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SIMATIC ET 200pro FC-2 变频器

SIMATIC ET 200pro FC‑2 分布式变频器采用了SIMATIC ET 200 pro 模块的设计。它用分布式速度控制变频调速柜补充了 SIMATIC ET 200 pro 系统系列。广泛适用于工业应用中异步(感应)电机的开环和闭环控制。对于使用通过 PROFIBUS 和 PROFINET 网络连接的变频调速柜的输送机技术应用来说,这是注定的,特别是在没有控制柜的分布式设计中,当组合几个变频调速柜时,达到高防护等级(IP65)。模块化、服务友好的理念非常适合工厂停滞成本较高的制造流程。

使用分布式驱动系统的原因

模块化驱动解决方案 - 因此标准化的机电部件,可分别对它们进行测试

无需控制柜,从而降低了空间要求和冷却要求

变频器和电机之间不需要使用较长的电机电缆

功耗

降低噪声辐射

降低屏蔽电缆的成本

无附加滤波器

分布式组态覆盖范围更广,例如:在汽车领域和物流领域,非常适用于传送带系统

西门子分布式变频器系列

西门子提供创新型变频器产品家族,用以优化分布式驱动解决方案。变频器系列中的每个产品都能够轻松适应广泛的应用需求:

完全相同的连接系统

用户友好的调试和组态工具

分布式变频器系列中的产品:

SINAMICS G115D 分布式变频调速柜的组态(壁挂式和电机安装式)

SINAMICS G120D 变频器

SIMATIC ET 200pro FC-2 变频器

SIRIUS M200D 电机起动器7.webp.jpg

集成安全功能

分布式 SIMATIC ET 200pro FC‑2 变频器已配有集成安全功能 STO(安全转矩断开),该功能通过标准 IEC 61508 SIL 2 以及 EN ISO 13849‑1 PL d 和 Category 3 认证。可以通过 F-RSM 或 PROFIsafe 在本地激活。

STARTER 调试工具

使用 STARTER 调试工具(V4.4 及更高版本)加相应的 SINAMICS Support Package (SSP),可对 SIMATIC ET 200pro FC‑2 变频器进行调试和维护。

通过相关驱动解决方案的操作指导说明以及全面、用户友好的功能,可快速、轻松地调试设备。

Engineering Framework STEP7 classic(V5.5 及更高版本)

硬件支持包 (HSP) 可用于将 SIMATIC ET 200 pro FC-2 集成到 STEP7 classic中。

Engineering Framework TIA Portal (V13 SP1 及更高版本)

TIA Portal 是一个强大的工程框架,提供对整个数字化自动化的全面访问。

硬件支持包 (HSP) 可用于将 SIMATIC ET 200 pro FC-2 集成到 TIA Portal 中。

根据电势平衡方程可以画出变压器的一次侧和二次侧等效电路(Equivalent Circuit)。 

由于一、二次侧绕组匝数不同,其电势E1和E2也不同,难以将两侧的等效电路合并成一个完整的等效电路。

折算原因:为了简化计算和分析;

折算条件:折算前后,变压器的电磁效应不改变,变压器的功率大小也不改变。

折算方法:我们可以将二次侧等效为用一个与一次侧匝数N1相同的绕组来等效替代。折算以后,两侧匝数相等,E1=E'2,k=1,原来的磁势平衡方程

I1N1+I2N2=ImN1变成了I1+I'2=Im,两侧的等效电路就可以合并了。具体如下 一.变压器的折算法

将变压器的二次侧绕组折算到一次侧,就是用一个与一次侧绕组匝数N1相同的绕组,去代替匝数为N2的二次侧绕组,在代替的过程中,保持二次侧绕组的电磁关系及功率关系不变。也就是说折算前后,二次侧的磁势、功率和损耗应保持不变。

二.折算过程

折算前  二次侧N2\U2\I2\E2\R2\X2σ\RL\XL              为实际值折算后  二次侧N2'\U2'\I2'\E2'\R2'\X2σ'\RL'\ XL'         为折算值

(1)电势、电压折算
E2'=4.44 f N1Фm=E1
E2=4.44 f N2Фm

所以E2'/E2=N1/N2=k,E2'=kE2

同样U2'=kU2 (2)电流折算 N1I2'=N2I2 I2'=I2N2/N1=I2/k
(3)阻抗折算

阻抗折算要保持功率/损耗不变 (I2')2R2'=(I2)2R2
R2'=(I2/I2')2 R2=k2R2
(I2')2X2σ'=(I2)2X2σ
X2σ' = (I2/I2')2 X2σ= k2X2σ
(I2')2 RL'=(I2)2 RL
RL'=(I2/I2')2 RL= k2 RL
(I2')2XL'=(I2)2XL
XL'=(I2/I2’)2 XL= k2XL

三.变压器的等效电路  (Equivalent Circuit)

(1) 折算后的方程 U1= -E1+I1(R1+jX1σ)
U2'= E2' - I2'(R2+jX2σ)
I1+I2'=Im≈I0
- E1= - E2'= Im (Rm+jXm) = ImZm
(2) T型等效电路

如果知道效电路中各个参数、负载阻抗和电源电压,则可计算出各支路电流I1、I2'、Im/输出电压U2'/损耗/效率等,通过反折算就能计算出二次侧实际电流I2=kI2'和实际电压U2=U2'/k。
(2)简化等效电路

由于励磁阻抗很大,Im很小,有时就将励磁支路舍掉,得到所谓简化等效电路。

简化等效电路中,Zk=Rk+jXk,Rk与Xk构成变压器的漏阻抗,也叫短路阻抗,即变压器的副边短路时呈现的阻抗。Rk为短路电阻,Xk为短路电抗。ZL'为折算到一次侧的负载阻抗。 Rk=R1+R2'  Xk=X1σ+X2σ'Zk=Rk+jXk


用简化等效电路计算的结果也能够满足工程精度要求。

当需要在二次侧基础上分析问题时,可将一次侧折算到二次侧。当用欧姆数说明阻抗大小时,必须指明是从哪边看进去的阻抗。

从一次侧看进去的阻抗是从二次侧看进去的阻抗的k2倍。

四.变压器负载运行时的相量图

根据方程式(equation)或者等效电路,可以画出相量图,从而了解变压器中电压、电流、磁通等量之间的相位和大小关系。

等效电路,方程式和相量图是用来研究分析变压器的三种基本手段,是对一个问题的三种表述,相量图对各物理量的相位更直观显现出来。定性分析时,用相量图较为清楚;定量计算时,则用等效电路。

(1)励磁电流/铁耗电阻、励磁阻抗

空载运行时,电流i0分为两部分,一部分i0w纯粹用来产生磁通,称为磁化电流,与电势E1之间的相位差是90°,是一个纯粹的无功电流。 另一部分i0y用来供给损耗,是一个有功电流。 I0=I0w+I0r
-E1=I0Rm+jI0Xm=I0Zm

I0是励磁过程必须的电流(包括磁化电流/有功电流),称为励磁电流。

Xm的物理意义是:
励磁电抗Xm是主磁通Φ的电抗,反映了变压器(电机)铁心的导磁性能,代表了主磁通对电路的电磁效应。
Rm是用来代表铁耗的等效(虚拟的)电阻,称为励磁电阻。Rm+jXm= Zm则称为励磁阻抗。 (2) 空载时的等效电路

用一个阻抗(Rm+jXm)表示主磁通Φ对变压器的作用,用另一个阻抗(R1+jX1σ)一次侧绕组电阻R1和漏抗X1σ的作用,即可得到空载时变压器的等效电路。

R1和X1σ受饱和程度的影响很小,基本上保持不变。

Rm和Xm是随着饱和程度的增大而减小。在实际应用中要注意到这个结论。

变压器正常工作时,由于电源电压变化范围小,铁心中主磁通的变化不大,励磁阻抗Zm也基本不变。

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发布时间:2023-10-26
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