了解 G120X/XA 系列變頻器

西門子在驅動領域有種類豐富的變頻器以及伺服驅動器類產品， G120X/XA 系列變頻器作為西門子變頻器家族中的風機水泵類專用變頻器提供了可靠的硬件以及強大的軟件功能，能夠勝任多種環境和工況，廣泛應用于商業和工業領域。G120X 和 G120XA 雖然是兩類不同的產品，但是功能上有很多相似的地方。其中，G120XA 變頻器和 G120XA 柜機均由國內工廠生產制造，G120X 變頻器和G120X 柜機則為純進口產品，在歐洲生產。主要為大家做一下 SINAMICS G120X/XA 兩類變頻器的對比，介紹它們的產品性能與訂貨信息。圖1 西門子變頻器家族2產品性能2.1  進線電壓與功率范圍功率范圍方面，G120X 系列變頻器目前支持 0.75kw 至 630kw 的范圍， G120XA 系列變頻器支持 0.75kw 至 560kw 的范圍；進線電壓方面，G120XA 系列變頻器進線電壓目前只支持 380VAC，而 G120X 系列支持 220VAC，380VAC 以及 690VAC多種類型的電壓輸入范圍，使更多應用場所成為可能。圖2 G120X 輸入電壓/功率范圍圖3 G120XA 輸入電壓/功率范圍2.2  更強的環境適應性G120X/XA 系列變頻器適用于更加嚴苛的環境。在電源電壓方面,具有寬壓特性：外形尺寸為 FSA-G 支持 -20%～+10% ，外形尺寸為 FSH-J 支持 -15%～+10%的電壓波動范圍；在運行環境溫度方面：外形尺寸為 FSA-G 支持 -20℃～60℃（帶操作面板 BOP-2 或 IOP-2 時：0 °C 至 +50 °C），外形尺寸為 FSH-J 支持 0℃～50℃；變頻器還可以使用在對化學耐腐蝕方面有一定要求的場所，G120X/XA 系列變頻器設有適用于環境等級/有害化學物質等級為 3C2 的電路板涂層，符合 IEC 60721-3-3:2002 標準 ，可以對有害氣體進行有效防護；外形尺寸為 FSA～FSF 的 G120X 變頻器還有環境等級/有害化學物質等級 3C3 的電路板涂層可供選擇，符合 IEC 60721-3-3: 2002標準。圖4 更強的環境適應性2.3  更高防護等級G120XA 系列變頻器除外形尺寸 FSJ 防護等級為 IP00，其他外形尺寸的變頻器均為 IP20。G120X 變頻器全系列防護等級為 IP20,外形尺寸為 FSA～FSG 的變頻器還可以添加其特有的頂蓋選件，將防護等級tigao到 IP21，選件如下圖所示。圖5 IP21頂蓋2.4  集成直流母線電抗器G120X/XA 系列變頻器外形尺寸 FSA 至 FSG 標配了集成式直流母線電抗器，這些產品無需使用附加進線電抗器，而外形尺寸為 FSH 和 FSJ 的變頻器可以外加選件輸入電抗器。輸入電抗器可平滑從變頻器接收的電流并減小電源電流中的諧波分量，從而可使整流器中的功率部件以及直流母線電容器減少熱量產生并減小對電網的反作用。圖6  內置直流母線電抗器2.5  電機電纜長度在變頻器與電機之間的連接電纜方面，以 22KW 變頻器為例，同功率等級變頻器做對比后，我們不難發現 SINAMICS G120X/XA 系列變頻器支持更遠的傳輸距離。如下表，其他功率變頻器的電機電纜信息請查閱相應的產品樣本：變頻器(22KW，輸入電壓3AC 380V)帶輸出電抗器大電纜長度(屏蔽/非屏蔽)不帶輸出電抗器大電纜長度（屏蔽/非屏蔽）G120X350m/525m200m/300mG120XA350m/525m200m/300mMM430200m/300m50m/100mV20200m/300m50m/100m2.6  過載周期G120X 系列變頻器有兩種不同的過載能力：“低過載”（LO）和“高過載”（HO），在環境溫度為 45℃ 時,過載能力如下圖所示。需要注意的是外形尺寸為 FSH/FSJ 的 G120X 變頻器以低過載運行時，可允許以 135 % 或 110 % 的過載運行，但兩者不能在同一個負載周期內。圖7 G120X系列過載周期G120XA 系列變頻器在額定環境溫度為 40℃ 時,過載能力如下圖所示。圖8 G120X 系列過載周期在 600S 的工作周期內，G120X 系列變頻器允許 150% 過載，持續時間 60s ，而 G120XA 系列變頻器只允許110%的過載 60s,所以 G120X 系列變頻器更加適合一些重載應用場合。2.7  集成 I/O 數量與通信接口G120X/XA 系列變頻器不僅提供了豐富的 I/O 端子，也提供了豐富的集成以及可選的通信接口，使控制更加靈活方便。不同類型的通信接口可通過不同的訂貨號進行區分，一旦確定，后期無法更改，因此在選型訂貨時需要特別注意。與G120XA 系列變頻器相比較，G120X 系列變頻器還提供了 PROFIBUS DP 通信接口可供選擇。下圖中使用標識框對通信接口做了分類，同一分類中的通信接口訂貨信息相同，詳細內容可以翻閱下文訂貨部分信息。對于 I/O 數量，G120X 以及 G120XA PN 版產品可擴展 I/O 數量，詳細信息可查看下文補充系統組件部分內容。圖9 G120X/XA 集成 I/O 與通信接口2.8  功能豐富G120X/XA 系列變頻器擁有豐富的軟件功能，如下圖所示，其中清堵模式，注水模式、氣穴保護、冷凝保護、霜凍保護都是風機水泵類負載的特有保護功能。注意：G120X 系列變頻器具備 STO 功能，而 G120XA 變頻器不具備該功能。圖10 G120X/XA 功能2.8.1  清堵模式如果泵輪、水管或閥門上有堵塞物可能導致水泵堵塞，這時將會降低系統的效率，使設備啟動變得困難，我們可以使能清堵模式，該功能一旦激活，變頻器啟動時將自動正反轉清理堵塞，tisheng效率和減少損耗。2.8.2  注水模式在供水系統中，水流快速涌入空水管中會造成水擊效應，嚴重撞擊閥門和管道。使能注水功能后，變頻器上電或接通后，會緩慢、平穩地向水管中注水，以免水擊效應損壞閥門和管道。注水功能有兩種注水模式：時間模式和壓力模式。采用時間模式時，變頻器上電或接通后，在指定的注水時間內水泵按照指定注水速度運行，然后切換至設定值速度；采用壓力模式時， 變頻器在每次上電后按照壓力傳感器的反饋向水管注水,當實際的壓力值大于注水閾值，并持續指定時間時，注水過程停止。2.8.3  氣穴保護氣穴現象是由葉輪表面的氣泡所導致，這些氣泡會損壞水泵，產生噪音，并降低水泵系統的liuliang或壓力。使能氣穴保護功能后，傳感器檢測管道實際liuliang或壓力，如果低于設定氣穴保護閾值變頻器會跳閘或報警，以防止葉輪表面的氣泡損壞水泵。此功能可減少維護工作量，并延長系統的預期使用壽命。2.8.4  冷凝保護對于處在潮濕、寒冷環境中的電機來說，冷凝這一嚴重問題會導致電機故障。只需稍稍tigao工作間歇期間電機的表面溫度，便可避免此問題。啟用冷凝保護后，當外接冷凝傳感器檢測到過量凝露時，變頻器會注入直流電流使電機保溫，從而防止產生凝露。2.8.5  霜凍保護水泵內的水結冰時會損壞水泵，啟用霜凍保護功能后，如果環境溫度低于某一設定閾值，電機會自動旋轉以防止水結冰。3訂貨信息了解了產品功能之后，在選型訂貨時又有哪些注意事項？我們來接著看一下。3.1 訂貨號介紹G120XA 的訂貨號含義如下所示：G120X 的訂貨號含義如下所示：3.2 選件介紹除了變頻器主體之外，不同的應用場合要想獲得佳的控制效果，系統的一些選件也必不可少。G120X/XA 系列變頻器經常用到的選件主要分為進線側選件、出線側選件以及補充系統組件三方面。需要特別注意的是，G120X/XA 系列變頻器既無法將再生能量回饋給電網，也不能通過制動斬波器和制動電阻來消耗能量，所以該系列變頻器沒有此功能相關選件。圖11 G120X/XA 選件3.2.1 進線側選件變頻器進線側提供了輸入電抗器和電源 EMC 濾波器以及輸入諧波濾波選件，借助它們，G120X/XA 變頻器可以更加穩定的運行在自動化系統中，組件詳細信息如下圖所示。圖12 進線側選件3.2.2 出線側選件為了實現對電機更好的保護，同時減少長距離輸出電纜對變頻系統的影響，可以通過安裝出線側選件，達到改善的目的。G120X/XA 輸出側選件主要由輸出電抗器，dv/dt 濾波器以及正弦濾波器組成，如下圖所示。圖13 出線側選件3.2.3 補充系統組件圖14 G120X/XA系統補充系統組件· 操作面板G120X/XA 系列變頻器有 BOP-2 基本操作面板和 IOP-2 智能操作面板可供選擇，二者都具備參數拷貝，參數修改，故障診斷等功能，滿足變頻器批量快速調試的目的。二者也可以通過安裝套件（包含5m連接線纜，固定材料以及密封件。訂貨號; 6SL3256-0AP00-0JA0）安裝到柜門以方便操作。與 BOP-2 相比較，IOP-2 支持包含簡體中文的多種操作語言，并且配備了彩色顯示屏、易用的菜單結構以及應用向導等優勢，從而使變頻器的調試、診斷和操作大大得到簡化。BOP-2和 IOP-2 操作面板同樣也可應用于 G120 系列變頻器?！?SD 卡SD 卡并不是 G120X/XA 系列變頻器運行的必要組件，但是可以將變頻器的參數設置保存在 SD 卡上，實現變頻器批量調試的目的。另外通過該卡也可以實現變頻器固件進行升級或者降級的操作?！?智能連接模塊智能連接模塊可以實現手機、ipad、電腦等終端設備無線調試、操作和診斷變頻器的目的。終端設備上無需額外的 APP，基于 SINAMICS G120 智能連接模塊的無線網絡，使用主流網頁瀏覽器(支持iOS、Android、Microsoft Windows、Linux 和 Mac OS 等系統）訪問變頻器的 SINAMICS G120 網址http://192.168.1.1 或 https://192.168.1.1（需要下載和安裝 SSL 證書即可實現），即可對變頻器進行快速調試、參數設置和備份?！?I/O 擴展模塊I/O 擴展模塊可以應用于 G120X 系列和 G120XA PN 系列變頻器。I/O 擴展模塊增加了變頻器 I/O 端子的數量，具有 2 路數字量輸入、2 路模擬量輸出、4 路數字量輸出（繼電器型），可以直接連接2 個 Pt1000/Ni1000 溫度傳感器，可實現更多變頻器控制功能。· CONNECT 300 IoT GatewaySINAMICS CONNECT 300 IoT Gateway 選件模塊適用于 V20、G120C、G120、G120X、G120XA 等系列變頻器。借助該模塊，變頻器可以成功順應數字化需求將相關數據上傳到云平臺?？梢圆杉喟伺_變頻器的數據并上傳至部署在微軟云 AZURE、亞馬遜云 AWS 或阿里云上的 MindSphere。MindSphere 應用程序 “Analyze MyDrives” 可輕松根據客戶需求獲取數據評估，這大大簡化了變頻器狀態的采集和評估。