一、引言

變頻器作為現(xiàn)代工業(yè)控制中的重要設(shè)備，其選型的合理性直接關(guān)系到設(shè)備的運(yùn)行效率和穩(wěn)定性。特別是在不同負(fù)載特性下，如何正確選擇變頻器型號(hào)和容量，成為了技術(shù)人員需要面對(duì)的重要問(wèn)題。本文將從負(fù)載特性的角度出發(fā)，詳細(xì)闡述如何根據(jù)負(fù)載特性選擇變頻器，旨在為技術(shù)人員提供一份詳盡的技術(shù)參考。

二、負(fù)載特性分類(lèi)及特點(diǎn)

在工業(yè)生產(chǎn)中，負(fù)載特性通常分為恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載、恒功率負(fù)載和風(fēng)機(jī)、泵類(lèi)負(fù)載三種類(lèi)型。

恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載

恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的特點(diǎn)是負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)，任何轉(zhuǎn)速下轉(zhuǎn)矩總保持恒定或基本恒定。例如傳送帶、攪拌機(jī)、擠壓機(jī)等摩擦類(lèi)負(fù)載以及吊車(chē)、提升機(jī)等位能負(fù)載都屬于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載。這類(lèi)負(fù)載要求變頻器低頻轉(zhuǎn)矩大，動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快，并且具有較大的過(guò)載能力。

恒功率負(fù)載

恒功率負(fù)載的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速成反比，但功率保持恒定。如機(jī)床、軋機(jī)、造紙機(jī)等要求的負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速成反比，即所謂的恒功率負(fù)載。在高速時(shí)，負(fù)載轉(zhuǎn)矩較小，而在低速時(shí)，由于機(jī)械強(qiáng)度的限制，負(fù)載轉(zhuǎn)矩會(huì)有最大值，因此會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)楹戕D(zhuǎn)矩性質(zhì)。這類(lèi)負(fù)載一般選用矢量控制型號(hào)的變頻器。

風(fēng)機(jī)、泵類(lèi)負(fù)載

風(fēng)機(jī)、泵類(lèi)負(fù)載是典型的平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載，其轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的平方成正比。隨著轉(zhuǎn)速的減小，轉(zhuǎn)矩按轉(zhuǎn)速的2次方減小。這種負(fù)載所需的功率與速度的3次方成正比。利用變頻器通過(guò)調(diào)速的方式來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)量、流量，可以大幅度地節(jié)約電能。

三、根據(jù)負(fù)載特性選擇變頻器的原則

負(fù)載特性匹配

在選擇變頻器時(shí)，首先要明確負(fù)載的類(lèi)型和特性，確保所選變頻器與負(fù)載特性相匹配。對(duì)于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，應(yīng)選擇具有恒定轉(zhuǎn)矩特性的變頻器，并且啟動(dòng)和制動(dòng)轉(zhuǎn)矩都比較大，過(guò)載時(shí)間過(guò)載能力強(qiáng)的變頻器。對(duì)于恒功率負(fù)載，應(yīng)選用矢量控制型號(hào)的變頻器。對(duì)于風(fēng)機(jī)、泵類(lèi)負(fù)載，由于其對(duì)變頻器的要求并不高，只要求經(jīng)濟(jì)和可靠，因此只需選擇具有V/F控制功能的變頻器即可。

變頻器容量選擇

在選擇變頻器容量時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際需求選擇合適的電機(jī)功率和變頻器容量。通常情況下，變頻器容量選取電機(jī)額定功率的1.5-2倍。對(duì)于重載類(lèi)型的機(jī)械設(shè)備，變頻器還需要放大一檔使用。此外，還應(yīng)充分考慮變頻器的輸出含有高次諧波，會(huì)造成電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)和效率都會(huì)變壞，因此應(yīng)適當(dāng)留有裕量，以防止溫升過(guò)高影響電動(dòng)機(jī)的使用壽命。

工作環(huán)境考慮

變頻器的工作環(huán)境也是選型時(shí)需要考慮的重要因素。包括溫度、濕度、海拔等因素都可能影響變頻器的性能和壽命。在特殊環(huán)境下，應(yīng)選用防水、防塵、耐高溫等特殊型號(hào)的變頻器。

控制方式選擇

變頻器的控制方式有開(kāi)環(huán)控制和閉環(huán)控制兩種。開(kāi)環(huán)控制適用于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，而閉環(huán)控制適用于精度要求較高的轉(zhuǎn)矩負(fù)載，需要保持轉(zhuǎn)矩的恒定性。在選擇控制方式時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際需求和負(fù)載特性進(jìn)行選擇。

四、變頻器選型步驟

定位負(fù)載類(lèi)型：明確負(fù)載的類(lèi)型和特性，包括負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性、負(fù)載慣性、負(fù)載變化頻率等。

計(jì)算負(fù)載功率：根據(jù)負(fù)載的特性參數(shù)和運(yùn)行條件，計(jì)算負(fù)載所需的最大功率。

選擇合適的電機(jī)：根據(jù)負(fù)載功率計(jì)算所需的電機(jī)額定功率和轉(zhuǎn)速。

選擇變頻器：根據(jù)電機(jī)額定功率和負(fù)載特性，選擇相應(yīng)的變頻器型號(hào)和容量。選型時(shí)還需考慮環(huán)境因素和控制方式等因素。

驗(yàn)證選型結(jié)果：通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn)或者實(shí)際應(yīng)用，驗(yàn)證選型結(jié)果是否合理。

五、結(jié)論

變頻器作為工業(yè)控制中的重要設(shè)備，其選型的合理性直接關(guān)系到設(shè)備的運(yùn)行效率和穩(wěn)定性。在選擇變頻器時(shí)，應(yīng)充分考慮負(fù)載的特性、電機(jī)功率、工作環(huán)境、控制方式等因素，以選擇合適的變頻器型號(hào)和容量。通過(guò)本文的介紹，相信讀者已經(jīng)對(duì)如何根據(jù)負(fù)載特性選擇變頻器有了更深入的了解。