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变频器类型的选择
来源:远宁电气有限公司 发布时间:2015-10-28
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1.根据不同的负载类型选择
通用变频器通常分为三种类型,普通功能型U/f控制变频器,具有转矩控制功能的高功能型U/f控制变频器,矢量控制高性能型变频器和直接转矩控制型变频器。变频器类型要根据负载的要求选择。
风机、泵类负载,YL∝n2,低速下负载转矩较小,通常可以选择普通功能型。
恒转矩类负载,如挤压机、搅拌机、传送机、厂内运输电车、起重机等,则有两种情况:①采用普通功能型变频器,为了实现恒转矩调速,常采用加大电动机和变频器容量的办法,以提高低速转矩;②当前更多的是采用具有转矩控制功能的高功能型变频器实现恒转矩负载的调速运行,这种变频器低速转矩大,静态机械特性硬度大,不怕冲击负载,具有挖土机特性,而且,当前市场上这种变频器的性能价格比还是相当令人满意的。
恒转矩负载下的传动电动机,如果采用通用标准电动机,则应考虑低速下的强迫通风冷却。若是新设备投产,可以考虑专为变频调速设计加强绝缘等级并考虑了低速强迫通风的变频专用电动机。
轧钢、造纸、塑料薄膜加工线这一类对动态性能要求较高的生产机械,原来多采用直流传动方式。目前,矢量控制型变频器已经通用化,而且笼型异步电动机具有坚固耐周、不用维护、价格便宜等一些优点。因此对于要求高精度、快响应的生产机械,采用矢量控制高性能型通用变频器是一种很好的方案。无速度传感器直接转矩控制变频器在控制精度稍低的一些场合也有应用,且越来越广泛。
2.根据系统的控制方式选择
(1)开环控制方式。由变频器和异步电动机构成的变频调速控制系统主要有开环和闭环两种控制方式。开环控制方式一般采用普通功能的U/f控制通用变频器或无速度传感器矢量控制变频器。开环控制方案结构简单、运行可靠,但调速精度和动态响应特性不高,尤其是在低频区域更为明显,但对于一般控制要求的场合及风机、水泵类流体机械的控制,足以满足工艺要求。采用无速度传感器矢量控制变频器的开环控制系统,可以对异步电动机的磁通和转矩进行检测和控制,具有较高的静态控制精度和动态性能,转速精度可达0. 5%以上,并且转速响应较快,在一般精度要求的场合下,很适合采用这种开环控制系统,可以达到满意的控制性能,并且系统结构简单、可靠性高,唯一需要注意的是变频器的额定参数、输入和设定的电动机参数应与实际负载相匹配,否则难以达到预期效果。
如果将异步电动机更换成永磁同步电动机,就构成了永磁同步电动机开环控制变频调逮系统,此种控制系统具有电路简单、可靠性高的特点。同步电动机的轴转速始终等于同步转速,其转速只取决于供电频率而与负载大小无关,其机械特性曲线为平行于横轴的直线,具有良好的机械硬特性。如果采用高精度的通用变频器,在开环控制情况下,同步电动机的转速精度可达到0.01%以上,并且容易使电动机的转速精度与变频器频率控制精度相一致,所以特别适合多台电动机同步传动系统,如对静态转速精度要求甚高的化纤纺丝机等。采用这种开环控制系统,电路结构简单、调整方便、调速精度与通用变频器控制频率精度相同、运行效率高,特别适用于纺织、化纤、造纸等行业的高精度、多电动机同步传动系统。
(2)闭环控制方式。闭环控制方式一般采用带PID控制器的U/.f控制通用变频器或有速度传感器矢量控制变频器组成,适用于温度、压力、流量、速度、张力、位置、pH值等过程参数控制场合。采用带速度传感器的矢量控制变频器,要在异步电动机的轴上安装速度传感器或编码器,构成双闭环控制系统,如果系统内部空间很小,则安装工作就很困难,可以选取直接转矩控制变频器,但控制精度稍差一点。
3.选择变频器应满足的条件
(1)通用变频器适用于比较平稳的负载,一般不适于冲击性负载。如果将通用变频器使用到冲击负载上,由于负载转矩冲击性大,产生的冲击电流也很大,在起动时转矩提升功能往往无效,并易产生过电流跳闸,可选择大一档容量的变频器。
在大功率风机系统的风门调节不当时,由于气流的作用,会发生叶轮带动电动机转动产生逆流的现象,再生能量反馈回变频器,使直流中间单元电压升高,致使过电压保护动作,影响正常运行。这种情况下,即使不跳闸,变频器的温度也会升高,影响变频器的寿命,这时可增大变频器的容量并选用外部制动电阻制动,或采用共用母线方式以吸收再生能量。
(2)所选择变频器的类型应与被控制的异步电动机的参数匹配。所选择变频器的类型应与被控制异步电动机的负载类型、额定电流、额定功率、额定电压等级、额定频率、额定转速等相符,其中异步电动机的额定电流及通用变频器的转矩性能的匹配至关重要。我国Y系列通用三相异步电动机的最高效率是按工作电压380V、50Hz设计的,使用变频器控制时的最高效率也应在额定转速附近,且为恒转矩特性。若电动机运行频率过低,输出功率也降低,负载电流特增大,易发生电动机过热现象;反之,若运行频率过高,电动机的机械性能不适应,轴承磨损加大,会产生振动、温升增高、运行效率急剧下降、甚至一些机械部件遭到破坏。因此,对于要求低速性能好、调速范围宽的场合,应选用变频器专用电动机。
(3)专用型变频器的选择。所谓专用型变频器泛指特制的专用型变频器,如风机、水泵类、注塑机、抽油机、纺织机械等专用变频器,以及通过功能选卡在某一类机械上有应用特长的通用变频器,如丹佛斯变频器通过同步控制和位置控制选项卡可以构成多轴同步控制、伺服控制等应用于印刷机械、数控车床等,再如具有在某一类机械上的应用特性,如三菱FR A240、FR -A540系列变频器具有在输送机械、升降机械上应用的转矩特性等。对于专用机械设备往往由于工艺过程的要求有一些特定的特性和要求,专用变频器一般是充分考虑了这些要求并设置了一些专用功能,因此选用专用型变频器容易满足工艺要求。
4.变频器的选型依据和方法
(l)基本原则。选择变频器时,应以电动机的额定电流和负载特性为依据,选择变频器的额定容量,变频器的容量多数是以功率及相应的额定电流标注的,对于三相通用变频器而言,该功率是指该通用变频器可以适配的4极三相异步电动机满载连续运行的电动机功率。一般情况下,可以据此确定相应的变频器容量。如果要求变频器驱动6极以上异步电动机或特殊电动机,应根据被驱动电动机的额定电流来选择变频器的容量。用于变频器输出的电压(或电流)均含有谐波成分,必然影响其基波电流,所以在选择变频器时应适当加大容量。当电动机用于频繁起动、制动或较频繁地重载起动工作时,可选取大一档的变频器,以利于长期安全地运行。
一般风机、泵类负载不宜在15Hz以下运行,如果确实需要在15Hz以下长期运行,需要考虑电动机的容许温升,必要时应采用外置强迫风冷措施。
(2)变频器输出端允许连接的电缆长度是有限制的,长电缆运行时或控制几台电动机时,应采取措施抑制耦合电容的影响,并应放大一两档选择变频器容量或在变频器的输出端安装输出电抗器。在此种情况下变频器的控制方式只能为U/f控制方式,并且变频器无法实现对电动机的保护,需在每台电动机上加装热继电器实现保护。
(3)变频器用于控制高速电动机时,由于高速电动机的电抗小,会产生较多的谐波,因此选择的变频器的容量应稍大一些。
1)变频器驱动变极电动机时,应充分注意选择变频器的容量,使电动机的最大运行电流小于变频器的额定输出电流。另外,在运行中进行极数转换时,应先使电动机停止工作,否则会造成电动机空载加速,严重时会造成变频器损坏。
2)对于一些特殊的应用场合,如环境温度高、海拔高于1000m等,会引起通用变频器过电流,选择的变频器容量需放大一档。
3)变频器驱动绕线转子异步电动机时,应注意绕线转子异步电动机与普通异步电动机相比,阻抗小,易发生由于谐波电流而引起的过电流跳闸现象,应选择容量稍大的变频器。
4)变频器驱动同步电动机时,与工频电源相比会降低输出容量100/~20%,变频器的连续输出电流要大于同步电动机的额定电流。
5)变频器用于压缩机、振动机等转矩波动大的负载及油压泵等有功率峰值的负载时,按照电动机的额定电流选择变频器时,有时会发生峰值电流超过变频器所允许的最大电流值的现象,而引起跳闸。因此,应选择比其工频运行下的最大电流更大的电流作为选择变频器容量的依据。
6)变频器用于驱动潜水泵电动机时,因为和普通电动机相比,潜水泵电动机的额定电流比较大,所以选择变频器的额定电流时要以潜水泵电动机的额定电流为依据。
7)变频器用于驱动罗茨风机或特种风机时,由于其起动电流很大,所以选择变频器时一定要注恚变频器的容量是否足够大。
8)变频器不适用于驱动单相异步电动机,当通用变频器用作变频电源时,应在变频器输出侧加装特殊制作的隔离变压器。
(4)在选择和使用变频器前,应仔细阅读产品样本和使用说明书,如有不当之处应及时调整。http://www.ynele.com/
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