變頻器的選擇

變頻器的選擇第1頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月4.1變頻器的額定值和性能指標(biāo)

一、額定值1.輸入側(cè)——電壓：380V，220V頻率：50Hz，60Hz相數(shù)：3相，單相2.輸出側(cè)——輸出電壓的最大值：Um輸出電流的最大值：Im輸出功率：容量Sm(Sm=1.732Um*Im)即視在功率(單位為kV·A);或所適用的電動機功率(kW)。

第2頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月

配用電動機功率:PN(對于連續(xù)工作負(fù)載)；表4—1380V、160kW以下單臺電動機與變頻器間容量匹配關(guān)系參考表（GBl2668—1990）被控交流電動機容量／kV·A變頻器輸出容量／kV·A被控交流電動機容量／kV·A變頻器輸出容量／kV·A0.4；0.75222；3050l.5；2.2437603.7645；551005.5975；901507.515110；13220011；152516023018.535第3頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月

2.輸出側(cè)——超載能力:如l50％，60S。二、變頻器的性能指標(biāo)①頻率指標(biāo)：頻率范圍：最低為0.1～1Hz，最高為120～650Hz；頻率精度或頻率分辨率：(分為模擬/數(shù)字頻率設(shè)定分辨率)如0.1Hz②在0.5Hz時能輸出的啟動轉(zhuǎn)矩：比較優(yōu)良的變頻器在0.5Hz時能輸出200％高啟動轉(zhuǎn)矩。③速度調(diào)節(jié)范圍：控制精度最高可達±0.005％。④轉(zhuǎn)矩控制精度：最高可達士3％。第4頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月

⑤低轉(zhuǎn)速時的轉(zhuǎn)速脈動：高質(zhì)量的變頻器在1Hz時只有1.5r／min的轉(zhuǎn)速脈動。⑥噪聲及諧波干擾：用IGBT和IPM制成的變頻器，由于開關(guān)頻率高，噪聲很小。⑦發(fā)熱量：越小越好。第5頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月

4.2變頻調(diào)速系統(tǒng)中的電機特性一、普通異步電機1.電流——與采用工頻電源相比，由于變頻器輸出電壓、電流中所含諧波的影響，電動機的效率、功率因素將降低，電流增加約10%。2.電機容量與變頻器容量——變頻器容量一般按4極電動機的容量對應(yīng)，當(dāng)是多極電機時要按電流額定值來選擇變頻器。第6頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月

3.電機容量越大其脈動電流越大。7.5第7頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月

4.電機低速運行時的轉(zhuǎn)矩和溫升——第8頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月

5.電機允許運行的最大頻率——第9頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月

6.噪聲——與工頻比增大二、變頻器專用電機1.轉(zhuǎn)矩特性——第10頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月

2.噪聲——第11頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月

第12頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月4.3變頻器的選擇

根據(jù)負(fù)載情況選擇系統(tǒng)性能選擇工作環(huán)境選擇變頻器的特性根據(jù)需要選擇附件負(fù)載類型溫度容量制動電阻及單元負(fù)載要求的調(diào)速范圍相對濕度最大瞬間電流線路電抗器負(fù)載轉(zhuǎn)矩的變動范圍抗震性輸出頻率EMC濾波器負(fù)載機械特性的要求抗干擾輸出電壓通信附件負(fù)載要求的變頻器的類型加／減速時間電壓／頻率比第13頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月

4.3.1變頻器類型的選擇三種類型：普通功能型v／f制變頻器具有轉(zhuǎn)矩控制功能的高功能型v／f控制變頻器矢量控制或直接轉(zhuǎn)矩控制高性能型變頻器。變頻器類型的選擇，要根據(jù)負(fù)載的要求來進行①風(fēng)機、泵類負(fù)載，其轉(zhuǎn)矩TL正比于轉(zhuǎn)速n的平方，低速下負(fù)載轉(zhuǎn)矩較小，通?？梢赃x擇普通功能型。②恒轉(zhuǎn)矩類負(fù)載，例如擠壓機、攪拌機、傳送帶、廠內(nèi)運輸電車、起重機的平移機構(gòu)、起重機的提升機構(gòu)和提升機等，有兩種情況：1)采用普通功能型變頻器。為了實現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，常采用加大電動機和變頻器容量的辦法，以提高低速轉(zhuǎn)矩，避免低頻補償?shù)睦щy。2)采用具有轉(zhuǎn)矩控制功能的高功能型變頻器實現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的恒速運行。

恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載下的傳動電動機，如果采用通用標(biāo)準(zhǔn)電動機，則應(yīng)考慮低速下的強迫通風(fēng)冷卻。最好選用專為變頻調(diào)速設(shè)計的變頻專用電動機第14頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月

③軋鋼、造紙、塑料薄膜加工線這一類對動態(tài)性能要求較高，如要求高精度、快響應(yīng)的生產(chǎn)機械，采用矢量控制高性能型通用變頻器。第15頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月4.3.2變頻器容量的選擇1．驅(qū)動單臺電動機時變頻器容量的選擇基本步驟：1.先計算負(fù)載的需用功率，電動機的功率一定要大于負(fù)載的需用功率，由此確定電動機的功率；2.由電動機的功率確定變頻器的功率。

(1)連續(xù)恒載運轉(zhuǎn)的場合所需的變頻器容量(kV·A)需同時滿足下列的三個計算式：第16頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月

如果電動機實際運行中的最大電流小于電動機的額定電流：恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載--變頻器的容量不應(yīng)小于電動機的功率的80％；恒功率負(fù)載--選變頻器的容量不應(yīng)小于電動機的功率的65％。

估算法：當(dāng)電機負(fù)載率較小時慎用第17頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月將變頻器過載電流提高10％(2)考慮加減速時的校核第18頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月(3)頻繁加減速運行時的校核

第19頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月

(4)電流變化不規(guī)則的場合的校核

使電動機在輸出最大轉(zhuǎn)矩時的電流限制在變頻器的額定輸出電流之內(nèi)(5)電動機直接啟動時所需變頻器功率容量的選定和校核直接啟動時選取變頻器的額定輸出電流為第20頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月

(6)大過載容量某些負(fù)載往往需要過載容量大的變頻器。

例如，對于150％，60s的變頻器妻求200％的過載容量(7)大慣性負(fù)載啟動時變頻器容量的計算第21頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月

(8)輕載電機可適當(dāng)減少變頻器容量。(9)啟動轉(zhuǎn)矩和低速區(qū)轉(zhuǎn)矩a.電動機使用通用變頻器啟動時，其啟動轉(zhuǎn)矩同用工頻電源啟動時相比，多數(shù)變小。僅根據(jù)負(fù)載的啟動轉(zhuǎn)矩特性情況確定的變頻器容量，有時不能使電動機順利啟動。b.在低速運轉(zhuǎn)區(qū)的轉(zhuǎn)矩通常比額定轉(zhuǎn)矩小。因此，用選定的變頻器和電動機不能滿足負(fù)載所要求的啟動轉(zhuǎn)矩和低速轉(zhuǎn)矩時，變頻器的容量和電動機的功率還需要再加大，為最初選定容量的1.4倍以上。第22頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月

2．驅(qū)動并聯(lián)運行的電機時變頻器功率容量的選擇

第23頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月

(1)根據(jù)各電動機的電流總值來選擇變頻器

在電動機總功率相等的情況下，由多臺小功率電動機并聯(lián)，要比由臺數(shù)少但功率較大的電動機并聯(lián)效率低。兩者電流總值并不相等，因此可根據(jù)各電動機的電流總值來選擇變頻器，而不是根據(jù)功率總值來選擇。第24頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月

(2)多臺電動機并聯(lián)，依次直接啟動

后啟動的電機，其啟動條件不利。“軟啟動、軟停止時，要按啟動最慢的那臺電動機進行確定”-----帶載啟動(3)(N1+N2)臺同樣的電機并聯(lián)，其中一部分電機(N2臺)同時直接啟動—NN第25頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月

(4)并聯(lián)追加投入啟動(不同功率電機）部分電機開始啟動后再追加啟動其他電機第26頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月

(4)并聯(lián)運行且不同時啟動時變頻器功率容量第27頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月4.3工頻電網(wǎng)與變頻器的切換

1.變頻器驅(qū)動==>>工頻驅(qū)動

用途：軟啟動

變頻器以電壓／頻率按比例控制的方法起動電動機，可避免產(chǎn)生過電流，并能提供等于額定轉(zhuǎn)矩的起動轉(zhuǎn)矩，特別適合于需重載或滿載起動的設(shè)備。如果變頻器僅僅承擔(dān)軟起動的任務(wù)，不作調(diào)速運行的話，則在變頻器帶動電動機達到額定轉(zhuǎn)速后，就要將電動機切換到工頻電網(wǎng)直接供電運行，變頻器可以再去起動其他電動機。例如：母管制多泵恒壓供水系統(tǒng)（減負(fù)荷和節(jié)能）。

第28頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月

2.工頻驅(qū)動==>>變頻器驅(qū)動多泵恒壓供水系統(tǒng)水壓過高需要停泵時，為了避免“水錘效應(yīng)”，不允許突然切斷水泵電源，而是要求逐漸降低轉(zhuǎn)速緩慢停車，這時就要將電動機由工頻電網(wǎng)供電切換到變頻器拖動，實現(xiàn)減速停車。第29頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月

3.變額器的輸出切換方法分類

目前，工程設(shè)計中常用的變頻器輸出切換方式分類如下：

冷切換：在變頻器停車停電時進行切換，等切換完成后再開機運行。

熱切換：在變頻器運行中進行帶電切換。

其中，熱切換又可分為：

（1）

硬切換：電動機在切換時要瞬時停電，因而可能會產(chǎn)生電流沖擊。a.由變頻器向電網(wǎng)切換：當(dāng)電動機脫離變頻器后，電動機定子繞組中的電流及磁場立即消失。由于電動機轉(zhuǎn)子繞組是自成回路的，由電磁原理，轉(zhuǎn)子電流將受轉(zhuǎn)子繞組的自感電動勢阻止，而產(chǎn)生一個逐漸衰減的過程，其初始值因轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速及當(dāng)時所帶的負(fù)載而異，衰減過程時間一般為1～3s。轉(zhuǎn)子的動能使轉(zhuǎn)子繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，在轉(zhuǎn)子電流衰減為零之前，旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子磁場在定子繞組中感生出感應(yīng)電動勢，將能量轉(zhuǎn)移到定子中。定子磁場能量以反電動勢的形式出現(xiàn)，其大小與轉(zhuǎn)子電流有關(guān)，頻率和相位與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速、位置有關(guān)，這部分能量將隨著轉(zhuǎn)子電流的衰減而消失。若合閘時電源電壓與定子感應(yīng)電動勢的相位差剛好為l80度，則將會產(chǎn)生比起動電流還要大的沖擊電流。矛盾集中在切換時機的選擇上，而電動機轉(zhuǎn)速降低和磁場衰減又與具體的工況有關(guān)，較難把握這是硬切換方式不可避免的一個問題。b.由電網(wǎng)向變頻器切換：在變頻器運行中將電動機由電網(wǎng)向變頻器切換將是對變頻器作一次破壞性的試驗，過大的沖擊電流將使變頻器跳閘或損壞。如果電動機拖動的負(fù)載不允許突然停車的話，或者必須由定速運行轉(zhuǎn)為調(diào)速運行時，可以這樣操作：先將電動機由電網(wǎng)切出，自由停車運行并延時l-2s，避開反電動勢的影響，在封鎖變頻器輸出的情況下將電動機接到變頻器上，跟蹤電動機轉(zhuǎn)速并以跟蹤頻率起動運行，沖擊將會較小。

第30頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月

（2）軟切換：也稱為同步切換，真正不停電的平穩(wěn)切換。同步切換(軟切換)---同步切換是指在不停電的情況下，利用鎖相環(huán)技術(shù)，使變頻器輸出電壓的頻率、幅值和相位均保持與電網(wǎng)電壓一致，然后可進行變頻器與電網(wǎng)之間的相互平穩(wěn)切換。

第31頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月

4.4瞬時停電再啟動可以根據(jù)電源恢復(fù)時電動機自由旋轉(zhuǎn)的實際速度計算出對應(yīng)的輸出頻率，以此頻率為起始頻率使電動機重新起動并加速到停電前的運行狀態(tài)，保證設(shè)備不停機。4.5變頻器的外圍設(shè)備及其選擇正確選擇變頻器周邊設(shè)備主要是為了達到以下幾個目的：①保證變頻器驅(qū)動系統(tǒng)能夠正常工作；②提供對變頻器和電動機的保護；③減少對其他設(shè)備的影響。第32頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月

第33頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月

4.5.1常規(guī)配件的選擇1．電源變壓器2．避雷器3．電源側(cè)斷路器

電源側(cè)斷路器的額定電流可按變頻器的額定電流來選用。如果有工頻電源切換電路，當(dāng)變頻器停止工作時，電源直接接電動機，所以電源側(cè)斷路器應(yīng)按電動機的啟動電流進行選擇。第34頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月

4．電源側(cè)交流接觸器注意以下事項：①不要用交流接觸器進行頻繁地啟動或停止。②不能用電源側(cè)的交流接觸器停止變頻器選擇方法

接觸器選用方法與低壓斷路器相同，但接觸器一般不會同時控制多臺變頻器第35頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月

5．電動機側(cè)電磁接觸器和工頻電網(wǎng)切換用接觸器變頻器和工頻電網(wǎng)之間的切換運行應(yīng)互鎖

①對于具有內(nèi)置工頻電源切換功能的通用變頻器，要選擇變頻器生產(chǎn)廠家提供接觸器型號。②對于變頻器用戶自己設(shè)計的工頻電源切換電路，按照接觸器常規(guī)選擇原則選則。輸出側(cè)電磁接觸器使用時應(yīng)注意：在變頻器運轉(zhuǎn)中請勿將輸出側(cè)電磁接觸器開啟（觸點由斷到接通）。變頻器運轉(zhuǎn)中開啟電磁接觸器，將有很大的沖擊電流流過，有時會因過電流而停機。6．熱繼電器通用變頻器都具有內(nèi)部電子熱敏保護功能，不需要熱繼電器保護電動機。但在10HZ以下或60Hz