【導(dǎo)讀】如何才能選擇一款最合適的變頻器?

(一)搞懂變頻負(fù)載類型

變頻器的正確選擇對(duì)于控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行是非常關(guān)鍵的。選擇變頻器時(shí)必須要充分了解變頻器所驅(qū)動(dòng)的負(fù)載特性。人們?cè)趯?shí)踐中常將生產(chǎn)機(jī)械分為三種類型: 恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載、恒功率負(fù)載和風(fēng)機(jī) 、水泵負(fù)載。

(01)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載

負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL與轉(zhuǎn)速 n無關(guān)，任何轉(zhuǎn)速下TL總保持恒定或基本恒定。例如傳送帶、攪拌機(jī)，擠壓機(jī)等摩擦類負(fù)載以及吊車、提升機(jī)等位能負(fù)載都屬于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載。變頻器拖動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩性質(zhì)的負(fù)載時(shí)，低速下的轉(zhuǎn)矩要足夠大，并且有足夠的過載能力。如果需要在低速下穩(wěn)速運(yùn)行，應(yīng)該考慮標(biāo)準(zhǔn)異步電動(dòng)機(jī)的散熱能力，避免電動(dòng)機(jī)的溫升過高。

(02)恒功率負(fù)載

機(jī)床主軸和軋機(jī)、造紙機(jī)、塑料薄膜生產(chǎn)線中的卷取機(jī)、開卷機(jī)等要求的轉(zhuǎn)矩，大體與轉(zhuǎn)速成反比，這就是所謂的恒功率負(fù)載。負(fù)載的恒功率性質(zhì)應(yīng)該是就一定的速度變化范圍而言的。當(dāng)速度很低時(shí),受機(jī)械強(qiáng)度的限制，TL 不可能無限增大，在低速下轉(zhuǎn)變?yōu)楹戕D(zhuǎn)矩性質(zhì)。如果電動(dòng)機(jī)的恒轉(zhuǎn)矩和恒功率 調(diào)速的范圍與負(fù)載的恒轉(zhuǎn)矩和恒功率范圍相一 致時(shí)，即所謂“ 匹配” 的情況下， 電動(dòng)機(jī)的容量和變頻器的容量均最小。

(03)風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載

在各種風(fēng)機(jī)、水泵、油泵中，隨葉輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，空氣或液體在一定的速度范圍內(nèi)所產(chǎn)生的阻力大致 與速度n 的 2 次方成正比。隨著轉(zhuǎn)速的減小，轉(zhuǎn)矩按轉(zhuǎn)速的2 次方減小。這種負(fù)載所需的功率與速度的3 次方成正比。當(dāng)所需風(fēng)量、流量減小時(shí)，利用變頻器通過調(diào)速的方式來調(diào)節(jié)風(fēng)量、流量，可以大幅度地節(jié)約電能。由于高速時(shí)所需功率隨轉(zhuǎn)速增長(zhǎng)過快，與速度的三次方成正比 ，所以通常不應(yīng)使風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載超工頻運(yùn)行。

(二)熟悉變頻選型原則

(01)結(jié)合項(xiàng)目的整體框架，從工藝特點(diǎn)和電氣控制入手，負(fù)載類型、使用環(huán)境、通訊構(gòu)架和接口類型都必須考慮，比如是串口、DP還是PN通訊接口。

(02)根據(jù)負(fù)載特性選擇變頻器，如負(fù)載為恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載可選擇西門子G120變頻器，如負(fù)載為風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載可選擇西門子G120XA變頻器。

(03)選擇變頻器時(shí)應(yīng)以實(shí)際電機(jī)電流值作為變頻器選擇的依據(jù)，電機(jī)的額定功率只能作為參考。另外應(yīng)充分考慮變頻器的輸出含有高次諧波，會(huì)造成電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)和效率都會(huì)變壞。因此，用變頻器給電動(dòng)機(jī)供電與用工頻電網(wǎng)供電相比較，電動(dòng)機(jī)的電流增加10%而溫升增加約20%。所以在選擇電動(dòng)機(jī)和變頻器時(shí)，應(yīng)考慮到這種情況，適當(dāng)留有裕量，以防止溫升過高，影響電動(dòng)機(jī)的使用壽命。

(04)變頻器若要長(zhǎng)電纜運(yùn)行時(shí)，此時(shí)應(yīng)該采取措施抑制長(zhǎng)電纜對(duì)地耦合電容的影響，避免變頻器出力不夠，所以變頻器應(yīng)放大一檔選擇或在變頻器的輸出端安裝輸出電抗器。

(05)對(duì)于一些特殊的應(yīng)用場(chǎng)合，如高環(huán)境溫度、高開關(guān)頻率(尤其是在樓宇自控等對(duì)噪音限制較高的應(yīng)用場(chǎng)所使用時(shí)需注意)、高海拔高度等，此時(shí)會(huì)引起變頻器的降容，變頻器需放大一檔選擇。

(06)當(dāng)變頻器用于控制并聯(lián)的幾臺(tái)電機(jī)時(shí)，一定要考慮變頻器到電動(dòng)機(jī)的電纜的長(zhǎng)度總和在變頻器的容許范圍內(nèi)。如果超過規(guī)定值，要放大一檔或兩檔來選擇變頻器。另外在此種情況下，變頻器的控制方式只能為V/F控制方式，并且變頻器無法保護(hù)電動(dòng)機(jī)的過流、過載保護(hù)，此時(shí)需在每臺(tái)電動(dòng)機(jī)上加熔斷器來實(shí)現(xiàn)保護(hù)。

(07)對(duì)于一些特殊的應(yīng)用場(chǎng)合，如高環(huán)境溫度、高開關(guān)頻率、高海拔高度等，此時(shí)會(huì)引起變頻器的降容，變頻器需放大一檔選擇。

(08)使用變頻器控制高速電機(jī)時(shí)，由于高速電動(dòng)機(jī)的電抗小，高次諧波亦增加輸出電流值。因此，選擇用于高速電動(dòng)機(jī)的變頻器時(shí)，應(yīng)比普通電動(dòng)機(jī)的變頻器稍大一些。

(09)變頻器用于變極電動(dòng)機(jī)時(shí)，應(yīng)充分注意選擇變頻器的容量，使其最大額定電流在變頻器的額定輸出電流以下。另外，在運(yùn)行中進(jìn)行極數(shù)轉(zhuǎn)換時(shí)，應(yīng)先停止電動(dòng)機(jī)工作，否則會(huì)造成電動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)，惡劣時(shí)會(huì)造成變頻器損壞。

(10)驅(qū)動(dòng)防爆電動(dòng)機(jī)時(shí)，變頻器沒有防爆構(gòu)造，應(yīng)將變頻器設(shè)置在危險(xiǎn)場(chǎng)所之外。

(11)使用變頻器驅(qū)動(dòng)齒輪減速電動(dòng)機(jī)時(shí)，使用范圍受到齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)部分潤(rùn)滑方式的制約。潤(rùn)滑油潤(rùn)滑時(shí)，在低速范圍內(nèi)沒有限制;在超過額定轉(zhuǎn)速以上的高速范圍內(nèi)，有可能發(fā)生潤(rùn)滑油用光的危險(xiǎn)。因此，不要超過最高轉(zhuǎn)速容許值。

(12)變頻器驅(qū)動(dòng)繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)時(shí)，大多是利用已有的電動(dòng)機(jī)。繞線電動(dòng)機(jī)與普通的鼠籠電動(dòng)機(jī)相比，繞線電動(dòng)機(jī)繞組的阻抗小。因此，容易發(fā)生由于紋波電流而引起的過電流跳閘現(xiàn)象，所以應(yīng)選擇比通常容量稍大的變頻器。一般繞線電動(dòng)機(jī)多用于飛輪力矩GD2較大的場(chǎng)合，在設(shè)定加減速時(shí)間時(shí)應(yīng)多注意。

(13)變頻器驅(qū)動(dòng)同步電動(dòng)機(jī)時(shí)，與工頻電源相比，降低輸出容量10%～20%，變頻器的連續(xù)輸出電流要大于同步電動(dòng)機(jī)額定電流與同步牽入電流的標(biāo)幺值的乘積。

(14)對(duì)于壓縮機(jī)、振動(dòng)機(jī)等轉(zhuǎn)矩波動(dòng)大的負(fù)載和油壓泵等有峰值負(fù)載情況下，如果按照電動(dòng)機(jī)的額定電流或功率值選擇變頻器的話，有可能發(fā)生因峰值電流使過電流保護(hù)動(dòng)作現(xiàn)象。因此，應(yīng)了解工頻運(yùn)行情況，選擇比其最大電流更大的額定輸出電流的變頻器。變頻器驅(qū)動(dòng)潛水泵電動(dòng)機(jī)時(shí)，因?yàn)闈撍秒妱?dòng)機(jī)的額定電流比通常電動(dòng)機(jī)的額定電流大，所以選擇變頻器時(shí)，其額定電流要大于潛水泵電動(dòng)機(jī)的額定電流。

(15)當(dāng)變頻器控制羅茨風(fēng)機(jī)時(shí)，由于其起動(dòng)電流很大，所以選擇變頻器時(shí)一定要注意變頻器的容量是否足夠大。

(16)選擇變頻器時(shí)，一定要注意其防護(hù)等級(jí)是否與現(xiàn)場(chǎng)的情況相匹配。否則現(xiàn)場(chǎng)的灰塵、水汽會(huì)影響變頻器的長(zhǎng)久運(yùn)行。

(17)單相電動(dòng)機(jī)不適用變頻器驅(qū)動(dòng)。

(18)電機(jī)負(fù)載非常輕時(shí)，即使電機(jī)負(fù)載電流在變頻器額定電流之內(nèi)，亦不能使用比電機(jī)容量小很多的變頻器。這是因?yàn)殡姍C(jī)的電抗隨電機(jī)的容量而不同，即使電機(jī)負(fù)載相同，電機(jī)容量越大其脈動(dòng)電流值也越大，因而有可能超過變頻器的電流容許值。

(19)如果變頻器的供電電源是自備電源，最好加上進(jìn)線電抗器。

審核編輯：湯梓紅