如何根據(jù)負載特性選擇變頻器

隨著變頻器技術(shù)的快速發(fā)展，變頻調(diào)速技術(shù)在各種電機應(yīng)用方案中已成主流。通用變頻器在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用為企業(yè)大大的節(jié)約了資源，降低了企業(yè)的成本，保護了生產(chǎn)設(shè)備。那么企業(yè)該怎么選擇合適的通用變頻器的呢？

正確選用變頻器對于機械設(shè)備的傳動控制系統(tǒng)的正常運行時非常重要的，避免因選型錯誤，引發(fā)設(shè)備故障，造成不必要的損失。首先應(yīng)明確選用變頻器的目的，其次在根據(jù)設(shè)備類型、負載特性、調(diào)速范圍、控制方式、使用環(huán)境、防護結(jié)構(gòu)等要求來選擇合適的變頻器。以此，來達到既滿足生產(chǎn)工藝，又實現(xiàn)經(jīng)濟效益的目的。

生產(chǎn)機械的種類繁多，性能和工藝要求各異，其轉(zhuǎn)矩特性也是不同的，因此，在應(yīng)用變頻器之前首先就要先搞清楚電動機所帶負載的性質(zhì)，也就是負載特性，然后再選擇變頻器和電動機。負載有三種類型：恒轉(zhuǎn)矩負載、風機泵類負載和恒功率負載。不同類型的負載應(yīng)該要選擇不同類型的變頻器。

（1）恒轉(zhuǎn)矩負載：可以分為摩擦類負載和位能式負載。摩擦類服裝的起動轉(zhuǎn)矩通常要求額定轉(zhuǎn)矩的150%左右，制動轉(zhuǎn)矩通常要求額定轉(zhuǎn)矩的100%左右，因此變頻器應(yīng)該選擇具有恒定轉(zhuǎn)矩特性，而且起動和制動轉(zhuǎn)矩都比較大，過載時間過載能力大的變頻器。位能負載通常要求大的起動轉(zhuǎn)矩和能量回饋功能，能夠快速實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)，變頻器應(yīng)該選擇具有四象限運行能力的變頻器。

（2）風機泵類負載：負機泵類風載是典型的平方轉(zhuǎn)矩負載，低速下負載非常小，并且與轉(zhuǎn)速平方成正比，通用變頻器與標準電動機的組合zui合適。這類負載對變頻器的性能要求并不高，只要求經(jīng)濟性和可靠性，因此要選擇具有U/f=const控制模式的變頻器就可以了。

（3）恒功率負載：恒功率負載指轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速成反比，但功率保持恒定的負載，比如卷取機、機床等。對恒功率特性的服裝配用變頻器的絲毫，應(yīng)該要注意的問題：在工頻以上頻率范圍內(nèi)變頻器輸出電壓為定值控制，因此電動機產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩和負載轉(zhuǎn)矩有相反傾向，標準電動機和通用變頻器的組合難以適應(yīng)，因此要專門設(shè)計。

變頻器的負載看起來好像有很多類型，比如擠出料，卷取，吊物體，吹風等等，實際上歸納起來，負載大概分為分為①摩擦性負載；②重力負載；③流體負載；④慣性負載。而機械負載一般分為三種負載特性：①恒轉(zhuǎn)矩負載、②平方轉(zhuǎn)矩負載、③恒功率負載； 為了大家方便理解機械負載特性和轉(zhuǎn)矩特性，特別制作了下表。

負載特性及電動機輸出功率與轉(zhuǎn)速的關(guān)系如下； 對于恒功率、恒轉(zhuǎn)矩、平方轉(zhuǎn)矩、遞減功率、負轉(zhuǎn)矩五種，

①對于恒轉(zhuǎn)矩類負載，如擠壓機、攪拌機、傳送帶、廠內(nèi)運輸電車、起重機構(gòu)等，如采用普通功能型變頻器，要實現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩速，常采用加大電動機和變頻器容量的辦法，以提高低速轉(zhuǎn)矩;如采用具有轉(zhuǎn)矩控制功能的高功能型變頻器來實現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩負載的調(diào)速運行，則更理想。因為這種變頻器低速轉(zhuǎn)矩大，靜態(tài)機械特性硬度大，不怕負載沖擊，具有挖土機特性。

②對于要求精度高、動態(tài)性能好、速度響應(yīng)快的生產(chǎn)機械，如造紙機、注塑機、軋鋼機等，應(yīng)采用矢量控制或直接轉(zhuǎn)矩控制的高性能型通用變頻器。

③對于恒功率負載，如車床、刨床、鼓風機等，由于沒有恒功率特性的變頻器，可依靠 U/f 控制方式來實現(xiàn)恒功率。

④對于風機、泵類負載，由于負載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的平方成正比，低速時負載轉(zhuǎn)矩較小，diangon.com通?？蛇x擇專用或普通功能型通用變頻器。 必須指出，有些通用型變頻器對三種負載都可以適用，所以通用型變頻器雖然價格高一點，但它物有所值。見下圖所示。

電動機功率與轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的乘積成正比，即使對于相同功率的電動機，負載性質(zhì)不同，所需的變頻器容量也不相同。其中平方轉(zhuǎn)矩負載所需的變頻器容量較恒轉(zhuǎn)矩負載的低，所以得出變頻器和電動機組合成一個變頻調(diào)速系統(tǒng)，并且兩者之間的技術(shù)參數(shù)均符合要求時，才能夠滿足低速及高速條件下的負荷轉(zhuǎn)矩要求。例如；變頻器的類型要根據(jù)負載要求來選擇。

（1）對于恒轉(zhuǎn)矩類負載，如擠壓機、攪拌機、傳送帶、廠內(nèi)運輸電車、起重機構(gòu)等，如采用普通功能型變頻器，要實現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，常采用加大電動機和變頻器容量的辦法，以提高低速轉(zhuǎn)矩；如采用具有轉(zhuǎn)矩控制功能的高功能型變頻器來實現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩負載的調(diào)速運行。則更理想。因為這種變頻器低速轉(zhuǎn)矩大，靜態(tài)機械特性硬度大，不怕負載沖擊，具有挖土機特性。 （2）對于要求精度高、動態(tài)性能好、速度響應(yīng)快的生產(chǎn)機械如造紙機、注塑機、軋鋼機等，應(yīng)采用矢量控制或直接轉(zhuǎn)矩控制的高性能型通用變頻器。

（3）對于恒功率負載，如車床、刨床、鼓風機等，由于沒有恒功率特性的變頻器，可依靠U/ F控制方式來實現(xiàn)恒功率。

（4）對于風機、泵類負載，由于負載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的平方成正比低速時負載轉(zhuǎn)矩較小，通?？蛇x擇專用或普通功能型通用變頻器 友情提示： 有些通用型變頻器對三種負載都可以適用。還得注意以下幾點，才能夠?qū)崿F(xiàn)變頻器與電動機合理配套，達到理想的調(diào)速與節(jié)能運行、在兩者的配置上應(yīng)注意以下問題。

①由于變頻器輸出的電源往往帶有高次諧波，從而會增加電動機的總損耗，即使在額定頻率下運行，電動機輸出轉(zhuǎn)矩也會有所降低，如在額定頻率以上或以下調(diào)速時，電動機額定輸出轉(zhuǎn)矩都不可能用足。要是不論轉(zhuǎn)速高低，都始終需要額定轉(zhuǎn)矩輸出，則應(yīng)采用容量較大的電動機降容使用才行。

②從效率（即節(jié)能）角度出發(fā)，應(yīng)注意以下幾點。

a、變頻器功率值與電動機功率值相當時最合適，以利變頻器在較高的效率下運行。

b、在變頻器功率分級與電動機功率分級不相同時，則變頻器的功率要盡可能接近電動機的功率，但應(yīng)略大于電動機的功率。

c、當電動機頻繁啟動、制動工作或重載啟動且較頻繁工作時，可選用大一級的變頻器，以利于變頻器長期、安全地運行。

d、當電動機實際功率有富余時，可以考慮選用功率小于電動機功率的變頻器，但要注意瞬時峰值電流是否會造成過電流保護動作。

e、當變頻器與電動機功率不相同時，則必須相應(yīng)調(diào)整節(jié)能程序的設(shè)置，以達到較高的節(jié)能效果。 變頻器在U/F為常數(shù)的工作方式下，電動機啟動轉(zhuǎn)矩與頻率成正比，所以在低頻啟動時，啟動轉(zhuǎn)矩極小。例如，10Hz時某Y系列電動機輸出轉(zhuǎn)矩約為額定轉(zhuǎn)矩的50％，所以在選擇電動機類型時，要特別注意低頻啟動轉(zhuǎn)矩的變化。 種載啟動時，應(yīng)該考慮靜摩擦轉(zhuǎn)矩的問題，電動機必須有足夠大的啟動轉(zhuǎn)矩來確保有載啟動。