涨知识|变频器选型考虑实录

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发表时间：2022-02-26

为什么要调查选型变频器？

使用场景：1.5kw电机通过链轮链条带动台车在直线导轨上移动。

电机额定电流3.82A。

程序：自行编写程序通过高低速和正反转信号控制变频器定位，定位精度目标在± 5mm。

之前项目使用的变频器是三菱FR-D740-2.2K

近期因为三菱D700系列缺货涨价严重，考虑更换变频器。

原采购价：FR-D740-2.2K 1186元现在 1560元（缺货）

原采购价：FR-D740-0.75K 873元现在 1180元

这个价格可以买到更加高档些的变频器了，所以开始调查有没有什么替代的变频器。日本制造的机器上用的FR-E700 系列，因为只是使用了变频器的V/F调速功能，没有用到高级的矢量控制功能，可能原因是，1：V/F已经能满足条件，矢量控制每次更换变频器或电机都需要重新适配，不利于配件的更换。所以无锡刚开始制造时候选用的是FR-D700系列，同样具备V/F调节功能。（我们只使用了变频器的最基础的功能）

现在FR-E700系列因为停产涨价也很厉害，替代系列是 FR-E800。 FE-D700系列也可能会停产。

现阶段无锡使用的FR-D700处于什么水平？

说实话无锡选用的D700已经是一个极限了（原采购价格条件下）。

比它便宜或者和他差不多价格的，要么是国产台产的变频器品牌没他响（虽然性能相差不多，但是对于销售来说还是挺重要的，供应商清单中可以写三菱变频器）要么是功能没有FR-D700功能齐全。

三菱后来发布的FR-CS80系列，据说是用来替代 FR-D700系列的，价格比 FR-D700便宜一些。

现采购价：FR-CS84-2.2K 1150元现采购价：FR-CS84-0.75K 850元

但是FR-CS80 系列没有内置制动晶体管，如果在快速停车或频繁启停工况下，需要追加制动单元（无国产替代，二手都在500 以上），而FR-D700内置制动晶体管和小电阻，如无法满足制动需求只需外接制动电阻（国产50元/个）总体成本差异显而易见。

和三菱一样的外资品牌，价格都比他贵不少。所以选择替代品也有挺大的难度的。

为什么原先1.5kw的电机要用 2.2kw的变频器？

这个从日本制造机器延续下来的做法困扰我很久，但是在FR-D700的阶段并不存在这样的困扰。

我公司的理由：

首先是台车1.5kw 的住友电机，其额定电流为3.82A,而FR-D740-1.5K 的变频器额定输出电流为3.6A，只能选择大一档的变频器。（之前采购价格下FR-D740-1.5K与2.2k的差价约在100元左右）

日本的理由：（推测）

日本常用E系列的 FR-E740-1.5K的额定电流是 4.0A，大于 3.82A的电机额定电流的，理论上应该是可以用的，变频器不需要选大一档的。

实际选大了一档使用，查了下手册，可能是基于以下原因。

这样做对于变频器的寿命是有好处的，但是具体好处多少，查了下网上，没有人能够说的清。部分人说变频器功率应该和电机功率匹配，部分人说电机功率应该比电机功率大一档，都没有实锤的依据，都是凭感觉说话。

为什么现在1.5kw的电机要用回 1.5kw的变频器？

价格上：

原先FR-D700系列 1.5kw和 2.2kw的变频器才差 100，选大一档使用对于成本也没什么影响。

现在别的品牌或者三菱的别的系列，1.5KW和 2.2KW的变频器普遍差价在 300~400左右，如果研究得出 1.5KW的变频器可用，那么就可以省下一笔钱。

仓库管理上：

三菱手册上,2.2KW的变频器推荐的断路器是 15A(实际用 16A)的，而 1.5kw和 0.75kw的变频器推荐的断路器是 10A的，我们的机器一般是 1个 1.5kw的电机 +2个 0.75kw的电机，如果能将 2.2kw的变频器换回 1.5kw的变频器使用，那么仓库库存中就可以将 16a的断路器去掉，仓库管理将会简化。另外电机配线的粗细也可统一，减少库存电缆的种类。种类少了，统一了，也方便施工时减少混淆或者确认图纸的时间。

规格性能上：

D700系列是 07， 08年左右发布的机器，距今将近 15年了。

其他品牌的变频器基本上额定输出电流都是大于3.82A的。

三菱E840/A840 1.5KW 4A(一般负载 ND)

西门子V20/G120 1.5KW 4.1A(重载 HO)

施耐德ATV310 1.5KW 4.1A

安川V1000/J1000 1.5KW 4.8A(重载）

虽然各厂家对于负载大小的叫法不一样，定义却差不多，都是描述变频器的过载能力。以三菱为例，分了4 档，最近更新换代的变频器都有这项参数。现在以这项参数来决定变频器是否要选大一档。只要我们的台车移动工况满足对应分类，并且变频器额定电流大于电机额定电流，我判断即可用。

下面是安川的描述：

根据三菱的手册，我们的设备种类属于输送机，范围属于LD-HD之间，安川的手册中明说了起重机的平移始于一般重负载，升降属于超重负载。安川的 HD对应的是三菱的 ND,都是 150% 60秒。加上我们的台车运行实测电流高速 50HZ:2.8~3.0A,低速 10HZ： 3.5~3.6A，还未达到额定电流，表明电机的选型也是留有余量的。变频器那边可以不用放大购买。

选什么品牌什么系列的变频器呢？

主要还是从成本和品牌知名度上考虑。

我这边比较熟悉的变频器品牌有三菱，西门子和安川。

每个品牌下面有低中高档次的变频器，价格也都不相同。排除掉明显超预算的高档即，以1.5kw变频器为例列出来下面几款。

三菱FR-E840-040-4-60 1620元

三菱FR-A840-0052-2-60 约 2500元

西门子V20 6SL3210-5BE21-5UV0 原先 1200元，西门子涨价严重，现价不好估算

西门子G120C 6SL3210-1KE15-8AF2 约 3500元

安川 V1000 1400元

安川 A1000 2200元

安川 H1000 2800元

总体来说还是倾向与三菱的变频器，之前用的多了设置比较熟悉，三菱的制动电阻和滤波器都有国产件可用，成本比较低。

西门子虽然部分变频器价格不贵，但是周边配件价格高很高，部分变频器的设定集成到了博图软件中。

安川据说是控制性能不错，不过产品线太过复杂，设置使用比较接近三菱的，国产的配件也没有三菱的齐全。

正当我准备在这几款变频器中对比参数做决定的时候，视野被一款特殊的变频器打开了，换了个角度来选变频器。

三菱FR-E840-040EPB-60 1500 元, 支持PROFINET通讯的变频器，居然比标准版的三菱E840还便宜，打破了我的固有思维，我印象中一般这种带PROFINET通信的变频器都是很贵的，现阶段大部分这个价位变频器都是只带了485或者modbus通信。如果支持PROFINET的通信的话，那么plc与变频器之间的接线（高低速正反转控制，报警信号及复位信号接线都可以取消，插根网线就行了。大大减少了接线的工作量。参数的设计和程序都可以很方便的从一台机器拷贝到另一台机器，但是接线确实每台机器都少不了的。PROFINET的E840变频器既可以与西门子1200、1500系统无缝衔接，又降低了接线人工，到后期还能节约PLC的I/O点数（3个变频器可以少装1个输出模块）。带着这个想法，我又重新检索了一遍带PROFINET 通信的变频器。我的印象其实也没错，只有这一款，在这个价格能做到，算是特例。

其他的最多的是西门子的G120C，约在 3500左右。

或是其他的变频器(例如三菱的 A840)加装 PROFINET通信卡 (约 1000元左右）

之后会再确认一次价格，看看是否是个别经销商降价促销。

决定好型号之后做什么？

采购1台三菱 FR-E840-040EPB-60，买回来测试，装到实际机器上，测试 PROFINET的通信是否可行？测试 1.5kw变频器驱动 1.5kw电机在各种动作下是否变频器会产生报警？如果以上两点都没有问题的话，这个系列将作为机器以后的中档变频器的标准使用（ 1200， 1500PLC时）；低挡产品或配合其他 plc时继续使用三菱 FR-D700系列（未停产的话）。