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        淺析變頻器的選型計算

        2020-09-16 13:29:19毛立偉王志剛
        科學與信息化 2020年14期
        關鍵詞:額定電流選型變頻

        毛立偉 王志剛

        摘要:在工業(yè)中變頻器被廣泛應用,交流變頻調(diào)速在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)和日常生活等國民經(jīng)濟中越來越廣泛地得到應用,這就不可避免地會遇到如何選擇變頻器容量問題,而市場上的變頻器類型也多種多樣,如何在眾多的類型中選擇出符合現(xiàn)場實際的變頻器就顯得十分重要,現(xiàn)就根據(jù)實踐中的一些應用,對變頻器的選型計算進行淺析。

        關鍵詞:變頻器;選型計算

        前言

        變頻器是應用變頻技術與微電子技術,通過改變電機電源頻率方式來控制交流電動機的電力控制設備,一臺變頻器選擇的好壞,不僅關系到費用方面,更是關系到以后的生產(chǎn)是否能夠達到長周期安全平穩(wěn)運行,因此,在選擇變頻器容量前應仔細了解設備的工藝情況及電動機參數(shù),并適當考慮電動機的類型和工作特性,留有一定的余量,根據(jù)現(xiàn)場實際和負載類型合理計算出所用變頻器的容量。以下是變頻器的選型計算方法:

        1以電動機實際功率,選擇變頻器容量

        先實測電動機實際功率,然后確定變頻器的容量。

        對于電動機“大馬拉小車”的情況,變頻器可按下式計算(以泵為例)

        Pf-K1(P-K2Q△P)

        式中:Pf:變頻器容量kW;

        K1:電動機和泵調(diào)速后效率變化系數(shù),一般可取1.1~1.2;

        P:調(diào)速前電動機實測功率,kW;

        K2:換算系數(shù),取0.278;

        Q:泵的實測流量,mVh;

        AP:泵出口與干線壓力差,MPa

        2電動機額定電流法

        在選用變頻器時,通常先根據(jù)電動機的額定電流(或電動機運行中的最大電流)來選擇變頻器,再確定變頻器的容量和輸出電流是否滿足電動機運行條件。

        對于電動機連續(xù)運轉(zhuǎn)時所需的變頻器容量的計算:由于變頻器輸出的電流是經(jīng)過IBGT管逆變后的脈動電流,脈動值比工頻供電時電流要大,因此,在選用變頻器的容量時要注意留有余量,并必須同時滿足以下3個條件:

        PCN≥KPM/ηCOSФ,

        PCN≥K√3UMIMcosФ×103;

        ICN≥kIM

        式中:

        PCN:變頻器額定容量,kV-A;

        PM:負載要求的電動機軸輸出功率,kW;

        uM:電動機電壓,V;

        IM:電動機電流,A;

        H:電動機效率(通常約為0.85);

        COSФ:電動機功率因數(shù)(通常約為0.75);

        K:電流波形補償系數(shù)(由于變頻器的輸出波形并不是完全的正弦波,而含有諧波的成分,其電流應有所增加,通常k為1.05~1.1)。

        式中的IM如果按照電動機實際運行中的最大電流來選擇,變頻器的容量可以適當減小。

        3變頻器額定電流法

        我們使用的變頻器說明書中通常會列出產(chǎn)品的額定電流、相配套的電動機功率和額定容量3個主要參數(shù),其中電動機功率和額定容量,大都是參考值,不能代表變頻器的實際帶負載能力,而額定電流是反映變頻器帶負載能力的重要參數(shù),因此,選用的變頻器的額定電流要大于電動機的額定電流,這是選擇變頻器容量的依據(jù),電動機的額定功率只能作為參考。

        3.1一般按下列情況選擇或校核需要的變頻器容量。

        (1)當變頻器驅(qū)動一臺電動機時

        IINVN≥kIMN

        式中:IINVN——通用變頻器額定輸出電流(A);

        k——電流波形補償系數(shù),一般取1.05—1.1;

        IMN——電動機額定輸入電流(A)。

        電動機如果由軟啟動器啟動或由低壓低頻啟動,變頻器只是用來完成變頻調(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為變頻器的電流;IMN電動機的額定電流。

        (2)當變頻器驅(qū)動多臺電動機,且多臺電動機同時運行同時停止時

        IINVN≥kΣIMN

        (3)當變頻器驅(qū)動多臺電動機,但其中可能有一臺電動機隨時掛接到變頻器或隨時退出運行時

        IINVN≥kΣIMN+0.9IMQ

        式中IMQ——最大一臺電動機的起動電流(A)。

        如果電動機和負載的轉(zhuǎn)動慣量很大,按上述公式初步選定變頻器容量后,還應進行適當修正。例如三相異步電動機重載起動,在200%額定電流情況下,60S才能完成起動,而在150%額定電流情況下80S才能完成起動。此時,選擇變頻器容量時,其額定電流應在原先計算的額定輸出電流上再增加30%左右,即1.3IINVN

        對加速時間有特殊要求時,變頻器所需容量可按下式計算

        (knTL/937ηCOSφ)+(GD2n/375tA)≤變頻器容量

        式中GD2——換算到電動機軸上的總GD2(kgm2);

        tA——電動機加速時間(s);

        TL——負載轉(zhuǎn)矩(N-m);

        η——電動機效率,通常約0.85;

        COSφ——電動機功率因數(shù);

        n——電動機額定轉(zhuǎn)速(r/min)。

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