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从一个电气系统控制多台电机并不是简单地将它们的额定功率加在一起的问题。电机可能需要以相同的速度运行、按顺序启动、独立响应或在另一个电机停止时保持可用。每个操作要求都会导致不同的 VFD 面板架构。可靠的设计必须协调驱动器尺寸、单独的电机保护、输出开关、冷却、电缆布线、控制优先级和调试。了解这些关系有助于工程师避免令人讨厌的跳闸、电机过热、低速运行不稳定以及安装后维护困难等问题。
第一个设计决策是每个电机是否需要自己的变频驱动器，或者多个电机是否可以共享一个驱动器。这种选择应该基于操作行为而不是仅仅基于机柜成本。
在选择架构之前，请记录五个基本条件：
所有电机必须以相同频率运行吗？
它们同时开始和停止吗？
电机额定值和负载特性是否相似？
每个电机是否需要独立的扭矩或速度控制？
能否在不影响其他电机的情况下停止一台电机？
每个电机的单独驱动器提供最高水平的控制灵活性。每个电机可以有自己的加速时间、减速时间、最低速度、电流限制、保护设置和过程反馈。
当电机独立运行、承载不同的机械负载或必须以不同的速度运行时，这种配置通常是合适的。当可以隔离一台电机进行维护而其余过程继续进行时，它也很有用。
单独的驱动器使电机识别和参数设置更加简单。 VFD 面板可以存储电机特定的额定电流、电压、频率、速度和过载负载值。当每个电机都有专用驱动器时，闭环速度控制、扭矩调节和协调负载分配也更容易实现。
主要缺点是增加了元件数量、机柜尺寸、发热、布线和初始成本。然而，当生产灵活性或故障隔离比最小化驱动器数量更重要时，这些成本可能是合理的。
当多个兼容电机始终以相同输出频率一起运行时，共享驱动器可能是合适的。典型示例包括不需要独立速度调节的通风风扇组、相同的泵或输送机部分。
连接到输出的所有电机都接收相同的频率和电压。由于电机滑差、机械负载和电机结构的原因，它们的实际轴速度可能仍略有不同。因此，在需要精确同步的情况下不应选择共享驱动器系统。
当多台电机并联时，许多驱动器会限制自动调谐和无传感器矢量控制。标量电压频率控制通常是更实用的操作模式，具体取决于所选驱动器的说明。每个电机还必须具有单独的热保护，因为驱动器测量总输出电流而不是每个分支的状况。
第三种布置使用一个驱动器在不同时间操作不同的电机。输出接触器选择所需的电机，但运行时只能闭合一个接触器。
这种配置可以减少处理设备在工作和备用基础上运行的驱动量。然而，控制序列必须防止在驱动器产生输出电压时发生切换。断开一台电机或将另一台电机连接到有源输出可能会导致电流过大、触点损坏或驱动器跳闸。
VFD 面板必须停止驱动器，验证输出已禁用，打开活动接触器，确认其位置，关闭下一个接触器，加载支持的正确电机参数，然后发出新的运行命令。
驱动器选择应主要基于电机电流和负载负载。具有相同额定功率的两台电机可能会消耗不同的满载电流，特别是当电压、效率、速度或设计特性不同时。
对于专用驱动系统，请将电机铭牌电流与驱动器的连续输出额定值和过载能力进行比较。驱动器还必须适合应用类型。离心风机和泵通常具有可变扭矩负载，而输送机、搅拌机、压缩机和容积泵可能需要恒定扭矩或重载性能。
对于并联系统，将可能同时运行的每个电机的满载电流相加。所选驱动器必须支持组合的连续电流和预期的过载条件。任意百分比裕度不应取代对驱动器制造商允许的多电机配置、环境降额、载波频率降额和过载曲线的审查。
在确定系统规模之前应确认以下信息：
设计输入 | 为什么它很重要 |
|---|---|
电机满载电流 | 确定最小连续驱动电流 |
电机电压和频率 | 必须匹配驱动输出和供电系统 |
负载扭矩曲线 | 影响正常负荷或重型选择 |
同时电机数量 | 确定总输出电流需求 |
启动和加速时间 | 影响过载需求和过程稳定性 |
环境温度和海拔高度 | 可能会降低可用驱动器额定值 |
电机电缆长度 | 影响输出电压应力和滤波器选择 |
所需停止时间 | 确定是否需要制动设备 |
每个并联电机都需要单独的过载或温度保护。当组合电流低于驱动器的跳闸阈值时，大型共享驱动器无法可靠地检测一台小型电机的过载。电机保护可能包括热过载继电器、嵌入式温度传感器、热敏电阻或其他特定于分支的设备。
输入保护装置必须与驱动器输入要求和可用故障级别相协调。完整的 VFD 面板设计还必须定义馈线隔离、短路保护、保护接地导体和安全维护边界。
电机 控制中心面板 可用于设施需要集中电机馈线、起动器、隔离装置、保护组件和操作控制装置的地方。当MCC部分和驱动部分组合时，设计者应协调总线容量、隔室间隔、散热、电缆接入以及其中一个部分被隔离的效果。
仅应在电机和过程能够以固定线路频率安全运行的情况下添加旁路电路。机械和电气联锁必须防止旁路启动器和驱动输出同时为电机供电。
热量是驱动面板问题的最常见原因之一。驱动器、电抗器、变压器、滤波器、电源和控制设备都会影响外壳温度。热计算应使用所选组件的实际功率损耗数据，而不仅仅是其额定功率。
保持每个驱动器周围所需的间隙。当变频器垂直安装时，下部单元的热废气不应进入其上方单元的冷却路径。根据环境温度、灰尘、湿度和所需的防护等级，外壳可能需要过滤风扇、热交换器或空调。
气流应流过发热部件，而不会产生停滞区。电缆管道、安装板、内部隔板和密集的端子会限制流通。过滤器和风扇应易于检查和更换，且维护人员不得接触带电导体。
对于封闭式项目， 工业 VFD 面板 页面列出了模块化布置、通风装置、IP54 防护、内置电抗器以及 RS485 或以太网通信选项。最终的组件选择仍应基于电机方案、控制原理、安装环境和所需的电气特性。
输入电源电缆、驱动器输出电缆、制动导线、模拟信号、编码器接线和通信电缆不应共享不受控制的布线路径。驱动输出的高频开关可能会将电噪声耦合到敏感电路中。
如果可行，请使用单独的布线管道、托盘部分、导管或内部屏障。如果电源线和信号线必须交叉，则近直角交叉通常会缩短发生耦合的长度。
屏蔽电机电缆有助于抑制高频干扰，特别是在多个驱动器在同一区域运行或仪表和通信网络敏感的情况下。屏蔽端接应遵循所选设备说明和整体 EMC 设计。通用接地规则不应适用于每种电缆类型。
保护接地连接应短、安全且低阻抗。根据需要粘合外壳、安装板、驱动器底盘、滤波器、电抗器、电缆屏蔽层和电机保护导体。不应将涂漆或受污染的安装表面作为唯一的粘合路径。
较长的电机电缆会增加电机端子处的反射波电压。这种额外的应力可能会影响电机绝缘、轴承和驱动器运行。
允许的电缆长度取决于驱动器、电机绝缘、电缆类型、开关频率和安装方法。当电缆超出建议限制或使用旧电机时，可能需要输出电抗器、dV/dt 滤波器或正弦波滤波器。
在并行配置中，电缆长度变得更加复杂，因为驱动器提供多个分支。设计人员在评估输出滤波时应考虑各个分支的长度和总连接电缆的布置。
输入谐波应在电气系统级别进行评估。在某些应用中，线路电抗器可以减少电流失真，但适当的解决方案取决于变压器阻抗、连接的非线性负载和测量的谐波电平。当现场测量发现更广泛的电能质量问题时，可以将有源谐波滤波器面板作为总体缓解策略的一部分进行评估。
完整的控制理念应该定义每个命令的来源以及哪个源具有优先级。驱动器可以从本地键盘、门装控制器、硬连线输入、可编程控制器或监控系统接收命令。
本地、关闭、远程、手动和自动模式应有清晰的行为记录。操作员必须了解本地命令是否优先于自动化、通信故障是否会停止电机以及电源中断后是否允许自动重启。
在满足所有必需的许可之前，VFD 面板不应接受启动命令。根据应用的不同，这些条件可能包括润滑压力、冷却气流、阀门位置、防护状态、下游可用性或确认所选电机接触器已关闭。
在并联系统中，所有电机通常一起启动、停止和改变频率。控制系统应监控各个过载触点或温度信号，以便故障电机分支产生所需的响应。
正确的反应可能是停止整个组、隔离受影响的电机或在保持有限运行的同时生成警报。该决定必须基于机械过程。在一个分支停止后运行剩余的电机可能会使它们过载或产生不均匀的气流、压力或材料运动。
共享驱动器运行时，不应随意打开单独的接触器。如果需要在运行期间进行支路隔离，则必须专门设计开关顺序和驱动器适用性。
对于顺序系统来说，互锁是必不可少的。一个实用的顺序是：
删除运行命令。
确认驱动器输出已禁用。
打开有源电机接触器。
验证打开位置反馈。
选择所需的电机参数集。
闭合下一个电机接触器。
验证关闭位置反馈。
启用驱动器并发出运行命令。
电气联锁装置应防止两个输出接触器同时闭合。在接触器布置允许的情况下，机械联锁可以提供额外的保护层。
该程序还应该定义如果接触器无法打开、无法关闭或产生矛盾的反馈会发生什么情况。 VFD 面板应阻止操作并生成明确的故障，而不是继续不确定的电机连接。
加减速时间应反映实际负载惯量。斜坡太短可能会导致过流或过压跳闸，而不必要的长斜坡可能会降低生产性能。当测试识别出工作范围内的机械共振时，可以使用跳跃频率。
用于欧盟的电气设备必须首先满足适用的法律指令。 CE 标志表明符合相关欧盟要求，并应有适当的评估、技术文件和声明支持。
调试应验证完整的电机驱动系统。通电前，检查导线尺寸、端子扭矩、保护装置设置、接地、电缆屏蔽、冷却路径、标签、联锁和图纸参考。确认每个安装的电机都符合批准的时间表。
功能测试应包括：
本地和远程命令。
负载下的加速和减速。
单独的电机过载保护。
紧急停止和安全功能。
失去沟通的行为。
断电和重启逻辑。
顺序接触器联锁。
冷却风扇运行。
正常负载下的外壳温度。
报警报告和故障复位程序。
对于并联电机，测量每个支路电流，而不是仅依赖于驱动器显示的组合电流。电流不相等可能表明负载、电机状况、电缆电阻或机械对准方面存在差异。
记录最终参数、过载设置、通信地址、固件版本和测量的操作值。更新后的原理图、终端时间表和操作说明应可用于将来的故障排除。
可靠的 VFD 面板首先要明确定义每个电机必须如何启动、停止、改变速度和响应故障。共享驱动器可以适应始终一起运行的兼容电机，而独立或要求苛刻的负载通常需要单独的驱动器。基于电流的选型、单独的电机保护、受控输出切换、热管理、EMC 意识接线和系统调试应被视为一个协调的设计过程。浙江浙贵电气股份有限公司是一家中低压配电设备制造商，其面板制造和定制能力可以支持特定应用的电机控制和配电要求。
是的。兼容电机在相同频率下运行时可以共用一个驱动器，但驱动器必须支持总电流，并且每个电机都需要单独的过载保护。
问：针对多个电机，VFD 面板的尺寸应如何确定？
使用所有同步电机的组合满载电流、所需的过载负载、环境降额、电缆条件、应用扭矩以及所选驱动器的多电机限制。
问：连接到一个驱动器的电机可以以不同的速度运行吗？
不会。并联的电机接收相同的输出频率。由于负载、滑差和电机特性的原因，它们的实际轴速度可能略有不同。
问：输出接触器可以在变频器运行时切换电机吗？
如果没有专门设计的程序，他们不应该切换。在连接或断开电机之前应禁用驱动器输出，以防止电流过大和设备损坏。
问：什么时候每个电机一个驱动器更可取？
当电机需要独立的速度、扭矩、启动、反馈、故障隔离、精确同步或在另一个电机停止后继续运行时，最好使用单独的驱动器。
问：欧盟有哪些要求与 VFD 面板相关？
适用的要求可能包括 CE 标志、LVD 2014/35/EU、EMC 2014/30/EU、EN IEC 61439-1 和 EN IEC 61439-2，具体取决于完成的组装和应用。
