通用变频器原理与变频器选用原则
而变频器的转矩—转速曲线如图2曲线3所示,低于额定频率时,恒转矩运行,电机不能提高输出转矩。高于额定频率时,转速升高转矩下降。
图5表示常见的不同负载机械特性。图5中3为平方律负载(例如风机、水泵)、2为恒转矩负载(例如传送带),这二种负载在电机低与额定频率运行时,负载力矩没有增加,所以当在额定频率以下时,可以按电机功率大小配置变频器功率。
图5中1是恒功率负载(例如切削机床),低速时力矩增加;而变频器和电机低于额定频率时电流被限制,力矩不能增加,所以变频器调低电机转速有可能会造成电机带不动负载,选用时要根据减速造成力矩增加的比例,选用比原电机功率大的电机和变频器。例如原来1.5kw电机,负载转矩1kgm,转速1460r/min,机械变速后转速降到720r/min,转矩就可达2kgm,但原来的电机和变频器不可能输出2kgm的转矩。因此,要改变电机和变频器都是1.5×2=3kw,选用标准功率3.7或4kw的电机和变频器才行。
4.3变频器的选用型号应根据使用要求而作细仔考虑
(1)基本考虑内容是使用环境条件、电网电压、负载大小及性质。
(2)环境温度长期较高,安装在通风冷却不良的机柜内时,会造成变频器寿命缩短。电子器件、特别是电解电容等器件、在高于额定温度后,每升高10℃寿命会下降一半,因此环境温度应保持较低,除设置完善的通风冷却系统以保证变频器正常运行外,在选用上增大一个容量等级,以使额定运行时,温升有所下降是完全必要的。
(3)电网电压处于不正常时,将有害于变频器。电压过高,如对380v的线电压如上升到450v就会造成损坏,因此电网电压超过使用手册规定范围的场合,要使用变压器调整,以确保变频器的安全。(4)高海拔地区因空气密度降低,散热器不能达到额定散热器效果,一般在1000m以上,每增加100m容量下降10%,必要时可加大容量等级,以免变频器过热。
(5)使用于不同用途时,选择变频器的系列型号应作分析,对于一般用途变频器采用v/f=常数控制方式已可满足,对于负载变化范围大,而且又要求较高运转精度的场合,特别是低速时要求有稳定的速度和负载能力时,则要选用矢量控制等方式的变频器,对数控机床等精密传动还要采用闭环控制和有速度传感器的方式,相应的变频器也要有这些配合的接口,选用时需要综合考虑。
(6)变频器使用不同场所对变频器的防护等级要作选择,为防止鼠害、异物等进入应作防护选择,常见ip10、ip20、ip30、ip40等级分别能防止ф50、ф12、ф2.5、ф1固体物进入。
(7)当变频器为降低电动机噪声而将调制频率重新设置得较高并超过出厂设置频率时,会造成变频器损耗增大。设置频率越高,损耗越大,因此要适当减载,图6表示不同调制频率和负载率时的相应减载曲线,不同公司、不同系列会有差别,但趋势是相似的。不少使用者由于不懂这一点,一味增加调制频率,造成变频器过热而损坏,或者变频器输不出额定功率。
(8)矢量控制方式只能对应一台变频器驱动一台电机,而且变频器的额定电流应等于或大于电机额定电流,电机的实际使用电流不能比额定电流太小(不低于变频器额定电流的1/8)。为了正确地使用矢量控制,在驱动前,变频器对电机冷态参数还需进行输入或自动识别。
(9)一台变频器驱动多台电机时,变频器容量应比多台电机容量之和大,并且只能选择v/f控制模式,不能用矢量控制模式。
(10)当多台变频器的逆变单元共用一个整流/回馈单元时,即采用公共直流母线方式,有利于多台逆变器制动能量的储存和利用,此时整流/回馈单元的容量要足够大,并要有防止小功率变频器整流桥过载损坏的措施。使用中对多台电机不能同时制动。
(11)对风机水泵类负载(即平方律负载),如原来使用阀门、风门调节流量,当改用变频器调速控制流量时,就会带来大幅度节能。而摩擦类负载(恒转矩负载),使用变频调速的节能效果基本上不能体现,对用机械变速扩大转矩的场合,使用变频器还可能带不动负载,这在选用时必须充分注意!在这些场合使用变频器,其目的是工作机械需要作速度调整。