如何根據(jù)負(fù)載特性選擇變頻器

隨著變頻器技術(shù)的快速發(fā)展，變頻調(diào)速技術(shù)在各種電機(jī)應(yīng)用方案中已成主流。通用變頻器在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用為企業(yè)大大的節(jié)約了資源，降低了企業(yè)的成本，保護(hù)了生產(chǎn)設(shè)備。那么企業(yè)該怎么選擇合適的通用變頻器的呢？

正確選用變頻器對(duì)于機(jī)械設(shè)備的傳動(dòng)控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行時(shí)非常重要的，避免因選型錯(cuò)誤，引發(fā)設(shè)備故障，造成不必要的損失。首先應(yīng)明確選用變頻器的目的，其次在根據(jù)設(shè)備類型、負(fù)載特性、調(diào)速范圍、控制方式、使用環(huán)境、防護(hù)結(jié)構(gòu)等要求來選擇合適的變頻器。以此，來達(dá)到既滿足生產(chǎn)工藝，又實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的目的。

生產(chǎn)機(jī)械的種類繁多，性能和工藝要求各異，其轉(zhuǎn)矩特性也是不同的，因此，在應(yīng)用變頻器之前首先就要先搞清楚電動(dòng)機(jī)所帶負(fù)載的性質(zhì)，也就是負(fù)載特性，然后再選擇變頻器和電動(dòng)機(jī)。負(fù)載有三種類型：恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載、風(fēng)機(jī)泵類負(fù)載和恒功率負(fù)載。不同類型的負(fù)載應(yīng)該要選擇不同類型的變頻器。

（1）恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載：可以分為摩擦類負(fù)載和位能式負(fù)載。摩擦類服裝的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩通常要求額定轉(zhuǎn)矩的150%左右，制動(dòng)轉(zhuǎn)矩通常要求額定轉(zhuǎn)矩的100%左右，因此變頻器應(yīng)該選擇具有恒定轉(zhuǎn)矩特性，而且起動(dòng)和制動(dòng)轉(zhuǎn)矩都比較大，過載時(shí)間過載能力大的變頻器。位能負(fù)載通常要求大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和能量回饋功能，能夠快速實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)，變頻器應(yīng)該選擇具有四象限運(yùn)行能力的變頻器。

（2）風(fēng)機(jī)泵類負(fù)載：負(fù)機(jī)泵類風(fēng)載是典型的平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載，低速下負(fù)載非常小，并且與轉(zhuǎn)速平方成正比，通用變頻器與標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)的組合zui合適。這類負(fù)載對(duì)變頻器的性能要求并不高，只要求經(jīng)濟(jì)性和可靠性，因此要選擇具有U/f=const控制模式的變頻器就可以了。

（3）恒功率負(fù)載：恒功率負(fù)載指轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速成反比，但功率保持恒定的負(fù)載，比如卷取機(jī)、機(jī)床等。對(duì)恒功率特性的服裝配用變頻器的絲毫，應(yīng)該要注意的問題：在工頻以上頻率范圍內(nèi)變頻器輸出電壓為定值控制，因此電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩和負(fù)載轉(zhuǎn)矩有相反傾向，標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)和通用變頻器的組合難以適應(yīng)，因此要專門設(shè)計(jì)。

變頻器的負(fù)載看起來好像有很多類型，比如擠出料，卷取，吊物體，吹風(fēng)等等，實(shí)際上歸納起來，負(fù)載大概分為分為①摩擦性負(fù)載；②重力負(fù)載；③流體負(fù)載；④慣性負(fù)載。而機(jī)械負(fù)載一般分為三種負(fù)載特性：①恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載、②平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載、③恒功率負(fù)載； 為了大家方便理解機(jī)械負(fù)載特性和轉(zhuǎn)矩特性，特別制作了下表。

負(fù)載特性及電動(dòng)機(jī)輸出功率與轉(zhuǎn)速的關(guān)系如下； 對(duì)于恒功率、恒轉(zhuǎn)矩、平方轉(zhuǎn)矩、遞減功率、負(fù)轉(zhuǎn)矩五種，

①對(duì)于恒轉(zhuǎn)矩類負(fù)載，如擠壓機(jī)、攪拌機(jī)、傳送帶、廠內(nèi)運(yùn)輸電車、起重機(jī)構(gòu)等，如采用普通功能型變頻器，要實(shí)現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩速，常采用加大電動(dòng)機(jī)和變頻器容量的辦法，以提高低速轉(zhuǎn)矩;如采用具有轉(zhuǎn)矩控制功能的高功能型變頻器來實(shí)現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的調(diào)速運(yùn)行，則更理想。因?yàn)檫@種變頻器低速轉(zhuǎn)矩大，靜態(tài)機(jī)械特性硬度大，不怕負(fù)載沖擊，具有挖土機(jī)特性。

②對(duì)于要求精度高、動(dòng)態(tài)性能好、速度響應(yīng)快的生產(chǎn)機(jī)械，如造紙機(jī)、注塑機(jī)、軋鋼機(jī)等，應(yīng)采用矢量控制或直接轉(zhuǎn)矩控制的高性能型通用變頻器。

③對(duì)于恒功率負(fù)載，如車床、刨床、鼓風(fēng)機(jī)等，由于沒有恒功率特性的變頻器，可依靠 U/f 控制方式來實(shí)現(xiàn)恒功率。

④對(duì)于風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載，由于負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的平方成正比，低速時(shí)負(fù)載轉(zhuǎn)矩較小，diangon.com通?？蛇x擇專用或普通功能型通用變頻器。 必須指出，有些通用型變頻器對(duì)三種負(fù)載都可以適用，所以通用型變頻器雖然價(jià)格高一點(diǎn)，但它物有所值。見下圖所示。

電動(dòng)機(jī)功率與轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的乘積成正比，即使對(duì)于相同功率的電動(dòng)機(jī)，負(fù)載性質(zhì)不同，所需的變頻器容量也不相同。其中平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載所需的變頻器容量較恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的低，所以得出變頻器和電動(dòng)機(jī)組合成一個(gè)變頻調(diào)速系統(tǒng)，并且兩者之間的技術(shù)參數(shù)均符合要求時(shí)，才能夠滿足低速及高速條件下的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩要求。例如；變頻器的類型要根據(jù)負(fù)載要求來選擇。

（1）對(duì)于恒轉(zhuǎn)矩類負(fù)載，如擠壓機(jī)、攪拌機(jī)、傳送帶、廠內(nèi)運(yùn)輸電車、起重機(jī)構(gòu)等，如采用普通功能型變頻器，要實(shí)現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，常采用加大電動(dòng)機(jī)和變頻器容量的辦法，以提高低速轉(zhuǎn)矩；如采用具有轉(zhuǎn)矩控制功能的高功能型變頻器來實(shí)現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的調(diào)速運(yùn)行。則更理想。因?yàn)檫@種變頻器低速轉(zhuǎn)矩大，靜態(tài)機(jī)械特性硬度大，不怕負(fù)載沖擊，具有挖土機(jī)特性。 （2）對(duì)于要求精度高、動(dòng)態(tài)性能好、速度響應(yīng)快的生產(chǎn)機(jī)械如造紙機(jī)、注塑機(jī)、軋鋼機(jī)等，應(yīng)采用矢量控制或直接轉(zhuǎn)矩控制的高性能型通用變頻器。

（3）對(duì)于恒功率負(fù)載，如車床、刨床、鼓風(fēng)機(jī)等，由于沒有恒功率特性的變頻器，可依靠U/ F控制方式來實(shí)現(xiàn)恒功率。

（4）對(duì)于風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載，由于負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的平方成正比低速時(shí)負(fù)載轉(zhuǎn)矩較小，通?？蛇x擇專用或普通功能型通用變頻器 友情提示： 有些通用型變頻器對(duì)三種負(fù)載都可以適用。還得注意以下幾點(diǎn)，才能夠?qū)崿F(xiàn)變頻器與電動(dòng)機(jī)合理配套，達(dá)到理想的調(diào)速與節(jié)能運(yùn)行、在兩者的配置上應(yīng)注意以下問題。

①由于變頻器輸出的電源往往帶有高次諧波，從而會(huì)增加電動(dòng)機(jī)的總損耗，即使在額定頻率下運(yùn)行，電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩也會(huì)有所降低，如在額定頻率以上或以下調(diào)速時(shí)，電動(dòng)機(jī)額定輸出轉(zhuǎn)矩都不可能用足。要是不論轉(zhuǎn)速高低，都始終需要額定轉(zhuǎn)矩輸出，則應(yīng)采用容量較大的電動(dòng)機(jī)降容使用才行。

②從效率（即節(jié)能）角度出發(fā)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。

a、變頻器功率值與電動(dòng)機(jī)功率值相當(dāng)時(shí)最合適，以利變頻器在較高的效率下運(yùn)行。

b、在變頻器功率分級(jí)與電動(dòng)機(jī)功率分級(jí)不相同時(shí)，則變頻器的功率要盡可能接近電動(dòng)機(jī)的功率，但應(yīng)略大于電動(dòng)機(jī)的功率。

c、當(dāng)電動(dòng)機(jī)頻繁啟動(dòng)、制動(dòng)工作或重載啟動(dòng)且較頻繁工作時(shí)，可選用大一級(jí)的變頻器，以利于變頻器長期、安全地運(yùn)行。

d、當(dāng)電動(dòng)機(jī)實(shí)際功率有富余時(shí)，可以考慮選用功率小于電動(dòng)機(jī)功率的變頻器，但要注意瞬時(shí)峰值電流是否會(huì)造成過電流保護(hù)動(dòng)作。

e、當(dāng)變頻器與電動(dòng)機(jī)功率不相同時(shí)，則必須相應(yīng)調(diào)整節(jié)能程序的設(shè)置，以達(dá)到較高的節(jié)能效果。 變頻器在U/F為常數(shù)的工作方式下，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩與頻率成正比，所以在低頻啟動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩極小。例如，10Hz時(shí)某Y系列電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩約為額定轉(zhuǎn)矩的50％，所以在選擇電動(dòng)機(jī)類型時(shí)，要特別注意低頻啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩的變化。 種載啟動(dòng)時(shí)，應(yīng)該考慮靜摩擦轉(zhuǎn)矩的問題，電動(dòng)機(jī)必須有足夠大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩來確保有載啟動(dòng)。