變頻器容量選擇的步驟

變頻器容量的選擇是一個(gè)重要且復(fù)雜的問題，要考慮變頻器容量與電動(dòng)機(jī)容量的匹配，容量偏小會(huì)影響電動(dòng)機(jī)有效力矩的輸出，影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行，甚至損壞裝置，而容量偏大則電流的諧波分量會(huì)增大，也增加了設(shè)備投資。

變頻器容量選擇的原則

變頻器容量選擇的基本原則如下。

1、匹配原則

變頻器的選擇應(yīng)與負(fù)載匹配。表現(xiàn)如下。

(1)功率匹配：變頻器額定功率與負(fù)載額定功率相符;需注意，電動(dòng)機(jī)的負(fù)載不同其功率要求也不同。例如，相同功率的電動(dòng)機(jī)，因負(fù)載性質(zhì)不同所需的變頻器的容量也不相同。其中平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載(風(fēng)機(jī))所需的變頻器容量較恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載所需的變頻器容量要低。通常，變頻器產(chǎn)品說明書直接給出適合驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的額定功率或其視在功率，因此，對(duì)風(fēng)機(jī)、泵類等平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載，可按電動(dòng)機(jī)功率選擇相應(yīng)變頻器。

(2)電壓匹配：變頻器額定電壓與負(fù)載額定電壓相符。

(3)電流匹配：普通離心泵，選用變頻器額定電流與電動(dòng)機(jī)額定電流相符;特殊負(fù)載，例如，深水泵，需考慮電動(dòng)機(jī)性能參數(shù)，以最大電流確定變頻器電流和過載能力。

(4)轉(zhuǎn)矩匹配：在恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載時(shí)或有減速裝置時(shí)要考慮。

2、經(jīng)濟(jì)性原則

應(yīng)進(jìn)行技術(shù)分析和經(jīng)濟(jì)分析，選用滿足應(yīng)用要求并具有較高性能價(jià)格比的控制方案。

3、具體情況具體分析原則

對(duì)不同應(yīng)用情況應(yīng)具體分析，并確定變頻器容量。

(1)按變頻器產(chǎn)品說明書配用電動(dòng)機(jī)容量的選擇：下列情況可按變頻器產(chǎn)品說明書配用電動(dòng)機(jī)容量來選擇變頻器容量。

(2)選用變頻器容量時(shí)需要根據(jù)說明書容量選高一擋或二擋：下列情況需要選高一擋或二擋。

(3)采用變頻器額定功率作為變頻器容量指標(biāo)來選用變頻器時(shí)，由于沒有考慮電動(dòng)機(jī)極數(shù)與電動(dòng)機(jī)額定電流的影響，因此，根據(jù)變頻器額定功率選用變頻器時(shí)，可能使所選變頻器不能滿足電動(dòng)機(jī)額定電流要求。

(4)采用電動(dòng)機(jī)額定電流作為變頻器容量選用變頻器時(shí)，由于沒有考慮電動(dòng)機(jī)容量選擇時(shí)，通常有一定的余量，尤其是變頻器改造項(xiàng)目，因電動(dòng)機(jī)選用時(shí)的余量一般在40%～50%，因此，根據(jù)電動(dòng)機(jī)的額定電流選用變頻器容量時(shí)可能出現(xiàn)變頻器余量過大的現(xiàn)象，使變頻器在低負(fù)載下運(yùn)行，造成資源浪費(fèi)。

此外，電動(dòng)機(jī)最大運(yùn)行電流影響電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱和溫升，對(duì)短時(shí)超載，一般變頻器有150%、1min的過載能力，因此，對(duì)負(fù)載波動(dòng)較大的應(yīng)用場(chǎng)合，選用變頻器時(shí)應(yīng)了解電動(dòng)機(jī)的最大運(yùn)行電流和超載時(shí)間，使變頻器在最大運(yùn)行電流時(shí)，仍不超過其額定電流，或超載時(shí)間小于1min時(shí)的過載電流小于150%額定電流等。

(5)變頻器與電動(dòng)機(jī)的合適匹配指電動(dòng)機(jī)的額定電流(或最大運(yùn)行電流)應(yīng)小于同等功率下變頻器的額定電流。例如，從表可知，原有8極18. 5kW電動(dòng)機(jī)，選用同功率變頻器，因考慮負(fù)載波動(dòng)較大，所以，選ABB公司的ACS800系列產(chǎn)品。

(6)選用變頻器容量減小時(shí)，要注意電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流和加速電流的沖擊。為此，可考慮在變頻器和電動(dòng)機(jī)之間增設(shè)輸出電抗器，對(duì)沖擊電流、加速電流進(jìn)行濾波平滑，降低沖擊電流、加速電流的沖擊影響;在滿足生產(chǎn)過程加速和減速的前提下，將加速和減速時(shí)間設(shè)置長些;啟動(dòng)時(shí)U/f的預(yù)置值設(shè)置得小些。

變頻器容量的選擇步驟(方法)

1、變頻器容量選擇的步驟

(1)了解負(fù)載性質(zhì)和變化規(guī)律，計(jì)算出負(fù)載電流的大小或作出負(fù)載電流圖I=f(t);

(2)預(yù)選變頻器容量;

(3)校驗(yàn)預(yù)選變頻器，必要時(shí)進(jìn)行過載能力和起動(dòng)能力的校驗(yàn)。若都通過，則預(yù)選的變頻器容量便選定了;否則從(2)開始重新進(jìn)行，直到通過為止。

在滿足生產(chǎn)機(jī)械要求的前提下，變頻器容量越小越經(jīng)濟(jì)。

2、變頻器容量的選擇方法

變頻器的容量選擇在實(shí)際操作中存在很多誤區(qū)，這里給出了3種基本的容量選擇方法，它們之間互為補(bǔ)充。

(1)從電流的角度

大多數(shù)變頻器容量可從3個(gè)角度表述：額定電流、可用電動(dòng)機(jī)功率和額定容量。其中后兩項(xiàng)，變頻器生產(chǎn)廠家由本國或本公司生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)給出，或隨變頻器輸出電壓而降低，都很難確切表達(dá)變頻器的能力。

選擇變頻器時(shí)，只有變頻器的額定電流是一個(gè)反映半導(dǎo)體變頻裝置負(fù)載能力的關(guān)鍵量。負(fù)載電流不超過變頻器額定電流是選擇變頻器容量的基本原則。需要著重指出的是，確定變頻器容量前應(yīng)仔細(xì)了解設(shè)備的工藝情況及電動(dòng)機(jī)參數(shù)，如潛水電泵、繞線轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)的額定電流要大于普通籠型異步電動(dòng)機(jī)額定電流，冶金工業(yè)常用的輥道用電動(dòng)機(jī)不僅額定電流大很多，同時(shí)它允許短時(shí)處于堵轉(zhuǎn)工作狀態(tài)，且輥道傳動(dòng)大多是多電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)，應(yīng)保證在無故障狀態(tài)下負(fù)載總電流均不允許超過變頻器的額定電流。

(2)從效率的角度

系統(tǒng)效率等于變頻器效率與電動(dòng)機(jī)效率的乘積，只有兩者都處在較高的效率下工作時(shí)，系統(tǒng)效率才較高。從效率角度出發(fā)，在選用變頻器功率時(shí)，要注意以下幾點(diǎn)：

1)變頻器功率值與電動(dòng)機(jī)功率值相當(dāng)時(shí)最合適，以利變頻器在高的效率值下運(yùn)轉(zhuǎn);

2)在變頻器的功率分級(jí)與電動(dòng)機(jī)功率分級(jí)不相同時(shí)，則變頻器的功率要盡可能接近電動(dòng)機(jī)的功率，但應(yīng)略大于電動(dòng)機(jī)的功率;

3)當(dāng)電動(dòng)機(jī)屬頻繁啟動(dòng)、制動(dòng)工作或處于重載啟動(dòng)且較頻繁工作時(shí)，可選取大一級(jí)的變頻器，以利于變頻器長期、安全地運(yùn)行;

4)經(jīng)測(cè)試，電動(dòng)機(jī)實(shí)際功率確實(shí)有富余，可以考慮選用功率小于電動(dòng)機(jī)功率的變頻器，但要注意瞬時(shí)峰值電流是否會(huì)造成過電流保護(hù)動(dòng)作;

5)當(dāng)變頻器與電動(dòng)機(jī)功率不相同時(shí)，則必須相應(yīng)調(diào)整節(jié)能程序的設(shè)置，以利達(dá)到較高的節(jié)能效果。

變頻器負(fù)載率b與效率η的關(guān)系曲線見圖。

圖 負(fù)載率與效率的關(guān)系曲線

可見：當(dāng)β=50%時(shí)，η=94%;當(dāng)β=100%時(shí)，η=96%。雖然β增一倍，η變化僅2%，但對(duì)中、大功率如幾百千瓦至幾千千瓦電動(dòng)機(jī)而言亦是可觀的。系統(tǒng)效率等于變頻器效率與電動(dòng)機(jī)效率的乘積，只有兩者都處在較高的效率下工作時(shí)，系統(tǒng)效率才較高。

(3)從計(jì)算功率的角度

對(duì)于連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的變頻器必須同時(shí)滿足以下3個(gè)計(jì)算公式。

1)滿足負(fù)載輸出：PCN≥PM/η。

2)滿足電動(dòng)機(jī)容量：PCN≥√3kUeIe&mes;10-3。

3)滿足電動(dòng)機(jī)電流：ICN≥kIe。

式中，PCN為變頻器容量(單位為kVA);PM為負(fù)載要求的電動(dòng)機(jī)軸輸出功率(單位為kW);Ue為電動(dòng)機(jī)額定電壓(單位為V);Ie為電動(dòng)機(jī)額定電流(單位為A);η為電動(dòng)機(jī)效率(通常約為0. 85);cosφ為電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)(通常約為0.75)，k是電流波形補(bǔ)償系數(shù)(由于變頻器的輸出波形并不是完全的正弦波，還含有高次諧波的成分，其電流應(yīng)有所增加，通常k為1. 05～1. 1)。