淺析變頻器的選型計算

毛立偉 王志剛

摘要：在工業(yè)中變頻器被廣泛應(yīng)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(yīng)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(yīng)用，對變頻器的選型計算進行淺析。

關(guān)鍵詞：變頻器;選型計算

前言

變頻器是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)，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(shè)備，一臺變頻器選擇的好壞，不僅關(guān)系到費用方面，更是關(guān)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(yīng)仔細了解設(shè)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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）。