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变频器的选型技巧解析

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发布日期:2018/9/4点击次数:308

  变频器的正确选择对于控制系统的正常运行是非常关键的。选择变频器时必须要充分了解变频器所驱动的负载特性。人们在实践中常将生产机械分为三种类型恒转矩负载、恒功率负载和风机、水泵负载。
  以下本文介绍有关变频器的选型技巧:
  1.恒转矩负载:
  负载转矩TL与转速n无关,任何转速下TL总保持恒定或基本恒定。例如传送带、搅拌机,挤压机等摩擦类负载以及吊车、提升机等位能负载都属于恒转矩负载。
  变频器拖动恒转矩性质的负载时,低速下的转矩要足够大,并且有足够的过载能力。如果需要在低速下稳速运行,应该考虑标准异步电动机的散热能力,避免电动机的温升过高。
  2.恒功率负载:
  机床主轴和轧机、造纸机、塑料薄膜生产线中的卷取机、开卷机等要求的转矩,大体与转速成反比,这就是所谓的恒功率负载。负载的恒功率性质应该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,最大容许输出转矩不变,属于恒转矩调速;而在弱磁调速时,最大容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。
  3.风机、泵类负载:
  在各种风机、水泵、油泵中,随叶轮的转动,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n的2次方成正比。随着转速的减小,转速按转速的2次方减小。这种负载所需的功率与速度的3次方成正比。当所需风量、流量减小时,利用变频器通过调速的
  方式来调节风量、流量,可以大幅度地节约电能。由于高速时所需功率随转速增长过快,与速度的三次方成正比,所以通常不应使风机、泵类负载超工频运行。
  变频器一般分为四种:迷你型、通用型、矢量型、专用型。
  迷你型变频器:比较适合做小型设备的客户,迷你型变频器以外观精致、操作方便、轻巧。紧凑设计、性能优良为特色。显然,适合一些做小设备的客户。
  通用型变频器:功能齐全、强大且稳定,适合驱动常规负载:如机械加工设备,罗氏风机也需要用通用性变频器。
  矢量型变频器:性能优于通用型变频器,适合一些负载惯性大、需要低频率高转矩启动(就是说保证低频率的时候也能负载运转起来)负载的情况。
  专用型变频器:专用型变频器针对指定行业。
  安弗森(AFSEN)可以提供不同类型的变频器,用户可以根据自己的实际工艺要求和运用场合选择不同类型的变频器。安弗森变频器主要分为3大系列:AFSV50迷你型、AFSV60标准型、AFSV80矢量型。
  (1)、AFSV50迷你型变频器:
  AFSV50系列技术指标
  额定电压/频率:1PH/3PHAC220V50/60HZ;3PH380V50/60HZ
  输出频率范围:0.1~400HZ
  输出频率精度:0.1HZ
  控制方式:空间矢量、V/F控制
  AFSV50系列产品特色
  机型外观尺寸超小,迷你精巧,轻巧紧凑设计,操作方便。
  AFSV50系列适用范围:
  食品机械送料机、搅拌机、包馅机、糕饼成形机……
  木工机械抛光机、研磨机、雕刻机
  纺织机械卷绕机、验布机
  包装机械液体充填机、制药充填机……
  送料设备工具机、卷绕机械、编织机设备
  橡胶塑料业封口机、各式小型机械
  风机、水泵屋顶/给排气用风扇、小型给水、喷水用泵
  印刷设备六开、八开胶印机
  一般商业普通家用空调、自动门
  (2)AFSV60通用型变频器:
  AFSV60系列技术指标
  额定电压/频率:1PH/3PHAC220V50/60HZ;3PH380V50/60HZ
  输出频率范围:0.10~400.00HZ
  输出频率精度:0.01HZ
  控制方式:空间矢量、V/F控制
  AFSV60系列产品特色:高性能通用变频器,功能强大。
  AFSV60系列适用范围:
  空调、温室、冷藏室、风机、水泵、空压机类负载传送带、输送带、冷储设备、工业洗衣机、干洗设备数控车床、磨床、钻床、立式机加工中心、锯床、铣床、雕刻机……
  编织/针织机械、漂/染色机械、验布机、定型机、印花机、卷布机……
  塑胶/橡胶处理机(注塑机、破碎机、挤出机……)
  制袋机、烫金机、织袋机……印刷设备。包装机、充填/封口机等等。
  (3)AFSV80矢量型变频器
  AFSV80系列技术指标
  额定电压/频率:1PH/3PHAC220V47~63HZ;3PH380V47~63HZ
  输出频率范围:0~600HZ
  输出频率精度:无PG矢量控制:±0.5%最高速度(如设定转速1000r/min,速度控制精度就在±0.5%*1000r/min)。
  控制方式:无PG矢量控制(意为无编码器速度反馈)、V/F控制
  AFSV80系列产品特色:精雕细琢的品质,完美的性能表现。当电网电压变化时,能自动保持输出电压恒定。
  AFSV80系列适用范围:
  造纸设备、拉丝设备、注塑设备、机床设备;
  化纤设备、纺织设备;
  螺杆输出装置、染整装置、空调系统;
  锅炉系统、供水、输油装置等等。
  在选择变频器时因注意以下几点注意事项:
  1.根据负载特性选择变频器,如负载为恒转矩负载需选择AFSV60A变频器,如负载为风机、泵类负载应选择AFSV60P频器。
  2.选择变频器时应以实际电机电流值作为变频器选择的依据,电机的额定功率只能作为参考。另外应充分考虑变频器的输出含有高次谐波,会造成电动机的功率因数和效率都会变坏。因此,用变频器给电动机供电与用工频电网供电相比较,电动机的电流增加10%而温升增加20%左右。所以在选择电动机和变频器时,应考虑到这中情况,适当留有裕量,以防止温升过高,影响电动机的使用寿命。
  3.变频器若要长电缆运行时,此时应该采取措施抑制长电缆对地耦合电容的影响,避免变频器出力不够。所以变频器应放大一档选择或在变频器的输出端安装输出电抗器。
  4.当变频器用于控制并联的几台电机时,一定要考虑变频器到电动机的电缆的长度总和在变频器的容许范围内。如果超过规定值,要放大一档或两档来选择变频器。另外在此种情况下,变频器的控制方式只能为V/F控制方式,并且变频器无法保护电动机的过流、过载保护,此时需在每台电动机上加熔断器来实现保护。
  5.对于一些特殊的应用场合,如高环境温度、高开关频率、高海拔高度等,此时会引起变频器的降容,变频器需放大一档选择。
  3.使用变频器控制高速电机时,由于高速电动机的电抗小,高次谐波亦增加输出电流值。因此,选择用于高速电动机的变频器时,应比普通电动机的变频器稍大一些。
  7.变频器用于变极电动机时,应充分注意选择变频器的容量,使其最大额定电流在变频器的额定输出电流以下。另外,在运行中进行极数转换时,应先停止电动机工作,否则会造成电动机空转,恶劣时会造成变频器损坏。
  8.驱动防爆电动机时,变频器没有防爆构造,应将变频器设置在危险场所之外。
  9.使用变频器驱动齿轮减速电动机时,使用范围受到齿轮转动部分润滑方式的制约。润滑油润滑时,在低速范围内没有限制;在超过额定转速以上的高速范围内,有可能发生润滑油用光的危险。因此,不要超过最高转速容许值。
  10.变频器驱动绕线转子异步电动机时,大多是利用已有的电动机。
  绕线电动机与普通的鼠笼电动机相比,绕线电动机绕组的阻抗小。因此,容易发生由于纹波电流而引起的过电流跳闸现象,所以应选择比通常容量稍大的变频器。一般绕线电动机多用于飞轮力矩GD2较大的场合,在设定加减速时间时应多注意。
  11.变频器驱动同步电动机时,与工频电源相比,降低输出容量10%~20%,变频器的连续输出电流要大于同步电动机额定电流与同步牵入电流的标幺值的乘积。
  12.对于压缩机、振动机等转矩波动大的负载和油压泵等有峰值负载情况下,如果按照电动机的额定电流或功率值选择变频器的话,有可能发生因峰值电流使过电流保护动作现象。因此,应了解工频运行情况,选择比其最大电流更大的额定输出电流的变频器。变频器驱动潜水泵电动机时,因为潜水泵电动机的额定电流比通常电动机的额定电流大,所以选择变频器时,其额定电流要大于潜水泵电动机的额定电流。
  13.当变频器控制罗茨风机时,由于其起动电流很大,所以选择变频器时一定要注意变频器的容量是否足够大。
  14.选择变频器时,一定要注意其防护等级是否与现场的情况相匹配。否则现场的灰尘、水汽会影响变频器的长久运行。
  15.单相电动机不适用伺服电机、步进电机、单相电容电机。
  如何合理选择变频器:
  变频器的选用,应按照被控对象的类型、调速范围、静态速度精度、启动转矩等来考虑,使之在满足工艺和生产要求的同时,既好用,又经济。由于变频器价格较贵,选用时一定要做详细的技术经济分析论证,对那些负荷较高且非变工况运行的设备不宜采用变频器。
  (1)按安装形式不同可分为四种,可根据受控电机功率及现场安装条件选用合适类型。一种是固定式(壁挂式),功率多在37kW以下。第二种是书本型,功率从0.2~37kW,占用空间相对较小,安装时可紧密排列。第三种是装机/装柜型,功率为45~200kW,需要附加电路及整体固定壳体,体积较为庞大,占用空间相对较大。第四种为柜型,控制功率为45~1500kW,除具备装机/装柜型特点外,与之比较占用空间更大。
  (2)从变频器的电压等级来看,有1AC230V,也有3AC208~230V、380~460V、500~575V、660~690V等级,应根据要求做出正确的选择。
  (3)从变频器的防护等级来看,有IP00的,也有IP54的,要根据现场环境情况作出相应的选择。
  变频器具有较多的品牌和种类,价格相差很大。要根据工艺环节的具体要求选择性能较好、价格相对较低的品牌和种类,为此必须了解变频器的技术特性。变频器可以从不同的方面进行分类。
  (4)按控制方式不同可分为通用型和工程型。通用型变频器一般采用给定闭环控制方式,动态响应速度相对较慢,在电机高速运转时也可满足设备恒功率的运行特性,但在低速时难以满足恒功率要求。工程型变频器在其内部通过检测设有自动补偿、自动限制的环节,在设备低速运转时也可保持较好的特性实现闭环控制。在水泥厂喂料、卸料、窑转速等工艺环节,由于控制相对简单,要求不高,为降低价格、便于维护,选择通用性变频器即可。

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