企業(yè)該怎么選擇合適的通用變頻器

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。

1、機(jī)械設(shè)備的負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性

在實(shí)踐中常將生產(chǎn)機(jī)械根據(jù)負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性的不同，分為三大類型：恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載、恒功率負(fù)載和降轉(zhuǎn)矩特性負(fù)載。選擇變頻器時(shí)自然應(yīng)以負(fù)載特性為基本依據(jù)。

1.1 降轉(zhuǎn)矩特性負(fù)載

在各種風(fēng)機(jī)、水泵、液壓泵中，隨著葉輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，空氣或液體在一定的速度范圍內(nèi)所產(chǎn)生的阻力大致與速度的二次方成正比，轉(zhuǎn)矩按轉(zhuǎn)速的二次方變化，負(fù)載功率按速度的三次方成正比變化，這類負(fù)載為降轉(zhuǎn)矩負(fù)載。

1.2 恒功率負(fù)載

這類負(fù)載的特點(diǎn)是需求轉(zhuǎn)矩TL與轉(zhuǎn)速n大體成反比，負(fù)載隨著電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的下降輸出轉(zhuǎn)矩反而增加，即在調(diào)速范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)速低力矩大、轉(zhuǎn)速高力矩小，電動(dòng)機(jī)的輸出功率不變。金屬切削機(jī)床的主軸和軋機(jī)、造紙機(jī)、薄膜生產(chǎn)線中的卷取機(jī)、開卷機(jī)等，都屬于恒功率負(fù)載。

負(fù)載的恒功率性質(zhì)是就一定的速度變化范圍而言的。當(dāng)速度很低時(shí)，受機(jī)械強(qiáng)度的限制，TL不可能無(wú)限增大，在低速下轉(zhuǎn)變?yōu)楹戕D(zhuǎn)矩性質(zhì)。負(fù)載的恒功率區(qū)和恒轉(zhuǎn)矩區(qū)對(duì)傳動(dòng)方案的選擇有很大的影響。電動(dòng)機(jī)在恒磁通調(diào)速時(shí)，最大允許輸出轉(zhuǎn)矩不變，屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速；而在弱磁調(diào)速時(shí)，最大允許輸出轉(zhuǎn)矩與速度成反比，屬于恒功率調(diào)速。如果電動(dòng)機(jī)的恒轉(zhuǎn)矩和恒功率調(diào)速的范圍與負(fù)載的恒轉(zhuǎn)矩和恒功率范圍相一致時(shí)，即所謂“匹配”的情況下，電動(dòng)機(jī)的容量和變頻器的容量均最小。

恒功率負(fù)載的機(jī)械特性較復(fù)雜，系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意不能使異步電動(dòng)機(jī)超過其同步轉(zhuǎn)速運(yùn)行，否則易造成破壞性機(jī)械故障。通常變頻器的容量一般取1.1～1.5倍異步電動(dòng)機(jī)的容量。

1.3 恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載

在恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載中，負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL與轉(zhuǎn)速n無(wú)關(guān)，任何轉(zhuǎn)速下負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL總保持恒定或基本恒定，負(fù)載功率則隨著負(fù)載速度的增高而線形增加。例如吊車、傳送帶、注塑機(jī)、攪拌機(jī)、提升機(jī)等摩擦類負(fù)載都屬于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載。這類負(fù)載采用變頻器控制的目的是實(shí)現(xiàn)設(shè)備自動(dòng)化、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、提高產(chǎn)品質(zhì)量。

變頻器拖動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載時(shí)，低速時(shí)的輸出轉(zhuǎn)矩要足夠大，并且要有足夠的過載能力，一般為150%額定電流。如果需要在低速下長(zhǎng)時(shí)穩(wěn)速運(yùn)行，應(yīng)該考慮異步電動(dòng)機(jī)的散熱能力，避免電動(dòng)機(jī)溫升過高。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意適當(dāng)增大異步電動(dòng)機(jī)的容量或增大變頻器的容量。變頻器的容量一般取1.1～1.5倍異步電動(dòng)機(jī)的容量。

2、根據(jù)負(fù)載特性選取適當(dāng)控制方式的變頻器

除變頻器制造工藝外，變頻器采用何種控制方式也是非常重要的。變頻器的控制方式主要分為開環(huán)控制和閉環(huán)控制兩種。其中開環(huán)控制方式，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能可靠，但調(diào)速精度和動(dòng)態(tài)反應(yīng)性能較低；而閉環(huán)控制方式可以根據(jù)流量、溫度、位置、速度、壓力等參數(shù)的變化進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，動(dòng)態(tài)反應(yīng)快，但某些時(shí)候?qū)崿F(xiàn)起來比較困難，且成本較高。用戶應(yīng)根據(jù)自身需求進(jìn)行選擇相應(yīng)的控制方式，從而獲得需要的調(diào)速特性。

3、根據(jù)安裝環(huán)境選取變頻器的防護(hù)結(jié)構(gòu)

選擇變頻器時(shí)應(yīng)考慮其安裝環(huán)境，其中包括環(huán)境溫度、濕度、粉塵含量、腐蝕性氣體等因素，這與變頻器能否長(zhǎng)期、可靠運(yùn)行關(guān)系重大。若無(wú)法滿足其運(yùn)行條件，需采用相應(yīng)的防護(hù)措施。

變頻器廠家大多會(huì)提供以下幾種常見的防護(hù)結(jié)構(gòu)供用戶選擇。

（1）開放型IP00，它從正面保護(hù)人體不能觸摸到變頻器內(nèi)部的帶電部分，適用于安裝在電控柜內(nèi)或電氣室內(nèi)的屏、盤、架上，尤其是多臺(tái)變頻器集中使用較好，但它對(duì)安裝環(huán)境要求較高。

（2）封閉型IP20、IP21，這種防護(hù)結(jié)構(gòu)的變頻器四周都有外罩，可在建筑物內(nèi)的墻上壁掛式安裝，可有少量的粉塵或少許溫度、濕度的場(chǎng)合，它適用于大多數(shù)的室內(nèi)安裝環(huán)境。

（3）密封型IP40、IP42，它適用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境條件較差的場(chǎng)合。

（4）密閉型IP54、IP55，它具有防塵、防水的防護(hù)結(jié)構(gòu)，適用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境條件差，有水淋、粉塵及一定腐蝕性氣體的場(chǎng)合。

工程現(xiàn)場(chǎng)選用變頻調(diào)速系統(tǒng)，應(yīng)根據(jù)自己的實(shí)際工藝要求和運(yùn)用場(chǎng)合選擇，應(yīng)權(quán)衡利弊，合理選用，綜合考量。只有正確、靈活地用好變頻器，交流變頻調(diào)速系統(tǒng)才能安全、可靠地運(yùn)行。