式中:P-电动机功率,kW;T-转矩(N.m);n-转速(r/min)。

转矩T与转速n的关系根据负载种类大体可分为3种(见图1):(1)即使速度变化转矩也不大变化的恒转负载,如图1(a)所示。此类负载如传送带、起重机、台车、挤压机、压缩机、罗茨风机等。(2)随着转速的降低,转矩按转速的平方减小的负载,如图1(b)所示。此类负载如风机、各种液体泵等。(3)转速越高,转矩越小的恒功率负载,如图1(c)所示。此类负载如扎机、机床主轴、卷取机等。

1.1.2 电机型式与参数

电机型式不一样选择变频器也不一样,大体分为鼠笼型、绕线型两种,应用场合有高速与低速之分,联轴器有齿轮传动,还有防爆、制动等。另外,还要了解电机的相数、转速、额定电压和电流等。

1.1.3 调速参数

首先要了解调速范围,从频率上分0～400Hz与50～2000Hz,凡是在50Hz额定频率以上调节的多半为恒功率负载。其次是了解调速精度,调节响应的快慢。

1.1.4 电源

要了解变频器接入配电网变压器容量以及电压不平衡率;接入变频器的同一电源母线上是否接有功率因数补偿电容及其他整流装置;接入变频器的同一电源母线上是否接有其也怕干扰的电子设备。

1.2 变频器的选择

变频调速技术近年在低压风机水泵类机械中得到广泛的应用,同时交流变频调速技术也正朝着大容量,高电压和高性能的方向发展。在氧化铝行业,大量的大功率风机和泵类设备目前仍采用通过挡板、阀门等方式调整供应流量,由于挡板、阀门等方式是通过提高管道阻力来达到降低流量的目的的,应用中造成了大量的能源浪费,甚至影响企业的竞争能力。

1.2.1 变频器分类

变频器可分为交-直-交变频和交-交变频两大类。

1.2.2 变频器型式的选择

(1)通用型:这类变频器主要用于恒转矩、恒功率负载。如国产的JP6C-T9型,日本产的FRENIC500G9S型。(2)节能型:这类变频器主要用于风机泵等平方减负载。如国产的JP6C-J9型,日本产的FRENIC500P9S型。其起动转矩只有50%以上,制动转矩20%以上,专用于风机、泵节能。(3)专用型:这类变频器主要用于电梯、轴承磨床等特殊负载。

1.2.3 变频器控制方式选择

根据控制对象要求的调速范围,调速精度,响应速度来选择变频器的控制方式。变频器的控制方式目前大致有4种:(1)最基本的V/f常数控制方式。这种方式是开环控制,维持磁通为常数,用正弦波脉宽调制SP2WM控制,可用于平方减转矩负载,或恒转矩负载,低速范围要采取补偿,调速范围窄,调速精度不高,响应慢。(2)转差频率控制。转差频率控制是检出电动机的转速相对应的频率与转差频率的和来给定变频器的输出,能控制与转差率有直接关系的转矩、电流。这种控制比V/f控制的调速范围宽一些,精度高一些,响应快一点,但易受干扰,稳定性较低。(3)矢量控制。这种控制比前两种控制完善的多,调速范围宽,低速范围起动力矩高,精度高达0.01%,响应很快,高精度调速都采用矢量控制变频器SVPWM。(4)转矩矢量控制。这种控制方式是目前国际上最先进的控制方式,它不同于前3种,前3种是模拟直流电动机的参数,进行保角变换而进行调节控制的,转矩矢量控制是直接取交流电动机参数进行控制,控制简单,精确度要求处理速度非常快,处理器DSP及很多硬件都是高速器件,价格较贵,目前国外一些公司有此产品,但未能推广。

1.2.4变频器参数选择

根据电动机的电压、电流、功率选择变频器的参数。

(1)电流。电动机的额定电流是指正弦50Hz电源的电流,而变频器标定的额定电流输出是指锯齿正弦包络线的电流,而且这个电流是按4极电动机计算的,因此在电流选择时必须考虑I变=1.1I电,对于多极电动机必须检验变频器的电流是否足够。

(2)电压。有单相220V,三相380V等的变频器,也有高压6kV/10kV变频器,这要根据电动机的电压而定。

(3)现在变频器表示的容量,是指适配电动机容量,但要根据负载的性质而定,最好采用大一级的容量。

1.2.5 选择变频器用的逆变元件

变频器最关键的逆变元件与变频器的性能密切相关。现在市面上国外生产的变频器逆变元件有以下几种:

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