变频器容量的选择与应用优化

2023-06-19 理论教育版权反馈

【摘要】：为便于变频器的合理使用，本文将对变频器容量选择过程作简略探讨。上述是变频器容量选择的步骤。变频器的容量需要和电动机的容量配合。根据变频器厂家提供的变频器容量匹配表选择变频器时，具有较大的安全性。

随着电力电子学、微电子学、计算机技术和控制理论的迅速发展，交流传动系统在宽调速、高精度、快速响应和四象限运行等性能方面，也达到了与直流调速相媲美的效果。尤其是以变频器为核心的变频调速，因其优异的调速性能而被公认为最有发展前途的调速方式。目前，变频器已迈进了高性能、多功能、小型化和廉价化阶段。为便于变频器的合理使用，本文将对变频器容量选择过程作简略探讨。

变频器容量的选择是一个重要且复杂的问题，要考虑变频器容量与电动机容量的匹配——容量偏小会影响电动机有效力矩的输出，影响系统的正常运行，甚至损坏装置；而容量偏大则电流的谐波分量会增大，也增加了设备投资。

变频器容量选择的3个步骤如下：

1）了解负载性质和变化规律，计算出负载电流的大小或作出负载电流图I=f（t）；

2）预选变频器容量；

3）校验预选变频器，必要时进行过载能力和起动能力的校验。若都通过，则预选的变频器容量便选定了；否则应从步骤2）开始重新进行，直到通过为止。

上述是变频器容量选择的步骤。生产实际中，还需要针对具体生产机械的特殊要求，灵活处理，很多情况下，也可根据经验或供应商提供的建议，采用一些比较实用的方法。在满足生产机械要求的前提下，变频器容量越小越经济。

变频器的容量需要和电动机的容量配合。

1.变频器驱动单个电动机时的容量选择

连续恒定负载运行时所需的变频器容量P_CN的计算如式（3-11）和式（3-12）所示，式（3-11）满足负载的输出要求，式（3-12）实现与电动机容量的配合。电动机运行时要同时满足式（3-11）和式（3-12）。

式中 P_M——电动机轴上输出的机械功率，单位为kVA；

η——电动机的效率；

cosφ——电动机的功率因数；

U_M——电动机的电压，单位为V；

I_M——电动机的电流，单位为A；

k——电流波形的修正系数，PWM方式是通常取为1.0～1.5；

P_CN——变频器的额定容量，单位是kVA。

2.变频器驱动多台电动机时的容量选择

变频器同时驱动多台电动机时，需要考虑变频器的过载能力，要保证变频器的额定电流大于所有电动机的运行电流之和。设变频器的过载能力为K_p，允许过载的时间为1min，如果电动机的加速时间在1min以下时，则变频器的驱动容量可按式（3-13）计算，如果电动机的加速时间在1min以上时，则变频器的驱动容量可按式（3-14）计算。

式中 N_T——电动机并联的台数；

N_S——电动机同时起动的台数；

k_S——电动机起动电流与电动机额定电流的比值。

其他各量同上。

3.大惯性负载启动时变频器的容量选择

大惯性负载起动时变频器的容量计算如下：

式中 GD²——换算到电动机轴上的总GD²；

T_L——负载转矩；

t_A——根据负载要求确定的电动机加速时间，单位是s；

n_N——电动机的额定转速，单位是r/min。

其他各量同上。

大惯性负载如起重机的平移机构、离心式分离机构和铸造机等，这种负载折算到电动机轴上的等效GD²比电动机轴上的GD²大得多。根据变频器厂家提供的变频器容量匹配表选择变频器时，具有较大的安全性。