時間:2018-03-06 10:55:14來源:網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載
變頻器容量的選擇是一個重要且復(fù)雜的問題,要考慮變頻器容量與電動機(jī)容量的匹配,容量偏小會影響電動機(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)動電動機(jī)的額定功率或其視在功率,因此,對風(fēng)機(jī)、泵類等平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載,可按電動機(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機(jī)額定電流相符;特殊負(fù)載,例如,深水泵,需考慮電動機(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)載時或有減速裝置時要考慮。
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格比的控制方案。
3、具體情況具體分析原則
對不同應(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)品說明書配用電動機(jī)容量來選擇變頻器容量。
(2)選用變頻器容量時需要根據(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,由于沒有考慮電動機(jī)極數(shù)與電動機(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,可能使所選變頻器不能滿足電動機(jī)額定電流要求。
(4)采用電動機(jī)額定電流作為變頻器容量選用變頻器時,由于沒有考慮電動機(jī)容量選擇時,通常有一定的余量,尤其是變頻器改造項(xiàng)目,因電動機(jī)選用時的余量一般在40%~50%,因此,根據(jù)電動機(jī)的額定電流選用變頻器容量時可能出現(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,電動機(jī)最大運(yùn)行電流影響電動機(jī)的發(fā)熱和溫升,對短時超載,一般變頻器有150%、1min的過載能力,因此,對負(fù)載波動較大的應(yīng)用場合,選用變頻器時應(yīng)了解電動機(jī)的最大運(yùn)行電流和超載時間,使變頻器在最大運(yùn)行電流時,仍不超過其額定電流,或超載時間小于1min時的過載電流小于150%額定電流等。
(5)變頻器與電動機(jī)的合適匹配指電動機(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電動機(jī),選用同功率變頻器,因考慮負(fù)載波動較大,所以,選ABB公司的ACS800系列產(chǎn)品。
(6)選用變頻器容量減小時,要注意電動機(jī)啟動電流和加速電流的沖擊。為此,可考慮在變頻器和電動機(jī)之間增設(shè)輸出電抗器,對沖擊電流、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,將加速和減速時間設(shè)置長些;啟動時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,必要時進(jìn)行過載能力和起動能力的校驗(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個角度表述:額定電流、可用電動機(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,只有變頻器的額定電流是一個反映半導(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機(jī)參數(shù),如潛水電泵、繞線轉(zhuǎn)子電動機(jī)的額定電流要大于普通籠型異步電動機(jī)額定電流,冶金工業(yè)常用的輥道用電動機(jī)不僅額定電流大很多,同時它允許短時處于堵轉(zhuǎn)工作狀態(tài),且輥道傳動大多是多電動機(jī)傳動,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機(jī)效率的乘積,只有兩者都處在較高的效率下工作時,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,要注意以下幾點(diǎn):
1)變頻器功率值與電動機(jī)功率值相當(dāng)時最合適,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與電動機(jī)功率分級不相同時,則變頻器的功率要盡可能接近電動機(jī)的功率,但應(yīng)略大于電動機(jī)的功率;
3)當(dāng)電動機(jī)屬頻繁啟動、制動工作或處于重載啟動且較頻繁工作時,可選取大一級的變頻器,以利于變頻器長期、安全地運(yùn)行;
4)經(jīng)測試,電動機(jī)實(shí)際功率確實(shí)有富余,可以考慮選用功率小于電動機(jī)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(hù)動作;
5)當(dāng)變頻器與電動機(jī)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,η=94%;當(dāng)β=100%時,η=96%。雖然β增一倍,η變化僅2%,但對中、大功率如幾百千瓦至幾千千瓦電動機(jī)而言亦是可觀的。系統(tǒng)效率等于變頻器效率與電動機(jī)效率的乘積,只有兩者都處在較高的效率下工作時,系統(tǒng)效率才較高。
(3)從計算功率的角度
對于連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的變頻器必須同時滿足以下3個計算公式。
1)滿足負(fù)載輸出:PCN≥PM/η。
2)滿足電動機(jī)容量:PCN≥√3kUeIe&TImes;10-3。
3)滿足電動機(jī)電流:ICN≥kIe。
式中,PCN為變頻器容量(單位為kVA);PM為負(fù)載要求的電動機(jī)軸輸出功率(單位為kW);Ue為電動機(jī)額定電壓(單位為V);Ie為電動機(jī)額定電流(單位為A);η為電動機(jī)效率(通常約為0.85);cosφ為電動機(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)。
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