變頻器的容量直接關(guān)系到變頻調(diào)速系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性,因此,合理的容量將保證最優(yōu)的投資。變頻器的容量選擇在實(shí)際操作中存在很多誤區(qū),這里給出了3種基本的容量選擇方法,它們之間互為補(bǔ)充。
(1)從電流的角度
大多數(shù)變頻器容量可從3個(gè)角度表述:額定電流、可用電動(dòng)機(jī)功率和額定容量。其中后兩項(xiàng),變頻器生產(chǎn)廠家由本國或本公司生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)給出,或隨變頻器輸出電壓而降低,都很難確切表達(dá)變頻器的能力。
選擇變頻器時(shí),只有變頻器的額定電流是一個(gè)反映半導(dǎo)體變頻裝置負(fù)載能力的關(guān)鍵量。負(fù)載電流不超過變頻器額定電流是選擇變頻器容量的基本原則。需要著重指出的是,確定變頻器容量前應(yīng)仔細(xì)了解設(shè)備的工藝情況及電動(dòng)機(jī)參數(shù),如潛水電泵、繞線轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)的額定電流要大于普通籠型異步電動(dòng)機(jī)額定電流,冶金工業(yè)常用的輥道用電動(dòng)機(jī)不僅額定電流大很多,同時(shí)它允許短時(shí)處于堵轉(zhuǎn)工作狀態(tài),且輥道傳動(dòng)大多是多電動(dòng)機(jī)傳動(dòng),應(yīng)保證在無故障狀態(tài)下負(fù)載總電流均不允許超過變頻器的額定電流。
(2)從效率的角度
系統(tǒng)效率等于變頻器效率與電動(dòng)機(jī)效率的乘積,只有兩者都處在較高的效率下工作時(shí),系統(tǒng)效率才較高。從效率角度出發(fā),在選用變頻器功率時(shí),要注意以下幾點(diǎn):
1)變頻器功率值與電動(dòng)機(jī)功率值相當(dāng)時(shí)最合適,以利變頻器在高的效率值下運(yùn)轉(zhuǎn);
2)在變頻器的功率分級(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;
3)當(dāng)電動(dòng)機(jī)屬頻繁啟動(dòng)、制動(dòng)工作或處于重載啟動(dòng)且較頻繁工作時(shí),可選取大一級(jí)的變頻器,以利于變頻器長期、安全地運(yùn)行;
4)經(jīng)測試,電動(dòng)機(jī)實(shí)際功率確實(shí)有富余,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;
5)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,以利達(dá)到較高的節(jié)能效果。
變頻器負(fù)載率b與效率η的關(guān)系曲線見圖。
圖 負(fù)載率與效率的關(guān)系曲線
可見:當(dāng)β=50%時(shí),η=94%;當(dāng)β=100%時(shí),η=96%。雖然β增一倍,η變化僅2%,但對(duì)中、大功率如幾百千瓦至幾千千瓦電動(dòng)機(jī)而言亦是可觀的。系統(tǒng)效率等于變頻器效率與電動(dòng)機(jī)效率的乘積,只有兩者都處在較高的效率下工作時(shí),系統(tǒng)效率才較高。
(3)從計(jì)算功率的角度
對(duì)于連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的變頻器必須同時(shí)滿足以下3個(gè)計(jì)算公式。
1)滿足負(fù)載輸出:pcn≥pm/η。
2)滿足電動(dòng)機(jī)容量:pcn≥√3kueie×10-3。
3)滿足電動(dòng)機(jī)電流:icn≥kie。
式中,pcn為變頻器容量(單位為kva);pm為負(fù)載要求的電動(dòng)機(jī)軸輸出功率(單位為kw);ue為電動(dòng)機(jī)額定電壓(單位為v);ie為電動(dòng)機(jī)額定電流(單位為a);η為電動(dòng)機(jī)效率(通常約為0. 85);cosφ為電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)(通常約為0.75),k是電流波形補(bǔ)償系數(shù)(由于變頻器的輸出波形并不是完全的正弦波,還含有高次諧波的成分,其電流應(yīng)有所增加,通常k為1. 05~1. 1)。