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变频器的选型

作者：刘志强王媛媛吴春锐刘志文杨智亮董欣磊

来源：《科技资讯》2012年第13期

刘志强王媛媛吴春锐刘志文杨智亮董欣磊

(河北钢铁集团宣化钢铁有限公司动力厂河北宣化075100)

摘要:通用变频器在工业中的应用能大大节约能源、降低成本,保护设备。通过对其选型的介绍,提高专业人员在选择变频器时的准确性,避免因选型错误,引发设备故障,造成不必要的损失。

关键词:负载特性控制方式防护结构

中图分类号:TN77 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)05(a)-0129-01

Abstracts:TheapplicationofGeneralconvertercangreatlysaveenergy,reducecost,andprotecttheequipmentinindustry.Accordingtotheintroductionoftheselection,itcanimprovetheaccuracyoftheprofessionalsinthechoiceoftheconverter.Anditcanavoidtheequipmentfailuresorunnecessarylossesduetoselectionerror.

Keywords:Loadcharacteristics;Controlmode;Protectionstructure

随着变频调速传动的飞速发展,目前采用的各种电机调速方案中,变频调速技术已成为主流。

仅以宣钢煤气系统为例,在该系统中有着大量的高耗能用电设备,且在实际运行中大部分设备通常不在额定值下工作,如加压机、提升泵等。如果选用在工频下直接由电机驱动工作,将存在巨大的电能浪费,而选用变频器带动电机工作即可以减少耗电量,节省能源,降低成本,同时变频器的软启动可以起到保护电机的作用,减少了设备维护。

虽然变频器的大量推广使用有着诸多好处,但其毕竟是近20年新出现的包含多种高新技术的产品,要想很好的发挥其应用效果,就必须对它的选型做深入的研究。

正确选用变频器对于机械设备的传动控制系统的正常运行时非常重要的。首先应明确选用变频器的目的,其次在根据设备类型、负载特性、调速范围、控制方式、使用环境、防护结构等要求来选择合适的变频器。以此,来达到既满足生产工艺,又实现经济效益的目的。

1机械设备的负载转矩特性

在实践中常将生产机械根据负载转矩特性的不同,分为三大类型:恒转矩负载、恒功率负载和降转矩特性负载。选择变频器时自然应以负载特性为基本依据。

1.1降转矩特性负载

在各种风机、水泵、液压泵中,随着叶轮的转动,空气或液体在一定的速度范围内所产生的阻力大致与速度的二次方成正比,转矩按转速的二次方变化,负载功率按速度的三次方成正比变化,这类负载为降转矩负载。

宣钢煤气系统煤气加压机即为此类系统。通过变频器调速来实现对煤气流量和管网压力的调节,可以降低外供煤气的耗电量,减少煤气的放散,节约生产成本。但此类负载在高速时的需求功率增长过快,与负载转速的三次方成正比,所以以最高运行功率略低于工频运行为好。

宣钢煤气系统改造时,系统设计以节能为主要目的,通过实践证明,运用变频器系统调速相比在工频下运行加压机,耗电量大大降低。选用变频器时应注意,变频器的容量应与异步电动机的额定功率相同,并应核对变频器的额定电流是否与异步电动机的额定电流一致。

1.2恒功率负载

这类负载的特点是需求转矩TL与转速n大体成反比,负载随着电动机转速的下降输出转矩反而增加,即在调速范围内,转速低力矩大、转速高力矩小,电动机的输出功率不变。金属切削机床的主轴和轧机、造纸机、薄膜生产线中的卷取机、开卷机等,都属于恒功率负载。

负载的恒功率性质是就一定的速度变化范围而言的。当速度很低时,受机械强度的限制,TL不可能无限增大,在低速下转变为恒转矩性质。负载的恒功率区和恒转矩区对传动方案的选择有很大的影响。电动机在恒磁通调速时,最大允许输出转矩不变,属于恒转矩调速;而在弱磁调速时,最大允许输出转矩与速度成反比,属于恒功率调速。如果电动机的恒转矩和恒功率调速的范围与负载的恒转矩和恒功率范围相一致时,即所谓“匹配”的情况下,电动机的容量和变频器的容量均最小。

恒功率负载的机械特性较复杂,系统设计时应注意不能使异步电动机超过其同步转速运行,否则易造成破坏性机械故障。通常变频器的容量一般取1.1