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1 引言

　　隨著電力電子學(xué)、微電子學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和控制理論的迅速發(fā)展，交流傳動(dòng)系統(tǒng)，在寬調(diào)速、高精度、快速響應(yīng)和四象限運(yùn)行等性能方面也達(dá)到了與直流調(diào)速相媲美的效果。尤其是以變頻器為核心的變頻調(diào)速因其優(yōu)異的調(diào)速性能而被公認(rèn)為最有發(fā)展前途的調(diào)速方式。目前，變頻器已邁進(jìn)了高性能、多功能、小型化和廉價(jià)化階段。為便于變頻器的合理使用，本文將對(duì)變頻器容量選擇過程作簡(jiǎn)略探討。

2 變頻器容量的選擇

　　變頻器容量的選擇是一個(gè)重要且復(fù)雜的問題，要考慮變頻器容量與電動(dòng)機(jī)容量的匹配，容量偏小會(huì)影響電動(dòng)機(jī)有效力矩的輸出，影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行，甚至損壞裝置，而容量偏大則電流的諧波分量會(huì)增大，也增加了設(shè)備投資。

　　2.1 變頻器容量選擇的三步驟

　?。?）了解負(fù)載性質(zhì)和變化規(guī)律，計(jì)算出負(fù)載電流的大小或作出負(fù)載電流圖i=f（t）；

　　（2）預(yù)選變頻器容量；

　　（3）校驗(yàn)預(yù)選變頻器，必要時(shí)進(jìn)行過載能力和起動(dòng)能力的校驗(yàn)。若都通過，則預(yù)選的變頻器容量便選定了；否則從（2）開始重新進(jìn)行，直到通過為止。

　　在滿足生產(chǎn)機(jī)械要求的前提下，變頻器容量越小越經(jīng)濟(jì)。

　　2.2 基于不同電動(dòng)機(jī)負(fù)載電流下的變頻器容量選擇

　?。?）變頻器的容量有三種表示方法

　　一般地說，變頻器的容量有三種表示方法：

　　額定電流；

　　適配電動(dòng)機(jī)的額定功率；

　　額定視在功率。

#p#分頁標(biāo)題#e#　?。?）變頻器的過載能力

　　不管是哪一種表示方法，歸根到底還是對(duì)變頻器額定電流的選擇，應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況根據(jù)電動(dòng)機(jī)有可能向變頻器吸收的電流來決定。通常變頻器的過載能力有兩種：

　　1.2倍的額定電流，可持續(xù)1min；

　　1.5倍的額定電流，可持續(xù)1min。

　　而且變頻器的允許電流與過程時(shí)間呈反時(shí)限的關(guān)系。如1.2（1.5）倍的額定電流可持續(xù)1min；而1.8（2.0）倍的額定電流，可持續(xù)0.5min。這就意味著：不論任何時(shí)候向電動(dòng)機(jī)提供在允許過載電流的持續(xù)時(shí)間都必須在限定的范圍內(nèi)；過載能力這個(gè)指標(biāo)，對(duì)電動(dòng)機(jī)來說，只有在起動(dòng)（加速）過程中才有意義，在運(yùn)行過程中，實(shí)際上等同于不允許過載。

3 如何根據(jù)電動(dòng)機(jī)負(fù)載電流來選擇變頻器的容量

　　3.1 一臺(tái)變頻器只供一臺(tái)電動(dòng)機(jī)使用（即一拖一）

　　在計(jì)算出負(fù)載電流后，還應(yīng)考慮三個(gè)方面的因素：一是用變頻器供電時(shí)，電動(dòng)機(jī)電流的脈動(dòng)相對(duì)工頻供電時(shí)要大些；二是電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)要求，即是由低頻、低壓起動(dòng)，還是額定電壓、額定頻率下直接起動(dòng)；三是變頻器使用說明書中的相關(guān)數(shù)據(jù)是用該公司的標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)測(cè)試出來的。要注意按常規(guī)設(shè)計(jì)生產(chǎn)的電機(jī)在性能上可能有一定差異，故計(jì)算變頻器的容量時(shí)要留適當(dāng)余量。

　　（1）恒定負(fù)載連續(xù)運(yùn)行時(shí)變頻器容量的計(jì)算

　　由低頻、低壓起動(dòng)，變頻器用來完成變頻調(diào)速時(shí)，要求變頻器的額定電流稍大于電動(dòng)機(jī)的額定電流即可：

　　ifn≥1.1imn

　　式中：ifn—變頻器額定電流；

　　imn—電動(dòng)機(jī)額定電流。

　　額定電壓、額定頻率直接起動(dòng)時(shí)，對(duì)三相電動(dòng)機(jī)而言，由電動(dòng)機(jī)的額定數(shù)據(jù)可知，起動(dòng)電流是額定電流的5～7倍。因而得用下式來計(jì)算變頻器的頻定電流ifn。

　　ifn≥imst/kfg

#p#分頁標(biāo)題#e#　　式中：imst—電動(dòng)機(jī)在額定電壓，額定頻率時(shí)的起動(dòng)電流；

　　kfg—變頻器的過載倍數(shù)。

　　（2）周期性變化負(fù)載連續(xù)運(yùn)行時(shí)變頻器容量的計(jì)算

　　很多情況下電動(dòng)機(jī)的負(fù)載具有周期性變化的特點(diǎn)。顯然，在此情況下，按最小負(fù)載選擇變頻器的容量，將出現(xiàn)過載，而按最大負(fù)載選擇，將是不經(jīng)濟(jì)的。由此推知，變頻器的容量可在最大負(fù)載與最小負(fù)載之間適當(dāng)選擇，以便變頻器得到充分利用而又不到過載。

　　首先作出電動(dòng)機(jī)負(fù)載電流圖n=φ（t）及i=f（t），然后求出平均負(fù)載電流iav再預(yù)選變頻器的容量，關(guān)于iav的計(jì)算采用如下公式：

　　iav=（i1t1+i2t2+…+ijtj+…）&pide;（t1+t2+…+tj+…）

　　考慮到過渡過程中，電動(dòng)機(jī)從變頻器吸收的電流要比穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)大，而上述iav沒有反映過渡過程中的情況。因此，變頻器的容量按ifn≥（1.1～1.2）iav修正后預(yù)選（式中，ij為第j段運(yùn)行狀態(tài)下的平均電流，tj為第j段運(yùn)行狀態(tài)下對(duì)應(yīng)的時(shí)間），同時(shí)若過渡過程在整個(gè)工作過程中占較大比重，則系數(shù)（1.1～1.2）選偏大的值。

　?。?）非周期性變化負(fù)載連續(xù)運(yùn)行時(shí)變頻器容量的計(jì)算

　　這種情形一般難以作出負(fù)載電流圖，可按電動(dòng)機(jī)在輸出最大轉(zhuǎn)矩時(shí)的電流計(jì)算變頻器的額定電流，可用下式確定：

　　ifn≥im（max）/kfg

　　式中：im（max）為電動(dòng)機(jī)在輸出最大轉(zhuǎn)矩時(shí)的電流。

    3.2 一臺(tái)變頻器同時(shí)供多臺(tái)電動(dòng)機(jī)使用（即一拖多）

　　除了要考慮一拖一的幾種情形外，還可以根據(jù)以下情況區(qū)別對(duì)待。

　?。?）各臺(tái)電動(dòng)機(jī)均由低頻低壓起動(dòng)，在正常運(yùn)行后不要求其中某臺(tái)因故障停機(jī)的電動(dòng)機(jī)重新直接起動(dòng)，這時(shí)變頻器容量為：

　　ifn≥im（max）+σimn

#p#分頁標(biāo)題#e#　　式中：σimn為其余各臺(tái)電動(dòng)機(jī)的額定電流之和；

　　im（max）為最大電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流。

　　（2）一部分電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)，另一部分電動(dòng)機(jī)由低頻、低壓起動(dòng)。除了使電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的總電流不超過變頻器的額定輸出電流之外，還要考慮所有直接起動(dòng)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流，即：

　　ifn≥（σimst’+σimn’）/ kfg

　　式中：σimst’為所有直接起動(dòng)電動(dòng)機(jī)在額定電壓，額定頻率下的起動(dòng)電流總和；

　　σimn’為全部電動(dòng)機(jī)額定電流的總和。

　　上述是變頻器容量選擇的一般原則和步驟。生產(chǎn)實(shí)際中，還需要針對(duì)具體生產(chǎn)機(jī)械的特殊要求，靈活處理，很多情況下，也可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或供應(yīng)商提供的建議，采用一些比較實(shí)用的方法。

4 變頻器起動(dòng)加速能力的校驗(yàn)

　　在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)（加速）的過程中電動(dòng)機(jī)不僅要負(fù)擔(dān)穩(wěn)速運(yùn)行的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，還要負(fù)擔(dān)加速轉(zhuǎn)矩，如果生產(chǎn)機(jī)械對(duì)起動(dòng)（加速）時(shí)間無特殊要求，可適當(dāng)延長(zhǎng)起動(dòng)（加速）時(shí)間來避讓峰值電流。若生產(chǎn)機(jī)械對(duì)起動(dòng)（加速）時(shí)間有一定要求，就要慎重考慮。

　　如前所述，變頻器的允許電流與過程時(shí)間呈反時(shí)限關(guān)系。如果電動(dòng)機(jī)起動(dòng)（加速）時(shí)，其電流小于變頻器的過載能力，則預(yù)選容量通過，如果電動(dòng)機(jī)起動(dòng)（加速）時(shí)，其電流已達(dá)到變頻器的過載能力，而要求的加速時(shí)間又與變頻器過載能力規(guī)定的時(shí)限發(fā)生沖突，這時(shí)，變頻器的容量應(yīng)在預(yù)選容量的基礎(chǔ)上增容。

5 結(jié)束語

　　本文結(jié)合實(shí)際中可能遇到的幾種情況，總結(jié)了在不同電動(dòng)機(jī)負(fù)載電流下變頻器容量的選擇方法，從而為變頻器容量的合理選擇提供了一些有益的參考。