變頻器整機結構設計工藝規范1

1、變頻器整機工藝規范變頻器的結構設計要注意：布局合理，減少耦合電感，保證器件散熱均勻，相互間電磁影響小簡介變頻器作為一個電力電子產品，它集計算機軟件控制，電力電子、結構設計等多方面的知識于一體。結構設計作為實現其預定功能的載體，其設計優良與否，不但決定其能否穩定可靠的工作，而且直接決定其在市場上是否有良好的競爭力。對于變頻器整機設計，通常按以下幾個步驟進行。設計需求一一器件選型一一整機設計一一零件設計及圖紙繪制一一加工生產。一、設計需求設計之先應先通過市場調研搜集相關設計需求。通過市場意見反饋，結合早期產品的缺陷，對整機設計提出設計目標。1 .設計規格變頻器整機通常以電壓等級、功率范圍來劃分每款

2、整機。明確設計電壓等級，設計功率。2 .外觀設計a. 外形尺寸要求因成本降低，節省安裝空間，超越競爭對手等市場需求，對整機外形尺寸要求越來越小。通過調研應明確設計的目標尺寸。b. 安裝形式通常安裝形式有兩種，一種是壁掛式安裝，一種是柜式安裝。c. 外觀要求外觀設計應新穎、獨特、美觀，可通過專業的美工設計對外觀進行造型設計。3 .材料選用通用變頻器的整機結構設計通常選用兩種材料（見“附一常用材料列表”）：塑膠和鉞金。塑膠材料通常用在15kW（也有設計30kW）及以下功率，鉞金常用在18kW及以上功率。4 .進出線方式目前通用變頻器常見的進出線方式有兩種：a. 下進下出較為傳統的進線方式，特點是輸

3、入輸出線均在變頻器下端，用戶接線方便，對于大功率而言，輸入線在內部占據一定空間，且影響整機布局。b. 上進下出目前設計應用較多，特點是輸入線在變頻器上端，輸出線在下端。用戶接線稍有不便，但整機布局較合理，能節省一定空間。二、器件選型在明確設計要求后，由硬件工程師對該款機型用到的所有電氣元件進行選型，確定該器件的品牌、廠家、價格、采用渠道等。結構工程師收集已確定的元器件的資料。三、整機設計在相關資料準備好后即可開始整機設at,整機設計分兩條線：一是PC版設計，二是結構設計。兩條線同時開展工作。1. 建立模型對于已確定的采購件，標準件等，先建立其30或2D莫型。建模遵循以下原則：a. 對于公司標準

4、庫已有的模型，應直接調用；b. 對于公司標準庫沒有的模型，建立其準確的3減2D莫型。建模完成后應經相關工程師確認，且對該模型給予新的編碼并存入標準庫。2. 裝配圖設計裝配圖設計應綜合考慮各設計需求，經相關計算后分部件設計。a. 裝配圖設計考慮事項：各部件設計應能滿足其使用功能；整體布局應首先保證功率器件、電容等散熱滿足整機散熱性能要求；整機各零部件間走線：強弱電盡可能分開走線，各零部件排布應盡可能使走線最短，考慮導線在機殼表面行走時固定。結構件設計：裝配、拆卸應方便（考慮公司目前使用工具），易損件（主要是電氣元件）的便于更換性，考慮各零件的加工工藝性等。b. 底板設計中小功率機型多是壁掛式安裝

5、，該功能主要靠底板完成。故底板設計時主要考慮兩個因素：一是安裝孔設計，二是強度設計。下表是傳統設計安裝孔大小及底板板厚。功率（kW）1.53.75.5-1518-4555132160280安裝孔直徑57101214底板厚度（mm）1.52222c.柜式安裝形式柜式安裝如需同壁掛式兼容，可設計專門的底座，底座可拆卸，加裝即為柜式，拆掉即為壁掛式。如式直接柜式，可設計為落地式，輕型柜還可加工安裝支撐地腳，重型可設計落地安裝式底座。d. 散熱設計散熱設計是整個結構設計的重點，也是關乎整機性能的關鍵。散熱形式分為三種：自冷、風冷、水冷。自冷根據散熱器及整機功率，自冷又分為兩種形式。小功率自冷常見于0.

6、75kW以下，散熱器設計為鋁型材或壓鑄鋁。大功率自冷可不受功率限制，散熱器設計為熱管形式。這種方式多用在特殊場合，像防爆變頻器設計等，成本高。風冷通用變頻器設計當中最為常見。設計簡單，成本低。要求設計要有獨立的風道。風機選型按功率配置。以下以1.5280kW某系列為例列出各功率風機配置型號。功率1.53.75.57.511-1518-3037-45風機型號D06K-24TUD06K-24TUD08K-24PUA2V12C38TBLA2V15C51TBT-1C風量，3，.、(m/min)0.631.262.3846功率55-7593132160200220280風機型號A2V15C51TBT-1

7、CA2V15C51TBT-1CA2V15C51TBT-1CA2V15C51TBT-1C風量3(m/min)12182436對于風冷散熱，一般要設計獨立的散熱風道。所謂獨立風道是指風所經過的通道與整機其他部件相隔離。風機如安放在進風端就是平時說的吹風方式，如放在出風口就是抽風方式。兩種方式對散熱效果影響不大，可按實際情況靈活選用。水冷超大功率或特殊場合用，設計相對復雜，設計及維護成本高。對于散熱設計是否合理可以通過兩種方式進行驗證：一是軟件仿真，二是通過樣機測試。對于樣機成本較低者，可以通過制作樣機的方式進行驗證，以提高準確度及效率。對于樣機成本較高者，可通過軟件仿真，仿真后在對設計進行優化。e

8、. 端子設計對于端子設計主要遵循以下兩個原則：如有成型的標準品端子，應優先直接選取，以降低成本；無適合的標準品端子，可自行設計，設計材料見附表。f. 防護等級設計通用變頻器防護等級一般設計為IP20。四、零件設計及圖紙繪制整機裝配圖設計完成之后即可開始零件設計。因裝配圖設計時僅是功能性、概念性設計，對零件而言只是提出了功能需求及限制，具體零件設計時在滿足上述要求的同時著重應考慮加工工藝、成本等因素。1. 零件設計a. 從裝配圖中拆分零件，設計零件外形；b. 考慮零件的加工工藝，優先考慮現有的工、夾、治具；C.盡可能降低成本，從工藝、材料兩個方面使零件的成本降到最低。2. 圖紙繪制a. 圖紙繪制

9、應按照“結構工程師工作規范”進行標準繪圖；b. 對設計中出現的一些不合工藝要求的尺寸進行調整，圓整。3. 裝配驗證在零件設計時因工藝、成本等要求，使的零件的外形、安裝等已與最初裝配圖中零件不符。因此在零件圖設計完成后必須進行裝配驗證。裝配驗證時，對不能滿足裝配要求的零件再進行調整，使其滿足裝配要求。調整后再進行裝配，此過程可反復進行，最后一次裝配時沒有任何調整，才可進行下一步工作。五、加工生產加工生產對整機設計而言，是一個再驗證的過程。因設計考慮不周，設計失誤等在所難免,通過實際加工，對設計、工藝進行全面驗證，對從在問題進行登記整理，對設計更改升級，再投入生產。整機設計至此全面結束。附一常用材

10、料表名稱用途特點備注A黔軋鋼板變頻器機殼設計主要材料，主要用于18kW及以上功率。量大，成本低，易于加工，可加工成所需要的各種形狀。表面可做噴塑或電鍍處理，但噴塑后使得鉞金各零件間導電性不連續，不利于變頻器機殼接地。噴塑顏色可選擇需要的各種顏色。電解板變頻器機殼設計主要材料，主要用于18kW及以上功率。量大，成本比冷軋板高，加工特性向冷軋板。表面尢需噴塑或電鍍，機冗各零件間導電性好，利于機殼接地。外觀面可噴塑以適應外觀顏色要求。鍍鋅板變頻器機殼設計輔助材料成本接近電解板，顏色同電解板不同，可附于屏蔽設計等，用于替換電解板。ABS變頻器機殼設計主要材料，主要用于15kW及以塑膠零件米用模具設計，

11、便于外觀造型。整機零件個數較少，但單個零件復雜程度較高。該材料用量廣泛，成本變頻器設計通常使用阻燃級材料，阻燃等級為V0<o下功率。低。ABS在一定溫度范圍內具有良好的抗沖擊強度和表面硬度，有較好的尺寸穩定性、一定的耐化學藥品性和良好的電氣絕緣性。它不透明，一般呈淺象牙色，能通過著色而制成具用高度光澤的其它任何色澤制品。ABS塑料的主體是丙烯睛、一烯和苯乙烯的共混物或三元共聚物，是一種堅韌而用剛性的熱塑性塑料PC/ABS變頻器機殼設計主要材料，主要用于15kW及以下功率。與單純的ABS：匕較,PC/ABSIt啟兩者的共同特性。如ABS勺易力口工特性和PC勺優良機械特性和熱穩定性。二者的比

12、率將影響PC/ABS材料的熱穩定性。PC/ABSi種混合材料還顯示了優異的流動特性。變頻器設計通常使用阻燃級材料，阻燃等級為V0a。PC聚碳酸酯紫銅板變頻器主回路用主要導電材料。有優良的導電性能，加工性能。表面常作電鍍處理，鍍銀、鍍錫等，也有做本色氧化處理。鋁散熱器設計主要用材料有良好的散熱性能，性價比高。易于加工，適合于模具及機械加工等多種方法加工。散熱器表面粗糙度、平囿度要達到n要求，以適應模塊安裝需求。杜邦NOMEX410主回路母線銅排絕緣用主要材料。有優異的耐壓性能(1840KV/mn),強度高，韌性好，抗撕裂性及磨蝕性良好，200C以下電氣性能及機械性能所受的影響極小，耐低溫性好，阻

13、燃。灰色PVC端子材料、銅排支撐固定，絕緣用材料。成本低廉，易于加工。可加工成所需要的各種形狀。硬度好，韌性較差。顏色灰色，外觀/、美觀。尼龍66端子材料、銅排支撐固定，絕緣用材料。有良好的強度和剛度，易于加工，韌性好。色澤均勻，一致性好。成本較pv(Mo電木端子、工裝、絕緣用材料有良好的機械強度，電絕緣性好，耐熱，耐腐蝕。成本較PV或尼龍高。環氧板絕緣用材料有良好的機械強度，易于加工，價格低廉，多用于大面積的絕緣需求玻璃槽鋼絕緣用材料有很好的機械強度和剛度，能承受較強的剪切力。常用于有絕緣要求的支撐部件。六方鋼支撐用零件用于空間要求較小的地方，常用于PC豉撐、鎖金支撐等。表面電鍍一變頻器定義

14、通常所指的變頻器是指將固定頻率、固定電壓的工頻電源變換為變頻、變壓電源提供給電動機來改變電動機轉速，從而提高電機傳動系統運行效率和控制能力，從而滿足工藝要求和實現節能降耗的目的裝置。二變頻器分類按照輸入變頻器的電網電壓等級分類，變頻器可以分為低壓（110V、220V、380V等）、中壓（690V、1140V2300V等）和高壓（3kV、3.3kV、6kV、6.6kV、10kV等）；目前我們有6KV、10KVW種電壓等級的高壓變頻器。低壓變頻器目前一般直接購買，然后再進行改造，對結構來說，主要是做個機柜，把低壓變頻器還有其它的電器件裝到這個柜里。三高壓變頻器構成由功率單元柜、變壓器柜、旁路柜（用

15、戶根據情況選購）和遠控箱四個部分組成。功率單元柜主要包括功率單元、旁路單元、HVF-TEM組件、電壓霍爾單元、柜頂風機組件和控制部分（對于結構來說，主要是單元控制器和主控制器和HM單元）和照明燈。變壓器柜主要有變壓器、電源切換模塊、預充電組件、柜頂風機組件和照明燈等。旁路柜屬于一種開關柜，它的里面主要安裝的是隔離開關或真空短路器，它的作用是電機電源開關轉換的作用，是通過變頻器到電機還是不通過變頻器支架到電機。旁路柜根據實際情況，種類比較多，主要分為手動和自動兩種。變頻器很多非標工程項目主要是旁路柜的重新設計制造。遠控箱結構相對簡單，但是種類繁多，目前結構部分還沒有藍圖。四高壓變頻器結構設計概述

16、1,單元控制器，主控制器(1)對于結構來說，比較成型，外形基本固定，目前都已成藍圖，以后再設計新的控制器，基本上就是在藍圖的基礎上改變；(2)機箱內部是低電壓，爬電距離和電氣間隙以小于5;(3)機箱殼體材料為不銹鋼鋼板；插件面板材料為冷軋鋼板，印字面及相鄰四周側面噴冷灰(樣板色)氨基烘漆(亞光)，其余不噴；(4)機箱高度為n*U-0.9(如6喇的機箱，高度為265.9);機箱深度根據實際情況定。插件面板的寬度為n*5.08-0.3;高度為n*U-1.9。插件上的插頭上的插針和母線板對應的插座的插針孔一定要對中；(5)母線板一定要固定牢靠，在插件插拔時，不產生變形。2.功率單元(1)絕緣距離功率

17、單元內部的電壓為690V,我彳門按1千伏考慮，一般爬電距離最小為12,電氣間隙最小為10(該尺寸有待進一步確認，這些尺寸如果有空間，能做大的時候，盡量大一些，不要做到極限尺寸。(2)銅排載流量銅排一定要滿足載流量，并有適當的余量，但也不要余量過大，造成浪費；輸出銅排要考慮銅排上的螺栓孔造成的載流量下降，現在一般采用銅排下面墊銅墊圈來彌補；銅排能用母排做的，就盡量不用銅板做；同一功率單元內的銅排厚度盡量一致，便于加工下料。(3)散熱器散熱器一定要滿足功率器件的散熱，這是最基本的要求。散熱器上的器件排布要合理；散熱器的關鍵尺寸要經過模擬分析，不要隨意確定。(4)箱體材料為鍍鋅鋼板，前面板為冷軋鋼板

18、加噴涂粉末，厚度為箱體的結構要保證結構的強度，不易變形；在滿足電氣性能和結構性能的前提下，盡量尺寸縮小，減少機柜的尺寸。(5)設計要考慮加工工藝的可能性和方便性，如零件上的圓孔和長圓孔要考慮現有沖頭的規格；板材的厚度也盡可能一致；鉞金折彎邊的最小高度要考慮；(6)設計要考慮裝配工藝的可能性和方便性，如減少螺釘的種類；較大較重的功率單元設計成組件的形式，如電容組件、散熱器組件便于裝配的流水化作業；(7)設計要考慮以后功率單元的維護，便于拆裝等。3.功率單元柜(1)功率單元柜有6KVF口10KV之分，6Kx的絕緣距離：爬電距離125;電氣間隙90;10KV的絕緣距離：爬電距離160,電氣間隙130

19、。(2)目前的功率單元柜按單元的擺放分為兩種，單排式和雙排式，如單元電流不大于49A的為單排，機柜深度為1200,大于49A的為雙排，機柜深度為1500。(3)單排的高壓小室和控制部分在機柜后下部，雙排的高壓小室和控制部分在機柜前右部。(4)功率單元柜的外形尺寸在確定時，要和變壓器柜整體考慮，因為大容量的變壓器尺寸較大。一般來說，功率單元柜的高度尺寸由功率單元的高度尺寸決定；功率單元柜的深度尺寸基本上由變壓器的深度尺寸決定；功率單元柜的寬度尺寸由功率單元的寬度和控制部分的寬度決定。同一相的功率單元之間的間距一般為30左右；功率單元到其上面的絕緣槽鋼的間距一般為30左右；(6)框架立柱是K翎材，

20、厚度2.5,前門和后門厚度2.0,側門和頂蓋厚1.5;底座是10號槽鋼焊接而成。(7)6KM柜一般用120絕緣槽鋼，10KV機柜一般用160絕緣槽鋼；絕緣槽鋼上的螺栓過孔可適當大一些，因為機柜安裝誤差較大；絕緣槽鋼上開的走線孔要考慮電纜的外徑，開孔不要距離太近，保證槽鋼的強度，防止槽鋼出現裂紋。(8)旁路單元和其上面的功率單元是高電壓對高電壓，它們之間的絕緣隔離要一定保證，現在一般是在功率單元下面加絕緣墊板來保證；(9)功率單元柜門上面的通風窗在可能的情況下盡量做的大一點，便于進入的風量大；通風后擋板上的通風孔一定要和對于功率單元上的散熱孔相對應；柜頂風機的排布要合理，盡量使柜內的功率單元散熱效果均勻；(10)霍爾單元上的三相電阻之間也是高壓，結構設計時一定要考慮絕緣距離，現在安裝板上的設計是電阻之間開槽來保證爬電距離；(11)高壓小室內屬于