浅析变频器的选型计算
2020-09-16毛立伟王志刚
毛立伟 王志刚
摘要：在工业中变频器被广泛应用，交流变频调速在现代工业生产和日常生活等国民经济中越来越广泛地得到应用，这就不可避免地会遇到如何选择变频器容量问题，而市场上的变频器类型也多种多样，如何在众多的类型中选择出符合现场实际的变频器就显得十分重要，现就根据实践中的一些应用，对变频器的选型计算进行浅析。
关键词：变频器;选型计算
前言
变频器是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备，一台变频器选择的好坏，不仅关系到费用方面，更是关系到以后的生产是否能够达到长周期安全平稳运行，因此，在选择变频器容量前应仔细了解设备的工艺情况及电动机参数，并适当考虑电动机的类型和工作特性，留有一定的余量，根据现场实际和负载类型合理计算出所用变频器的容量。以下是变频器的选型计算方法：
1以电动机实际功率，选择变频器容量
先实测电动机实际功率，然后确定变频器的容量。
对于电动机“大马拉小车”的情况，变频器可按下式计算（以泵为例）
Pf-K1（P-K2Q△P）
式中：Pf：變频器容量kW;
K1：电动机和泵调速后效率变化系数，一般可取1.1～1.2;
P：调速前电动机实测功率，kW;
K2：换算系数，取0.278;
Q：泵的实测流量，mVh;
AP：泵出口与干线压力差，MPa
2电动机额定电流法
在选用变频器时，通常先根据电动机的额定电流（或电动机运行中的最大电流）来选择变频器，再确定变频器的容量和输出电流是否满足电动机运行条件。
对于电动机连续运转时所需的变频器容量的计算：由于变频器输出的电流是经过IBGT管逆变后的脉动电流，脉动值比工频供电时电流要大，因此，在选用变频器的容量时要注意留有余量，并必须同时满足以下3个条件：
PCN≥KPM/ηCOSФ，
PCN≥K√3UMIMcosФ×103;
ICN≥kIM
式中：
PCN：变频器额定容量，kV-A;
PM：负载要求的电动机轴输出功率，kW;
uM：电动机电压，V;
IM：电动机电流，A;
H：电动机效率（通常约为0.85）;
COSФ：电动机功率因数（通常约为0.75）;
K：电流波形补偿系数（由于变频器的输出波形并不是完全的正弦波，而含有谐波的成分，其电流应有所增加，通常k为1.05～1.1）。
式中的IM如果按照电动机实际运行中的最大电流来选择，变频器的容量可以适当减小。
3变频器额定电流法
我们使用的变频器说明书中通常会列出产品的额定电流、相配套的电动机功率和额定容量3个主要参数，其中电动机功率和额定容量，大都是参考值，不能代表变频器的实际带负载能力，而额定电流是反映变频器带负载能力的重要参数，因此，选用的变频器的额定电流要大于电动机的额定电流，这是选择变频器容量的依据，电动机的额定功率只能作为参考。
3.1一般按下列情况选择或校核需要的变频器容量。
（1）当变频器驱动一台电动机时
IINVN≥kIMN
式中：IINVN——通用变频器额定输出电流（A）;
k——电流波形补偿系数，一般取1.05—1.1;
IMN——电动机额定输入电流（A）。
电动机如果由软启动器启动或由低压低频启动，变频器只是用来完成变频调速时，要求变频器的额定电流稍大于电动机的额定电流即可：
IFN≥1.1IMN
式中，IFN为变频器的电流;IMN电动机的额定电流。
（2）当变频器驱动多台电动机，且多台电动机同时运行同时停止时
IINVN≥kΣIMN
（3）当变频器驱动多台电动机，但其中可能有一台电动机随时挂接到变频器或随时退出运行时
IINVN≥kΣIMN+0.9IMQ
式中IMQ——最大一台电动机的起动电流（A）。
如果电动机和负载的转动惯量很大，按上述公式初步选定变频器容量后，还应进行适当修正。例如三相异步电动机重载起动，在200%额定电流情况下，60S才能完成起动，而在150%额定电流情况下80S才能完成起动。此时，选择变频器容量时，其额定电流应在原先计算的额定输出电流上再增加30%左右，即1.3IINVN
对加速时间有特殊要求时，变频器所需容量可按下式计算
（knTL/937ηCOSφ）+（GD2n/375tA）≤变频器容量
式中GD2——换算到电动机轴上的总GD2（kgm2）;
tA——电动机加速时间（s）;
TL——负载转矩（N-m）;
η——电动机效率，通常约0.85;
COSφ——电动机功率因数;
n——电动机额定转速（r/min）。
