件或装置与干扰源之间的距离是降低干扰强度的一种
行之有效的措施。但有时要求设备之间，装置的各种布
线之间保持一定距离，在安装场合受到限制、设备要求
体积小的情况下，这种要求往往很难得到满足。因此，
尚需考虑其他措施。此时可以采取将同一类信号线放在
一
为电机转速（ｒ／ｍｉｎ）；Ｑ为出水量（ｔ／ｈ）；Ｐｆ为实测压
力（Ｐａ）；Ｐｇ为设定压力（Ｐａ）。
动作原理：设定压力值Ｐｇ和实测压力值Ｐｆ通过ＰＬＣ
内部运算转变成控制信号（４—２０ｍＡ），输入到变频器
的Ｃｌ一１１端子，改变变频器输出频率，电机转速改变，
使水泵的出水量改变，当Ｐｆ＞Ｐｇ时，有Ｐｆ ｆ—Ｉｆ ｆ—Ｉｆ
—
条电缆管或槽中，而相近种类信号线若必须在同一电
缆槽中走线，则一定要用金属隔板将它们隔开。还有一
Ｉｇ＞Ｏ—ｆ Ｉ—ｎ ｌ—Ｑ Ｉ－＊ｐｆ ｌ直￣ｌＪｐｆ＝ｐｇ，实现恒压。
种隔离是将信号源同变频器在电气上进行隔离，这样会
大大地减小共模干扰对变频控制系统造成的危害。采用
隔离放大器将信号的输入端子与变频器部分完全隔离。
（３）屏蔽
３．２变频器故障、报警及复位
变频器一旦出现故障，将被关断，显示屏上将出现１
个故障码，最后发生的故障码存贮在固定的参数中，同
时变频器内部报警继电器动作，通过３０Ａ、３０Ｃ端子输出
对于电气屏蔽，采取的措施是将有关电路、元器
件、或设备安装在铜、铝等低电阻材料或是磁性材料
制成的屏蔽物内，不使电场和磁场穿透这些屏蔽物。
但在很多场合下，信号除了受电噪声干扰以外，主要还
报警信号，１６１１１动作启动报警信号，并使变频器关断。
变频器故障后不能启动，只有通过按故障复位键
ＲＥＳＥＴ或对控制端子（ＲＳＴ）输入复位信号， （接通）可
解除跳闸状态。所有故障信号消失后，方可重新启动。
３．３变频器的设定与调试
受到强交变磁场的影响（如电站、冶炼厂、重型机械厂
等），那么我们除了要考虑电气屏蔽以外，还要考虑磁
屏蔽，即考虑用铁、镍等导磁性能好的导体进行屏蔽。
变频器的功能预置是通过设定参数实现的，除了电
机的电源、功率、转速、模拟Ｉ／ｏ等参数的设定外，以下
几个参数的设定极为重要。
用双绞线代替两根平行导线是抑制磁场干扰的有效
办法。通常变频器本身用铁壳屏蔽，不让其电磁干扰泄
漏；输出线最好用钢管屏蔽，特别是以外部信号控制变
（１）控制方式：①选用平方Ｖ／Ｆ控制方式，这是因
３６ ２０１１年第ｏ３期
电气与仪表安装
频器时，要求信号线尽可能短，且信号线采用双芯屏
蔽，并与主电路的输入和输出线及控制线完全分离，
决不能放于同一配管或线槽内，周围电子敏感设备线
路也要求屏蔽。为使屏蔽有效，屏蔽罩必须可靠接地。
（４）滤波
Ｉ ＩＮＳＴＡＬＬＡＴＩＯＮ
①克服了管道压力高经常爆管的问题，节约了电能
和水资源，创造了一定的经济效益。
②实现了“软启动”，减小了启动时的峰值电流，
同时减轻了电机启动时对机械的冲击，延长了电机及水
泵系统的使用寿命。
当系统的抗干扰能力要求较高时，为减少对电源的
干扰，在电源输入端可加装电源滤波器。为抑制变频器
输入侧的谐波电流，改善功率因素，可在变频器输入端
加装交流电抗器，选用与否可视电源变压器与变频器容
量的匹配情况及电网允许的畸变程度而定。为改善变频
器输出电流，减少电机噪声，可在变频器输出端加装交
流电抗器。在系统线路中设置滤波器的作用是为了抑制
③实现了自动控制，不需要工作人员调节原出水处
的逆止阀，减少了劳动强度，简化了操作。
④延长了阀体及管道的使用寿命。
６．结束语
变频调速在工业应用中应结合系统的静动态指标，
重视变频器的ＥＭＣ要求，以负载的机械特性为主要设计参
数，在注重变频器控制方式的选择及变频器的选择的基
础上，解决变频调速系统在工业应用中的实际问题，以
使变频调速系统具有高的静动态指标和高性价比
干扰信号从变频器通过电源线传导干扰到电机。为减少
电磁噪声和损耗，在变频器输出侧可设置输出滤波器；
为减少对电源干扰，可在变频器输入侧设置输入滤波
器。若线路中有敏感电子设备，可在电源线上设置电源
噪声滤波器以免传导干扰。
（５）接地
参考文献
…张燕宾变频调速应用机械工业出版社，２００１
［２ｌ ＦＲＥＭＣ ５０００Ｇ１ １ Ｓ／Ｐ１ １ Ｓ操作手册富士电机株式公社
［３】刘奔成交流调速系统Ｅ海交通大学出版社．１ ９８４
变频控制系统的所有设备均有一个保护
地，该保护一般在机柜和其他设备设计加工时
就已在内部接好，有的系统中已将该保护地在
内部同电源进线的保护地连在一起，有的不允
许将保护地同该线相连，用户一定要仔细阅
读厂家提供的接地安装说明书，不管哪种方
式，ＣＧ必须将一台设备上所有的外设或系统的
ＣＧ连在一起，然后用较粗的绝缘铜导线将各
站的ＣＧ连在一起，最后从一点上与大地接地系
统相连。
５．改造效果
在系统改造完成后，通过一段时间的运
行，基本达到了改造目的：
（上接第２０页）
一
次成功率，
减少返工、降
低损耗、节约
工程造价。既
提高了星海生
活广场的建造
图２整体ＢＩＭ透视图
品质，又为园
区地产节约了
间的第一座里程碑。它记录着苏州工业园区１６年来不断
大量的资源。”
管董事长也对苏州地产￣ＩＢＩＭ运用的未来寄予了厚
望。他满怀信心地说： “星海生活广场的成功营建将成
为苏州工业园区地产经营管理公司探索开发公共地下空
探索、积极实践、大胆试点的辉煌与成就，同时也将唱
响未来苏州城市新貌的又一篇章。未来，我们会把触角
伸向ＢＩＭ实践的更深层次，用创新的思路和手段打造更多
城市绿色新地标！”
ＩＮＳＴＡＬＬＡＴＩＯＮ
（周宁）
３７
2024年9月5日发(作者：库绣梓)
曹毅
（南通安装集团股份有限公司江苏南通２２６００８）
摘 要：介绍了富－－￣ＦＲＥＮＩＣ ５０００ＧｌｌＳ／ＰｌｌＳ变频电气传动产品在消防水泵电气改造中应用。改造后的系统工作可靠，达到了控制水压、
节能、延长设备寿命的目的。
关键词：变频器恒压技术改造节能
中图分类号：ＴＵ３１８．４ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００２－３６０７（２０１ １）０３－００３４—０４
管道的压力，根除管道压力变化及电机电压波动范围，
我们选用了富士电机株式会社的ＦＲＥＮＩＣ ５０００Ｐ１ １Ｓ变频
传动装置。
引言
我公司近期承接了一消防改造工程。本工程的消防
用电动泵，原先采用直接启动方式运行，实际运行中发
现一些问题：如启动时间长，对电网、机械的冲击都比
１．改造方案的确定
此次改造主要是利用闭环调速系统，通过实测的管
道压力与设定的管道压力的比较，在ＰＬＣ内产生４－２０ｍＡ的
较大，尤其是消防水存在着供大于求的矛盾。尽管原设
计管道出口有一逆止阀可以调节水量，但往往由于出口
水量太小而造成管道压力较高，导致老的管道损坏。浪
控制信号，该信号控制变频装置输出频率变化，最终改
变电机的转速，从而调节和控制管道的出水量，达到保
持管道压力恒定的目的。
费了电能和水资源。此次改造采用变频调速系统，通过
改变电机的转速来减少水泵的出口流量，从根本上降低
５施工注意事项
５．１聚氨酯铝箔复合风管大边ａ＞６３０ｍｍ时，应按相
应行业标准采取加固措施，特别是离风机出口较近的弯
头，应更加严格做好加固措施及按规范要求设置导流叶
管，一定要按设计要求的坡度安装。
５．６安装要牢固，所有吊、支、托架不得妨碍风
口、阀门、控制系统及检查门的操作，并作良好的防
锈处理。
片，防止迎气面受压过高，导致风管受损。
５．２风管在布置时应尽量短，弯头不宜过多，转角
半径不宜过小，并尽量避免管道突变径，以减少沿程压
力的损失。
５．３风管穿越需要封闭的防火、防爆的墙体或楼板
时，应设预埋管或防护套管，其钢板厚度不小于１．６ｍｍ。
风管与防护套管之间，应用不燃且对人体无危害的柔性
材料封堵。
６结束语
随着现代科学技术的发展和国民经济的持续增长，
人们对生活和作业环境要求更高，因此中央空调的使用
及与之配套的管道需求量急剧增加。由于聚氨酯铝箔复
合风管的优越性能被越来越多的人所了解，因此它将在
通风空调系统中逐步代替传统的钢板风管而被大量的推
广应用。在制作和安装等旋工工艺过程中，施工人员应
深刻理解其性能特点，严格遵守制作与安装技术规范要
求，以保证其履行应有的功能并长期服役。
参考文献
１ ＧＢ５０２４３—２００２《通风与空调工程施工质量验收规范》
２ Ｊ１０７０２—２００６《通风与空调工程施工工艺标准》
３．Ｊ３６３—２００４《通风管道技术规范》
５．４聚氨酯铝箔复合风管在施工时出现接缝或边缘
破损，必须严格用胶泥勾缝和填充，表面用溶剂性阻
燃铝箔作外保护层以及用铝箔胶带压实密封，做好防潮
层，以防止雨水的进入。
５．５输送易产生冷凝水空气的聚氨酯复合铝箔风
３４ ２０１１年第ｏ３期
电气与仪表安装
２．设备选型
（一）变频器选型原则
（１）在选型前，根据机械对转速和转矩的要求，
确定机械要求的最大输入功率。
Ｐ＝Ｔ ｎ／９９５０式中：Ｐ为机械要求的输入功率，ｋＷ：ｎ
ｌ ＩＮＳＴＡＬＬＡＴＩＯＮ
所以选择变频器电流或功率要比电机电流或功率大一个
等级，一般为：ＰＮｖ≥１．１ＰＮ（式中：ＰＮＶ为变频器额定功
率，ｋＷ：ＰＮ为电机额定功率，ｋｗ）。
综合上述选型要求，我们此次改造选用富士电机
株式会社ＦＲＥＭＣ ５０００Ｐ１１Ｓ变频传动装置。它具有以下优
点：过载能力强，安装、调试方便，内带ＰＩＤ调节功能，
可很好地完成闭环过程控制；内带具有平滑功能的加、
减速时间设定，能够让电机安全可靠地起停；同时它还
有快速电流限幅作用；２路可设定的继电器极为方便地输
出故障、报警的信号。原水泵电机为１３２ＫＷ，额定电源
２３９．７Ａ，考虑到长期工作，我们选择了额定电流为２５３Ａ
的富士ＦＲＮ１３２Ｐ１１Ｓ一４ＣＸ变频装置，电流５０６Ａ时，可工作
为机械转速，ｒ／ｍｉｎ；Ｔ为机械的最大转矩，Ｎ．ｍ。
然后选择电机的极数和额定功率。电机的极数决定
了同步转速，要求电机的同步转速尽可能地覆盖整个调
速范围，使连续负载容量高一些。为了充分利用设备潜
能，避免浪费，可允许电机短时超出同步速度，但必须
小于电机允许的最大速度。转矩取设备在起动、连续运
行、过载或最高速等状态下的最大转矩。最后，根据变
频器输出功率和额定电流稍大于电机的功率和额定电流
确定变频器的参数与型号。
应注意的是：变频器的额定容量及参数是针对一
定的海拔高度和环境温度而标出的，一般指海拔１０００ｍ
以下，温度在４０℃或２５℃以下。若使用环境超出该规
３ｓ，电流３５９．５５Ａ时，可持续工作６０Ｓ，完全能够满足瞬
时过负荷的要求。
（二）主回路分支开关的选择
通常用于短路保护的电气装置是断路器和熔断器，
（１）用断路器作短路保护
定，在根据变频器参数确定型号前要考虑由此造成的
降容因素。
（２）变频器容量的选择
选配断路器作短路保护的话，按电机额定电流
２３９Ａ选，如果选用施耐德公司的产品，应选择ＮＳ６３０断
路器。此断路器可以配置两种脱扣器，其一为电磁式
ＭＡ（ＭＡＥＳ００）型脱扣器，只有短路电流保护功能，由于
根据控制功能可将通用变频器分为普通功能型ｕ／ｆ控
制变频器、具有转矩控制功能的高性能型ｕ／ｆ控制变频
器和矢量控制高性能型变频器３种类型。变频器类型的
选择要根据负载的要求进行。对于风机、泵类等平方转
矩（ＴＬｏｃｎ２），低速下负载转矩较小，通常可选择普通
功能型的变频器，如：西门子公司的ＭＩＣＲＯＭＡＳＴＥＲ一４３０系
ＭＣＤ３０００白带过载保护，所以可以选用此型号的断路器，
最快动作时问为固定的２０ｍｓ。ＮＳ６３０还可配置另一种电
机专用电子式脱扣器ＳＴＲ４３ＭＥ（５００Ａ），有短路和过载保
护，短路保护最大动作时间为１０ｍｓ。但是由于断路器是
一
种机械装置，机械装置有较大的动作滞后，所以施耐
列、东芝公司的ＶＦ—Ｐ系列变频器。对于恒转矩类负载或
有较高静态转速要求的机械采用具有转矩控制功能的高
性能变频器则是比较理想的，因为这种变频器低速转矩
德给出总分断时间约为６０ｍｓ。总分断时间与选用何种脱
扣器没有关系。另外也有文献估算断路器的分断至少延
迟一个工频周期，￣２０ｍＳ。如果选用国产断路器，以上
海华通的产品为例，当选用电机专用型ＳＭ３０ ６３０Ａ或ＳＭ４０
６３０Ａ断路器，最快短路保护时间为固定的２０ｍｓ，查不到
大，静态机械特性硬度大，不怕负载冲击，具有挖土机
特性，如：日本富士公司的ＦＲＥＮＩＣ５０００Ｇ１ｌ／Ｐ１１、三肯公
司的ＳＡＭＣＯ—Ｌ系列变频器。为了实现大调速比的恒转矩调
也问不到总分断时问，但是由于国内产品多数仿制进口
产品，所以可以估计实际总分断时间不会优于施耐德的
产品。上述传统断路器的保护动作延时都ＬＬＩＧＢＴ的自然
换流关断时间长得多，因此不适于作软起动器的短路过
流保护。再看一下施耐德ＮＳ断路器的高级功能ｒｅｆｌｅｘ能
量跳闸功能，据称在短路故障时能产生一种强大气体压
速，常采用加大变频器容量的办法。对于要求精度高、
动态性能好、响应快的生产机械，应采用矢量控制高功
能型通用变频器，如：安川公司的ＶＳ一６１６６５系列、西门
子公司的ＭＩＣＲＯＭＡＳＴＥＲ一４４０系列变频器。
大多数变频器容量可从额定电流、可用电机功率和
额定容量三个角度表述。选择变频器时，只有变频器的
额定电流是一个反映半导体变频装置负载能力的关键
量。负载电流不超过变频器额定电流是选择变频器的基
本原则，必须保持在无故障状态下负载总电流均不超过
变频器的额定电流。
变频器供给电机的是脉动电流，电机在额定运行状
一
力直接作用于一个活塞机构，使断路器快速可靠地分
断。由于动作非常迅速，＜ｌＯｍｓ，所以如同快速熔断器
样，具有自然抑制短路电流的功能。从厂家说明书
可以看￣ＮＳ６３０在预期短路电流＞３０ｋＡ以上时，有明显的
限制短路电流能力，但是３０ｋＡ对于可控硅来说实在太大
了，而且动作延时时问也要达到半个工频周波ｌＯｍＳ，因
态下，用变频器供电与用工频电网供电相比电流要大，
ｌ￣ｒｅｆｌｅｘ功能也不适于作软起动器的短路过流保护。实
ＩＮＳＴＡＬＬＡＴＩＯＮ ３５
际上施耐德推出此功能本身也只是定位在改善对动力电
缆或母线的保护上的。
（２）用半导体保护专用快速熔断器作短路保护
为：水泵对各种参数的控制精度并不高，所以无须采用
失量控制；②变频器的节能功能在平方Ｖ／Ｆ控制方式下更
为有效，为了提高电机轻载时的效率，实现节能，最好
采用此方式。
快速熔断器在发生故障时的总动作时问与短路电流
的热效应相关，因此快熔的关键参数不是动作时间，而
是动作过程中的累计电流发热量Ｉ２ｔ，这与半导体功率元
件短路保护需要参考的数据指标是一致的。只要快熔的
总Ｉ２ｔ值与被保护的半导体器件的Ｉ２ｔ值相匹配，就能起
到有效的短路保护作用
结论：
（２）频率范围：频率上限：不宜超过额定频率，
即ｆｍａｘ≤５０Ｈｚ；频率下限：一般不宜小于２０Ｈｚ，即
ｆｍｉｎ≥２０Ｈｚ，否则不能出水。
（３）升降时问：电机上升时间不宜太短，选择
ｔｓ＝２０ｓ；下降时间也不宜太短，选择ｔｊ＝４０ｓ。
４．变频调速系统在施工中应注意的问囊
（一）负荷匹配问题
机泵负荷最大节能是选用型号、容量与实际负荷相
匹配，其中包括机泵与所配电机的匹配、一般裕量应控
制在１０％以内。
半导体器件保护专用快速熔断器能够提供变频器短
路保护。对于通常线路，必须要求采用变频器厂家推荐
的半导体熔断器作变频器短路保护。断路器不能满足软
起动器短路保护的要求。为了保护变频装置内的半导体
功率元件，我们选用了快速熔断器ＳＩＥＬＩＮＳ Ｆｕｓｅ ＦＳＺ一
（二）变频调速系统在应用中的抗干扰问题
（１）抗电磁干扰的措施
４００Ａ作为保护元件。 快速熔断器的作用是在安装、检
查、或维修变频器时，断开ＦＳ即能使变频器与电源Ａ＿Ｂ—Ｃ
为防止电磁干扰，可采用硬件和软件两种抗干扰措
施，具体措施在工程上可采用隔离、滤波、屏蔽、接地
等方法。
（２）隔离
可靠隔离，提高了检修的安全性。此外，当负载端发生
短路事故时，快速熔断器能够快速响应，保护变频器。
３．改造方案
供电回路及变频调速原理图如图１
在变频调速传动系统中，通常是在电源和放大器电
３．１动作原理
假设：Ｉｆ为实测压力电流值（４—２０ｍＡ）； Ｉｇ为设定
压力电流值（４—２０ｍＡ）；ｆ为变频器输出频率（Ｈｚ）：ｎ
路之间的电源线上采用隔离变压器以避免传导干扰，电
源隔离变压器可应用噪声隔离变压器。加大受扰电路、
器件或装置与干扰源之间的距离是降低干扰强度的一种
行之有效的措施。但有时要求设备之间，装置的各种布
线之间保持一定距离，在安装场合受到限制、设备要求
体积小的情况下，这种要求往往很难得到满足。因此，
尚需考虑其他措施。此时可以采取将同一类信号线放在
一
为电机转速（ｒ／ｍｉｎ）；Ｑ为出水量（ｔ／ｈ）；Ｐｆ为实测压
力（Ｐａ）；Ｐｇ为设定压力（Ｐａ）。
动作原理：设定压力值Ｐｇ和实测压力值Ｐｆ通过ＰＬＣ
内部运算转变成控制信号（４—２０ｍＡ），输入到变频器
的Ｃｌ一１１端子，改变变频器输出频率，电机转速改变，
使水泵的出水量改变，当Ｐｆ＞Ｐｇ时，有Ｐｆ ｆ—Ｉｆ ｆ—Ｉｆ
—
条电缆管或槽中，而相近种类信号线若必须在同一电
缆槽中走线，则一定要用金属隔板将它们隔开。还有一
Ｉｇ＞Ｏ—ｆ Ｉ—ｎ ｌ—Ｑ Ｉ－＊ｐｆ ｌ直￣ｌＪｐｆ＝ｐｇ，实现恒压。
种隔离是将信号源同变频器在电气上进行隔离，这样会
大大地减小共模干扰对变频控制系统造成的危害。采用
隔离放大器将信号的输入端子与变频器部分完全隔离。
（３）屏蔽
３．２变频器故障、报警及复位
变频器一旦出现故障，将被关断，显示屏上将出现１
个故障码，最后发生的故障码存贮在固定的参数中，同
时变频器内部报警继电器动作，通过３０Ａ、３０Ｃ端子输出
对于电气屏蔽，采取的措施是将有关电路、元器
件、或设备安装在铜、铝等低电阻材料或是磁性材料
制成的屏蔽物内，不使电场和磁场穿透这些屏蔽物。
但在很多场合下，信号除了受电噪声干扰以外，主要还
报警信号，１６１１１动作启动报警信号，并使变频器关断。
变频器故障后不能启动，只有通过按故障复位键
ＲＥＳＥＴ或对控制端子（ＲＳＴ）输入复位信号， （接通）可
解除跳闸状态。所有故障信号消失后，方可重新启动。
３．３变频器的设定与调试
受到强交变磁场的影响（如电站、冶炼厂、重型机械厂
等），那么我们除了要考虑电气屏蔽以外，还要考虑磁
屏蔽，即考虑用铁、镍等导磁性能好的导体进行屏蔽。
变频器的功能预置是通过设定参数实现的，除了电
机的电源、功率、转速、模拟Ｉ／ｏ等参数的设定外，以下
几个参数的设定极为重要。
用双绞线代替两根平行导线是抑制磁场干扰的有效
办法。通常变频器本身用铁壳屏蔽，不让其电磁干扰泄
漏；输出线最好用钢管屏蔽，特别是以外部信号控制变
（１）控制方式：①选用平方Ｖ／Ｆ控制方式，这是因
３６ ２０１１年第ｏ３期
电气与仪表安装
频器时，要求信号线尽可能短，且信号线采用双芯屏
蔽，并与主电路的输入和输出线及控制线完全分离，
决不能放于同一配管或线槽内，周围电子敏感设备线
路也要求屏蔽。为使屏蔽有效，屏蔽罩必须可靠接地。
（４）滤波
Ｉ ＩＮＳＴＡＬＬＡＴＩＯＮ
①克服了管道压力高经常爆管的问题，节约了电能
和水资源，创造了一定的经济效益。
②实现了“软启动”，减小了启动时的峰值电流，
同时减轻了电机启动时对机械的冲击，延长了电机及水
泵系统的使用寿命。
当系统的抗干扰能力要求较高时，为减少对电源的
干扰，在电源输入端可加装电源滤波器。为抑制变频器
输入侧的谐波电流，改善功率因素，可在变频器输入端
加装交流电抗器，选用与否可视电源变压器与变频器容
量的匹配情况及电网允许的畸变程度而定。为改善变频
器输出电流，减少电机噪声，可在变频器输出端加装交
流电抗器。在系统线路中设置滤波器的作用是为了抑制
③实现了自动控制，不需要工作人员调节原出水处
的逆止阀，减少了劳动强度，简化了操作。
④延长了阀体及管道的使用寿命。
６．结束语
变频调速在工业应用中应结合系统的静动态指标，
重视变频器的ＥＭＣ要求，以负载的机械特性为主要设计参
数，在注重变频器控制方式的选择及变频器的选择的基
础上，解决变频调速系统在工业应用中的实际问题，以
使变频调速系统具有高的静动态指标和高性价比
干扰信号从变频器通过电源线传导干扰到电机。为减少
电磁噪声和损耗，在变频器输出侧可设置输出滤波器；
为减少对电源干扰，可在变频器输入侧设置输入滤波
器。若线路中有敏感电子设备，可在电源线上设置电源
噪声滤波器以免传导干扰。
（５）接地
参考文献
…张燕宾变频调速应用机械工业出版社，２００１
［２ｌ ＦＲＥＭＣ ５０００Ｇ１ １ Ｓ／Ｐ１ １ Ｓ操作手册富士电机株式公社
［３】刘奔成交流调速系统Ｅ海交通大学出版社．１ ９８４
变频控制系统的所有设备均有一个保护
地，该保护一般在机柜和其他设备设计加工时
就已在内部接好，有的系统中已将该保护地在
内部同电源进线的保护地连在一起，有的不允
许将保护地同该线相连，用户一定要仔细阅
读厂家提供的接地安装说明书，不管哪种方
式，ＣＧ必须将一台设备上所有的外设或系统的
ＣＧ连在一起，然后用较粗的绝缘铜导线将各
站的ＣＧ连在一起，最后从一点上与大地接地系
统相连。
５．改造效果
在系统改造完成后，通过一段时间的运
行，基本达到了改造目的：
（上接第２０页）
一
次成功率，
减少返工、降
低损耗、节约
工程造价。既
提高了星海生
活广场的建造
图２整体ＢＩＭ透视图
品质，又为园
区地产节约了
间的第一座里程碑。它记录着苏州工业园区１６年来不断
大量的资源。”
管董事长也对苏州地产￣ＩＢＩＭ运用的未来寄予了厚
望。他满怀信心地说： “星海生活广场的成功营建将成
为苏州工业园区地产经营管理公司探索开发公共地下空
探索、积极实践、大胆试点的辉煌与成就，同时也将唱
响未来苏州城市新貌的又一篇章。未来，我们会把触角
伸向ＢＩＭ实践的更深层次，用创新的思路和手段打造更多
城市绿色新地标！”
ＩＮＳＴＡＬＬＡＴＩＯＮ
（周宁）
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