变频器在工控系统中的合理配置.pdf

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1、万方数据第22卷第3期新乡教育学院学报V01．22，No．3．K)URNALOFXINXIANGEIⅪCATIONCOI．t,F__GE2009年9月SEP，2009变频器在工控系统中的合理配置冯国秀(新乡职业技术学院电子信息教学部，河南新乡453003)摘要：在工业控制系统中，变频器的应用日趋广泛，如何合理配置变频器以达到满足生产工艺要求、适应功能不过剩并可在预见期内技改的需要，就此在变频器的使用目的、负载特性、容量确定、适应环境特点、防护性能以及变频器与负载的匹配等方面进行了论述。关键词：变频器；工控系统；配置

2、；负载特性；容量；安装环境中图分类号：TM921．51文献标识码：A文章编号：1672-3325(2009)03-0127-03作者简介：冯国秀(1963-)，女，河南新乡人，讲师。研究方向：工业电气控制技术。变频器是电力电子技术、微电子技术与自动控制技术高度发展的产物，它具有频率范围宽、动态响应快、工作效率高、输出特性好、保护功能完善、通用性强等特点。特别是在远程控制或多台电机同步控制中，通过PC可实现控制信号在变频器间同步交换、提高信号抗干扰能力、确保控制精度、节约能源、容易维护等，使其在工业控制系统调速领域中

3、应用越来越广。但是，变频器具有不同于以往的电气传动系统的特点，其功能多、种类繁杂，在工业控制系统中如果变频器配置不当，往往会使电机调速、制动等功能不能满足工艺要求，甚者会使生产的产品产生大量次品、造成设备故障、功能过剩，还常常存在安全隐患等等。如何合理配置变频调速系统，应综合多方面因素权衡利弊。只有正确、灵活地用好变频器，交流变频调速系统才能安全、可靠地运行。在工业控制系统中，变频器合理配置总的原则是：明白使用变频器的目的，确保可靠地实现生产目标，同时还要从变频器的负载特性、适用容量、安装环境、外围配置、防护特性、

4、价格以及变频器与负载的匹配等方面综合考虑。一、变频器的使用目的正确选择变频器对于传动控制系统能否正常运行是非常关键的。首先要明确使用通用变频器的目的。按照恒压控制或恒流控制、生产机械的类型、调速范围、速度响应和控制精度、起动转矩等要求，充分了解变频器所驱动的负载特性，决定采用什么功能的通用变频器构成控制系统。所选用的通用变频器应该既要满足生产工艺的要求，又要在技术经济指标上合理。收稿日期：2009-(0-25二、变频器的负载机械负载包罗万象，但根据转矩特性，主要有以下几类：(一)恒转矩负载负载转矩rIL与转速n无关

5、，任何转速下负载转矩，IL总保持恒定或基本恒定。【l】例如，传送带、搅拌机，挤压机等摩擦类负载以及吊车、提升机等位能性负载都属于恒转矩负载。变频器拖动恒转矩性质的负载时，低速下的转矩要足够大，并且有足够的过载能力，应按一般应用或重载应用选择变频器。如果需要在低速下稳速运行，应该考虑标准异步电动机的散热能力，避免电动机的温升过高。(二)平方转矩负载在各种风机、水泵、油泵中，随叶轮的转动，空气或液体在一定的速度范围内所产生的阻力大致与速度n的2次方成正比。随着转速的减小，转速按转速的2次方减小。这种负载所需的功率与速度

6、的3次方成正比。【2’当所需风量、流量减小时，利用变频器通过调速的方式来调节风量、流量，可以大幅度地节约电能。由于高速时所需功率随转速增长过快，并与速度的三次方成正比，所以通常不应使风机、泵类负载超工频运行。如果变频器是驱动风机、泵类负载且又不常在满载或50Hz条件下运行，则计算出的变频器容量后可适当降低一个档次来选用变频器。变频器运行的上限频率一般不能超过50Hz。如果超过50Hz(在我国)，功率将急剧增加，风机和电动机的机械强度、变频器的容量都将不适合要求。一般风机泵类负载不宜在低于15Hz以下运行。如果确实需

7、要在15Hz以下长期运行，则要考虑电动127万方数据机的温升，必要时三相交流异步电动机应采用不受转速影响的强迫风冷。(三)恒功率负载机床主轴和轧机、造纸机、塑料薄膜生产线中的卷取机、开卷机、印染设备中的轧辊等要求的转矩，大体与转速成反比，这就是所谓的恒功率负载。负载的恒功率性质应该是就一定的速度变化范围而言的。当速度很低时，受机械强度的限制，负载转矩，IL不可能无限增大，在低速下转变为恒转矩性质。负载的恒功率区和恒转矩区对传动方案的选择有很大的影响。电动机在恒磁通调速时，最大容许输出转矩不变，属于恒转矩调速；而在弱

8、磁调速时，最大容许输出转矩与速度成反比，属于恒功率调速。如果电动机的恒转矩和恒功率调速的范围与负载的恒转矩和恒功率范围相一致时，即所谓“匹配”的情况下，电动机的容量和变频器的容量均最小。三、变频器与负载的匹配变频器要与负载在电压、电流、转矩等方面进行有效匹配。第一，电压匹配。变频器的额定电压与负载的额定电压相符。第二，电流匹配。普通的离心泵、变频器的额定电流