隨著變頻技術(shù)的快速發(fā)展，變頻調(diào)速技術(shù)已成為各種電機(jī)應(yīng)用方案中的主流。極大得擴(kuò)展了變頻技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用價(jià)值，大大節(jié)約了資源，降低了企業(yè)成本，保護(hù)了生產(chǎn)設(shè)備。那么企業(yè)應(yīng)該如何選擇合適的通用變頻器（Variable-frequency Drive，以下簡(jiǎn)稱VFD）？
正確選擇VFD對(duì)于機(jī)械設(shè)備的傳動(dòng)控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行至關(guān)重要，以免因選擇不當(dāng)而造成設(shè)備故障和不必要的損失。首先要明確選擇VFD的用途，然后根據(jù)設(shè)備類型、負(fù)荷特性、調(diào)速范圍、控制方式、使用環(huán)境、保護(hù)結(jié)構(gòu)等要求選擇合適的VFD使用。這樣才能滿足生產(chǎn)工藝，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益。
一、機(jī)械設(shè)備的負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性。
在實(shí)踐中，根據(jù)負(fù)載扭矩特性的不同，生產(chǎn)機(jī)械往往分為三種類型:恒扭矩負(fù)載、恒功率負(fù)載和減扭矩負(fù)載。選擇VFD，應(yīng)以負(fù)荷特性為基本依據(jù)。
1、降低扭矩特性負(fù)載。
在各種風(fēng)機(jī)、水泵、液壓泵中，隨著葉輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，空氣或液體在一定速度范圍內(nèi)產(chǎn)生的阻力大致與速度的二次冪成正比，扭矩按速度的二次冪變化，負(fù)載功率按速度的三次冪變化。這種負(fù)載是扭矩減小負(fù)載。
2、恒功率負(fù)載。
這類負(fù)載的特點(diǎn)是所需扭矩TL與轉(zhuǎn)速n大致成反比，負(fù)載的輸出扭矩隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速的降低而增加，即在速度控制范圍內(nèi)，電機(jī)的輸出功率保持不變。薄膜生產(chǎn)線中的金屬切割機(jī)和軋機(jī)的主軸、造紙機(jī)、卷取機(jī)和開(kāi)卷機(jī)都是恒功率負(fù)載。
負(fù)載的恒定功率特性是根據(jù)一定的速度變化范圍。當(dāng)轉(zhuǎn)速很低時(shí)，由于機(jī)械強(qiáng)度的限制，TL不能無(wú)限增加，在低速時(shí)變成恒轉(zhuǎn)矩性質(zhì)。負(fù)載的恒功率區(qū)和恒轉(zhuǎn)矩區(qū)對(duì)傳動(dòng)方案的選擇影響很大。當(dāng)電機(jī)采用恒磁通調(diào)節(jié)時(shí)，最大允許輸出轉(zhuǎn)矩不變，屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)。但弱磁調(diào)速中，最大允許輸出轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速成反比，屬于恒功率調(diào)速。如果電機(jī)的恒轉(zhuǎn)矩恒功率調(diào)速范圍與負(fù)載的恒轉(zhuǎn)矩恒功率范圍一致，即在所謂的“匹配”條件下，電機(jī)的容量和VFD的容量最小。
恒功率負(fù)載的機(jī)械特性比較復(fù)雜，因此在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)異步電動(dòng)機(jī)不應(yīng)超過(guò)其同步轉(zhuǎn)速運(yùn)行，否則容易造成破壞性的機(jī)械故障。通常VFD的容量一般是異步電動(dòng)機(jī)的1.1 ~ 1.5倍。
3、恒定扭矩負(fù)載。
在恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載下，負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL與轉(zhuǎn)速n無(wú)關(guān)，在任意轉(zhuǎn)速下，負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL始終保持恒定或基本恒定，而負(fù)載功率隨著負(fù)載轉(zhuǎn)速的增加而線性增加。例如，起重機(jī)、傳送帶、注塑機(jī)、攪拌機(jī)和起重機(jī)等摩擦負(fù)載都是恒定扭矩負(fù)載。對(duì)此類負(fù)荷采用VFD控制的目的是實(shí)現(xiàn)設(shè)備自動(dòng)化，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，提高產(chǎn)品質(zhì)量。
VFD拖動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載時(shí)，低速時(shí)的輸出轉(zhuǎn)矩應(yīng)足夠大并有足夠的過(guò)載能力，一般為額定電流的150%。如果需要長(zhǎng)時(shí)間低速穩(wěn)定運(yùn)行，應(yīng)考慮異步電機(jī)的散熱能力，避免電機(jī)溫升過(guò)大。
設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)注意適當(dāng)增加異步電機(jī)或VFD。VFD的容量一般是異步電動(dòng)機(jī)的1.1 ~ 1.5倍。
二、VFD根據(jù)負(fù)載特性選擇合適的控制模式。
除了VFD的制造工藝外，采用VFD的控制方法也非常重要。VFD的控制方式主要分為開(kāi)環(huán)控制和閉環(huán)控制。其中，開(kāi)環(huán)控制方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能可靠，但調(diào)速精度和動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能較低。閉環(huán)控制方式可以根據(jù)流量、溫度、位置、速度、壓力等參數(shù)的變化進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，但有時(shí)難以實(shí)現(xiàn)，成本高。用戶應(yīng)根據(jù)自己的需要選擇相應(yīng)的控制方式，從而獲得所需的調(diào)速特性。
三、根據(jù)安裝環(huán)境選擇VFD的防護(hù)結(jié)構(gòu)。
選擇VFD，應(yīng)考慮其安裝環(huán)境，包括環(huán)境溫度、濕度、含塵量、腐蝕性氣體等因素，對(duì)VFD、的長(zhǎng)期可靠運(yùn)行至關(guān)重要。如果不能滿足運(yùn)行條件，應(yīng)采取相應(yīng)的保護(hù)措施。
VFD大多數(shù)制造商將提供以下常見(jiàn)防護(hù)結(jié)構(gòu)供用戶選擇。
(1)開(kāi)放式IP00，保護(hù)人體不從正面接觸VFD內(nèi)部的帶電部件，適用于安裝在電控柜或電氣室的屏幕、面板和機(jī)架上。
(2)封閉式IP20和IP21。這種防護(hù)結(jié)構(gòu)在VFD周圍有外罩，可以安裝在建筑物的墻壁上。它可以用在灰塵很少或溫度和濕度很小的地方。它適用于大多數(shù)室內(nèi)安裝環(huán)境。
(3)密封IP40和IP42，適用于工業(yè)領(lǐng)域環(huán)境條件較差的場(chǎng)合。
(4)密封IP54、IP55，具有防塵防水防護(hù)結(jié)構(gòu)，適用于工業(yè)領(lǐng)域環(huán)境條件差、有水淋、有灰塵、有腐蝕性氣體的場(chǎng)合。
變頻調(diào)速系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)自身的實(shí)際工藝要求和應(yīng)用場(chǎng)合現(xiàn)場(chǎng)選擇，權(quán)衡利弊后合理綜合選擇。只有正確靈活地使用VFD，交流變頻調(diào)速系統(tǒng)才能安全可靠地運(yùn)行。
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