交流電機變頻調速器的應用分析

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交流電機變頻調速器的應用分析

  【論文關鍵詞】:容量選擇;傳動系統;最高頻率;傳動比;制動電阻

    【論文摘要】:
對變頻調速器在實踐應用中容量的正確選擇、傳動系統的優化設計以及外接制動電阻等方面的問題,了一些經驗。
  
  
   隨着技術的迅速發展,交流電機變頻調速技術取得了突破性的進步,進入了普及應用階段。在我國,變頻調速器也正越來越廣泛地被採用,與此同是地,如何正確地選好、用好已成爲廣大用戶十分突出的問題了。
  
  1.關於容量選擇
  
   在變頻調速器的說明書中,爲了幫助用戶選擇容量,都有"配用電動機容量"一欄,然而,這一欄的含義卻不夠確切,常導致變頻器的誤選。
   各種生產中,電動機的容量主是根據發熱原則來選定的。就是說,在電動機帶得動的前提下,只要其溫升在允許範圍內,短時間的過載是允許的。電動機的過載能力一般定爲額定轉矩的1.8-2.2倍。電動機的溫升,所謂"短時間"至少也在十幾分鍾以上。而變頻調速器的過載能力爲:150%,l分鐘。這個指標,對電動機來說,只有在起動過程纔有意義,在運行過程中,實際上是不允許載。
   因此,"配用電動機容量"一欄的準確含義是"配用電動機的實際最大容量"。實際選擇變頻器時,可按電動機在工作過程中的最大電流來進行選擇,對於鼓風機和泵類負載,因屬於長期恆定負載,可直接按"配用電動機容量"來選擇。
  
  2.傳動系統進行優化設計
  
   交流異步電動機經變頻調速後,其有效轉矩和有效功率的範圍。配用變頻調速器時,必須根據生產機械的機械特性以及對調速範圍的要求等因素,對傳動系統進行優級化設計,優化設計的主要內容和大致方法如下:
   2.1 確定電動機的最高運行頻率
   (1)鼓風機和泵類負載,這類負載的`阻轉矩TL與轉速n的平方成正比TL=KTn2,輸出功率PL與轉速的在次方成正比PL=KPn3,(KT和KP爲常數),由此可知,如轉速超過額定轉速,負載的轉矩和功率將分別按平方律和立方律增加,因此,在一般情況下,不允許在額定頻率以上運行。
   (2)一般情況下,各種機械的強度、振動以及耐磨性能等,都是以電動機轉速不超過3000r/min爲前提設計的。因此,在沒有對機械重新進行設計的情況下,2級電機的最高運行頻率不要超過額定頻率太多。
   (3)當異步電機在額定頻率以上運行時,由於電源電壓是恆定的,其在調到fx時電磁轉矩Tx近乎和頻率調節比Kf的平方成反比,即T≈TN/Kf2(而TN爲額定頻率fN時的轉矩)。因此,最高運行頻率不宜超過額定頻率
   (4)異步電機在低頻下運行時,爲了獲得足夠的轉矩,常需進行轉矩補償。而轉矩補償將使電機的磁路趨於飽和,從而增加附加損失,降低了效率,因此,只要情況許可,應尺可能地提高運行頻率的上限。
   2.2 確定傳動系統的傳動比並校覈電動機的容量
   (1)鼓風機和泵類負載,一般均爲直接驅動,不必考慮傳動比的問題。
   (2)恆轉矩負載,首先,根據有效轉矩線以及所要求的頻率調節範圍,確定電機運行的最高頻率和最低頻率。
   假設已經確定的電動機最高運行頻率爲fmax最低運行頻率爲fmin與此對應的轉矩相對值爲tTL,則電動機的額定轉矩Tn=TL/qTL(TL負載轉矩)。如果原選電機並未留有餘量的話,則配用變頻調速器後,電動機的容量應擴大1/tTL倍。傳動系統的傳動比入等於電動機在最高運行頻率下的轉速nDmax負載所需求的最高轉速nLmax之比。