變頻器的容量計算與選擇（完整版）
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采用變頻器驅動(dòng)異步電動(dòng)機調速。在異步電動(dòng)機確定后，通常應根據異步電動(dòng)機的額定電流來(lái)選擇變頻器，或者根據異步電動(dòng)機實(shí)際運行中的電流值(最大值)來(lái)選擇變頻器。當運行方式不同時(shí)，變頻器容量的計算方式和選擇方法不同，變頻器應滿(mǎn)足的條件也不一樣。選擇變頻器容量時(shí)，變頻器的額定電流是一個(gè)關(guān)鍵量，變頻器的容量應按運行過(guò)程中可能出現的最大工作電流來(lái)選擇。變頻器的運行一般有以下幾種方式。
2連續運轉時(shí)所需的變頻器容量的計算
由于變頻器傳給電動(dòng)機的是脈沖電流，其脈動(dòng)值比工頻供電時(shí)電流要大，因此須將變頻器的容量留有適當的余量。此時(shí)，變頻器應同時(shí)滿(mǎn)足以下三個(gè)條件：
式中：PM、η、cosφ、UM、IM分別為電動(dòng)機輸出功率、效率(取0.85)、功率因數(取0.75)、電壓(V)、電流(A)。
K：電流波形的修正系數(PWM方式取1.05～1.1)
PCN：變頻器的額定容量(KVA)
ICN：變頻器的額定電流(A)
式中IM如按電動(dòng)機實(shí)際運行中的最大電流來(lái)選擇變頻器時(shí)，變頻器的容量可以適當縮小。
3加減速時(shí)變頻器容量的選擇
變頻器的最大輸出轉矩是由變頻器的最大輸出電流決定的。一般情況下，對于短時(shí)的加減速而言，變頻器允許達到額定輸出電流的130％～150％(視變頻器容量)，因此，在短時(shí)加減速時(shí)的輸出轉矩也可以增大；反之，如只需要較小的加減速轉矩時(shí)，也可降低選擇變頻器的容量。由于電流的脈動(dòng)原因，此時(shí)應將變頻器的最大輸出電流降低10％后再進(jìn)行選定。
4頻繁加減速運轉時(shí)變頻器容量的選定
根據加速、恒速、減速等各種運行狀態(tài)下的電流值，按下式確定：
I1CN＝[(I1t1+I2t2+…+I5t5)/(t1+t2+…t5)]K0
式中：I1CN：變頻器額定輸出電流(A)
I1、I2、…I5：各運行狀態(tài)平均電流(A)
t1、t2、…t5：各運行狀態(tài)下的時(shí)間
K0：安全系數(運行頻繁時(shí)取1.2，其它條件下為1.1)
5一臺變頻器傳動(dòng)多臺電動(dòng)機，且多臺電動(dòng)機并聯(lián)運行，即成組傳動(dòng)
用一臺變頻器使多臺電機并聯(lián)運轉時(shí)，對于一小部分電機開(kāi)始起動(dòng)后，再追加投入其他電機起動(dòng)的場(chǎng)合，此時(shí)變頻器的電壓、頻率已經(jīng)上升，追加投入的電機將產(chǎn)生大的起動(dòng)電流，因此，變頻器容量與同時(shí)起動(dòng)時(shí)相比需要大些。
以變頻器短時(shí)過(guò)載能力為150％，1min為例計算變頻器的容量，此時(shí)若電機加速時(shí)間在1min內，則應滿(mǎn)足以下兩式
若電機加速在1mn以上時(shí)
式中：nT：并聯(lián)電機的臺數
ns：同時(shí)起動(dòng)的臺數
PCN1：連續容量(KVA)PCN1=KPMnT/ηcos
PM：電動(dòng)機輸出功率
η：電動(dòng)機的效率(約取0.85)
cosφ：電動(dòng)機的功率因數(常取0.75)
Ks：電機起動(dòng)電流/電機額定電流
IM：電機額定電流
K：電流波形正系數(PWM方式取1.05～1.10)
PCN：變頻器容量(KVA)
ICN：變頻器額定電流(A)
變頻器驅動(dòng)多臺電動(dòng)機，但其中可能有一臺電動(dòng)機隨時(shí)掛接到變頻器或隨時(shí)退出運行。此時(shí)變頻器的額定輸出電流可按下式計算：
式中：IICN：變頻器額定輸出電流(A)
IMN：電動(dòng)機額定輸入電流(A)
IMQ：最大一臺電動(dòng)機的起動(dòng)電流(A)
K：安全系數，一般取1.05～1.10
J：余下的電動(dòng)機臺數
6電動(dòng)機直接起動(dòng)時(shí)所需變頻器容量的計算
通常，三相異步電動(dòng)機直接用工頻起動(dòng)時(shí)起動(dòng)電流為其額定電流的5～7倍，對于電動(dòng)機功率小于10kW的電機直接起動(dòng)時(shí)，可按下式選取變頻器。
I1CN≥IK/Kg
式中：IK：在額定電壓、額定頻率下電機起動(dòng)時(shí)的堵轉電流(A)；
Kg：變頻器的允許過(guò)載倍數Kg＝1.3～1.5
在運行中，如電機電流不規則變化，此時(shí)不易獲得運行特性曲線(xiàn)，這時(shí)可使電機在輸出最大轉矩時(shí)的電流限制在變頻器的額定輸出電流內進(jìn)行選定。
7大慣性負載起動(dòng)時(shí)變頻器容量的計算
通過(guò)變頻器過(guò)載容量通常多為125％、60s或150％、60s。需要超過(guò)此值的過(guò)載容量時(shí)，必須增大變頻器的容量。這種情況下，一般按下式計算變頻器的容量：
式中：GD2：換算到電機軸上的轉動(dòng)慣量值(Nm2)
TL：負載轉矩(Nm)
η，cosφ，nM分別為電機的效率(取0.85)，功率因數(取0.75)，額定轉速(r/min)。
tA：電機加速時(shí)間(s)由負載要求確定
K：電流波形的修正系數(PWM方式取1.05～1.10)
PCN：變頻器的額定容量(KVA)
8輕載電動(dòng)機時(shí)變頻器的選擇
電動(dòng)機的實(shí)際負載比電動(dòng)機的額定輸出功率小時(shí)，多認為可選擇與實(shí)際負載相稱(chēng)的變頻器容量，但是對于通用變頻器，即使實(shí)際負載小，使用比按電機額定功率選擇的變頻器容量小的變頻器并不理想，這主要是由于以下原因；
1)電機在空載時(shí)也流過(guò)額定電流的30％～50％的勵磁電流。
2)起動(dòng)時(shí)流過(guò)的起動(dòng)電流與電動(dòng)機施加的電壓、頻率相對應，而與負載轉矩無(wú)關(guān)，如果變頻器容量小，此電流超過(guò)過(guò)流容量，則往往不能起動(dòng)。
3)電機容量大，則以變頻器容量為基準的電機漏抗百分比變小，變頻器輸出電流的脈動(dòng)增大，因而過(guò)流保護容量動(dòng)作，往往不能運轉。
4)電機用通用變頻器起動(dòng)時(shí)，其起動(dòng)轉矩同用工頻電源起動(dòng)相比多數變小，根據負載的起動(dòng)轉矩特性，有時(shí)不能起動(dòng)。另外，在低速運轉區的轉矩有比額定轉矩減小的傾向，用選定的變頻器和電機不能滿(mǎn)足負載所要求的起動(dòng)轉矩和低速區轉矩時(shí)，變頻器和電機的容量還需要再加大。
以上介紹的是幾種不同情況下變頻器的容量計算與選擇方法，具體選擇容量時(shí)，既要充分利用變頻器的過(guò)載能力，又要不至于在負載運行時(shí)使裝置超溫。有些制造廠(chǎng)(如ABB公司)還備有確定裝置定額軟件，只要用戶(hù)提出明確的負載圖就可以確定裝置的輸出定額。
補充：一臺變頻器帶雙電機（并聯(lián)輸出）要注意什么問(wèn)題？
這樣用是簡(jiǎn)單的同步控制。其基本要求是：
1）：變頻器的額定電流必須大于/等于兩臺電機額定電流之和
2）：變頻器只能應用于V/F控制方式
3）：電機與變頻器的安裝距離如果不算太遠，電機引線(xiàn)可以并聯(lián)接入變頻器的輸出
4）：采用兩個(gè)電機支路的熱過(guò)載保護當然更好。
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