选择变频器的基本原则

2017-06-04 83 0

由于变频调速与机械变速存在本质区别、不能简单地将机械调速系统改为同功率的变频调速系统。调速系统功率是转矩与转速乘积:
  (3-10),式中 M 为转矩(N·m)、ω 为角速度(rad/s)、n 为转速(r/min)。

机械变速时(如齿轮、皮带变速)若变比 K、电动机功率不变、忽略变速器效率,转速下降 K 倍会使转矩升高 K 倍、属恒功率负载(如图3-15 曲线1)。变频调速的转矩-转速曲线在低于额定频率时为恒转矩运行、电动机不能提高输出转矩,高于额定频率时转速升高转矩下降。工程中常见不同负载机械特性如图3-15 所示:曲线3 为平方律负载(如风机、水泵)、曲线2 为恒转矩负载(如传送带),这两种负载在低于额定频率运行时负载力矩不增加、故额定频率以下可按电动机功率大小配置变频器功率。

图3-15 不同负载的机械特性(1-恒功率负载;2-恒转矩负载;3-平方率负载)

图3-15 曲线1 是恒功率负载(如切削机床),低速时力矩增加、而变频器与电动机低于额定频率时电流被限制、力矩不能增加,故变频调速系统低速区有可能造成电动机带不动负载。因此选用变频器时要根据减速造成力矩增加比例、选用比原电动机功率大的电动机与变频器。例如原 1.5 kW 电动机、负载转矩 1 kg·m、转速 1460 r/min,机械变速后转速降为 720 r/min、转矩可达 2 kg·m;若用原配套电动机构成变频调速系统不可能输出 2 kg·m 转矩,故须改变电动机功率为 1.5×2=3 kW、选用标准功率 3.7 kW 或 4 kW 电动机、并按额定电流选择变频器才能保证低速区输出要求转矩。

我国将工频 50 Hz 以下区间作为变频器“恒力矩区”(频率与转速成比例下降时电动机为恒力矩特性),50 Hz 以上为“恒功率区”(频率越高转速越高、电动机力矩越小)。变频器输出频率与转速成正比、输入功率(机械功率)为转速×转矩。选择变频器应根据两原则:①电动机功率 280 kW 以上选电流型变频器(多重化波形)、75 kW 以下选电压型变频器(PWM 波形)、75~280 kW 可根据实际情况决定;②根据拖动设备特性——机床类设备需尽可能满足恒功率硬特性、可选用专用电动机并配足变频器功率、尽可能选矢量型变频器、并要求带制动电阻单元;风机水泵等减力矩负载选用专用变频器便于节能运行;只需恒力矩的传动系统可选用通用型、矢量型或 U/f 型变频器。

变频器正确选用对机械设备电控系统正常运行至关重要。选择变频器首先要满足机械设备类型、负载转矩特性、调速范围、静态速度精度、启动转矩与使用环境要求,然后决定选用何种控制方式与防护等级的变频器最合适。所谓合适,是在满足机械设备实际工艺生产要求与使用场合前提下、实现由变频器构成的调速系统具有最佳性价比。

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