1 引言
采用變頻器驅(qū)動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速。在異步電動(dòng)機(jī)確定后,通常應(yīng)根據(jù)異步電動(dòng)機(jī)的額定電流來選擇變頻器,或者根據(jù)異步電動(dòng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行中的電流值(最大值)來選擇變頻器。當(dāng)運(yùn)行方式不同時(shí),變頻器容量的計(jì)算方式和選擇方法不同,變頻器應(yīng)滿足的條件也不一樣。選擇變頻器容量時(shí),變頻器的額定電流是一個(gè)關(guān)鍵量,變頻器的容量應(yīng)按運(yùn)行過程中可能出現(xiàn)的最大工作電流來選擇。變頻器的運(yùn)行一般有以下幾種方式。
2 連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)所需的變頻器容量的計(jì)算
由于變頻器傳給電動(dòng)機(jī)的是脈沖電流,其脈動(dòng)值比工頻供電時(shí)電流要大,因此須將變頻器的容量留有適當(dāng)?shù)挠嗔。此時(shí),變頻器應(yīng)同時(shí)滿足以下三個(gè)條件:
式中:PM、η、cosφ、UM、IM分別為電動(dòng)機(jī)輸出功率、效率(取0.85)、功率因數(shù)(取0.75)、電壓(V)、電流(A)。
K:電流波形的修正系數(shù)(PWM方式取1.05~1.1)
PCN:變頻器的額定容量(KVA)
ICN:變頻器的額定電流(A)
式中IM如按電動(dòng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行中的最大電流來選擇變頻器時(shí),變頻器的容量可以適當(dāng)縮小。
3 加減速時(shí)變頻器容量的選擇
變頻器的最大輸出轉(zhuǎn)矩是由變頻器的最大輸出電流決定的。一般情況下,對(duì)于短時(shí)的加減速而言,變頻器允許達(dá)到額定輸出電流的130%~150%(視變頻器容量),因此,在短時(shí)加減速時(shí)的輸出轉(zhuǎn)矩也可以增大;反之,如只需要較小的加減速轉(zhuǎn)矩時(shí),也可降低選擇變頻器的容量。由于電流的脈動(dòng)原因,此時(shí)應(yīng)將變頻器的最大輸出電流降低10%后再進(jìn)行選定。
4 頻繁加減速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)變頻器容量的選定
根據(jù)加速、恒速、減速等各種運(yùn)行狀態(tài)下的電流值,按下式確定:
I1CN=[(I1t1+I2t2+…+I5t5)/(t1+t2+…t5)]K0
式中:I1CN:變頻器額定輸出電流(A)
I1、I2、…I5:各運(yùn)行狀態(tài)平均電流(A)
t1、t2、…t5:各運(yùn)行狀態(tài)下的時(shí)間
K0:安全系數(shù)(運(yùn)行頻繁時(shí)取1.2,其它條件下為1.1)
5 一臺(tái)變頻器傳動(dòng)多臺(tái)電動(dòng)機(jī),且多臺(tái)電動(dòng)機(jī)并聯(lián)運(yùn)行,即成組傳動(dòng)
用一臺(tái)變頻器使多臺(tái)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),對(duì)于一小部分電機(jī)開始起動(dòng)后,再追加投入其他電機(jī)起動(dòng)的場合,此時(shí)變頻器的電壓、頻率已經(jīng)上升,追加投入的電機(jī)將產(chǎn)生大的起動(dòng)電流,因此,變頻器容量與同時(shí)起動(dòng)時(shí)相比需要大些。
以變頻器短時(shí)過載能力為150%,1min為例計(jì)算變頻器的容量,此時(shí)若電機(jī)加速時(shí)間在1min內(nèi),則應(yīng)滿足以下兩式
若電機(jī)加速在1mn以上時(shí)
式中:nT:并聯(lián)電機(jī)的臺(tái)數(shù)
ns:同時(shí)起動(dòng)的臺(tái)數(shù)
PCN1:連續(xù)容量(KVA) PCN1=KPMnT/ηcos
PM:電動(dòng)機(jī)輸出功率
η:電動(dòng)機(jī)的效率(約取0.85)
cosφ:電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)(常取0.75)
Ks:電機(jī)起動(dòng)電流/電機(jī)額定電流
IM:電機(jī)額定電流
K:電流波形正系數(shù)(PWM方式取1.05~1.10)
PCN:變頻器容量(KVA)
ICN:變頻器額定電流(A)
變頻器驅(qū)動(dòng)多臺(tái)電動(dòng)機(jī),但其中可能有一臺(tái)電動(dòng)機(jī)隨時(shí)掛接到變頻器或隨時(shí)退出運(yùn)行。此時(shí)變頻器的額定輸出電流可按下式計(jì)算:
式中:IICN:變頻器額定輸出電流(A)
IMN:電動(dòng)機(jī)額定輸入電流(A)
IMQ:最大一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流(A)
K:安全系數(shù),一般取1.05~1.10
J:余下的電動(dòng)機(jī)臺(tái)數(shù)
6 電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)時(shí)所需變頻器容量的計(jì)算
通常,三相異步電動(dòng)機(jī)直接用工頻起動(dòng)時(shí)起動(dòng)電流為其額定電流的5~7倍,對(duì)于電動(dòng)機(jī)功率小于10kW的電機(jī)直接起動(dòng)時(shí),可按下式選取變頻器。
I1CN≥IK/Kg
式中:IK:在額定電壓、額定頻率下電機(jī)起動(dòng)時(shí)的堵轉(zhuǎn)電流(A);
Kg:變頻器的允許過載倍數(shù) Kg=1.3~1.5
在運(yùn)行中,如電機(jī)電流不規(guī)則變化,此時(shí)不易獲得運(yùn)行特性曲線,這時(shí)可使電機(jī)在輸出最大轉(zhuǎn)矩時(shí)的電流限制在變頻器的額定輸出電流內(nèi)進(jìn)行選定。
7 大慣性負(fù)載起動(dòng)時(shí)變頻器容量的計(jì)算
通過變頻器過載容量通常多為125%、60s或150%、60s。需要超過此值的過載容量時(shí),必須增大變頻器的容量。這種情況下,一般按下式計(jì)算變頻器的容量:
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