变频器的选型与安装

变频器的选型 问题1 选择变频器时，应注意些什么？ 大体上说，有以下几个方面。 （1）变频器容量的选择 变频器说明书中，有“配用电动机容量”一栏，但并不能作为惟一依据。在许多场合，是需要另作考虑的，详见问题3。 （2）变频器类型的选择 目前市场上的变频器，大致可分为三类。 1）通用型变频器 通常指没有矢量控制功能的变频器，也称简易变频器。 2）高性能变频器 通常指配备矢量控制功能的变频器。 3）专用变频器 专门针对某种类型的机械而设计的变频器，如水泵、风机用变频器，电梯专用变频器，起重机械专用变频器，张力控制专用变频器等。 用户应根据生产机械的具体情况进行选择。 （3）性能价格比 这里所说的性能价格比，实际上有两个方面。 1）功能与价格之间的评估 主要是在选择通用变频器或高性能变频器之间的评估。 2）品质与价格之间的评估 例如，对于一些十分重要，不允许停机的场合，即使价格贵一些，也应选择品质较好，不容易发生故障的变频器。 （4）售后服务 一般说来，多数进口变频器的工艺水平较国产变频器好一些，故障率略低一些。但进口变频器往往具有更新换代快，在国内的零部件不够齐全，以及代理人员流动频繁等特点。因此，售后服务期限较长，也比较薄弱。 问题2 变频器有哪些额定数据？ 主要的额定数据有： （1）输入侧数据 1）额定电压 我国中小容量变频器的额定电压多为380V，三相。 2）额定频率 我国为50Hz。 （2）输出侧数据 1）额定输出电压 因为变频器的输出电压是随频率而变的，所以，其额定输出电压只能规定为输出电压中的最大值。一般情况下，它总是和输入侧的额定电压相等。 2）额定输出电流 允许长时间运行的最大电流，是用户在选择变频器容量时的主要依据。 3）额定输出容量 由额定输出电压和额定输出电流的乘积决定。 （1） 式中 SN——额定输出容量，单位为kVA； UN——额定输出电压，单位为kV； IN——额定输出电流，单位为A。 4）配用电动机容量 指在带动连续不变负载的情况下，能够配用的最大电动机容量。和额定输出容量之间的关系如下 PN＝SN•ηM•COSφM （2） 式中 PN——配用电动机容量，单位为kW； ηM——电动机的额定效率； COSφM——电动机的额定功率因数。 5）输出频率范围 即输出频率的最大调节范围，通常以最大输出频率和最小输出频率来表示。几种常见变频器的频率范围如表1所示。 问题3 变频器中的配用电动机容量能否作为选择依据？ 简单地把配用电动机容量作为选择依据是不恰当的。选用时，须注意以下情况。 （1）注意对照变频器和电动机的额定电流 我国通用的Y系列三相笼型异步电动机常用规格的额定电流与几种较为典型的变频器额定电流的对照情况，如表2所示。 表2中，p是磁极对数，2p是磁极个数。从表2可以看出： 1）在15kW档，几种变频器的额定电流都小于8极电动机的额定电流。 2）艾默生TD3000系列变频器各档的额定电流都小于8极电动机的额定电流，个别档（如18.5kW和55kW档）也小于6极电动机的额定电流。 3）瓦萨VACON－CX系列变频器37kW以上各档的额定电流也都小于8极电动机的额定电流。 上述情况说明，在决定变频器的容量时，不能盲目地按变频器说明书中的配用电动机容量来选择，而必须认真对照变频器和电动机的额定数据，以及对负载的轻重进行估计后再行选择。 （2）注意测量电动机的最大运行电流 生产机械在决定电动机容量时，是根据电动机的发热情况来进行选择的。就是说，只要电动机的温升不超过额定温度，短时间的过载是允许的。但变频器的过载能力却很弱。 所以，对于一些负荷经常变化的负载，应注意测量电动机的最大运行电流。在选择变频器的容量时，变频器的额定电流必须大于电动机的最大运行电流。 问题4 电动机容量为132kW，实际使用功率约为50kW，能否配用较小的变频器？ 原则上是可以的，但应注意以下问题。 （1）选择原则 应根据电动机的最大运行电流来选择，并适当留有余量。 （2）注意限制起动电流 容量大的电动机，每相绕组的匝数较少，电感量较小。故电流的脉动幅度和起动瞬间的冲击电流较大，起动过程中的加速电流也较大。因此，有必要采取如下对策。 1）在变频器和电动机之间接入输出电抗器，如图1中的L0，L0可对冲击电流起缓冲作用，以保护变频器。 2）起动时的U/f比应预置得小一些。 3）加速时间和减速时间应预置得长一些，在设备要求快速起动和快速停机的情况下，变频器的容量不宜选得太小。 问题5 在哪些情况下须注意加大变频器的容量？ 这里所说的“加大变频器容量”，是相对于变频器的配用电动机容量等于实际电动机容量而言的。大体上说，可归纳如下。 （1）变频器的额定电流偏低者 如上所述，部分变频器的额定电流小于同容量电动机的额定电流时，应根据电动机的负荷情况考虑选择大一档的变频器。 （2）电动机可能短时间过载者 因为电动机所谓的“短时间”，是相对于发热时间常数而言的。少则几分钟，多则几十分钟。而变频器的过载能力，通常是150％，1min。相对于电动机来说，等于没有过载能力。所以，如果电动机可能在短时间内过载运行的话，变频器的容量应选大。 （3）对加、减速时间有特殊要求者 电动机加、减速时间的长短是一个与惯性大小有关的相对概念。例如，加速时间为5s，相对于惯性较大（GD2大）的负载来说，可能太短；但相对于惯性较小（GD2小）的负载来说，又可能太长。 一般说来，对于需要在重载时起动和停止的负载，在下列情况下，应考虑加大变频器的容量。 1）要求能够快速起动和停止者。 2）点动比较频繁者。 （4）有冲击负荷者 例如，电动机与负载之间是通过离合器相结合，如图2所示的情形。通常是在电动机已经旋转起来的状态下，通过离合器的结合，使负载也旋转起来。显然，在离合器刚结合的瞬间，电动机的转速将下降，转差增大，电流也增大，可能导致变频器因过电流而保护跳闸。 针对这种情况，应加大变频器的容量。 问题6 变频调速时电动机的容量需要比直流电动机加大一档吗？ 一般情况下，是不需要加大的；但在下列情况下，应特别注意。 （1）需要加大电动机容量者 由于通用异步电动机是依靠内部的扇叶来散热的，低速运行时，散热条件变差，不宜长时间运行。所以，如果原来的直流电动机是在低速下长时间运行的话，改用变频调速时，在无其他散热措施的情况下，应考虑加大电动机的容量。 （2）需要加大变频器容量者 直流电动机的调压调速装置的过载能力较强，短时间的过载运行是允许的，但变频器则不允许。所以，如果原来的直流电动机在运行过程中有短时间过载现象的话，应考虑适当加大变频器的容量。 问题7 潜水泵在选用变频器时，应注意些什么？ （1）潜水泵的运行特点 潜水泵是在水底运行的，容易进入杂物。因此有以下特点。 1）进入杂物后将加重电动机的负荷。所以，潜水泵电动机具有较强的过载能力。 2）在杂物刚进入潜水泵时，可能产生较大的冲击电流。 （2）主要对策 1）加大变频器的容量。 2）在变频器和电动机之间串入一个电抗器，如图1所示。 问题8 一台变频器带动多台电动机时怎样选择容量？ 还是按最大电流原则进行选择。根据运行情况的不同，变频器的额定电流选择公式也不一样。主要有以下两种情形。 （1）多台电动机同时起动和运行 IN＞1.05～1.1×ΣIMN （3） 式中 ΣIMN——同时运行电动机的额定电流之和，单位为A。 （2）多台电动机分别起动 （4） 式中 IST——电动机的起动电流（为额定电流的5～7倍），单位为A； ΣIST——同时起动电动机的总起动电流，单位为A； K1——安全系数。如后起动电动机都从停止状态起动时，K1＝1.2；如后起动的电动机有可能从自由制动状态下重新起动时，K1＝1.5～2； K2——变频器的过载能力，K2＝1.5。 问题9 变频器几种控制方式有哪些主要特点？ 主要特点如表3所示。 说明：表3的指标因变频器的类别和电动机的特性而异，故表中数据仅供参考。 变频器的安装 问题10 变频器对周围环境有些什么要求？ 变频器是一台全晶体管设备，所以，对周围环境的要求和其他晶体管设备大致相同。 （1）环境温度 －10～40℃，测试环境温度的点应在距变频器约5cm处，如图3所示。 在环境温度大于＋40℃的情况下，每增加5℃，其运行功率应下降30％。 （2）环境湿度 相对湿度应不超过90％，无结露现象。

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