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式中:P-電動機功率,kW;T-轉矩(N.m);n-轉速(r/min)。

轉矩T與轉速n的關系根據負載種類大體可分為3種(見圖1):(1)即使速度變化轉矩也不大變化的恒轉負載,如圖1(a)所示。此類負載如傳送帶、起重機、臺車、擠壓機、壓縮機、羅茨風機等。(2)隨著轉速的降低,轉矩按轉速的平方減小的負載,如圖1(b)所示。此類負載如風機、各種液體泵等。(3)轉速越高,轉矩越小的恒功率負載,如圖1(c)所示。此類負載如扎機、機床主軸、卷取機等。

1.1.2 電機型式與參數

電機型式不一樣選擇變頻器也不一樣,大體分為鼠籠型、繞線型兩種,應用場合有高速與低速之分,聯軸器有齒輪傳動,還有防爆、制動等。另外,還要了解電機的相數、轉速、額定電壓和電流等。

1.1.3 調速參數

首先要了解調速范圍,從頻率上分0～400Hz與50～2000Hz,凡是在50Hz額定頻率以上調節的多半為恒功率負載。其次是了解調速精度,調節響應的快慢。

1.1.4 電源

要了解變頻器接入配電網變壓器容量以及電壓不平衡率;接入變頻器的同一電源母線上是否接有功率因數補償電容及其他整流裝置;接入變頻器的同一電源母線上是否接有其也怕干擾的電子設備。

1.2 變頻器的選擇

變頻調速技術近年在低壓風機水泵類機械中得到廣泛的應用,同時交流變頻調速技術也正朝著大容量,高電壓和高性能的方向發展。在氧化鋁行業,大量的大功率風機和泵類設備目前仍采用通過擋板、閥門等方式調整供應流量,由于擋板、閥門等方式是通過提高管道阻力來達到降低流量的目的的,應用中造成了大量的能源浪費,甚至影響企業的競爭能力。

1.2.1 變頻器分類

變頻器可分為交-直-交變頻和交-交變頻兩大類。

1.2.2 變頻器型式的選擇

(1)通用型:這類變頻器主要用于恒轉矩、恒功率負載。如國產的JP6C-T9型,日本產的FRENIC500G9S型。(2)節能型:這類變頻器主要用于風機泵等平方減負載。如國產的JP6C-J9型,日本產的FRENIC500P9S型。其起動轉矩只有50%以上,制動轉矩20%以上,專用于風機、泵節能。(3)專用型:這類變頻器主要用于電梯、軸承磨床等特殊負載。

1.2.3 變頻器控制方式選擇

根據控制對象要求的調速范圍,調速精度,響應速度來選擇變頻器的控制方式。變頻器的控制方式目前大致有4種:(1)最基本的V/f常數控制方式。這種方式是開環控制,維持磁通為常數,用正弦波脈寬調制SP2WM控制,可用于平方減轉矩負載,或恒轉矩負載,低速范圍要采取補償,調速范圍窄,調速精度不高,響應慢。(2)轉差頻率控制。轉差頻率控制是檢出電動機的轉速相對應的頻率與轉差頻率的和來給定變頻器的輸出,能控制與轉差率有直接關系的轉矩、電流。這種控制比V/f控制的調速范圍寬一些,精度高一些,響應快一點,但易受干擾,穩定性較低。(3)矢量控制。這種控制比前兩種控制完善的多,調速范圍寬,低速范圍起動力矩高,精度高達0.01%,響應很快,高精度調速都采用矢量控制變頻器SVPWM。(4)轉矩矢量控制。這種控制方式是目前國際上最先進的控制方式,它不同于前3種,前3種是模擬直流電動機的參數,進行保角變換而進行調節控制的,轉矩矢量控制是直接取交流電動機參數進行控制,控制簡單,精確度要求處理速度非常快,處理器DSP及很多硬件都是高速器件,價格較貴,目前國外一些公司有此產品,但未能推廣。

1.2.4變頻器參數選擇

根據電動機的電壓、電流、功率選擇變頻器的參數。

(1)電流。電動機的額定電流是指正弦50Hz電源的電流,而變頻器標定的額定電流輸出是指鋸齒正弦包絡線的電流,而且這個電流是按4極電動機計算的,因此在電流選擇時必須考慮I變=1.1I電,對于多極電動機必須檢驗變頻器的電流是否足夠。

(2)電壓。有單相220V,三相380V等的變頻器,也有高壓6kV/10kV變頻器,這要根據電動機的電壓而定。

(3)現在變頻器表示的容量,是指適配電動機容量,但要根據負載的性質而定,最好采用大一級的容量。

1.2.5 選擇變頻器用的逆變元件

變頻器最關鍵的逆變元件與變頻器的性能密切相關。現在市面上國外生產的變頻器逆變元件有以下幾種:

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