根據負載特性進行變頻器選型的方法
發布日期:
2020-12-22

  能量回饋單元供應商提醒您:正確選用變頻器對于機械設備的傳動控制系統的正常運行時非常重要的,避免因選型錯誤,引發變頻器維修,造成不必要的損失。首先應明確選用變頻器的目的,其次在根據設備類型、負載特性、調速范圍、控制方式、使用環境、防護結構等要求來選擇合適的變頻器。以此,來達到既滿足生產工藝,又實現經濟效益的目的。


  1、機械設備的負載轉矩特性


  在實踐中常將生產機械根據負載轉矩特性的不同,分為三大類型:恒轉矩負載、恒功率負載和降轉矩特性負載。選擇變頻器時自然應以負載特性為基本依據。


  降轉矩特性負載


  在各種風機、水泵、液壓泵中,隨著葉輪的轉動,空氣或液體在一定的速度范圍內所產生的阻力大致與速度的二次方成正比,轉矩按轉速的二次方變化,負載功率按速度的三次方成正比變化,這類負載為降轉矩負載。


  恒功率負載


  這類負載的特點是需求轉矩TL與轉速n大體成反比,負載隨著電動機轉速的下降輸出轉矩反而增加,即在調速范圍內,轉速低力矩大、轉速高力矩小,電動機的輸出功率不變。金屬切削機床的主軸和軋機、造紙機、薄膜生產線中的卷取機、開卷機等,都屬于恒功率負載。


  負載的恒功率性質是就一定的速度變化范圍而言的。當速度很低時,受機械強度的限制,TL不可能無限增大,在低速下轉變為恒轉矩性質。負載的恒功率區和恒轉矩區對傳動方案的選擇有很大的影響。電動機在恒磁通調速時,最大允許輸出轉矩不變,屬于恒轉矩調速;而在弱磁調速時,最大允許輸出轉矩與速度成反比,屬于恒功率調速。如果電動機的恒轉矩和恒功率調速的范圍與負載的恒轉矩和恒功率范圍相一致時,即所謂“匹配”的情況下,電動機的容量和變頻器的容量均最小。


  恒功率負載的機械特性較復雜,系統設計時應注意不能使異步電動機超過其同步轉速運行,否則易造成破壞性機械故障。通常變頻器的容量一般取~倍異步電動機的容量。


  恒轉矩負載


  在恒轉矩負載中,負載轉矩TL與轉速n無關,任何轉速下負載轉矩TL總保持恒定或基本恒定,負載功率則隨著負載速度的增高而線形增加。例如吊車、傳送帶、注塑機、攪拌機、提升機等摩擦類負載都屬于恒轉矩負載。這類負載采用變頻器控制的目的是實現設備自動化、提高勞動生產率、提高產品質量。


  變頻器拖動恒轉矩負載時,低速時的輸出轉矩要足夠大,并且要有足夠的過載能力,一般為150%額定電流。如果需要在低速下長時穩速運行,應該考慮異步電動機的散熱能力,避免電動機溫升過高。


  系統設計時應注意適當增大異步電動機的容量或增大變頻器的容量。變頻器的容量一般取~倍異步電動機的容量。


  2、根據負載特性選取適當控制方式的變頻器


  除變頻器制造工藝外,變頻器采用何種控制方式也是非常重要的。變頻器的控制方式主要分為開環控制和閉環控制兩種。其中開環控制方式,結構簡單,性能可靠,但調速精度和動態反應性能較低;而閉環控制方式可以根據流量、溫度、位置、速度、壓力等參數的變化進行實時控制,動態反應快,但某些時候實現起來比較困難,且成本較高。用戶應根據自身需求進行選擇相應的控制方式,從而獲得需要的調速特性。


  3、根據安裝環境選取變頻器的防護結構


  選擇變頻器時應考慮其安裝環境,其中包括環境溫度、濕度、粉塵含量、腐蝕性氣體等因素,這與變頻器能否長期、可靠運行關系重大。若無法滿足其運行條件,需采用相應的防護措施。


  變頻器廠家大多會提供以下幾種常見的防護結構供用戶選擇。


  (1)開放型IP00,它從正面保護人體不能觸摸到變頻器內部的帶電部分,適用于安裝在電控柜內或電氣室內的屏、盤、架上,尤其是多臺變頻器集中使用較好,但它對安裝環境要求較高。

  (2)封閉型IP20、IP21,這種防護結構的變頻器四周都有外罩,可在建筑物內的墻上壁掛式安裝,可有少量的粉塵或少許溫度、濕度的場合,它適用于大多數的室內安裝環境。

  (3)密封型IP40、IP42,它適用于工業現場環境條件較差的場合。

  (4)密閉型IP54、IP55,它具有防塵、防水的防護結構,適用于工業現場環境條件差,有水淋、粉塵及一定腐蝕性氣體的場合。


  工程現場選用變頻調速系統,應根據自己的實際工藝要求和運用場合選擇,應權衡利弊,合理選用,綜合考量。只有正確、靈活地用好變頻器,交流變頻調速系統才能安全、可靠地運行。

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