第五章軟起動(dòng)柜設(shè)計(jì)

1、第五章 交流籠型電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)柜設(shè)計(jì) 交流電動(dòng)軟起動(dòng)柜（裝置）主要用以實(shí)現(xiàn)單臺(tái)或多臺(tái)交流電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)的電力電子控制器、開(kāi)關(guān)（軟、硬）電器及共同控制、測(cè)量傳感器（軟、硬）和調(diào)節(jié)裝置（含PLC）的組合，以及上述電器裝置與其互相連接部分、輔件、防護(hù)外殼、支持件的成套裝置總稱(chēng)。 軟起動(dòng)柜（裝置）的型式有四種：壁掛式、動(dòng)力箱式、固定安裝柜式、抽屜柜式。 由于軟起動(dòng)柜內(nèi)裝有電力電子、微電子、低壓電器、電氣輔件等幾大類(lèi)產(chǎn)品，生產(chǎn)軟起動(dòng)柜的廠家通過(guò)先進(jìn)的元器件選型、完美的防護(hù)外殼，以及合理并符合電磁兼容原則的布線與聯(lián)線，達(dá)到了國(guó)際和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求。這些標(biāo)準(zhǔn)是：IEC947-4.2交流半導(dǎo)體電動(dòng)機(jī)控制器和起動(dòng)器。

2、（本標(biāo)準(zhǔn)已轉(zhuǎn)化為國(guó)家推薦標(biāo)準(zhǔn)GB/T 14048.61998），及由全國(guó)電力電子學(xué)標(biāo)委會(huì)、傳動(dòng)用變流器標(biāo)委會(huì)起草報(bào)批的JB/T ××××2000交流電動(dòng)機(jī)電力電子軟起動(dòng)裝置。 一個(gè)完善、符合國(guó)際、國(guó)家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的軟起動(dòng)柜將是通過(guò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)、柜體設(shè)計(jì)，以及相應(yīng)的型式試驗(yàn)程序完成的。本章將分節(jié)介紹天津天傳電子有限公司及其合作的伙伴們共同為用戶(hù)提供可靠、性能好耐用的軟起動(dòng)柜。5.1 軟起動(dòng)柜設(shè)計(jì)依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)要求5.1.1 柜（裝置）安裝環(huán)境要求 a 、周?chē)諝鉁囟?戶(hù)內(nèi)安裝的周?chē)諝鉁囟炔坏贸^(guò)+40，而且在24小時(shí)內(nèi)其平均溫度不超過(guò)+35，周?chē)諝鉁囟?/p>

3、下限為溫帶地區(qū)為-25 嚴(yán)寒地區(qū)為-50 上述周?chē)諝鉁囟认孪拗赋商籽b置防護(hù)外殼周?chē)目諝鉁囟?，而交流電?dòng)機(jī)軟起動(dòng)電力電子控制器的周?chē)鷾囟鹊墓ぷ鳒囟认孪逓?5。b、相對(duì)濕度 相對(duì)濕度在+40時(shí)不超過(guò)50，在較低溫度時(shí)允許有較大的相對(duì)濕度。例如+20以下時(shí)相對(duì)濕度為90，相對(duì)濕度變化率不超過(guò)5%/n。但應(yīng)考慮由于溫度的變化有可能會(huì)偶然的產(chǎn)生適度的凝露。c、海拔 安裝地點(diǎn)海拔不超過(guò)1000m。（編者注：本產(chǎn)品在超過(guò)海拔1000m應(yīng)用時(shí)，每100m起動(dòng)器電流降1%使用； 本產(chǎn)品的使用環(huán)境超過(guò)+40時(shí),在4550降容使用,起動(dòng)器每升溫 1,電流減少2%。） d、污染等級(jí) 規(guī)定為污染等級(jí)3：存在導(dǎo)電性污

4、染，或者由于凝露使干燥的非導(dǎo)電性污染變成導(dǎo) 電性污染。 e、振動(dòng) 安裝地點(diǎn)所允許的振動(dòng)條件：振動(dòng)頻率為10150Hz，振動(dòng)加速度不大于5m/S2。5.1.2 柜(裝置)基本性能要求 a、印制板 應(yīng)符合GB4588.1和GB4588.2-1984“金屬化孔，單、雙面印制板技術(shù)條件”。 b、指示燈和按鈕顏色 應(yīng)符合GB2682-1981“電工成套裝置中的指示燈和按鈕顏色”要求。 c、主電路和輔助電路的鑒別 用形狀、位置、標(biāo)志或顏色應(yīng)很容易區(qū)別主電路的保護(hù)導(dǎo)體（PE）。如用顏色，保護(hù)導(dǎo)體（PE）必須是綠色和黃色（雙色），顏色標(biāo)記最好貫穿導(dǎo)線的整個(gè)長(zhǎng)度，中性導(dǎo)體（N）是淡藍(lán)色。主電路的鑒別由制造廠負(fù)責(zé)

5、，而應(yīng)與接線圖和圖樣的標(biāo)志一致。適合地方可用GB7947的鑒別方法。 d、接線輔件 應(yīng)符合JB/T9659.1“低壓成套開(kāi)關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備用接線端子排”。 e、母線與絕緣母線的尺寸 裝置內(nèi)導(dǎo)體截面積的選擇由制造廠負(fù)責(zé)，除必須承載的電流外，還應(yīng)考慮所承受的機(jī)械應(yīng)力，導(dǎo)體的敷設(shè)方法，絕緣類(lèi)型，所連接的元件類(lèi)（如電力電子控制器）。 f、布線 兩個(gè)連接器件之間的電線不應(yīng)有中間頭或焊點(diǎn)，應(yīng)在固定的端子上接線。通常一個(gè)端子上只能接一根導(dǎo)線，將兩根或多根導(dǎo)線連接到一個(gè)端子上，只有在端子為此用途設(shè)計(jì)或經(jīng)特殊工業(yè)處理，并經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證時(shí)才允許。 i、溫升部件與器件材料與被覆層溫升（K）半導(dǎo)體電力器件及其他電氣元器件

6、應(yīng)符合元器件各自標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定連接于低壓電器的母線的連接處銅 無(wú)被覆層60銅 搪錫65銅 鍍銀70鋁 搪錫55連接于半導(dǎo)體器件的母線的連接處銅 無(wú)被覆層45銅 搪錫55銅 鍍銀70鋁 搪錫35與半導(dǎo)體器件相連接塑料絕緣導(dǎo)線45 j、電氣間隙與爬電距離額定絕緣電壓Ui（V）爬電距離（mm）Ui63263U 40005.6400Ui66009660Ui800011800Ui125008額定絕緣電壓Ui（V）空氣中的最小電氣間隙（mm）Ui 6608660Ui120014 k、安裝與接地裝置中的導(dǎo)線截面積S相應(yīng)的保護(hù)導(dǎo)體的最小截面積Sp（mm）S16S16S3516S35S/2 h、噪聲 在正常使用條件下

7、，裝置運(yùn)行產(chǎn)生的噪聲不大于80dB（A聲級(jí)）。m、冷卻 裝置可采用自然冷卻，強(qiáng)迫通風(fēng)冷卻。采用自然通風(fēng)時(shí)，散熱器周?chē)鷳?yīng)有足夠的空間間距，間距的大小由制造廠決定。5.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 由于在標(biāo)準(zhǔn)中已規(guī)定結(jié)構(gòu)可分戶(hù)內(nèi)工作制和戶(hù)外工作制，同時(shí)在柜體型式上又有壁掛、柜式、抽屜式，因此柜體設(shè)計(jì)原則上即有共性部分，也有個(gè)性部分。先介紹共性部分，然后介紹個(gè)性部分。5.2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)共性要求 a、通風(fēng)、換氣 如圖5-1所示，對(duì)自然換氣的結(jié)構(gòu)，一定要設(shè)置足夠的給氣（進(jìn)風(fēng)口）和排氣（出風(fēng)口），兩個(gè)口的距離盡可能的相離遠(yuǎn)些，散熱效果好。部件在柜內(nèi)的布置不要密度過(guò)高。要將那些發(fā)熱功率較大的器件置上部，如空氣斷路器、接觸

8、器。在軟起動(dòng)器的下部，不要放置較大發(fā)熱量的部件。根據(jù)IEC 890及生產(chǎn)、檢驗(yàn) 經(jīng)驗(yàn)，柜體內(nèi)的 溫升測(cè)量參考點(diǎn)在柜高0.75處（如圖5-2），故建議將軟起動(dòng)器裝于這一高度范圍。0.75h柜體JR1軟起動(dòng)器圖5-2 柜高與溫度關(guān)系 對(duì)于那些要在線運(yùn)行的軟起動(dòng)柜，可采用強(qiáng)制冷卻，即強(qiáng)迫通風(fēng)及外部自然冷卻。兩者比較，強(qiáng)制冷卻適用于占地小、價(jià)格低，但防止灰塵效果差，適合于戶(hù)內(nèi)裝置；外部冷卻可將產(chǎn)生熱量的70%置于柜外，防止灰塵效果好，適合于戶(hù)外。圖5-6 (a)排氣給氣JR1圖5-3 強(qiáng)制冷卻圖5-4 外部冷卻排氣給氣內(nèi)部循環(huán)JR1JR1圖5-5 全封閉型內(nèi)部循環(huán) 對(duì)環(huán)境條件要求高的軟起動(dòng)柜，可做成全

9、封閉型，它適合安裝環(huán)境惡劣場(chǎng)合，有簡(jiǎn)單的防塵結(jié)構(gòu)，內(nèi)部產(chǎn)生的熱量首先通過(guò)柜內(nèi)的對(duì)流形成穩(wěn)定的溫升（可參考圖5-2）。柜內(nèi)的熱量是通過(guò)柜體表面散出，這一過(guò)程是柜內(nèi)高溫使殼體內(nèi)表面加熱，然后通過(guò)柜殼的傳導(dǎo)散熱，引到殼體外表面，通過(guò)外表面與柜體周?chē)諝獾脑俅螌?duì)流熱交換，將柜內(nèi)高溫散發(fā)到柜外空間。 b、柜的正面設(shè)計(jì)指示計(jì)指示計(jì)常時(shí)監(jiān)視計(jì)器表示器取手記錄計(jì)試驗(yàn)用端子保護(hù)繼電器銘板單位（mm） 柜的正面設(shè)計(jì)，即是操作部分的設(shè)置高度要符合人機(jī)工程要求，這些要求見(jiàn)圖5-6和圖5-7 圖5-7 c、多臺(tái)裝置的配置 2臺(tái)或2臺(tái)以上軟起動(dòng)器置于一臺(tái)柜內(nèi)，若是非在線運(yùn)行，按“a”條設(shè)計(jì)即可；若為 在線運(yùn)行，有如下兩種

10、配置：橫配置和縱配置。在線運(yùn)行，有如下兩種配置：橫配置和縱配置。 d、軟起動(dòng)器的壁掛安裝 壁掛軟起動(dòng)器的安裝一定在其周?chē)舸孢m當(dāng)?shù)目臻g（單位：mm），如下左圖： 本類(lèi)安裝屬于一般安裝，其基本要求： 1）保證良好的周?chē)鋮s空間，確保冷卻效果； 2）垂直安裝，偏離垂線方向最大為±5。； 3）安裝周?chē)鸁o(wú)導(dǎo)電塵埃（如碳化纖維）； 4）當(dāng)采用封閉柜（IP54），強(qiáng)迫通風(fēng)風(fēng)機(jī)裝于柜下部，一般出口風(fēng)溫小于45；具體數(shù)值因采用元件允許工作溫度、柜內(nèi)布置緊湊等因數(shù)，最終由制造廠決定。圖5-12 戶(hù)外型 5）由于塑料散熱差，故起動(dòng)器不宜安裝在塑料箱/柜內(nèi)。5.2.2 戶(hù)外柜型設(shè)計(jì) 戶(hù)外柜型有兩種：一種為

11、自然換熱型（圖5-12）和戶(hù)外強(qiáng)迫通風(fēng)型（圖5-13）。 戶(hù)外型設(shè)計(jì)要點(diǎn)：進(jìn)風(fēng)口要有防止固體異物進(jìn)入的防護(hù)級(jí)別（IP3x），防止日照直射，頂部要有阻擋集水槽和溢流孔（見(jiàn)圖5-14）圖5-13 戶(hù)外型圖5-14 阻擋集水槽圖5-15 箱體接合部 如有并柜設(shè)計(jì)，在兩柜之間結(jié)合部防降雨侵入的密封件（見(jiàn)圖5-15）。圖5-16對(duì)防陽(yáng)光直射結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)了二層頂二重天結(jié)構(gòu)和加裝隔斷熱傳導(dǎo)材料的結(jié)構(gòu)，并給出頂層高度占柜體總高度h的比例與溫升的關(guān)系，供用戶(hù)參考。 最后需說(shuō)明的是，由于軟起動(dòng)柜的多數(shù)屬于輕型柜（總重500kg以下），可采用無(wú)骨架（動(dòng)力箱型）、有骨架兩種。有骨架可采用當(dāng)今世界結(jié)構(gòu)通用型材C型材組合式。

12、5.3 軟起動(dòng)柜的空氣調(diào)節(jié)和熱設(shè)計(jì) 起動(dòng)柜的空氣調(diào)節(jié)是自然通風(fēng)型、強(qiáng)迫通風(fēng)型、柜外熱交換型設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。所謂起動(dòng)柜的空氣調(diào)節(jié)，指的圖5-16 頂層隔熱是柜內(nèi)各類(lèi)低壓電器元器件產(chǎn)生的熱量，將其周?chē)諝饧訜?，如何使這部分被加熱的空氣沒(méi)有障礙的迅速的散開(kāi)，以保證柜內(nèi)溫升被限制在標(biāo)準(zhǔn)允許范圍。5.3.1 柜殼表面散熱工程設(shè)計(jì) 無(wú)論是自然通風(fēng)型、強(qiáng)迫通風(fēng)型、封閉型（給予特別注意），都或多或少的通過(guò)柜殼散熱。根據(jù)IEC890“用外推法檢查低壓成套開(kāi)關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備通過(guò)部分型式試驗(yàn)成套設(shè)備（PTTA）”的溫升給出了一系列的計(jì)算柜體最大散熱能力，并校核典型方案的溫升的理論。 1）條件 滿足下列條件，本方法才能使

13、用： a、外殼內(nèi)功耗分布均勻； b、外殼內(nèi)裝設(shè)備的布局要使得空氣流通無(wú)阻礙； c、承載大電流的導(dǎo)體和結(jié)構(gòu)件布局要合理，對(duì)其沒(méi)有渦流損耗，可忽略不計(jì)； d、對(duì)于帶通風(fēng)口的外殼，出氣孔的截面至少是進(jìn)氣口的1.1倍； e、外殼水平隔板數(shù)量不多于3個(gè)； f、帶有通風(fēng)口的外殼內(nèi)如有隔室，則每個(gè)水平隔板上的通風(fēng)口應(yīng)至少是隔室水平面積的50%。2）計(jì)算方法 計(jì)算的必要資料：外殼尺寸，外殼安裝形式，有無(wú)通風(fēng)口或內(nèi)部隔板數(shù)量，外殼內(nèi)裝設(shè)備的有效功率。3）計(jì)算程序K= ( )2I工作I額定 a、在一定容量下，按假定的柜內(nèi)溫度選擇元器件、母線，并計(jì)算總功率（功耗）P，如若工作電流與標(biāo)準(zhǔn)功率指定的工作電流有差異時(shí)，按

14、如下的降低系數(shù)選取。降低系數(shù)K （5-1） b、評(píng)價(jià)柜體的散熱能力Q c、比較PQ是否成立 d、如“c”條不成立，要么從新設(shè)計(jì)較大柜體，要么施加強(qiáng)迫通風(fēng)。強(qiáng)迫風(fēng)量按下式計(jì)算：QT V=f（n） m3/n （5-2） 其中 V 所需換氣量m3/n Q 柜內(nèi)產(chǎn)生的熱量（Kcal/min） T 柜內(nèi)外溫度差（K） f（n） 與海拔有關(guān)的系數(shù) f（n）表格： f（0100）=3.1 m3k/wh f（100250）=3.2 m3k/wh f（250500）=3.3 m3k/wh f（500750）=3.4 m3k/wh f（7501000）=3.5 m3k/wh QT 例如海拔300m，則m3k/wh

15、 一般情況可取 V =3.1 m3/n （5-3） 4）計(jì)算公式 a、柜內(nèi)裝設(shè)備總功耗P P=PD + PY + PF 其中 P 總功耗 PD 導(dǎo)線功耗 PY 元件功耗 PF 附件功耗 導(dǎo)線功耗如能根據(jù)電纜和母線長(zhǎng)度、截面、材質(zhì)、電阻率計(jì)算出。如不能計(jì)算，可按30%各類(lèi)元件總功耗即（PY + PF）×0.3估算出。 根據(jù)導(dǎo)線電阻計(jì)算功耗辦法： PD = 312R （5-4） 其中導(dǎo)線電阻值R根據(jù)GB764“電線、電纜導(dǎo)電芯電阻測(cè)量法”在任意一變化的環(huán)境溫度中，導(dǎo)線電阻為 R=201+(T-20)×L/S （5-5） 其中20 - 環(huán)境為20時(shí)導(dǎo)線電阻率（mm2/m） - 環(huán)

16、境為20時(shí)電阻溫度系數(shù) T - 外殼內(nèi)平均溫度（） L - 導(dǎo)線長(zhǎng)度（m） S - 導(dǎo)線截面（mm2） 和20在GB5585.2中規(guī)定20= 0.01777mm2/m = 0.381% 各類(lèi)元件的功耗,可向該元件生產(chǎn)廠咨詢(xún),或查詢(xún)其樣本。 5） 外殼散熱能力 將外殼高度四分之三（75%）處的空氣溫度規(guī)定為外殼內(nèi)的平均溫度。根據(jù)IEC890，一般柜內(nèi)溫升為一有限幅的直線（見(jiàn)圖5-2），即有： T0.75=T-TO T0.75=(T0.5+T1.0)/2 T0.5=K··P T1.0=C·T0.5 其中 T - 外殼四分之三高度處的空氣溫度 TO - 環(huán)境溫度以平均溫

17、度35計(jì)算 T0.5 - 外殼高度二分之一處的空氣溫度（K） T1.0 - 外殼高度100%處的空氣溫度（K） T0.75 - 外殼高度四分之三處的空氣溫度（K） K - 外殼常數(shù)（見(jiàn)圖5-17和圖5-20） - 外殼水平隔板數(shù)（見(jiàn)圖5-18和圖5-20） C - 外殼溫度分布系數(shù)（見(jiàn)圖5-19和圖5-20） 將上述各式合并得：2T0.75（1+C）K·á P=X （5-6） 在熱平衡時(shí)，可近似認(rèn)為P= Q2T0.75（1+C）K·á Q=X （5-7） 圖5-17 不帶通風(fēng)口，有效散熱面積Ae>1.25m2的外殼常數(shù)K圖5-18 不帶通風(fēng)口，有效

18、散熱面積Ae>1.25m 的外殼溫度分布系數(shù)C 圖5-19 有通風(fēng)口，有效散熱面積Ae>1.25m2 的外殼溫度分布系數(shù)C圖5-20 有通風(fēng)口，有效散熱面積Ae>1.25m2 的外殼常數(shù)K6）外殼散熱面積Ae計(jì)算 外殼散熱面積Ae計(jì)算可通過(guò)如下經(jīng)驗(yàn)公式給出外殼安裝形式Ae計(jì)算公式不靠墻安裝A=1.8·H·(W+D)+1.4·W·D1.4靠墻單獨(dú)外殼A=1.4·W·(H+D)+1.8·D·H1.4不靠墻終端外殼A=1.4·D·(W+H)+1.4·W·H1.4靠

19、墻終端外殼A=1.4·H·(W+D)+1.4·W·D1.4不靠墻中間外殼A=1.8W·H+1.4W·D+D·H1.4靠墻中間外殼A=1.4·W·H(H+D)+D·H1.4封頂 靠墻 中間A=1.4·W·H+0.7·W·D+ D·H 1.46 6 H - 高度（m） W - 寬度（m） D - 深度（m） + 其他參數(shù)高/低、系數(shù)f f =1.35·H / W ·D （5-8） 5.4 軟起動(dòng)柜的電磁兼容（EMC）設(shè)計(jì)什么是EM

20、C？ EMC即是電磁兼容性，它的定義是：在電磁環(huán)境中裝置良好工作能力，但它本身不能產(chǎn)生在此環(huán)境中工作的其他裝置所不能接受的電磁干擾。原則上，這意味著裝置間不能互相干擾。電氣設(shè)備或系統(tǒng)總是受電磁干擾所困擾。另一方面，機(jī)電設(shè)備本身就是大小不等的電磁干擾源，干擾以不同的途徑產(chǎn)生，但主要是由于電壓、電流的突變引起的。如高能量的切換動(dòng)力電源、短路、大電機(jī)起動(dòng)引起的電壓降、高頻的分?jǐn)喽搪冯娏鳌⒖刂圃O(shè)備切換、雷電引起的過(guò)電壓等。對(duì)電力電子設(shè)備主要干擾源是傳導(dǎo)干擾電壓，電壓變化率在幾個(gè)毫微秒內(nèi)可達(dá)幾百伏109V/S。軟起動(dòng)柜的電磁兼容（EMC）設(shè)計(jì)的依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，由于國(guó)家傳動(dòng)用變流器標(biāo)委會(huì)的IEC61800-3尚

21、未轉(zhuǎn)換成國(guó)標(biāo)，而IEC947.4.2（即GB/T14048.4.2）對(duì)EMC的要求尚在考慮中。現(xiàn)以IEC439.1（1999年版）“低壓開(kāi)關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備”標(biāo)準(zhǔn)6.2.10 電磁兼容性（EMC）為依據(jù)，介紹標(biāo)準(zhǔn)要求和從設(shè)計(jì)角度采取那些措施，即可達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。5.4.1 關(guān)于EMC的要求 a、環(huán)境 EMC要求的環(huán)境有兩類(lèi)。即環(huán)境1、環(huán)境2。 環(huán)境1：主要與低壓公共電網(wǎng)有關(guān)。例如在居民區(qū)、商業(yè)區(qū)和輕工業(yè)區(qū)，此環(huán)境不包括強(qiáng)干擾源，如弧焊機(jī)。（指的是公共電網(wǎng)） 環(huán)境2：主要與低壓非公共電網(wǎng)或工業(yè)電網(wǎng)有關(guān)，包括強(qiáng)干擾。（指的是工業(yè)電網(wǎng)） 下面介紹這兩種環(huán)境在EMC方面差異性。環(huán)境環(huán)境特點(diǎn)抗干擾標(biāo)準(zhǔn)發(fā)射噪

22、聲標(biāo)準(zhǔn)電網(wǎng)特點(diǎn)干擾抑制諧波器的設(shè)計(jì)公共電網(wǎng)家庭應(yīng)用（環(huán)境1）對(duì)發(fā)射噪聲要求嚴(yán)格裝置可設(shè)計(jì)成較低抗干擾度。低用無(wú)線電干擾電壓度量高用無(wú)線電干擾電壓度量（發(fā)射噪聲）按無(wú)線電干擾電壓度量屬專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)工業(yè)電網(wǎng)（環(huán)境2）抗干擾度要求高發(fā)射噪聲要低較低高用無(wú)線電干擾電壓度量低用無(wú)線電干擾電壓度量是不接地系統(tǒng)，即發(fā)生接地，無(wú)故障電流，可保持設(shè)備工作屬專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)有專(zhuān)門(mén)產(chǎn)品 需要說(shuō)明的，在沒(méi)有專(zhuān)門(mén)對(duì)EMC的協(xié)議情況下，上述要求被認(rèn)為是普遍要求，有專(zhuān)門(mén)協(xié)議的按專(zhuān)門(mén)協(xié)議執(zhí)行。 b、標(biāo)準(zhǔn)要求 執(zhí)行的國(guó)標(biāo)準(zhǔn)是： IEC16000-4-2 1995“電磁兼容性（EMC）第四部分：試驗(yàn)和測(cè)量技術(shù)第二節(jié)：靜電放電抗干擾試驗(yàn)”。

23、IEC16000-4-3 1995“電磁兼容性（EMC）第四部分：試驗(yàn)和測(cè)量技術(shù)第三節(jié)：放射性射頻、電磁場(chǎng)干擾試驗(yàn)”。 IEC16000-4-4 1995“電磁兼容性（EMC）第四部分：試驗(yàn)和測(cè)量技術(shù)第四節(jié)：電氣瞬間破壞干擾試驗(yàn)”。 IEC16000-4-5 1995“電磁兼容性（EMC）第四部分：試驗(yàn)和測(cè)量技術(shù)第五節(jié)：浪涌抗干擾試驗(yàn)”。 關(guān)于無(wú)線電抗干擾電壓度量指標(biāo)： 對(duì)于“第二環(huán)境”的限制性要求為：在主連接點(diǎn)上的無(wú)線電干擾電壓最大可達(dá)79dB（MV），頻率在150KHz500KHz之間，和最大73dB（MV），頻率在500KHz30MHz之間。當(dāng)用電壓來(lái)表達(dá)這些值時(shí)，分別為9mv和45mv

24、。 那么什么地方要叫主接點(diǎn)？或者說(shuō)要搞清楚什么地方需要EMC？看一個(gè)例子。 這個(gè)例子就是裝有SM1軟起動(dòng)器和其他低壓電器組成的軟起動(dòng)柜。 1） 在電源進(jìn)線側(cè) 這是最重要的一環(huán)。實(shí)踐證明大多數(shù)影響軟起動(dòng)柜正常工作的干擾是來(lái)自電源的浪涌沖擊。 2）在控制部件與軟起動(dòng)器之間，控制部件與測(cè)量、傳感器件之間。 這一要求多數(shù)是強(qiáng)電弱電之間的干擾。 3）外部操作與控制部件之間 這一要求是注意各種空氣電磁干擾。 4）生產(chǎn)機(jī)械與傳感器之間 下面再看另一個(gè)問(wèn)題：是不是例如進(jìn)線側(cè)EMC達(dá)到要求就可以說(shuō)整個(gè)柜子達(dá)到了EMC要求？ 答案也不是這么簡(jiǎn)單，從上面敘述的 2）、3）、4）中看出已經(jīng)不能下此結(jié)論了。這就引來(lái)了一

25、個(gè)對(duì)抗干擾評(píng)價(jià)的“區(qū)域原則”，即是說(shuō)我們注意幾個(gè)特定的區(qū)域，就可大大簡(jiǎn)化我們的設(shè)計(jì)與測(cè)量工作。 c、區(qū)域原則 減少干擾要花錢(qián)的措施就是在空間上隔離噪聲源和噪聲接受器，而這些在機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段已經(jīng)考慮了。第一個(gè)回答：裝置是作為噪聲源呢？還是噪聲接受器？ 在本例中，軟起動(dòng)器、接觸器、制動(dòng)單元都可能是噪聲源。 所謂區(qū)域原則是將柜子劃成若干區(qū)域，每個(gè)區(qū)域都有自己的發(fā)射和抗擾度要求，區(qū)域之間用金屬殼或接地隔板隔離去耦。下面說(shuō)明幾個(gè)區(qū)域劃分： 區(qū)域A 電源：包括濾波器，發(fā)射噪聲是限定的； 區(qū)域B 主要裝備區(qū)：軟起動(dòng)器、接觸器、制動(dòng)單元等噪聲源及進(jìn)線電抗器； 區(qū)域C 裝有控制變壓器、控制系統(tǒng)、傳感系統(tǒng)，后者

26、為噪聲接受器； 區(qū)域D 信號(hào)和控制電纜與四周的接口部分主要是抗干擾問(wèn)題； 區(qū)域E 由被拖動(dòng)電機(jī)及電纜組成。 d、試驗(yàn)要求 在多數(shù)情況下，成套裝置一經(jīng)組裝，如果滿足下列要求，就不要求最終在成套裝置上進(jìn)行電磁兼容或抗輻射試驗(yàn)。 1）裝于柜中的元器件、組合器件都滿足EMC的要求； 2）在柜中所有聯(lián)線都要求也同時(shí)滿足上述組合電器制造廠的要求； 除此之外，要按照下列標(biāo)準(zhǔn)要求試驗(yàn)。 具體要求 試驗(yàn)級(jí)別 浪涌 1，2/50MS8/20MS 2KV（線 - 地） IEC16000（4-5） 1KV（線 - 線） 快速瞬變沖擊 IEC16000（4-4） 2KV 電磁場(chǎng)DIANCIC IEC16000（4-3）

27、 10V/m 靜電放電 IEC16000（4-2） 8KV/空氣放電 輻射性試驗(yàn)輻射極限應(yīng)按照下列標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行驗(yàn)證： 對(duì)于環(huán)境1，CISPR11級(jí)B； 對(duì)于環(huán)境2，CISPR11級(jí)B； 輻射的頻率、等級(jí)及后果被視為低壓裝置的正常電磁環(huán)境部分。5.4.2 依照EMC導(dǎo)則進(jìn)行傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1）基本的EMC設(shè)計(jì)導(dǎo)則 規(guī)則一十三為通用規(guī)則，規(guī)則十四十九偏重于限制噪聲的發(fā)射。 規(guī)則一：接地原則，也稱(chēng)抗干擾接地。所有柜體金屬部分必須通過(guò)最大可能表面積進(jìn)行連接（不是油漆到油漆上）。如有必要，可用爪墊。柜門(mén)必須通過(guò)盡可能短的接地鏈條同柜子相連。安裝接地是生產(chǎn)機(jī)械一項(xiàng)根本保護(hù)措施。但是在傳動(dòng)系統(tǒng)情況下，它將影響噪聲

28、發(fā)射和抗擾度。一個(gè)系統(tǒng)或者采用星形方法接地，或每個(gè)元件單接地。在傳動(dòng)系統(tǒng)情況下，應(yīng)優(yōu)先采用后一種接地系統(tǒng)，即使系統(tǒng)安裝的所有部件應(yīng)通過(guò)它們的表面或在一個(gè)網(wǎng)路結(jié)構(gòu)中進(jìn)行接地。 規(guī)則二：信號(hào)電纜和動(dòng)力電纜必須分開(kāi)敷設(shè)（為了消除耦合噪聲）。最小間隔20cm。在動(dòng)力電纜和信號(hào)電纜之間設(shè)計(jì)隔板，隔板沿其長(zhǎng)度上必須有幾個(gè)接地點(diǎn)。 規(guī)則三：接觸器、繼電器、電磁操作機(jī)構(gòu)及其電磁操的元件在柜中，必須使用抑制元件，如RC、二極管、壓敏電阻。這些抑制元件必須直接接在線卷上。 規(guī)則四：在同一電路中（出口和入口導(dǎo)體）的非屏蔽電纜必須絞接，或在出口和入口導(dǎo)體間的表面盡可能小，以防止不必要的耦合作用。 規(guī)則五：消除不必要的

29、電纜長(zhǎng)度，以降低耦合電容和耦合電感。 規(guī)則六：將備用電纜/導(dǎo)體兩端接地獲得附加的屏蔽效果。 規(guī)則七：在一般情況下，線路電纜靠近接地的柜子安裝板可能減少耦合噪聲。因此，導(dǎo)線敷設(shè)得盡量靠近柜子外殼和安裝板，而不能隨意通過(guò)柜子。對(duì)備用電纜導(dǎo)體也同樣對(duì)待。 規(guī)則八：計(jì)算裝置等必須通過(guò)屏蔽電纜進(jìn)行連接。屏蔽層必須通過(guò)一個(gè)大的表面積接到這些微電子器件和軟起動(dòng)裝置（器）上。屏蔽層不能中斷，例如使用中間端子。具有多層屏蔽的預(yù)組裝電纜應(yīng)用于編碼器和計(jì)算裝置上。 規(guī)則九：數(shù)字信號(hào)電纜屏蔽層通過(guò)最大可能表面積使其兩端接地（發(fā)送器和接收器），如果在屏蔽連接之間缺乏等電位連接，為了減少屏蔽電流，應(yīng)與屏蔽層并聯(lián)一個(gè)截面為

30、10mm2的附加等電位連接導(dǎo)體。在一般情況下，屏蔽層應(yīng)在幾處接地（二柜殼）。屏蔽層接地點(diǎn)可有數(shù)處，甚至柜子外殼。 金屬箔不予使用，其屏蔽效果至少降低至五分之一。 規(guī)則十：模擬信號(hào)電纜的屏蔽層在具有很好等電位連接情況下，應(yīng)兩端接地。 如在模擬信號(hào)電纜中有低頻噪聲源，例如由于均衡電流產(chǎn)生的低頻噪聲。無(wú)論如何，對(duì)于使用電容器的高頻來(lái)講，屏蔽層仍可兩端接地。 規(guī)則十一：如有可能，信號(hào)電纜從柜的一側(cè)進(jìn)入柜中。 規(guī)則十二：最好每一臺(tái)軟起動(dòng)器有自己的電源，這是最佳選擇。否則它們共用一個(gè)電源，會(huì)引起交流聲的耦合。 規(guī)則十三：防止通過(guò)電源耦合可能產(chǎn)生的噪聲，與規(guī)則十二一樣，如遇軟起動(dòng)和其他自動(dòng)化裝置裝于一個(gè)柜體

31、中，它們的電源最好用隔離變壓器，而與電源卻耦。 規(guī)則十四：噪聲抑制濾波器通常應(yīng)靠近故障源，濾波器通過(guò)一個(gè)大表面積連接到柜體安裝板。最好裸露的金屬安裝板（如用不銹鋼或鍍鋅板制造），這樣使電氣接觸是通過(guò)全體安裝板形成的，如安裝板是涂漆的，那么要在安裝軟起動(dòng)器的地方將漆除去，以確保好的電接觸。 規(guī)則十五：為了限制噪聲發(fā)射，所有引向電機(jī)的那段要用屏蔽電纜。或者說(shuō)在柜內(nèi)用屏蔽或少用接地隔板進(jìn)行屏蔽。要用銅屏蔽，用鋼屏蔽不合適。 規(guī)則十六：進(jìn)線電抗器（若有的話）應(yīng)裝在無(wú)線電干擾抑制濾波器和軟起動(dòng)裝置之間。 規(guī)則十七：進(jìn)線電纜同電機(jī)電纜在空間上應(yīng)隔離。例如使用接地隔板。 規(guī)則十八：電機(jī)與軟起動(dòng)器的屏蔽層不應(yīng)

32、由于沒(méi)有裝輸出濾波器、熔斷器、接觸器等元件而中斷。元件都應(yīng)裝于一個(gè)公共底板上，它的作用相當(dāng)于電機(jī)進(jìn)出電纜屏蔽層的連接。 規(guī)則十九：為了限制無(wú)線電干擾（特別對(duì)于限制第一環(huán)境要求），不僅電源進(jìn)線，所有從外部連接到柜中的電纜都需屏蔽。 2）導(dǎo)則應(yīng)用舉例 a、基本導(dǎo)則在柜中應(yīng)用舉例 我們?cè)趫D5-21中舉出適應(yīng)各種設(shè)計(jì)原則的地方，大家可以結(jié)合導(dǎo)則體會(huì)。 b、在電機(jī)上的屏蔽層連接 見(jiàn)圖5-22及其說(shuō)明 c、進(jìn)入柜子的電機(jī)屏蔽電纜的連接 見(jiàn)圖5-23所示 d、軟起動(dòng)器信號(hào)電纜屏蔽層的連接 見(jiàn)圖5-24所示 e、柜中端子排連接信號(hào)電纜圖5-25 在柜是連接信號(hào)電纜屏蔽層 見(jiàn)圖5-25所示 f、帶無(wú)線電干擾抑制

33、器舉例 見(jiàn)圖5-26所示5.5 軟起動(dòng)柜母線及電纜選用5.5.1 有關(guān)起動(dòng)柜母線及電纜選擇的 IEC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，軟起動(dòng)柜作為一個(gè)帶電力電子器的電氣控制柜，應(yīng)屬于 IEC439“低壓開(kāi)關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備”產(chǎn)品范圍。有關(guān) IEC439 及其相應(yīng)的IEC890與相應(yīng)的先進(jìn)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)DIN43671，對(duì)母線、電纜的選用規(guī)定，環(huán)境工作溫度及其載流量也均適用軟起動(dòng)柜。這里提供給大家的有表5-1“絕緣導(dǎo)體的工作電流和功率損耗”和表5-2“垂直排列，不與電器直接相連接的裸導(dǎo)體工作電流和功耗”、表5-3“矩形電線截流情況”，供大家選用母線時(shí)參考。5.5.2 密封柜、硬母線、疊層母線、交聯(lián)電纜選用 下面通過(guò)表5-4給出

34、密封柜、硬母線、疊層母線、交聯(lián)電纜載流量，供大家選用。需要說(shuō)明的是本表給出的是在環(huán)境平均溫度35時(shí)的載流量，如果溫度偏離此值，可查圖圖5-27 用于修正環(huán)境溫升變化時(shí)的導(dǎo)體截流量曲線圖5-27及對(duì)表5-4的說(shuō)明。 表5-4的幾點(diǎn)說(shuō)明：1）如果上述給出的各種狀態(tài)下的導(dǎo)體截面均不滿意時(shí)，其導(dǎo)體的選擇將依據(jù)DIN43671規(guī)定的方法估算。a、根據(jù)母線的環(huán)境溫度及熱量對(duì)流、傳導(dǎo)情況，選取降容系數(shù)0.8-1,例如, I降容值=K2(降容值)×I表格電流 b、母排平放時(shí)，依據(jù)母線數(shù)量，有否鍍層，選取下表的降容系數(shù)K2K3系數(shù)表母排數(shù)量母線截面寬mm有鍍層裸銅 2根 50 2000.850.8 3

35、根50 800.850.8100 1200.80.76 4根1600.750.72000.70.65表5-1 絕緣導(dǎo)體的工作電流和功率損耗12345678910111213 截面 積銅導(dǎo) 體 的 最 大 允 許 溫 度導(dǎo) 體 周 圍 的 空 氣 溫 度355535553555工作電流功率損耗工作電流功率損耗工作電流功率損耗工作電流功率損耗工作電流功率損耗工作電流功率損耗MM2AW/mAW/mAW/mAW/mAW/mAW/m1.52.541217222.12.52.6811140.91.11.11220252.13.53.4812180.91.31.81220252.13.53.4812200.

36、91.32.2610162838522.83.03.71825341.21.31.63248643.74.85.62331421.92.02.43250653.75.25.82532502.32.13.4253550851041306.37.57.95567852.63.13.4851151506.37.910.565851153.75.06.270951201611922268.48.79.61051251473.63.74.11752252509.911.911.71491752107.27.28.315018524027529534711.710.912.01671912254.34.6

37、5.027535040011.715.415.92392733228.89.410.330040013.22605.646017.537111.4輔 助 電 路DIAM導(dǎo) 體 負(fù) 荷 較 低 時(shí)0.120.142.62.91.21.31.71.90.50.60.4- 用下列公式：0.200.223.23.61.11.32.12.30.50.5-0.5 P=Pn（I/In）20.300.344.44.71.41.42.93.10.60.60.60.6 P=功耗 I=（負(fù)載）導(dǎo)體電流0.500.566.41.81.64.20.80.70.8- I=工作電流0.751.008.29.31.91.85

38、.46.10.80.81.0- Pn在In下的功耗1）用規(guī)定值并參照了多芯線中的6芯線形成的所有期望值，其對(duì)應(yīng)負(fù)載為100%；2）單位長(zhǎng)度 續(xù)表5-1 用于連接電器和母線的裸導(dǎo)體工作電流和功耗 123456789100寬×高截面積（銅）導(dǎo) 體 的 最 大 允 許 溫 度65外殼內(nèi)導(dǎo)體周?chē)目諝鉁囟韧鈿?nèi)導(dǎo)體周?chē)目諝鉁囟?555工作電流功率損耗工作電流功率損耗工作電流功率損耗工作電流功率損耗MM×MMMM2A*W/mA*W/mA*W/mA*W/m12×223.5825.91307.4694.21054.915×215×329.544.59612

39、46.47.11502027.89.5881025.44.81241625.46.120×220×320×520×1039.559.599.11991151522183486.98.09.912.81842493486488.910.812.722.3931251742844.55.46.38.61721982845327.76.88.415.025×512425310.741314.22047.03389.530×530×1014929928848211.617.249296016.932.72334027.611.540

40、278011.321.640×540×1019939934864812.822.7648124522.341.92485328.615.3532103215.028.850×550×1024949941380514.728.5805156027.953.53386609.819.2655128018.536.060×560×1029959949296017.234.1960184832.763.240278011.522.5780152421.643.080×580×10399799648125622.745.81

41、256243242.685.8532103215.330.91032192028.853.5100×5100×10499999805156029.258.41560268054.886.2660128019.639.31280218036.957.0120×101200184868.3292885.7152446.5240057.6 *）每相一支導(dǎo)體*）每相二支導(dǎo)體1）單位長(zhǎng)度表5-3 矩形母線截流情況（DIN43671）寬厚（MM）截面（MM2）重量（KG）截 流 量備 注鍍銅交流單 排裸銅交流單 排裸銅交流雙 排12×223.50.209123108182本表數(shù)據(jù)是在24H平均環(huán)溫35母線溫升30K（65）時(shí)的數(shù)據(jù)，如溫升或環(huán)溫均異于特征值，可查DIN43671提供的表格，予以修正。15×229.50.26214812820215×344.50.39616218728220×239.50.35115916226420×359.50.52923720434820×