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變頻器選型原則和注意事項
1 引言

隨著(zhù)變頻調速技術(shù)的成熟，控制芯片和模塊的硬件水平不斷提高，變頻器成本的不斷下降。這就使得變頻器的應用也就越來(lái)越廣泛，和其它調速方式相比，變頻調速以其極高的性?xún)r(jià)比得到了普遍認可，成為電機調速領(lǐng)域的主力軍。

2 負載分類(lèi)

變頻器的正確選擇對于控制系統的正常運行是非常關(guān)鍵的。選擇變頻器時(shí)必須要充分了解變頻器所驅動(dòng)的負載特性。人們在實(shí)踐中常將生產(chǎn)機械分為三種類(lèi)型: 恒轉矩負載、恒功率負載和平方轉距負載。

2.1 恒轉矩負載

負載轉矩T_L與轉速n無(wú)關(guān)，任何轉速下T_L總保持恒定或基本恒定。例如傳送帶、攪拌機，擠壓機等摩擦類(lèi)負載以及吊車(chē)、提升機等位能負載都屬于恒轉矩負載。變頻器拖動(dòng)恒轉矩性質(zhì)的負載時(shí)，低速下的轉矩要足夠大，并且有足夠的過(guò)載能力。如果需要在低速下穩速運行，應該考慮標準異步電動(dòng)機的散熱能力，避免電動(dòng)機的溫升過(guò)高。

2.2 恒功率負載

機床主軸和軋機、造紙機、塑料薄膜生產(chǎn)線(xiàn)中的卷取機、開(kāi)卷機等要求的轉矩，大體與轉速成反比，這就是所謂的恒功率負載。負載的恒功率性質(zhì)應該是就一定的速度變化范圍而言的。當速度很低時(shí)，受機械強度的限制，T_L 不可能無(wú)限增大，在低速下轉變?yōu)楹戕D矩性質(zhì)。負載的恒功率區和恒轉矩區對傳動(dòng)方案的選擇有很大的影響。電動(dòng)機在恒磁通調速時(shí)，允許輸出轉矩不變，屬于恒轉矩調速；而在弱磁調速時(shí)，允許輸出轉矩與速度成反比，屬于恒功率調速。如果電動(dòng)機的恒轉矩和恒功率調速的范圍與負載的恒轉矩和恒功率范圍相一致時(shí)，即所謂“匹配”的情況下，電動(dòng)機的容量和變頻器的容量均小。

2.3 平方轉距負載

在各種風(fēng)機、水泵、油泵中，隨葉輪的轉動(dòng)，空氣或液體在一定的速度范圍內所產(chǎn)生的阻力大致與速度n的2次方成正比。隨著(zhù)轉速的減小，轉矩按轉速的2 次方減小。這種負載所需的功率與速度的3 次方成正比。當所需風(fēng)量、流量減小時(shí)，利用變頻器通過(guò)調速的方式來(lái)調節風(fēng)量、流量，可以大幅度地節約電能。由于高速時(shí)所需功率隨轉速增長(cháng)過(guò)快，與速度的三次方成正比，所以通常不應使風(fēng)機、泵類(lèi)負載超工頻運行。

3 變頻器的選型原則和注意事項

3.1 根據負載特性選擇變頻器。如負載為恒轉矩負載可選擇西門(mén)子MMV/MDVMM420/MM440 變頻器，ABB公司ACS400系列變頻器等；如負載為風(fēng)機、泵類(lèi)負載可選擇西門(mén)子ECO 、MM430變頻器，ABB公司ACS800系列變頻器等。

3.2 選擇變頻器時(shí)應以實(shí)際電機電流值作為變頻器選擇的依據，電機的額定功率只能作為參考。另外，應充分考慮變頻器的輸出含有豐富的高次諧波，會(huì )使電動(dòng)機的功率因數和效率變壞。因此，用變頻器給電動(dòng)機供電與用工頻電網(wǎng)供電相比較，電動(dòng)機的電流會(huì )增加10％而溫升會(huì )增加20％左右。所以在選擇電動(dòng)機和變頻器時(shí)，應考慮到這種情況，適當留有余量，以防止溫升過(guò)高，影響電動(dòng)機的使用壽命。

3.3 變頻器若要長(cháng)電纜運行時(shí)，此時(shí)應該采取措施抑制長(cháng)電纜對地耦合電容的影響，避免變頻器出力不夠。所以變頻器應放大一、兩檔選擇或在變頻器的輸出端安裝輸出電抗器。

3.4 當變頻器用于控制并聯(lián)的幾臺電機時(shí)，一定要考慮變頻器到電動(dòng)機的電纜的長(cháng)度總和在變頻器的容許范圍內。如果超過(guò)規定值，要放大一檔或兩檔來(lái)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(wú)法實(shí)現電動(dòng)機的過(guò)流、過(guò)載保護，此時(shí)需在每臺電動(dòng)機側加熔斷器來(lái)實(shí)現保護。

3.5 對于一些特殊的應用場(chǎng)合，如高環(huán)境溫度、高開(kāi)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。

3.6 使用變頻器控制高速電機時(shí)，由于高速電動(dòng)機的電抗小，會(huì )產(chǎn)生較多的高次諧波。而這些高次諧波會(huì )使變頻器的輸出電流值增加。因此，選擇用于高速電動(dòng)機的變頻器時(shí)，應比普通電動(dòng)機的變頻器稍大一些。

3.7 變頻器用于變極電動(dòng)機時(shí)，應充分注意選擇變頻器的容量，使其額定電流在變頻器的額定輸出電流以下。另外，在運行中進(jìn)行極數轉換時(shí)，應先停止電動(dòng)機工作，否則會(huì )造成電動(dòng)機空轉，惡劣時(shí)會(huì )造成變頻器損壞。

3.8 驅動(dòng)防爆電動(dòng)機時(shí)，變頻器沒(méi)有防爆構造，應將變頻器設置在危險場(chǎng)所之外。

3.9 使用變頻器驅動(dòng)齒輪減速電動(dòng)機時(shí)，使用范圍受到齒輪轉動(dòng)部分潤滑方式的制約。潤滑油潤滑時(shí)，在低速范圍內沒(méi)有限制；在超過(guò)額定轉速以上的高速范圍內，有可能發(fā)生潤滑油用光的危險。因此，不要超過(guò)轉速容許值。

3.10 變頻器驅動(dòng)繞線(xiàn)轉子異步電動(dòng)機時(shí)，由于繞線(xiàn)電動(dòng)機與普通的鼠籠電動(dòng)機相比，繞線(xiàn)電動(dòng)機繞組的阻抗小，因此，容易發(fā)生由于紋波電流而引起的過(guò)電流跳閘現象，所以應選擇比通常容量稍大的變頻器。

3.11 變頻器驅動(dòng)同步電動(dòng)機時(shí)，與工頻電源相比，會(huì )降低輸出容量10％～20％，變頻器的連續輸出電流要大于同步電動(dòng)機額定電流與同步牽入電流的標幺值的乘積。

3.12 對于壓縮機、振動(dòng)機等轉矩波動(dòng)大的負載和油壓泵等有峰值負載情況下，如果按照電動(dòng)機的額定電流或功率值選擇變頻器的話(huà)，有可能發(fā)生因峰值電流使過(guò)電流保護動(dòng)作現象。因此，應了解工頻運行情況，選擇比其電流更大的額定輸出電流的變頻器。

3.13變頻器驅動(dòng)潛水泵電動(dòng)機時(shí)，因為潛水泵電動(dòng)機的額定電流比通常電動(dòng)機的額定電流大， 所以選擇變頻器時(shí)，其額定電流要大于潛水泵電動(dòng)機的額定電流。

3.14 當變頻器控制羅茨風(fēng)機或特種風(fēng)機時(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。

3.15 選擇變頻器時(shí)，一定要注意其防護等級是否與現場(chǎng)的情況相匹配。否則現場(chǎng)的灰塵、水汽會(huì )影響變頻器的長(cháng)久運行。

3.16 單相電動(dòng)機不適用變頻器驅動(dòng)。

在實(shí)踐中，根據以上原則對變頻器選型，可以提高工作效率，減少因選型不當帶來(lái)的時(shí)間上和成本上的損失。