浅谈变频器选型

前期管理 2018-05-04 11:13:43
  一、变频器为什么能节能降耗 
  典型的就是风机泵类负载。在过去,风机、泵类负载调节流量常采用的方法是用阀门或挡板来实现的,这样做虽然也能达到调节流量的目的,但是缺点有两点:一是阀门或挡板容易损坏,另一个就是不能节能,因为在调节流量时,电机的输出功率根本没有变化。如果采用变频器,它就采用调节电机转速来调节流量的,因为转速与流量为正比关系,输出功率与流量的三次方是正比关系,所以这样可以大大节约电能,又省去了阀门与挡板的复杂控制。 
  二、变频器的选择 
  1.电压选择 
  变频器的输出电压等于电机的工频额定电压。 
  2.电流选择 
  (1)变频器与电动机为一对一关系时 
  电动机在额定运行状态下时,电流要满足如下关系 
  IN≥1.1IMm (1) 
  式中:IN变频器的额定电流,单位为A; 
  Im电动机的最大运行电流,单位为A。 
  (2)变频器与电动机为一对多时 
  一台变频器带动若干台电动机时,一般情况下,小于7.5kW的电动机采用直接起动,功率较大的则使用变频器功能实行软起动。此时,变频器输出的额定电流按下式进行计算: 
  IN≥((m∑i=1)Imi+(n∑j=1)Inj/Kp (2) 
  式中(m∑i=1)Imi所有直接起动电动机的堵转电流之和; 
  (n∑j=1)Inj所有软起动电动机的额定电流之和; 
  Kp―变频器允许过载倍数(1.3~1.5)。 
  3.容量选择 
  变频器的容量要和电动机的容量相匹配。 
  (1)一台变频器带动一台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SN的计算如式(3)和式(4)所示,式(3)满足负载的输出要求,式(4)实现与电动机容量的配合。电动机运行时要同时满足式(3)和式(4)。 
  SN≥kPm/ηCOSφ (3) 
  SN≥√3kUMIMX10-3 (4) 
  式中: 
  Pm电动机轴上输出的机械功率,单位为kW; 
  η电动机的效率; 
  COSφ电动机的功率因数; 
  UM电动机的电压,单位V; 
  IM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; 
  SN变频器的额定容量,单位是kVA。 
  (2)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KP,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(5)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(6)计算。 
  kPSN≥kPm/ηCOSφ [NT+NS(ks-1)] (5) 
  SN≥kPm/ηCOSφ [NT+NS(ks-1)] (6) 
  式中: 
  NT电动机并联的台数; 
  NS电动机同时起动的台数; 
  ks电动机起动电流与电动机额定电流的比值。 
  其它各量同上。 
  (3)大惯性负载起动时变频器的容量计算如下: 
  SN≥knN(TL+GD2nN/375tA)/9550ηCOSφ (7) 
  式中:GD2 换算到电动机轴上的总GD2; 
  TL 负载转矩; 
  tA 根据负载要求确定的电动机加速时间,单位是S; 
  nN 电动机的额定转速,单位是r/min; 
  SN变频器的额定容量,单位是kVA; 
  Ks电动机起动电流与电动机额定电流的比值。 
  (4)当电动机运行时的实际功率小于额定功率时,选用变频器时可以小于电动机额定功率,但要注意瞬时峰值电流造成过负荷的影响。 
  4.变频器型式的选择 
  对于调速精度没有要求的设备,则选用普通U/f控制通用变频器;对于低速时要求有较硬的机械特性,并要求有一定的调速精度,在动态方面无较高要求的负载,可选用不带速度反馈的矢量控制型通用变频器;对于某些对调速精度及动态性能方面都有较高要求,以及要求高精度同步运行的负载,可选用带速度反馈的矢量控制型通用变频器。轧钢类对动态性能要求较高的生产机械,采用矢量控制高性能型变频器是一种很好的选择。对于恒转矩类负载,当采用普通功能型变频器时,常采用加大电动机和变频器的容量的方法,来提高低速转矩,但这种方式要考虑低速下强迫风冷及绝缘级别的提高;另一种就是采用具有转矩控制功能的高功能型U/f控制通用变频器。 
  矢量控制方式只能一台变频器驱动一台电动机,当一台变频器驱动多台电动机时,只能选择U/f控制模式,不能用矢量控制模式。 
  目前常用的产品是高功能型U/f控制通用变频器;具备转矩控制功能,有无跳闸能力,输出静态转矩高,机械特性硬度高于工频电网供电的异步电动机,并且具有挖土机特性。但对于要求较高动态性能的负载,则优先选用高动态性能型矢量控制通用变频器;另外无速度传感器矢量控制通用变频器也正被广泛应用。 
  5.变频器的防护级别选择 
  因为设备工作环境复杂,变频器在环境条件差的境况下工作,就会影响变频器的使用寿命和出力,所以变频器的箱体结构按使用环境分为以下四个防护级别: 
  (1)敞开式IP00 应用在环境条件较好的场所,如配电室的盘、箱、柜内; 
  (2)封闭式IP20 不可以在有直径小于12.5mm的粉尘环境中工作; 
  (3)密封式IP54 适用在环境比较潮湿,没有危险的灰尘环境中,有防溅水功能; 
  (4)密封式IP65 适用在环境中有危险的灰尘,并有防喷水的功能。 
  6.变频器对温湿度的要求 
  (1)环境温度要在合适的范围内,否则电路元器件就会出现故障,另外温度过高也会影响变频器的输出电流,如当环境温度小于40度时,变频器输出为额定电流;当环境温度为45度时,变频器输出电流为0.8倍额定电流;当环境温度为50度时,变频器输出电流为0.6倍额定电流。因此,安装变频器时,一定要考虑通风散热。 
  (2)为了不破坏线路及电路板,要求环境的相对湿度不结露,无冰冻。 
  (3)海拔高度也会影响变频器的电气绝缘,据统计,海拔每升高100米,电气绝缘就会降低1%。 
  在选用变频器时需仔细阅读变频器的使用说明书,了解使用环境,进行恰当的选择变频器。 
  7.在有爆炸危险气体或粉尘环境下,必须将变频器设置在危险场所之外 
  综上所述,为了达到节能降耗,还要安全适用,在选择变频器时一定要做到应用环境恰当,电压匹配,电流要相当,容量合适,型式还要满足工艺要求。
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[责任编辑:花间一壶酒]