变频器容量计算和选择方法

2016-6-1 07:41| 编辑:电工学习网| 查看: 9629| 评论: 0

    变频器的容量可从3个角度表述：额定电流、可用电动机功率和额定容量。其中后两项是变频器生产厂家由本国或本公司生产的标准电动机给出，或随变频器输出电压而降低，都很难确切表达变频器的能力。不管是哪一种表示方法，归根到底还是对变频器额定电流的选择，应结合实际情况根据电动机有可能向变频器吸取的电流来决定。
    选择变频器时，只有变频器的额定电流是一个反映变频器负载能力的关键量。负载电流不超过变频器额定电流是选择变频器容量的基本原则。在确定变频器容量前应仔细了解生产工艺设备的情况及电动机参数，例如潜水电泵、绕线转子电动机的额定电流要大于普通笼型异步电动机额定电流，冶金工业常用的辊道电动机不仅额定电流大，同时它允许短时处于堵转工作状态，且辊道传动大多是多电动机传动。应保证在无故障状态下负载总电流均不允许超过变频器的额定电流。通常变频器的过载能力有两种：
    1) 1.2倍的额定电流，可持续1min。
    2) 1.5倍的额定电流，可持续1min。
    变频器的允许过电流与过载时间呈反时限的关系。如1.2(1.5)倍的额定电流可持续1min；而1.8(2.0)倍的额定电流可持续0.5 min。这就意味着不论任何时候变频器向电动机提供的电流要在1min（或0.5min）的时限允许范围内。
    变频器的额定功率指的是它适用的4极交流异步电动机的功率，由于同容量电动机，其极数不同，电动机额定电流不同。随着电动机极数的增多，电动机额定电流增大。变频器的容量选择不能以电动机额定功率为依据。同时，对于原来未采用变频器的改造项目，变频器的容量选择也不能以电动机额定电流为依据。因为，电动机的容量选择要考虑最大负载、富裕系数、电动机规格等因素，往往电动机的容量富裕量较大，工业用电动机常常在50%~60%额定负载下运行。若以电动机额定电流为依据来选择变频器的容量，留有富裕量太大，造成经济上的浪费，而可靠性并没有因此得到提高。
    变频器与电动机的匹配主要还是电动机的额定电压及额定电流，如果电动机额定电流小于同功率的变频器的额定电流，一般来说用同等功率的就足够了，如果电动机额定电流大于同功率的变频器的额定电流，只好用大一级的变频器。另外，如果负载较重且起动频繁要考虑变频器容量放大一级，如用于高海拔或电动机接线太长要考虑变频器的输出能力，可能也要放大一级，并要采取相应的措施。
    对于异步电动机，变频器的容量选择应以变频器的额定电流大于或等于电动机的最大正常工作电流1.1倍为原则，这样可以最大限度地节约资金。对于重载起动、高温环境、绕线式异步电动机、同步电动机等，变频器的容量应适当加大。
    变频器容量的选择是一个重要且复杂的问题，要考虑变频器容量与电动机容量的匹配，容量偏小会影响电动机有效力矩的输出，影响系统的正常运行，甚至损坏装置，而容量偏大则电流的谐波分量会增大，也增加了设备投资。变频器容量选择可分以下三步：
    1)了解负载性质和变化规律，计算出负载电流的大小或做出负载电流图。
    2)预选变频器容量。
    3)校验预选变频器。必要时进行过载能力和起动能力的校验。若都通过，则预选的变频器容量便选定了；否则从第2）步开始重新进行，直到通过为止。
    在满足生产机械要求的前提下，变频器容量越小越经济。在选型前，首先要根据生产机械对转速（最高、最低）和转矩（起动、连续及过载）的要求，确定生产机械要求的最大输入功率（即电动机的额定功率最小值）。
    P= nT/9950( kW)    (1)
式中，P为机械要求的输入功率(kW)；n为机械转速(r/min)；T为机械的最大转矩(N·m)。
    然后，选择电动机的极数和额定功率。电动机的极数决定了同步转速，要求电动机的同步转速尽可能地覆盖整个调速范围，使连续负载容量高一些。为了充分利用设备潜能，避免浪费，可允许电动机短时超出同步速度，但必须小于电动机允许的最高速度。转矩应取设备在起动、连续运行、过载或最高速等状态下的最大转矩。最后，根据变频器输出功率和额定电流稍大于电动机的功率和额定电流确定变频器的参数与型号。需注意的是，变频器的额定容量及参数是针对一定海拔和环境温度而标出的，一般指海拔1000m以下，温度在40℃或25℃以下。若使用环境超出该规定，在变频器参数、型号确定前要考虑由此造成的降容因素。合理地选择变频器容量本身就是一种节能降耗措施。根据现有资料和经验，比较简便的方法有三种：
    1)电动机实际功率确定法。首先测定电动机的实际功率，以此来选用变频器的容量。
    2)公式法。设安全系数，通常取1.05，则变频器的容量Pb为
    Pb=1.05[ Pm/( Pwcosφ)]    (2)
式中，Pm为电动机负载；Pw为电动机功率；cosφ为电动机功率因数。
    计算出Pb后，按变频器产品目录选具体规格。当一台变频器用于多台电动机时，应考虑一台最大容量电动机起动电流的影响，以避免变频器过电流保护动作。
    3)电动机额定电流法。对于轻负载类，变频器额定电流一般应按1. 1IN（IN为电动机额定电流）来选择，或按厂家在产品中标明的与变频器的输出功率额定值相配套的最大电动机功率来选择。

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