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变频器选型原则和注意事项 :
一．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。
二．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
和风机、 水泵负载。 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 , 而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 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 , 大致与转速成反比 , 这就是所谓的恒功率负 载。负载的恒功
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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 , 最大允许输出转矩不变 , 属于 恒转矩调速 ; 而在弱磁调速时 , 最大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最小。
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 , 利用变频器经过调 速的方式来调节风量、 流量, 能够大幅度地节约电能。 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 , 因此一般不应 使风机、 泵类负载超工频运行。
三．变频器的选型原则和注意事项
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/MDV ,MM420/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。
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
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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。因此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 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。因此变频器应放大一、 两档选择或在变频器的输出端安装输出电抗器。
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 , 而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。
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。
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。
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 , 使其最大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。
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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。
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 , 不要超过最高转速容许值。
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 , 因此应选择比一般容量 稍大的变频器。
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。
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 , 选择比其最大电流更大的额定输出电流的变频 器。
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 流比一般电动机的额定电流大 , 因此选择变频器时 , 其额定电流要 大于潜水泵电动机的额定电流。
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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，因此选择变频器时一定要注意变频器的容量是否足够大。
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。
16单相电动机不适用变频器驱动。
本系统所采用的三相异步电动机的额定功率为11 OkW
,额定
转速为9 6 0 r/min ,额定电流为2 5 9 A ,工频50Hz 根据功率原则以及与PLC型号的匹配
，采用西门子矢量型Mi
croMaster440变频器 ,其型号为6SE6440- 2UD42-0GB1。电动机在运行过程中
电流能够按下式计算：
Im=kle ,式中,Im为过载时的最大输出电流 ；Ie为 电动机的额定电流；k为过载系数。根据本系统的要求，过载系数 取14,则电机过载时的最大输出电流Im=3 62 6A。对于6 SE6440-2UD42-0GB1的变频器 ,其输出功率为 2 0 0 kW ,额定输出电流为3 2 0 A , 57s过载电流（最大输 出电流）为额定输出的15倍，但在实际中根据变频器要满足的条 件,可取过载系数为136%
，过载时的最大输出
,可得Im=320 X1 36=4
3 5 2 A>362 6A,因此满足负载的过载要求
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