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  • 变频器原理

    变频器选型原则和注意事项

    2019-01-08 08:41:03

    变频器选型原则和注意事项
    1 引言

    随着变频调速技术的成熟,控制芯片和模块的硬件水平不断提高,变频器成本的不断下降。这就使得变频器的应用也就越来越广泛,和其它调速方式相比,变频调速以其极高的性价比得到了普遍认可,成为电机调速领域的主力军。

    2 负载分类

    变频器的正确选择对于控制系统的正常运行是非常关键的。选择变频器时必须要充分了解变频器所驱动的负载特性。人们在实践中常将生产机械分为三种类型: 恒转矩负载、恒功率负载和平方转距负载。

    2.1 恒转矩负载

    负载转矩TL与转速n无关,任何转速下TL总保持恒定或基本恒定。例如传送带、搅拌机,挤压机等摩擦类负载以及吊车、提升机等位能负载都属于恒转矩负载。变频器拖动恒转矩性质的负载时,低速下的转矩要足够大,并且有足够的过载能力。如果需要在低速下稳速运行,应该考虑标准异步电动机的散热能力,避免电动机的温升过高。

    2.2 恒功率负载

    机床主轴和轧机、造纸机、塑料薄膜生产线中的卷取机、开卷机等要求的转矩,大体与转速成反比,这就是所谓的恒功率负载。负载的恒功率性质应该是就一定的速度变化范围而言的。当速度很低时,受机械强度的限制,TL 不可能无限增大,在低速下转变为恒转矩性质。负载的恒功率区和恒转矩区对传动方案的选择有很大的影响。电动机在恒磁通调速时,允许输出转矩不变,属于恒转矩调速;而在弱磁调速时,允许输出转矩与速度成反比,属于恒功率调速。如果电动机的恒转矩和恒功率调速的范围与负载的恒转矩和恒功率范围相一致时,即所谓“匹配”的情况下,电动机的容量和变频器的容量均小。

    2.3 平方转距负载

    在各种风机、水泵、油泵中,随叶轮的转动,空气或液体在一定的速度范围内所产生的阻力大致与速度n的2次方成正比。随着转速的减小,转矩按转速的2 次方减小。这种负载所需的功率与速度的3 次方成正比。当所需风量、流量减小时,利用变频器通过调速的方式来调节风量、流量,可以大幅度地节约电能。由于高速时所需功率随转速增长过快,与速度的三次方成正比,所以通常不应使风机、泵类负载超工频运行。

    3 变频器的选型原则和注意事项

    3.1 根据负载特性选择变频器。如负载为恒转矩负载可选择西门子MMV/MDVMM420/MM440 变频器,ABB公司ACS400系列变频器等;如负载为风机、泵类负载可选择西门子ECO 、MM430变频器,ABB公司ACS800系列变频器等。

    3.2 选择变频器时应以实际电机电流值作为变频器选择的依据,电机的额定功率只能作为参考。另外,应充分考虑变频器的输出含有丰富的高次谐波,会使电动机的功率因数和效率变坏。因此,用变频器给电动机供电与用工频电网供电相比较,电动机的电流会增加10%而温升会增加20%左右。所以在选择电动机和变频器时,应考虑到这种情况,适当留有余量,以防止温升过高,影响电动机的使用寿命。

    3.3 变频器若要长电缆运行时,此时应该采取措施抑制长电缆对地耦合电容的影响,避免变频器出力不够。所以变频器应放大一、两档选择或在变频器的输出端安装输出电抗器。

    3.4 当变频器用于控制并联的几台电机时,一定要考虑变频器到电动机的电缆的长度总和在变频器的容许范围内。如果超过规定值,要放大一档或两档来选择变频器。另外在此种情况下,变频器的控制方式只能为V/F 控制方式,并且变频器无法实现电动机的过流、过载保护,此时需在每台电动机侧加熔断器来实现保护。

    3.5 对于一些特殊的应用场合,如高环境温度、高开关频率、高海拔高度等,此时会引起变频器的降容,变频器需放大一档选择。

    3.6 使用变频器控制高速电机时,由于高速电动机的电抗小,会产生较多的高次谐波。而这些高次谐波会使变频器的输出电流值增加。因此,选择用于高速电动机的变频器时,应比普通电动机的变频器稍大一些。

    3.7 变频器用于变极电动机时,应充分注意选择变频器的容量,使其额定电流在变频器的额定输出电流以下。另外,在运行中进行极数转换时,应先停止电动机工作,否则会造成电动机空转,恶劣时会造成变频器损坏。

    3.8 驱动防爆电动机时,变频器没有防爆构造,应将变频器设置在危险场所之外。

    3.9 使用变频器驱动齿轮减速电动机时,使用范围受到齿轮转动部分润滑方式的制约。润滑油润滑时,在低速范围内没有限制;在超过额定转速以上的高速范围内,有可能发生润滑油用光的危险。因此,不要超过转速容许值。

    3.10 变频器驱动绕线转子异步电动机时,由于绕线电动机与普通的鼠笼电动机相比,绕线电动机绕组的阻抗小,因此,容易发生由于纹波电流而引起的过电流跳闸现象,所以应选择比通常容量稍大的变频器。

    3.11 变频器驱动同步电动机时,与工频电源相比,会降低输出容量10%~20%,变频器的连续输出电流要大于同步电动机额定电流与同步牵入电流的标幺值的乘积。

    3.12 对于压缩机、振动机等转矩波动大的负载和油压泵等有峰值负载情况下,如果按照电动机的额定电流或功率值选择变频器的话,有可能发生因峰值电流使过电流保护动作现象。因此,应了解工频运行情况,选择比其电流更大的额定输出电流的变频器。

    3.13变频器驱动潜水泵电动机时,因为潜水泵电动机的额定电流比通常电动机的额定电流大, 所以选择变频器时,其额定电流要大于潜水泵电动机的额定电流。

    3.14 当变频器控制罗茨风机或特种风机时,由于其起动电流很大,所以选择变频器时一定要注意变频器的容量是否足够大。

    3.15 选择变频器时,一定要注意其防护等级是否与现场的情况相匹配。否则现场的灰尘、水汽会影响变频器的长久运行。

    3.16 单相电动机不适用变频器驱动。

    在实践中,根据以上原则对变频器选型,可以提高工作效率,减少因选型不当带来的时间上和成本上的损失。


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