變頻器的選型技巧解析
發(fā)布日期：2018/9/4點(diǎn)擊次數(shù)：3141
變頻器的正確選擇對(duì)于控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行是非常關(guān)鍵的。選擇變頻器時(shí)必須要充分了解變頻器所驅(qū)動(dòng)的負(fù)載特性。人們?cè)趯?shí)踐中常將生產(chǎn)機(jī)械分為三種類型恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載、恒功率負(fù)載和風(fēng)機(jī)、水泵負(fù)載。
以下本文介紹有關(guān)變頻器的選型技巧：
1.恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載：
負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL與轉(zhuǎn)速n無(wú)關(guān)，任何轉(zhuǎn)速下TL總保持恒定或基本恒定。例如傳送帶、攪拌機(jī)，擠壓機(jī)等摩擦類負(fù)載以及吊車(chē)、提升機(jī)等位能負(fù)載都屬于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載。
變頻器拖動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩性質(zhì)的負(fù)載時(shí)，低速下的轉(zhuǎn)矩要足夠大，并且有足夠的過(guò)載能力。如果需要在低速下穩(wěn)速運(yùn)行，應(yīng)該考慮標(biāo)準(zhǔn)異步電動(dòng)機(jī)的散熱能力，避免電動(dòng)機(jī)的溫升過(guò)高。
2.恒功率負(fù)載：
機(jī)床主軸和軋機(jī)、造紙機(jī)、塑料薄膜生產(chǎn)線中的卷取機(jī)、開(kāi)卷機(jī)等要求的轉(zhuǎn)矩，大體與轉(zhuǎn)速成反比，這就是所謂的恒功率負(fù)載。負(fù)載的恒功率性質(zhì)應(yīng)該是就一定的速度變化范圍而言的。當(dāng)速度很低時(shí)，受機(jī)械強(qiáng)度的限制，TL不可能無(wú)限增大，在低速下轉(zhuǎn)變?yōu)楹戕D(zhuǎn)矩性質(zhì)。負(fù)載的恒功率區(qū)和恒轉(zhuǎn)矩區(qū)對(duì)傳動(dòng)方案的選擇有很大的影響。電動(dòng)機(jī)在恒磁通調(diào)速時(shí)，****容許輸出轉(zhuǎn)矩不變，屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速；而在弱磁調(diào)速時(shí)，****容許輸出轉(zhuǎn)矩與速度成反比，屬于恒功率調(diào)速。如果電動(dòng)機(jī)的恒轉(zhuǎn)矩和恒功率調(diào)速的范圍與負(fù)載的恒轉(zhuǎn)矩和恒功率范圍相一致時(shí)，即所謂匹配的情況下，電動(dòng)機(jī)的容量和變頻器的容量均最小。
3.風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載：
在各種風(fēng)機(jī)、水泵、油泵中，隨葉輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，空氣或液體在一定的速度范圍內(nèi)所產(chǎn)生的阻力大致與速度n的2次方成正比。隨著轉(zhuǎn)速的減小，轉(zhuǎn)速按轉(zhuǎn)速的2次方減小。這種負(fù)載所需的功率與速度的3次方成正比。當(dāng)所需風(fēng)量、流量減小時(shí)，利用變頻器通過(guò)調(diào)速的
方式來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)量、流量，可以大幅度地節(jié)約電能。由于高速時(shí)所需功率隨轉(zhuǎn)速增長(zhǎng)過(guò)快，與速度的三次方成正比，所以通常不應(yīng)使風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載超工頻運(yùn)行。
變頻器一般分為四種：迷你型、通用型、矢量型、專用型。
迷你型變頻器：比較適合做小型設(shè)備的客戶，迷你型變頻器以外觀精致、操作方便、輕巧。緊湊設(shè)計(jì)、性能優(yōu)良為特色。顯然，適合一些做小設(shè)備的客戶。
通用型變頻器：功能齊全、強(qiáng)大且穩(wěn)定，適合驅(qū)動(dòng)常規(guī)負(fù)載：如機(jī)械加工設(shè)備，羅氏風(fēng)機(jī)也需要用通用性變頻器。
矢量型變頻器：性能優(yōu)于通用型變頻器，適合一些負(fù)載慣性大、需要低頻率高轉(zhuǎn)矩啟動(dòng)（就是說(shuō)保證低頻率的時(shí)候也能負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)起來(lái)）負(fù)載的情況。
專用型變頻器：專用型變頻器針對(duì)指定行業(yè)。
安弗森（AFSEN）可以提供不同類型的變頻器，用戶可以根據(jù)自己的實(shí)際工藝要求和運(yùn)用場(chǎng)合選擇不同類型的變頻器。安弗森變頻器主要分為3大系列：AFSV50迷你型、AFSV60標(biāo)準(zhǔn)型、AFSV80矢量型。
（1）、AFSV50迷你型變頻器：
AFSV50系列技術(shù)指標(biāo)
額定電壓/頻率：1PH/3PHAC220V50/60HZ；3PH380V50/60HZ
輸出頻率范圍：0.1~400HZ
輸出頻率精度：0.1HZ
控制方式：空間矢量、V/F控制
AFSV50系列產(chǎn)品特色
機(jī)型外觀尺寸超小，迷你精巧，輕巧緊湊設(shè)計(jì)，操作方便。
AFSV50系列適用范圍：
食品機(jī)械送料機(jī)、攪拌機(jī)、包餡機(jī)、糕餅成形機(jī)……
木工機(jī)械拋光機(jī)、研磨機(jī)、雕刻機(jī)
紡織機(jī)械卷繞機(jī)、驗(yàn)布機(jī)
包裝機(jī)械液體充填機(jī)、制藥充填機(jī)……
送料設(shè)備工具機(jī)、卷繞機(jī)械、編織機(jī)設(shè)備
橡膠塑料業(yè)封口機(jī)、各式小型機(jī)械
風(fēng)機(jī)、水泵屋頂/給排氣用風(fēng)扇、小型給水、噴水用泵
印刷設(shè)備六開(kāi)、八開(kāi)膠印機(jī)
一般商業(yè)普通家用空調(diào)、自動(dòng)門(mén)
。2）AFSV60通用型變頻器：
AFSV60系列技術(shù)指標(biāo)
額定電壓/頻率：1PH/3PHAC220V50/60HZ；3PH380V50/60HZ
輸出頻率范圍：0.10~400.00HZ
輸出頻率精度：0.01HZ
控制方式：空間矢量、V/F控制
AFSV60系列產(chǎn)品特色：高性能通用變頻器，功能強(qiáng)大。
AFSV60系列適用范圍：
空調(diào)、溫室、冷藏室、風(fēng)機(jī)、水泵、空壓機(jī)類負(fù)載傳送帶、輸送帶、冷儲(chǔ)設(shè)備、工業(yè)洗衣機(jī)、干洗設(shè)備數(shù)控車(chē)床、磨床、鉆床、立式機(jī)加工中心、鋸床、銑床、雕刻機(jī)……
編織/針織機(jī)械、漂/染色機(jī)械、驗(yàn)布機(jī)、定型機(jī)、印花機(jī)、卷布機(jī)……
塑膠/橡膠處理機(jī)（注塑機(jī)、破碎機(jī)、擠出機(jī)……）
制袋機(jī)、燙金機(jī)、織袋機(jī)……印刷設(shè)備。包裝機(jī)、充填/封口機(jī)等等。
。3）AFSV80矢量型變頻器
AFSV80系列技術(shù)指標(biāo)
額定電壓/頻率：1PH/3PHAC220V47~63HZ；3PH380V47~63HZ
輸出頻率范圍：0~600HZ
輸出頻率精度：無(wú)PG矢量控制：±0.5%最高速度（如設(shè)定轉(zhuǎn)速1000r/min，速度控制精度就在±0.5%*1000r/min）。
控制方式：無(wú)PG矢量控制（意為無(wú)編碼器速度反饋）、V/F控制
AFSV80系列產(chǎn)品特色：精雕細(xì)琢的品質(zhì)，完美的性能表現(xiàn)。當(dāng)電網(wǎng)電壓變化時(shí)，能自動(dòng)保持輸出電壓恒定。
AFSV80系列適用范圍：
造紙?jiān)O(shè)備、拉絲設(shè)備、注塑設(shè)備、機(jī)床設(shè)備；
化纖設(shè)備、紡織設(shè)備；
螺桿輸出裝置、染整裝置、空調(diào)系統(tǒng)；
鍋爐系統(tǒng)、供水、輸油裝置等等。
在選擇變頻器時(shí)因注意以下幾點(diǎn)注意事項(xiàng)：
1.根據(jù)負(fù)載特性選擇變頻器，如負(fù)載為恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載需選擇AFSV60A變頻器，如負(fù)載為風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載應(yīng)選擇AFSV60P頻器。
2.選擇變頻器時(shí)應(yīng)以實(shí)際電機(jī)電流值作為變頻器選擇的依據(jù)，電機(jī)的額定功率只能作為參考。另外應(yīng)充分考慮變頻器的輸出含有高次諧波，會(huì)造成電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)和效率都會(huì)變壞。因此，用變頻器給電動(dòng)機(jī)供電與用工頻電網(wǎng)供電相比較，電動(dòng)機(jī)的電流增加10%而溫升增加20%左右。所以在選擇電動(dòng)機(jī)和變頻器時(shí)，應(yīng)考慮到這中情況，適當(dāng)留有裕量，以防止溫升過(guò)高，影響電動(dòng)機(jī)的使用壽命。
3.變頻器若要長(zhǎng)電纜運(yùn)行時(shí)，此時(shí)應(yīng)該采取措施抑制長(zhǎng)電纜對(duì)地耦合電容的影響，避免變頻器出力不夠。所以變頻器應(yīng)放大一檔選擇或在變頻器的輸出端安裝輸出電抗器。
4.當(dāng)變頻器用于控制并聯(lián)的幾臺(tái)電機(jī)時(shí)，一定要考慮變頻器到電動(dòng)機(jī)的電纜的長(zhǎng)度總和在變頻器的容許范圍內(nèi)。如果超過(guò)規(guī)定值，要放大一檔或兩檔來(lái)選擇變頻器。另外在此種情況下，變頻器的控制方式只能為V／F控制方式，并且變頻器無(wú)法保護(hù)電動(dòng)機(jī)的過(guò)流、過(guò)載保護(hù)，此時(shí)需在每臺(tái)電動(dòng)機(jī)上加熔斷器來(lái)實(shí)現(xiàn)保護(hù)。
5.對(duì)于一些特殊的應(yīng)用場(chǎng)合，如高環(huán)境溫度、高開(kāi)關(guān)頻率、高海拔高度等，此時(shí)會(huì)引起變頻器的降容，變頻器需放大一檔選擇。
3.使用變頻器控制高速電機(jī)時(shí)，由于高速電動(dòng)機(jī)的電抗小，高次諧波亦增加輸出電流值。因此，選擇用于高速電動(dòng)機(jī)的變頻器時(shí)，應(yīng)比普通電動(dòng)機(jī)的變頻器稍大一些。
7.變頻器用于變極電動(dòng)機(jī)時(shí)，應(yīng)充分注意選擇變頻器的容量，使其****額定電流在變頻器的額定輸出電流以下。另外，在運(yùn)行中進(jìn)行極數(shù)轉(zhuǎn)換時(shí)，應(yīng)先停止電動(dòng)機(jī)工作，否則會(huì)造成電動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)，惡劣時(shí)會(huì)造成變頻器損壞。
8.驅(qū)動(dòng)防爆電動(dòng)機(jī)時(shí)，變頻器沒(méi)有防爆構(gòu)造，應(yīng)將變頻器設(shè)置在危險(xiǎn)場(chǎng)所之外。
9.使用變頻器驅(qū)動(dòng)齒輪減速電動(dòng)機(jī)時(shí)，使用范圍受到齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)部分潤(rùn)滑方式的制約。潤(rùn)滑油潤(rùn)滑時(shí)，在低速范圍內(nèi)沒(méi)有限制；在超過(guò)額定轉(zhuǎn)速以上的高速范圍內(nèi)，有可能發(fā)生潤(rùn)滑油用光的危險(xiǎn)。因此，不要超過(guò)最高轉(zhuǎn)速容許值。
10.變頻器驅(qū)動(dòng)繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)時(shí)，大多是利用已有的電動(dòng)機(jī)。
繞線電動(dòng)機(jī)與普通的鼠籠電動(dòng)機(jī)相比，繞線電動(dòng)機(jī)繞組的阻抗小。因此，容易發(fā)生由于紋波電流而引起的過(guò)電流跳閘現(xiàn)象，所以應(yīng)選擇比通常容量稍大的變頻器。一般繞線電動(dòng)機(jī)多用于飛輪力矩GD2較大的場(chǎng)合，在設(shè)定加減速時(shí)間時(shí)應(yīng)多注意。
11.變頻器驅(qū)動(dòng)同步電動(dòng)機(jī)時(shí)，與工頻電源相比，降低輸出容量10%~20%，變頻器的連續(xù)輸出電流要大于同步電動(dòng)機(jī)額定電流與同步牽入電流的標(biāo)幺值的乘積。
12.對(duì)于壓縮機(jī)、振動(dòng)機(jī)等轉(zhuǎn)矩波動(dòng)大的負(fù)載和油壓泵等有峰值負(fù)載情況下，如果按照電動(dòng)機(jī)的額定電流或功率值選擇變頻器的話，有可能發(fā)生因峰值電流使過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作現(xiàn)象。因此，應(yīng)了解工頻運(yùn)行情況，選擇比其****電流更大的額定輸出電流的變頻器。變頻器驅(qū)動(dòng)潛水泵電動(dòng)機(jī)時(shí)，因?yàn)闈撍秒妱?dòng)機(jī)的額定電流比通常電動(dòng)機(jī)的額定電流大，所以選擇變頻器時(shí)，其額定電流要大于潛水泵電動(dòng)機(jī)的額定電流。
13.當(dāng)變頻器控制羅茨風(fēng)機(jī)時(shí)，由于其起動(dòng)電流很大，所以選擇變頻器時(shí)一定要注意變頻器的容量是否足夠大。
14.選擇變頻器時(shí)，一定要注意其防護(hù)等級(jí)是否與現(xiàn)場(chǎng)的情況相匹配。否則現(xiàn)場(chǎng)的灰塵、水汽會(huì)影響變頻器的長(zhǎng)久運(yùn)行。
15.單相電動(dòng)機(jī)不適用伺服電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、單相電容電機(jī)。
如何合理選擇變頻器：
變頻器的選用，應(yīng)按照被控對(duì)象的類型、調(diào)速范圍、靜態(tài)速度精度、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩等來(lái)考慮，使之在滿足工藝和生產(chǎn)要求的同時(shí)，既好用，又經(jīng)濟(jì)。由于變頻器價(jià)格較貴，選用時(shí)一定要做詳細(xì)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析論證，對(duì)那些負(fù)荷較高且非變工況運(yùn)行的設(shè)備不宜采用變頻器。
。1）按安裝形式不同可分為四種，可根據(jù)受控電機(jī)功率及現(xiàn)場(chǎng)安裝條件選用合適類型。一種是固定式（壁掛式），功率多在37kW以下。第二種是書(shū)本型，功率從0.2～37kW，占用空間相對(duì)較小，安裝時(shí)可緊密排列。第三種是裝機(jī)/裝柜型，功率為45～200kW，需要附加電路及整體固定殼體，體積較為龐大，占用空間相對(duì)較大。第四種為柜型，控制功率為45～1500kW，除具備裝機(jī)/裝柜型特點(diǎn)外，與之比較占用空間更大。
。2）從變頻器的電壓等級(jí)來(lái)看，有1AC230V，也有3AC208～230V、380～460V、500～575V、660～690V等級(jí)，應(yīng)根據(jù)要求做出正確的選擇。
（3）從變頻器的防護(hù)等級(jí)來(lái)看，有IP00的，也有IP54的，要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境情況作出相應(yīng)的選擇。
變頻器具有較多的品牌和種類，價(jià)格相差很大。要根據(jù)工藝環(huán)節(jié)的具體要求選擇性能較好、價(jià)格相對(duì)較低的品牌和種類，為此必須了解變頻器的技術(shù)特性。變頻器可以從不同的方面進(jìn)行分類。
（4）按控制方式不同可分為通用型和工程型。通用型變頻器一般采用給定閉環(huán)控制方式，動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度相對(duì)較慢，在電機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)也可滿足設(shè)備恒功率的運(yùn)行特性，但在低速時(shí)難以滿足恒功率要求。工程型變頻器在其內(nèi)部通過(guò)檢測(cè)設(shè)有自動(dòng)補(bǔ)償、自動(dòng)限制的環(huán)節(jié)，在設(shè)備低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)也可保持較好的特性實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。在水泥廠喂料、卸料、窯轉(zhuǎn)速等工藝環(huán)節(jié)，由于控制相對(duì)簡(jiǎn)單，要求不高，為降低價(jià)格、便于維護(hù)，選擇通用性變頻器即可。
