應用中，為了防止電機由于過電流或外部原因?qū)е逻^熱而被損壞，設(shè)定電機的溫度保護功能。即當電機的溫度超過一定值時，變頻器跳閘(OFF2)。通常情況下，溫度保護有以下兩種方式：

    通過電機的溫度模型對電機進行保護;

    當我們對西門子G120變頻器進行快速調(diào)試時，變頻器會根據(jù)電機相關(guān)參數(shù)，如功率、電流等參數(shù)來建立電機溫度模型。對于西門子標準電機，電機模型數(shù)據(jù)比較準確，但對于第三方電機，在完成快速調(diào)試之后，建議用戶做電機參數(shù)自動識別，如參數(shù)(P0340,P1910)，建立電機等效電路數(shù)據(jù)，以便更好地計算電機內(nèi)部能量損失。

    在變頻器運行過程中，變頻器會實時監(jiān)控實際輸出電流，通過I2t計算來判斷電機是否過溫，當I2t計算結(jié)果超過P0614(對于MM420),P0604(對于MM440,MM430)里所限定的溫度時，變頻器會采取在P0610中所設(shè)定的措施，如報警、跳閘等。

    如下圖1所示：

    圖1電機溫度保護模型

    注：利用電機溫度模型對電機進行溫度保護是西門子標準傳動中所有產(chǎn)品具備的功能。

    通過溫度傳感器進行外部保護

    常見的溫度傳感器有兩種：PTC;KTY84。

    1）PTC傳感器：

    PTC(Positive-Temperature-Characteristic)傳感器是一個具有正溫度特性的電阻。在常溫下，PTC電阻的阻值不高（50-10O歐姆）。一般情況下，電動機里是把三個PTC溫度傳感器串聯(lián)連接起來（根據(jù)電動機制造廠家的設(shè)計），這樣，“冷態(tài)”下的PTC電阻值范圍為150至300歐姆。PTC溫度傳感器也常常稱為“冷導體”。但是，在某一特定溫度時，PTC的阻值會急劇上升。電動機制造廠家是根據(jù)電動機絕緣的常規(guī)運行溫度來選擇這一特定溫度的。由于PTC傳感器是安裝在電動機的繞組中，這樣，就可以根據(jù)電阻值的變化來判斷電動機是否過熱。PTC溫度傳感器不能用來測量溫度的具體數(shù)值。

    對于變頻器：MM440;MM430;G120提供了電機溫度傳感器的接口，PTC傳感器保護可以與電機溫度模型同時工作。例如MM440,當電動機的PTC已經(jīng)接到MM440變頻器的控制端14和15時，只要選擇P0601＝1（采用PTC溫度傳感器）激活電動機溫度傳感器的功能，那么，MM4變頻器就會知道電機的狀態(tài)，過熱時變頻器就會故障跳閘使電動機得到保護。

    如果PTC電阻值超過2000歐姆，變頻器將顯示故障F0004（電動機過溫）。如果PTC電阻值低于100歐姆，變頻器將顯示故障F0015（電動機溫度檢測信號丟失）。這樣，當電動機過熱和溫度傳感器斷線時，都能使電動機得到保護。

    此外，電動機還受到變頻器中電動機溫度模型的監(jiān)控，傳感器與溫度模型構(gòu)成“或”關(guān)系，形成了一個電動機過熱保護的冗余系統(tǒng)。

    2）KTY84傳感器：

    KTY84傳感器的原理是基于半導體溫度傳感器（二極管），其電阻值的變化范圍從0℃時的500歐姆可到300℃時的2600歐姆。KTY84具有正的溫度系數(shù)，但與PTC不同，它的溫度特性幾乎是線性的。電阻的性能可以與具有很高溫度系數(shù)的測量電阻兼容。

    如果KTY84傳感器被激活(P0610=2)，變頻器會對KTY傳感器的阻值進行監(jiān)控，同時變頻器也根據(jù)電動機溫度模型自動計算電動機的溫度。KTY84傳感器識別出斷線時，就發(fā)出報警信號A0512（電動機溫度檢測信號丟失），并自動切換到電動機的溫度模型。

    對于變頻器MM420、G110，沒有提供溫度傳感器接口，我們能夠通過電機溫度模型對電機進行溫度保護，同時，我們也可以用數(shù)字端子觸發(fā)外部故障的方式來保護電機，因為對于通常的溫度傳感器，其輸出阻抗會隨溫度成線性關(guān)系變化，如下圖3所示。因此傳感器的阻抗能夠反映當前電機溫度，我們可以按照圖4連接方式，隨著傳感器阻值增大，端子5上的電壓會逐漸增大。當電壓超過數(shù)字量的觸發(fā)電壓時，數(shù)字端子有效，觸發(fā)外部故障跳閘。設(shè)置參數(shù)如下：P0701,P0702orP0703=29.

    另外，我們也可以利用溫度繼電器來觸發(fā)外部故障，如在西門子低壓產(chǎn)品中，有可以用來測量電機溫度的繼電器，如3RS1000-1CK10，我們可以設(shè)定一個限定值，當電機溫度超過此值時，繼電器動作，觸發(fā)外部跳閘。

    新一代西門子G120變頻器在鍋爐風機中的應用

    引言

    風機是工礦企業(yè)的主要動力設(shè)備，據(jù)有關(guān)部門的統(tǒng)計，全國風機，水泵電動機裝機容量約35000MW，耗電量約占全國電力耗電量的40%左右。目前，風機和水泵運行中還有很大的節(jié)能潛力。在風機運行中應用變頻器調(diào)速，其節(jié)電率一般可在20%~60%，投資回收期為1~3年，不僅節(jié)電*，而且能滿足生產(chǎn)工藝的要求，保產(chǎn)品質(zhì)量,經(jīng)濟效益十分顯著。

    風機在鍋爐中也是重要設(shè)備，工業(yè)鍋爐根據(jù)采用的燃料不同，通常分為燃煤，燃油和燃氣三種。這三種鍋爐的控制系統(tǒng)基本相同，只是燃料量的調(diào)節(jié)手段有所區(qū)別。變頻器在控制系統(tǒng)中可以調(diào)節(jié)送風機的送風量，引風機的引風量和燃料的進給量，即實現(xiàn)對鍋爐的精確控制，又達到了節(jié)電和節(jié)省燃料的目的。

    特點

    G150是西門子新一代變頻器SINAMICS家族中的一員，它不僅繼承了MasterDrive的特點，而且具有自身的優(yōu)點。G150是柜體式單傳動的變頻器，功率范圍75KW~2700KW，進線電壓分為380V~480V，500V~600V，660V~690V三個電壓等級，控制方式為無速度傳感器的矢量控制(sensorlessvectorcontrol)和矢量控制。無速度傳感器的矢量控制是矢量控制的一種，只是沒有速度傳感器，通過電機模型的計算來估測電動機的速度反饋值。無速度傳感器的矢量控制的控制精度和系統(tǒng)的動態(tài)性能不如帶速度閉環(huán)的矢量控制，但也有系統(tǒng)簡單，無需維護速度傳感器，價格便宜的優(yōu)點，尤其適用于風機泵類電機。

    傳統(tǒng)的V/f控制也無需速度傳感器，但對于大功率的風機泵類電機，如用V/f控制無電流環(huán)控制，容易引起電流的波動。無速度傳感器的矢量控制，不僅有速度閉環(huán)而且有電流閉環(huán),電機的穩(wěn)態(tài)電流更穩(wěn)定。

    G150具有豐富的客戶端子，包括8個數(shù)字量輸入(DI)，4個雙向輸入/輸出(DI/DO)，2點繼電器輸出(DO)，2個模擬差分輸入(AI)，2個模擬輸出(AO)，1個KTY84溫度傳感器或PTC敏電阻，±10V輔助電源用于模擬給定輸入，24V輔助電源用于數(shù)字量輸入，所有的DI/DO，AI/AO都可以自由編程定義功能。與MasterDrive不同，G150的客戶端子，不在控制板上，而是在客戶端子板TM31上。當有端子損壞時，只須更換TM31，節(jié)約了維修成本。

    PROFIBUS接口是G150的標準配置，無需選件。通過PROFIBUS可以將G150連接到更高層的自動化系統(tǒng)。通過PROFIBUS可以與調(diào)試軟件Starter連接，便于調(diào)試和存儲參數(shù)。G150的程序和參數(shù)存儲于Flashcard中，F(xiàn)lashcard中的數(shù)據(jù)可用Flashcard適配器讀取，存儲在硬盤中，或刻成光盤存檔。如有相同功率，相同功能的設(shè)備，可將數(shù)據(jù)直接拷貝

    到新的Flashcard中，不需設(shè)置任何參數(shù).。另外如舊設(shè)備的參數(shù)被調(diào)亂，或Flashcard損壞也可用以上的方法進行恢復。

    系統(tǒng)簡介

    在這個鍋爐中共有四臺電機使用了G150變頻器，分別控制蒸汽、熱油、熱煙氣。熱煙氣由2臺315KW的電機控制，經(jīng)管道送入主風機，用于干燥木漿。2臺315KW的G150變頻器分別控制這兩臺風機，通過調(diào)節(jié)G150的輸出頻率，來控制風機的輸出功率，實現(xiàn)對熱煙流量的精確調(diào)控，不僅滿足了工藝的要求，而且比用擋風板調(diào)節(jié)熱煙流量更節(jié)能。另兩臺132KW的電機分別將蒸汽發(fā)生器中的蒸汽和熱油發(fā)生器中的熱油送入混合室中。蒸汽發(fā)生器中的蒸汽輸出量的調(diào)節(jié)可以控制蒸汽發(fā)生器中的壓力和溫度，熱油發(fā)生器中的熱油輸出量的調(diào)節(jié)可以控制熱油發(fā)生器的溫度。G150也是通過控制電機的輸出功率來調(diào)節(jié)蒸汽輸出量和熱油輸出量，實現(xiàn)對蒸汽發(fā)生器的壓力和溫度，熱油發(fā)生器的溫度的控制。

    2臺132KW的電機參數(shù)和變頻器型號如下:

    132KW電機參數(shù):

    額定功率:132KW額定電壓:400V額定頻率:50HZ

    額定電流:228A額定轉(zhuǎn)速:1485r/min功率因數(shù):0.88

    選用的G150型號:

    6SL3710-1GE32-6CA0-Z

    輸入:380V~480V294A

    輸出:0~480V260A

    2臺315KW的電機參數(shù)和變頻器型號如下:

    額定功率:315KW額定電壓:400V額定頻率:50HZ

    額定電流:585A額定轉(zhuǎn)速:990r/min功率因素:0.81

    選用的G150型號:

    6SL3710-1GE36-1CA0-Z

    輸入:380V~480V639A

    輸出:0~480V605A

    2臺132KW電機用端子控制啟停和模擬量輸入頻率給定。2臺315KW電機PROFIBUS控制，PLC使用西門子公司的S7-300。

    用端子控制的G150的端子圖如下:

    端子X520:1是DI0用于控制變頻器的啟/停(即ON/OFF)。端子X542:5，X542:6是DO1，輸出變頻器的故障信號(DO1是繼電器輸出)。端子X522:1，X522:2是AO0，輸出實際速度值。端子X522:4、X522:5是AO1，輸出實際電機電流值。端子X521:1，X521:2是AI0，作為頻率給定.這些端子的功能是出廠設(shè)定，無需修改參數(shù)。

    (1)MainSetpoint

    (2)ON/OFFcommand

    (3)Analogoutputactualspeed

    (4)Analogoutputmotorcurrent

    (6)Inverterrelease

    (7)Converternofault

    模擬輸入0(AI0)默認是-10V~10V的電壓輸入，用戶需要4~20mA的輸入，所以修改一些參數(shù)。P4056[0]=3，將模擬輸入0設(shè)置為4~20mA，因為該模擬輸入波動較大,會影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性，所以我加了10mS的濾波(P4053[0]=10)，從而給定值相對穩(wěn)定。這些設(shè)置如用調(diào)試軟件Starter修改就十分的簡單、清晰、明了。如下圖所示:

    1.選擇模擬輸入的類型

    2.模擬輸入的端子

    3.模擬輸入的自由標定

    4.一階濾波

    用PROFIBUS控制G150系統(tǒng)圖如下:將X530:1端子的接線斷開，G150就設(shè)置為PROFIBUS控制。首先要設(shè)置G150的PROFIBUS從站地址，參數(shù)是P0918，該參數(shù)的設(shè)置必須與Step7中硬件組態(tài)的地址*。

    G150的PROFIBUS從站地址也可通過撥碼開關(guān)進行設(shè)置。這兩種設(shè)置中撥碼開關(guān)的硬件設(shè)置優(yōu)先，如撥碼都在OFF的位置，則以參數(shù)P0918的設(shè)置為準。G150的GSD文件在隨機光盤可找到，文件名是si018105.GSD。G150與MasterDrive的PROFIBUS數(shù)據(jù)定義相似，PZD1是控制字/狀態(tài)字，PZD2是給定值/實際值.控制字的各位定義如下:

        該系統(tǒng)用于亞洲創(chuàng)建(河源)木業(yè)有限公司的生產(chǎn)線中，亞洲創(chuàng)建集團致力于中國強化地板事業(yè)的發(fā)展，成功地塑造了”圣象”，”MOBIFLOOR”等強化地板，河源項目的建設(shè)將打破以往基材*依賴進口，成本居高不下的局面，進一步提升產(chǎn)品的競爭力。該生產(chǎn)線中的鍋爐系統(tǒng)是由Vyncke公司做的系統(tǒng)集成，Vyncke是一家比利時公司，成立于1912年，在燃燒工藝，鍋爐系統(tǒng)自動化控制系統(tǒng)中有著豐富的設(shè)計、制造、安裝、調(diào)試的經(jīng)驗。西門子新一代變頻器G150在該項目中,以其豐富的系統(tǒng)功能，可靠的產(chǎn)品性能，精確的控制系統(tǒng)，得到了用戶的認可。