變頻器容量的選擇方法

　　隨著電力電子學、微電子學、計算機技術(shù)和控制理論的迅速發(fā)展，交流傳動系統(tǒng)，在寬調(diào)速、高精度、快速響應和四象限運行等性能方面也達到了與直流調(diào)速相媲美的效果。尤其是以變頻器為核心的變頻調(diào)速因其優(yōu)異的調(diào)速性能而被公認為最有發(fā)展前途的調(diào)速方式。目前，變頻器已邁進了高性能、多功能、小型化和廉價化階段。為便于變頻器的合理使用，我們將對變頻器容量選擇過程作簡略探討。

　　一、變頻器容量的選擇。

　　變頻器容量的選擇是一個重要且復雜的問題，要考慮變頻器容量與電動機容量的匹配，容量偏小會影響電動機有效力矩的輸出，影響系統(tǒng)的正常運行，甚至損壞裝置，而容量偏大則電流的諧波分量會增大，也增加了設備投資。

　　1.變頻器容量選擇的三步驟

　　（1）了解負載性質(zhì)和變化規(guī)律，計算出負載電流的大小或作出負載電流圖I=f（t）;

　　（2）預選變頻器容量;

　?。?）校驗預選變頻器，必要時進行過載能力和起動能力的校驗。若都通過，則預選的變頻器容量便選定了;否則從2開始重新進行，直到通過為止。

　　在滿足生產(chǎn)機械要求的前提下，變頻器容量越小越經(jīng)濟。

　　2.基于不同電動機負載電流下的變頻器容量選擇

　?。?）變頻器的容量有三種表示方法

　　一般地說，變頻器的容量有三種表示方法：

　　a.額定電流;

　　b.適配電動機的額定功率;

　　c.額定視在功率。

　　（2）變頻器的過載能力

　　不管是哪一種表示方法，歸根到底還是對變頻器額定電流的選擇，應結(jié)合實際情況根據(jù)電動機有可能向變頻器吸收的電流來決定。通常變頻器的過載能力有兩種：

　　a.1.2倍的額定電流，可持續(xù)1min;

　　b.1.5倍的額定電流，可持續(xù)1min。

　　而且變頻器的允許電流與過程時間呈反時限的關(guān)系。如1.2（1.5）倍的額定電流可持續(xù)1min;而1.8（2.0）倍的額定電流，可持續(xù)0.5min。這就意味著：不論任何時候向電動機提供在允許過載電流的持續(xù)時間都必須在限定的范圍內(nèi);過載能力這個指標，對電動機來說，只有在起動（加速）過程中才有意義，在運行過程中，實際上等同于不允許過載。

　　二、如何根據(jù)電動機負載電流來選擇變頻器的容量？

　　1.一臺變頻器只供一臺電動機使用（即一拖一）

　　在計算出負載電流后，還應考慮三個方面的因素：一是用變頻器供電時，電動機電流的脈動相對工頻供電時要大些;二是電動機的起動要求，即是由低頻、低壓起動，還是額定電壓、額定頻率下直接起動;三是變頻器使用說明書中的相關(guān)數(shù)據(jù)是用該公司的標準電機測試出來的。

　　要注意按常規(guī)設計生產(chǎn)的電機在性能上可能有一定差異，故計算變頻器的容量時要留適當余量。

　?。?）恒定負載連續(xù)運行時變頻器容量的計算

　　由低頻、低壓起動，變頻器用來完成變頻調(diào)速時，要求變頻器的額定電流稍大于電動機的額定電流即可：IFN≥1.1IMN式中：IFN—變頻器額定電流;IMN—電動機額定電流。

　　額定電壓、額定頻率直接起動時，對三相電動機而言，由電動機的額定數(shù)據(jù)可知，起動電流是額定電流的5～7倍。因而得用下式來計算變頻器的頻定電流IFN。

　　IFN≥IMst/KFg式中：IMst—電動機在額定電壓，額定頻率時的起動電流;KFg—變頻器的過載倍數(shù)。

　　（2）周期性變化負載連續(xù)運行時變頻器容量的計算

　　很多情況下電動機的負載具有周期性變化的特點。顯然，在此情況下，按最小負載選擇變頻器的容量，將出現(xiàn)過載，而按最大負載選擇，將是不經(jīng)濟的。由此推知，變頻器的容量可在最大負載與最小負載之間適當選擇，以便變頻器得到充分利用而又不到過載。

　　首先作出電動機負載電流圖n=Φ（t）及I=f（t），然后求出平均負載電流Iav再預選變頻器的容量，關(guān)于Iav的計算采用如下公式：Iav=（I1t1+I2t2+…+Ijtj+…）÷（t1+t2+…+tj+…）

　　考慮到過渡過程中，電動機從變頻器吸收的電流要比穩(wěn)定運行時大，而上述Iav沒有反映過渡過程中的情況。因此，變頻器的容量按IFN≥（1.1～1.2）Iav修正后預選（式中，Ij為第j段運行狀態(tài)下的平均電流，tj為第j段運行狀態(tài)下對應的時間），同時若過渡過程在整個工作過程中占較大比重，則系數(shù)（1.1～1.2）選偏大的值。

　?。?）非周期性變化負載連續(xù)運行時變頻器容量的計算

　　這種情形一般難以作出負載電流圖，可按電動機在輸出最大轉(zhuǎn)矩時的電流計算變頻器的額定電流，可用下式確定：IFN≥IM（max）/KFg式中：IM（max）為電動機在輸出最大轉(zhuǎn)矩時的電流。

　　2.一臺變頻器同時供多臺電動機使用（即一拖多）

　　除了要考慮一拖一的幾種情形外，還可以根據(jù)以下情況區(qū)別對待。

　?。?）各臺電動機均由低頻低壓起動，在正常運行后不要求其中某臺因故障停機的電動機重新直接起動，這時變頻器容量為：IFN≥IM（max）+ΣIMN式中：ΣIMN為其余各臺電動機的額定電流之和;

　　IM（max）為最大電動機的起動電流。

　?。?）一部分電動機直接起動，另一部分電動機由低頻、低壓起動。除了使電動機運行的總電流不超過變頻器的額定輸出電流之外，還要考慮所有直接起動電動機的起動電流，即：

　　IFN≥（ΣIMst’+ΣIMN’）/KFg式中：ΣIMst’為所有直接起動電動機在額定電壓，額定頻率下的起動電流總和;ΣIMN’為全部電動機額定電流的總和。

　　上述是變頻器容量選擇的一般原則和步驟。生產(chǎn)實際中，還需要針對具體生產(chǎn)機械的特殊要求，靈活處理，很多情況下，也可根據(jù)經(jīng)驗或供應商提供的建議，采用一些比較實用的方法。

　　三、變頻器起動加速能力的校驗。

　　在電動機起動（加速）的過程中電動機不僅要負擔穩(wěn)速運行的負載轉(zhuǎn)矩，還要負擔加速轉(zhuǎn)矩，如果生產(chǎn)機械對起動（加速）時間無特殊要求，可適當延長起動（加速）時間來避讓峰值電流。若生產(chǎn)機械對起動（加速）時間有一定要求，就要慎重考慮。

　　如前所述，變頻器的允許電流與過程時間呈反時限關(guān)系。如果電動機起動（加速）時，其電流小于變頻器的過載能力，則預選容量通過，如果電動機起動（加速）時，其電流已達到變頻器的過載能力，而要求的加速時間又與變頻器過載能力規(guī)定的時限發(fā)生沖突，這時，變頻器的容量應在預選容量的基礎上增容。