淺析變頻器的選型計算

毛立偉 王志剛

摘要：在工業中變頻器被廣泛應用，交流變頻調速在現代工業生產和日常生活等國民經濟中越來越廣泛地得到應用，這就不可避免地會遇到如何選擇變頻器容量問題，而市場上的變頻器類型也多種多樣，如何在眾多的類型中選擇出符合現場實際的變頻器就顯得十分重要，現就根據實踐中的一些應用，對變頻器的選型計算進行淺析。

關鍵詞：變頻器;選型計算

前言

變頻器是應用變頻技術與微電子技術，通過改變電機電源頻率方式來控制交流電動機的電力控制設備，一臺變頻器選擇的好壞，不僅關系到費用方面，更是關系到以后的生產是否能夠達到長周期安全平穩運行，因此，在選擇變頻器容量前應仔細了解設備的工藝情況及電動機參數，并適當考慮電動機的類型和工作特性，留有一定的余量，根據現場實際和負載類型合理計算出所用變頻器的容量。以下是變頻器的選型計算方法：

1以電動機實際功率，選擇變頻器容量

先實測電動機實際功率，然后確定變頻器的容量。

對于電動機“大馬拉小車”的情況，變頻器可按下式計算（以泵為例）

Pf-K1（P-K2Q△P）

式中：Pf：變頻器容量kW;

K1：電動機和泵調速后效率變化系數，一般可取1.1～1.2;

P：調速前電動機實測功率，kW;

K2：換算系數，取0.278;

Q：泵的實測流量，mVh;

AP：泵出口與干線壓力差，MPa

2電動機額定電流法

在選用變頻器時，通常先根據電動機的額定電流（或電動機運行中的最大電流）來選擇變頻器，再確定變頻器的容量和輸出電流是否滿足電動機運行條件。

對于電動機連續運轉時所需的變頻器容量的計算：由于變頻器輸出的電流是經過IBGT管逆變后的脈動電流，脈動值比工頻供電時電流要大，因此，在選用變頻器的容量時要注意留有余量，并必須同時滿足以下3個條件：

PCN≥KPM/ηCOSФ，

PCN≥K√3UMIMcosФ×10³;

ICN≥kIM

式中：

PCN：變頻器額定容量，kV-A;

PM：負載要求的電動機軸輸出功率，kW;

uM：電動機電壓，V;

IM：電動機電流，A;

H：電動機效率（通常約為0.85）;

COSФ：電動機功率因數（通常約為0.75）;

K：電流波形補償系數（由于變頻器的輸出波形并不是完全的正弦波，而含有諧波的成分，其電流應有所增加，通常k為1.05～1.1）。

式中的IM如果按照電動機實際運行中的最大電流來選擇，變頻器的容量可以適當減小。

3變頻器額定電流法

我們使用的變頻器說明書中通常會列出產品的額定電流、相配套的電動機功率和額定容量3個主要參數，其中電動機功率和額定容量，大都是參考值，不能代表變頻器的實際帶負載能力，而額定電流是反映變頻器帶負載能力的重要參數，因此，選用的變頻器的額定電流要大于電動機的額定電流，這是選擇變頻器容量的依據，電動機的額定功率只能作為參考。

3.1一般按下列情況選擇或校核需要的變頻器容量。

（1）當變頻器驅動一臺電動機時

IINVN≥kIMN

式中：IINVN——通用變頻器額定輸出電流（A）;

k——電流波形補償系數，一般取1.05—1.1;

IMN——電動機額定輸入電流（A）。

電動機如果由軟啟動器啟動或由低壓低頻啟動，變頻器只是用來完成變頻調速時，要求變頻器的額定電流稍大于電動機的額定電流即可：

IFN≥1.1IMN

式中，IFN為變頻器的電流;IMN電動機的額定電流。

（2）當變頻器驅動多臺電動機，且多臺電動機同時運行同時停止時

IINVN≥kΣIMN

（3）當變頻器驅動多臺電動機，但其中可能有一臺電動機隨時掛接到變頻器或隨時退出運行時

IINVN≥kΣIMN+0.9IMQ

式中IMQ——最大一臺電動機的起動電流（A）。

如果電動機和負載的轉動慣量很大，按上述公式初步選定變頻器容量后，還應進行適當修正。例如三相異步電動機重載起動，在200%額定電流情況下，60S才能完成起動，而在150%額定電流情況下80S才能完成起動。此時，選擇變頻器容量時，其額定電流應在原先計算的額定輸出電流上再增加30%左右，即1.3IINVN

對加速時間有特殊要求時，變頻器所需容量可按下式計算

（knTL/937ηCOSφ）+（GD2n/375tA）≤變頻器容量

式中GD2——換算到電動機軸上的總GD2（kgm²）;

tA——電動機加速時間（s）;

TL——負載轉矩（N-m）;

η——電動機效率，通常約0.85;

COSφ——電動機功率因數;

n——電動機額定轉速（r/min）。