變頻器的容量計(jì)算與選擇（完整版）
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采用變頻器驅(qū)動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速。在異步電動(dòng)機(jī)確定后，通常應(yīng)根據(jù)異步電動(dòng)機(jī)的額定電流來(lái)選擇變頻器，或者根據(jù)異步電動(dòng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行中的電流值(最大值)來(lái)選擇變頻器。當(dāng)運(yùn)行方式不同時(shí)，變頻器容量的計(jì)算方式和選擇方法不同，變頻器應(yīng)滿足的條件也不一樣。選擇變頻器容量時(shí)，變頻器的額定電流是一個(gè)關(guān)鍵量，變頻器的容量應(yīng)按運(yùn)行過(guò)程中可能出現(xiàn)的最大工作電流來(lái)選擇。變頻器的運(yùn)行一般有以下幾種方式。
2連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)所需的變頻器容量的計(jì)算
由于變頻器傳給電動(dòng)機(jī)的是脈沖電流，其脈動(dòng)值比工頻供電時(shí)電流要大，因此須將變頻器的容量留有適當(dāng)?shù)挠嗔?。此時(shí)，變頻器應(yīng)同時(shí)滿足以下三個(gè)條件：
式中：PM、η、cosφ、UM、IM分別為電動(dòng)機(jī)輸出功率、效率(取0.85)、功率因數(shù)(取0.75)、電壓(V)、電流(A)。
K：電流波形的修正系數(shù)(PWM方式取1.05～1.1)
PCN：變頻器的額定容量(KVA)
ICN：變頻器的額定電流(A)
式中IM如按電動(dòng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行中的最大電流來(lái)選擇變頻器時(shí)，變頻器的容量可以適當(dāng)縮小。
3加減速時(shí)變頻器容量的選擇
變頻器的最大輸出轉(zhuǎn)矩是由變頻器的最大輸出電流決定的。一般情況下，對(duì)于短時(shí)的加減速而言，變頻器允許達(dá)到額定輸出電流的130％～150％(視變頻器容量)，因此，在短時(shí)加減速時(shí)的輸出轉(zhuǎn)矩也可以增大；反之，如只需要較小的加減速轉(zhuǎn)矩時(shí)，也可降低選擇變頻器的容量。由于電流的脈動(dòng)原因，此時(shí)應(yīng)將變頻器的最大輸出電流降低10％后再進(jìn)行選定。
4頻繁加減速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)變頻器容量的選定
根據(jù)加速、恒速、減速等各種運(yùn)行狀態(tài)下的電流值，按下式確定：
I1CN＝[(I1t1+I2t2+…+I5t5)/(t1+t2+…t5)]K0
式中：I1CN：變頻器額定輸出電流(A)
I1、I2、…I5：各運(yùn)行狀態(tài)平均電流(A)
t1、t2、…t5：各運(yùn)行狀態(tài)下的時(shí)間
K0：安全系數(shù)(運(yùn)行頻繁時(shí)取1.2，其它條件下為1.1)
5一臺(tái)變頻器傳動(dòng)多臺(tái)電動(dòng)機(jī)，且多臺(tái)電動(dòng)機(jī)并聯(lián)運(yùn)行，即成組傳動(dòng)
用一臺(tái)變頻器使多臺(tái)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，對(duì)于一小部分電機(jī)開(kāi)始起動(dòng)后，再追加投入其他電機(jī)起動(dòng)的場(chǎng)合，此時(shí)變頻器的電壓、頻率已經(jīng)上升，追加投入的電機(jī)將產(chǎn)生大的起動(dòng)電流，因此，變頻器容量與同時(shí)起動(dòng)時(shí)相比需要大些。
以變頻器短時(shí)過(guò)載能力為150％，1min為例計(jì)算變頻器的容量，此時(shí)若電機(jī)加速時(shí)間在1min內(nèi)，則應(yīng)滿足以下兩式
若電機(jī)加速在1mn以上時(shí)
式中：nT：并聯(lián)電機(jī)的臺(tái)數(shù)
ns：同時(shí)起動(dòng)的臺(tái)數(shù)
PCN1：連續(xù)容量(KVA)PCN1=KPMnT/ηcos
PM：電動(dòng)機(jī)輸出功率
η：電動(dòng)機(jī)的效率(約取0.85)
cosφ：電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)(常取0.75)
Ks：電機(jī)起動(dòng)電流/電機(jī)額定電流
IM：電機(jī)額定電流
K：電流波形正系數(shù)(PWM方式取1.05～1.10)
PCN：變頻器容量(KVA)
ICN：變頻器額定電流(A)
變頻器驅(qū)動(dòng)多臺(tái)電動(dòng)機(jī)，但其中可能有一臺(tái)電動(dòng)機(jī)隨時(shí)掛接到變頻器或隨時(shí)退出運(yùn)行。此時(shí)變頻器的額定輸出電流可按下式計(jì)算：
式中：IICN：變頻器額定輸出電流(A)
IMN：電動(dòng)機(jī)額定輸入電流(A)
IMQ：最大一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流(A)
K：安全系數(shù)，一般取1.05～1.10
J：余下的電動(dòng)機(jī)臺(tái)數(shù)
6電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)時(shí)所需變頻器容量的計(jì)算
通常，三相異步電動(dòng)機(jī)直接用工頻起動(dòng)時(shí)起動(dòng)電流為其額定電流的5～7倍，對(duì)于電動(dòng)機(jī)功率小于10kW的電機(jī)直接起動(dòng)時(shí)，可按下式選取變頻器。
I1CN≥IK/Kg
式中：IK：在額定電壓、額定頻率下電機(jī)起動(dòng)時(shí)的堵轉(zhuǎn)電流(A)；
Kg：變頻器的允許過(guò)載倍數(shù)Kg＝1.3～1.5
在運(yùn)行中，如電機(jī)電流不規(guī)則變化，此時(shí)不易獲得運(yùn)行特性曲線，這時(shí)可使電機(jī)在輸出最大轉(zhuǎn)矩時(shí)的電流限制在變頻器的額定輸出電流內(nèi)進(jìn)行選定。
7大慣性負(fù)載起動(dòng)時(shí)變頻器容量的計(jì)算
通過(guò)變頻器過(guò)載容量通常多為125％、60s或150％、60s。需要超過(guò)此值的過(guò)載容量時(shí)，必須增大變頻器的容量。這種情況下，一般按下式計(jì)算變頻器的容量：
式中：GD2：換算到電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量值(Nm2)
TL：負(fù)載轉(zhuǎn)矩(Nm)
η，cosφ，nM分別為電機(jī)的效率(取0.85)，功率因數(shù)(取0.75)，額定轉(zhuǎn)速(r/min)。
tA：電機(jī)加速時(shí)間(s)由負(fù)載要求確定
K：電流波形的修正系數(shù)(PWM方式取1.05～1.10)
PCN：變頻器的額定容量(KVA)
8輕載電動(dòng)機(jī)時(shí)變頻器的選擇
電動(dòng)機(jī)的實(shí)際負(fù)載比電動(dòng)機(jī)的額定輸出功率小時(shí)，多認(rèn)為可選擇與實(shí)際負(fù)載相稱的變頻器容量，但是對(duì)于通用變頻器，即使實(shí)際負(fù)載小，使用比按電機(jī)額定功率選擇的變頻器容量小的變頻器并不理想，這主要是由于以下原因；
1)電機(jī)在空載時(shí)也流過(guò)額定電流的30％～50％的勵(lì)磁電流。
2)起動(dòng)時(shí)流過(guò)的起動(dòng)電流與電動(dòng)機(jī)施加的電壓、頻率相對(duì)應(yīng)，而與負(fù)載轉(zhuǎn)矩?zé)o關(guān)，如果變頻器容量小，此電流超過(guò)過(guò)流容量，則往往不能起動(dòng)。
3)電機(jī)容量大，則以變頻器容量為基準(zhǔn)的電機(jī)漏抗百分比變小，變頻器輸出電流的脈動(dòng)增大，因而過(guò)流保護(hù)容量動(dòng)作，往往不能運(yùn)轉(zhuǎn)。
4)電機(jī)用通用變頻器起動(dòng)時(shí)，其起動(dòng)轉(zhuǎn)矩同用工頻電源起動(dòng)相比多數(shù)變小，根據(jù)負(fù)載的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩特性，有時(shí)不能起動(dòng)。另外，在低速運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)的轉(zhuǎn)矩有比額定轉(zhuǎn)矩減小的傾向，用選定的變頻器和電機(jī)不能滿足負(fù)載所要求的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和低速區(qū)轉(zhuǎn)矩時(shí)，變頻器和電機(jī)的容量還需要再加大。
以上介紹的是幾種不同情況下變頻器的容量計(jì)算與選擇方法，具體選擇容量時(shí)，既要充分利用變頻器的過(guò)載能力，又要不至于在負(fù)載運(yùn)行時(shí)使裝置超溫。有些制造廠(如ABB公司)還備有確定裝置定額軟件，只要用戶提出明確的負(fù)載圖就可以確定裝置的輸出定額。
補(bǔ)充：一臺(tái)變頻器帶雙電機(jī)（并聯(lián)輸出）要注意什么問(wèn)題？
這樣用是簡(jiǎn)單的同步控制。其基本要求是：
1）：變頻器的額定電流必須大于/等于兩臺(tái)電機(jī)額定電流之和
2）：變頻器只能應(yīng)用于V/F控制方式
3）：電機(jī)與變頻器的安裝距離如果不算太遠(yuǎn)，電機(jī)引線可以并聯(lián)接入變頻器的輸出
4）：采用兩個(gè)電機(jī)支路的熱過(guò)載保護(hù)當(dāng)然更好。
評(píng)論