三相电机智能控制器概要.docx
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三相电机智能控制器概要
三相电机智能控制器
DR.POWER
“保瓦博士”DP系列
安装及使用手册
广州保瓦电子科技有限公司
页数
内容
4
简介
4
交流电机的问题
5
“保瓦博士”解决方案-改善交流电机
6
“保瓦博士”解决方案-提高交流电机效率
7
“保瓦博士”DP系列产品规格表
8
“保瓦博士”DP系列选用指引
9
负荷及用功周期表
10
“保瓦博士”DP系列起动负荷方式表
10
选择“保瓦博士”详细说明
11
重要安全通知
12
安装事项
12
机械性安装指引
12
挂墙指引
12
密封式管道箱装配指引
13
有关在密封环境内的散热事项
14
“保瓦博士”散热表
14
散热风扇选择表
15
电力安装指引
15
电击/高瞬变电压区域安装指引
15
如何控制高瞬变电压
15
线圈抑制器的使用方法
15
电路板电线接驳指引
15
电源谐波
15
功率因数修正电容
16
线圈保护开关
16
额外配件及设备
16
接地装置
16
熔断器保护
17
“保瓦博士”DP系列电源基本连接图
18
电路板电源基本连接要求图
19
控制线路要求软停止及旁路
20
控制线路要求软停止及旁路
21
配合原有Y/△电机启动器的电路板基本连接图
22
安装使用
22
“保瓦博士”调线路板整说明图
23
原厂开关设定表
24
用户操控设定叙述
24
基础电压设定表
25
起动时间调节设定表
26
停机时间调节
26
结束停机形态选择
26
优化形态选择
26
电压阻尼
26
冲击负荷侦察
27
限流调节
28
紧急运行
28
可程式继电器RL2操作指引
28
供电频率设定
29
应用设定指引
30
启动/退出“保瓦博士”
30
线端口输入
30
运行继电器
30
可程式继电器
30
发光二极管指示灯
31
使用须知
31
使用前的检查事项
31
首次启动“保瓦博士”时须知
31
高惯性负荷的启动指引
32
维修及保养
32
故障检测
33
故障检测程序
34
可控硅测试和更换
介绍
交流电机的问题
自从电机于一百年前面世至今，它已成为全球最为常用的工业生产设备之一。
就因为它结构简单、成本低及高效能等种种优点，在可见的未来，它仍然会被广泛地应用。
可是，它存在的最大问题是高起动电流及它未能在启动和运行时将电机扭力配合负荷扭力。
在起动时，电机会产生150-200%的扭力（参阅图1）
方可于瞬间将转速提升至最高速，导致电机受损。
在起动的同时，它可耗用高达8倍的标称电流（In），影响供电电压的稳定性（参阅图2）。
每当电机满足高转矩要求的负载之后电机进入较长时间的轻负载运行状态都会由于电机绕组磁饱和而导致电机效率下降。
在固定供电电压的情况下电机的磁通（又称为励磁电流）是固定不变的，它亦是电机能耗最高的因素之一（约占30％至50％）
电机转矩
加速度
转矩
负荷转矩
参阅图1
速度
转矩
100%
参阅图2
（In）
启动电流
转速
“保瓦博士”解决方案-改善交流电机
和普遍的软启动器一样，“保瓦博士”采用可控硅准确地控制供给电机的电压。
而可控硅的特性是当被脉冲触发时会迅速地由“关”状态转为“开”状态，并保持导通直至交流电的每一半波周期末端流经可控硅的电流下降为零才关断，这原理又称为自行换向。
通过控制相对于半波电压周期过零点的可控硅导通角，便可控制通过可控硅的电流。
当导通触发点越接近正弦波的尾端时，所容许通过的电流就越少，但当导通触发点越接近正弦波的开始端时，所容许通过的电流则较大。
引用这个原理，将两个可控硅以反并联方式连接，“保瓦博士”便可控制可控硅的通断，从而准确供给电机当时所需的最适用电压（参阅图3）
例如，在起始时段将每个正弦半波上的触发导通点作较大的后移，然后经过选定好的时间将触发导通点逐渐前移，会令供给电机的电压由较低的数值逐渐增至最大。
正因为电机扭力是和供电电压的平方成正比，所以导致起动扭力以无级方式上升，确保电机及其负荷可缓冲地起动。
参阅图3
100%
电机转矩
加速度
转矩
负荷转矩
Acceleration
Torque
LoadTorque
转矩
速度
“保瓦博士”解决方案–提高交流电机效率
当三相电机于满载或接近满载状态运行时，它的效率可高达80％至92％，如图4显示。
当负载率降至50％或以下时，电机效率会急速下降。
因为生产商需要为电机留有负荷空间（最为常见的情况）及负荷会自然浮动，所以在一般情况下，很少电机可时刻以满载或接近满载状态运行。
在一般定转速电机应用上，“保瓦博士”内置的电机优化软件可为轻负载的电机节省耗电量。
一些性能较差的软启动器会容许最大电流量通过，如同将电机与供电电源接驳，失去应有的节电效能。
但是，每当轻负载的电机被投入最高电压时，它将会产生多余的励磁电流（参阅图5）。
如果软启动器可不断检测电机的负荷状况，并应负荷状况调节电机的终端电压，便可维持其应有的节电效能。
“保瓦博士”可节省电机的励磁电能及减低负荷性损失，并在轻负载时提高其功率因数
转速
100%
0
50%100%
负荷
图4.
交流电机效率
效率
铜线损耗
杂散损耗
磁性损耗
磨擦性损耗
050%100%
负荷
图5
交流电机损耗
损耗
“保瓦博士”DP系列产品规格表
作用因素
说明
供电电压
380–440V+10%/-15%
频率
47/63Hz
运行环境温度
-10-+40℃
每升1℃，输出功率将下降2％，最高可达50℃
储存环境温度
-40-+60℃
相对湿度
<95%（不结露）
高度
海拔高度最高1000m.每高出100米，输出功率将下降1%。
起动负荷
2.5倍装置额定电流可承受60秒
3倍装置额定电流可承受30秒
4倍装置额定电流可承受10秒
5.5倍装置额定电流可承受5秒
起动次数
“起动用功”比率为每小时12次（平均分布）
比率应用范围请参阅第9及10页
起动电压
供电电压之30-70％
起动扭力
直接起动扭力之9-49％
缓冲起动时间
0.5–120秒
缓冲停机时间
0.5–120秒
电流极限
30％直接启动电流60秒
40％直接启动电流30秒
50％直接启动电流10秒
70％直接启动电流5秒
故障检测
可控硅短路及缺相会自动中断
散热
自然散热<42安,强制散热>53安
发光二极管指示灯
“开启”、“运行”、“起动”、“缓冲停机”、
“故障”及“优化状态/最高转速”
继电器
运行，故障/最高转速
继电器额定值
1.2KVA,250VAC最大值
控制电压
无需额外提供，由主电源供给
风扇电压
110/220V（指示处）
外壳
IP20
欧盟条款
EN50082-2,EN55011,73/23/EEC
“保瓦博士”DP系列选用指引
底盘尺寸HxWxD
高x阔x深
mm
型号
重量
kg
额定
电流
额定
kW@
220V
额定
kW@
380/440v
保护
散热
H270
W130
D115
尺寸1
DP2.2
3.5
4
1.1*
2.2
IP20
自然
DP4
3.5
9
2.2*
4
IP20
自然
DP5.5
3.5
11
3*
5.5
IP20
自然
DP7.5
4
15
4*
7.5
IP20
自然
DP11
4
23
5.5*
11
IP20
自然
DP15
4
30
7.5*
15
IP20
自然
DP22
4
42
11*
22
IP20
自然
H385
W130
D215
尺寸2
DP30
9.9
53
15*
30
IP20
强制
DP37
9.9
65
22*
37
IP20
强制
DP55
9.9
97
30*
55
IP20
强制
警告
*当定购用于220V电压使用场合的装置时必须特别指明。
负荷及用功周期表
应用
负荷类型
惯性
起动/时间
起动类型
离心水泵
低
低
<20
>20
标准的
重物
正置换泵
中
低
<12
>12
标准的
重物
潜水泵
中
低
<12
>12
标准的
重物
往复式压缩机
中
中
<10
>10
标准的
重物
螺杆式压缩机
中
中/高
<6
>6
标准的
重物
轴流风机——无负
荷起动
低
高
<4
>4
标准的
重物
轴流风机——满负
荷起动
中
高
<4
>4
重物
极重
鼓风机
低
低
<20
>20
标准的
重物
离心机
低
很高
<2
极重
输送机—无负荷状
态起动
低
高
<10
>10
标准的
重物
输送机—负荷状态
起动
高
高
<6
>6
重物
极重
钢铁切断机
低
高
<6
>6
标准的
重物
升降机/自动梯
低
高
<6
>6
标准的
重物
塑胶挤压机—无负荷状态起动
低
低
<20
>20
标准的
重物
研磨机
低
高
<6
>6
标准的
重物
圆锯机
低
低
<20
>20
标准的
重物
“保瓦博士”DP系列起动负荷方式表
型号
电机额定电流
标准
电机额定电流
重物
电机额定电流
极重
DP2.2
4
3
2.5
DP4
9
6
4
DP5.5
11
8
6
DP7.5
15
10
7.5
DP11
23
15
10
DP15
30
19
15
DP22
42
28
20
DP30
53
38
28
DP37
65
47
35
DP55
97
68
50
选择“保瓦博士”详细说明
依据的负荷率，从负荷及用功周期表在上述表格选择合适的“保瓦博士”型号。
请特别注意在9页内，所述的每小时起动次数
例据：
负荷类别——往复式压缩机，每小时起动18次
起动类别＝重
电机电流量＝15
最小所需选用DP11.
如阁下所选用的应用范围，负荷和起动次数未在第9页中列出，请参照第7页“保瓦博士DP系列产品规格表内的起动负荷和起动次数来选择。
安装
重要安全通知
安全工作
“保瓦博士”的持有人、安装人员及用户必须正确地安装及使用“保瓦博士”，并确保：
a）由合资格的技术人员进行安装；
b）不可在运行时调节“保瓦博士”的设定；
c）必须根据本安装及使用手册进行安装；
d）必须依据有关操作细则、指引及要求使用及维修“保瓦博士”。
公告：
我公司明确不承担以下责任：
因错误安装或使用，改变产品电路设计，错误搭配电机等造成的损失。
安装事项
1.请小心地将产品及其他零件由包装箱提出并根据运货单及订货单进行核对。
确保有关产品的输出功率与电机上所标称的相符；
2.确保“保瓦博士”所标称的电压及电流与电机铭牌所标称的相符；
3.检查“保瓦博士”内置散热风扇的电压与使用当地的供电电压是否相符；
4.确保“保瓦博士”内并无松脱部份或其他杂物；
5.确保在安装处留有足够空间；
6.确保已具备正确的安装器材及工具。
机械性安装指引
除非装置被安装在合适的箱体内，否则应避免存放及安装在以下环境：
1潮湿及有雨水接触的环境；
2暴露在爆炸性及腐蚀性环境；
3暴露在导电灰尘含量极高的环境；
4超出规定的极限温度及湿度。
挂墙指引
安装人员必须用合适的螺丝将“保瓦博士”挂在墙或直立的平面上.
安装时必须注意“保瓦博士”的安装方向及确保“保瓦博士”的上下空间留有最少80毫米（PBC30在100毫米以上）的空间，以供半导体散热之用。
密封式管道箱装配指引
如果“保瓦博士”只用于协助电机缓冲启动而并不采用其优化功能，可设定由继电器驱动的接触器形成旁路，而在密封箱体内不须另加额外的散热风扇。
电路接驳请参照第20页的换向及旁路的控制电路要求图
有关在密封环境内的散热事项
如需应用“保瓦博士”的优化功能，安装人员必须确保密封环境内的温度维持在“保瓦博士”的运行温度范围内（请参阅第7页）。
计算时请考虑密封环境内的其它设备所散发的热量。
以下公式可计算出密封环境内的最小气流量
AF=
W
Tenc-Tamb
AF=每平方米的气流量，以每小时计算
W=密封环境内所产生的热量
Tenc=密封环境内的最高运行温度
Tamb=外来空气温度
引用“保瓦博士”散热表所提供的消耗功率数据计算出所需的最少气流量，以所得的数据于第14页中的（散热风扇选择表）中选择合适的散热风扇。
“保瓦博士”散热表
型号
消耗功率瓦
DP2.2
15
DP4
32
DP5.5
40
DP7.5
54
DP11
82
DP15
108
DP22
150
DP30
190
DP37
235
DP55
350
散热风扇选择表
PAPST散热风扇型号
气流量
50Hz过滤器
气流量
60Hz过滤器
风扇型号
110V
风扇型号
220V
L/sec
CFM
M3Hr
L/sec
CFM
M3Hr
8506N
8556N
13
24
57
15
28
67
4600N
4650N
40
82
159
47
96
186
电力安装指引
电击/高瞬变电压区域安装指引
如安装在高危雷击或高瞬变电压地域，应在每一条电源输入线与地线之间安装压敏电阻。
禁止将压敏电阻安装在“保瓦博士”自身箱体内。
如何控制高瞬变电压
“保瓦博士”的供电电压可能会受电磁干扰影响，应在控制电源的供电回路加装有突波抑制功能的线性滤波器。
线圈抑制器的使用方法
所有与“保瓦博士”连接的或共享控制电源的交流继电器或接触器线圈都应该装配一个阻容保护装置（RC）。
如果电路配备了直流线圈就应该安装一个续流二极管
输入输出控制接线
确保所有电线不要过长并与电机主线分开。
如不能确保此情况，便须另外配备设有合适抑制功能的继电器并尽可能靠近“保瓦博士”安装。
电源谐波
跟一般可控硅控制器一样，在起动、停机过程及优化时期，“保瓦博士”都会产生电源谐波。
而所产生的电源谐波主要是第5及第7次谐波。
根据英国电力委员会的机械工程指引G5/3指出，在100KVA电力供应系统的第5次电源谐波不能超出56安培，而第7次电源谐波则不能超出40安培。
如果以400V为例，这相等于145安培及75kW的电机负荷，而所容许的第5及第7次电源谐波最高为37%及28%。
.
在实际情况下，电源谐波是不会超出上述数值，因为据一般的测试数据，电机在最高转速时所产生的第5及第7类电源谐波只有8%及1%。
如须安装功率因数修正电容，请安装在电源接触器K1的输入端
根椐英国瑟赛克斯大学工业电子科技集团于1988年11月，以22kW电机作出测试所得的数据为参考
功率因数修正电容
如须安装功率因数修正电容，请安装在电源接触器K1的输入端
功率因数修正电容只能安装在“保瓦博士”输入端之前
在任何情况下严禁将修正电容安装在“保瓦博士”的输出端
热保护开关
热保护开关（如配备）应该选用自动恢复型，在安装时须注意与控制线路配合，防止在跳闸的情况下“保瓦博士”能自行起动。
额外配件及设备
所有电源、地线及控制线路的电气连接均已提供。
但以下配件则需另外配备：
1.绝缘体
2.电缆保险丝
3.三相交流接触器
4.电机热继电器
“保瓦博士”的主回路采用可控硅开关器件，它们并非作为电气隔离之用。
在“保瓦博士”的主供电端需另加合适的断电设备。
注意
所有“保瓦博士”都必需连接地线。
将“保瓦博士”内的接地端连接到接地电阻符合相关规定（低阻值）的接地体上。
接地装置
熔断器保护
主电源及控制电路板电源均需装配合适的短路保护元件。
安装人员必需在
投入“保瓦博士”前加入与电机额定值相匹配的保险丝保护主电源。
半导体保险丝为自选配件，但必需装配在“保瓦博士”之外的线路。
注意
半导体保险丝不能作为代替电缆保险丝之用。
“保瓦博士”DP系列电源基本连接图
半导体保险丝
（如需装配）
地
半导体保险丝
（如需装配）
电路板电源基本连接要求图
110V/230V
电源
1234
启动
注意
热保护开关（TT）应选用自动复位型，接线时须防止在过热跳闸
的情况下“保瓦博士”自行起动。
如未有装配热保护开关，便应将接线柱1及2短接。
110V/230V电源
控制线路要求软停止及旁路
1234
TT
注意
热保护开关（TT）应选用自动复位型，接线时须防止在过热跳闸的情况下“保瓦博士”自行起动。
控制线路要求软停止及旁路
1
2
3
4
5
6
1
2
3
4
5
6
1
2
3
4
1
2
3
4
5
6
K1
K2
REV
FOR
注意
热保护开关（TT）应选用自动复位型，接线时须防止在过热跳闸
的情况下“保瓦博士”自行起动。
如未有装配热保护开关，便应将接线柱1及2短接。
CONN6
配合原有Y/△电机启动器的电路板基本连接图
安装使用
“保瓦博士”调线路板整说明图
L1L2L3L4L5
原厂开关设定表
每一"保瓦博士"在离厂时都被设定为"原厂设定"。
我们建议用户首次使用时以“原厂设定”操作，看其效应，然后才作其他个别调节。
原厂设定
调节
功能
开关位置
效果
开关1-11OFF
开关1-12ON
调节基础电压
11
12
ON
40%电压
16%转矩
开关1-8ON
开关1-9ON
开关1-10OFF
加减速
8
9
ON
10
ON
7
加速20秒.
开关1-7OFF
停止状态
减速至停止
开关1-6OFF
启动优化功能
ON
5
ON
66
启动优化功能
开关1-5OFF
优化功能
启动电压
ON
4
67%电压
开关1-4OFF
电流限定选择
ON
3
取消电流限定
开关1-3OFF
紧急运行
ON
2
取消紧急运行
开关1-2OFF
继电器rl2
选择
最高转速继电器选定
开关1-1OFF
50/60Hz
ON
1
50Hz
选定
设定应用指引，请参阅第29页。
用户操控设定叙述
基础电压设定表
用于设定初期投入电机的电压，并应以设定电机的起动为平滑加速及即时起动为准
开关属性以下列表格所示：
调节
功能
11
12
ON
开关位置
效果
开关1.11on
开关1.12on
直接起动扭力电压
30%线电压
9%直接起动扭力
开关1.11OFF
开关1.12ON
直接起动扭力电压
11
12
ON
11
12
ON
40%线电压（默认）
16%直接起动扭力
开关1.11ON
开关1.12OFF
直接起动扭力电压
11
12
ON
50%线电压
25%直接起动扭力
开关1.11OFF
开关1.12OFF
直接起动扭力电压
70%线电压
49%直接起动扭力
设定应用指引，请参阅第29页。
起动时间调节设定表
起动时间设定开关，是用于设定由初期起动电压增至最高输出电压所需的时间。
因为电机扭力与负荷扭力有可能不成直接比例，所以当预设为某一个起动时间时，“保瓦博士”不能确保电机在该时间内可增至最高转速
调节
功能
开关位置
效果
开关1-8ON
开关1-9ON
开关1-10ON
调节启动时间
8
9
ON
10
0.5秒
开关1-8OFF
开关1-9ON
开关1-10ON
调节启动时间
8
9
ON
10
2秒
开关1-8ON
开关1-9OFF
开关1-10ON
调节启动时间
8
9
ON
10
8
9
ON
10
5秒
开关1-8OFF
开关1-9OFF
开关1-10ON
调节启动时间
10秒
开关1-8ON
开关1-9ON
开关1-10OFF
调节启动时间
8
9
ON
10
8
9
ON
10
20秒
（原厂设定）
开关1-8OFF
开关1-9ON
开关1-10OFF
调节启动时间
30秒
开关1-8ON
开关1-9OFF
开关1-10OFF
调节启动时间
8
9
ON
10
60秒
开关1-8OFF
开关1-9OFF
开关1-10OFF
调节启动时间
8
9
ON
10
120秒
设定应用指引，请参阅第30页。
停机时间调节
停机时间与所选用的起动时间相同，并不能个别调节。
停机时间是专为高静态摩擦负载，例如管道离心水泵等器械提供“缓减速停机”功能而设的。
停机方式选择
当开关1-7为ON（接通）时将会启动缓冲停机功能。
如1－7开关设为OFF（关上）（原厂设定）便会使电机自由停机直至完全静止。
如须选用缓冲停机功能，须使用接线端7A上的接线柱1和2（请参阅第19页）来控制该功能的启动和停止。
优化方式选择
当开关1-6关上（原厂设定）时，优化功能已被启动。
当启动时，“保瓦博士”将会在预设的起动时间后供给电机最高电压。
如果要在预设的起动时间后退出“保瓦博士”，令电源通过旁路与电机连接，必须将此开关关上。
电压阻尼
根据电机的速度－力矩特性曲线，电机所带负荷的不同组合有可能导致不稳定运行状态的产生。
如果将电压阻尼设定为较高的数值便可减低此类情况出现
调节
功能
开关位置
效果
开关1-5OFF
限压调节%
ON
5
67%
开关1-5ON
限压调节%
ON
5
83%
冲击负荷侦察
备有2.2或以上软件版本的“保瓦博士”可应用于带有周期性冲击负荷特征的设备，如注塑机等设备。
将接线端7A的接线柱3和4连接便可启动此功能
限流调节
限流调
升级会员 