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1、变频器的选择摘要 采用通用变频器构成变频调速传动系统的主要目的，一是为了满足提高劳动生产率、改善产品质量、提高设备自动化程度、提高生活质量及改善生活环境等要求;二是为了节约能源、降低生产成本。通用变频器生产商都可以提供不同类型的变频器,用户可以根据自己的实际工艺要求和运用场合选择不同类型的变频器。正确选择通用变频器首先要明确使用通用变频器的目的,按照生产机械的类型、调速范围、相应速度和控制精度、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，然后决定选用哪种控制方式最合适.关键词 通用变频器 转矩 转速 传感器 / 0引言 变频器按用途分类，可以分为通
2、用变频器、高性能专用变频器、高频变频器、单相变频器和三相变频器等。在各个领域中,用途最广泛的是通用变频器.因此，本文将以通用变频器为例,对变频器的选择进行概述。 通用变频器选型基础 通用变频器的选择包括通用变频器的型号选择和容量选择两个方面,选择的原则：首先其功能特性能保证可靠地实现工艺要求,其次是获得较好的性能价格比。通用变频器类型的选择要根据负载特性进行。对于风机、泵类等平方转矩，低速下负载转矩小，通常可选择专用或普通功能通用变频器.对于恒转矩类负载或有较高静态转速精度要求的机械应选择具有转矩控制功能的高功能型通用变频器，这种通用变频器低速转矩、静态机械特性硬度大、不怕负载冲击，具有挖土机
3、特性.为了实现大调速必的恒转矩调速,常采用加大通用变频器容量的办法。对于要求精度高、动态性能好、速度相应快的生产机械(如造纸机械、注塑机、轧钢机等），赢采用矢量控制或直接转矩控制型通用变频器。大多数通用变频器的产品说明书给出了额定电流、可配用电机功率和额定容量3个主要参数，其中后两项，通用边陪你器厂商通常是根据本国或本公司生产的标准电动机给出的,不能确切表达变频器实际的带负载能力,只有额定电流时一个能反映通用变频器负载能力的关键参数.因此,以电动机的额定电流不超过通用变频器的额定电流为依据是选择变频器容量的基本原则，电动机的额定功率只能作为参考.确定通用变频器容量钱赢仔细了解设备的工艺情况及电
4、动机参数，并适当考虑电动机的类型和工作特性,留有一定的余量。例如潜水泵电动机的额定电流要大于普通异步电动机的额定电流；如将原有的减速箱去掉，改用通用变频器调速的场合,应考虑适当加大电动机的容量,以满足负载对战局的要求.另外，应充分考虑通用变频器的电动机的输出含有丰富的谐波,会使电动机的功率因数和效率变坏，一般为10%左右,二温升会增加20左右。所以在选择变频器是，应适当留有余量，以防止温升过高，影响电动机的使用寿命。2通用变频器的产品样本规格指示 通用变频器有多种品牌产品,如:西门子、三菱、施耐德、松下、欧姆龙等。这些品牌的商家会向用户提供通用变频器的系列型号、功能特点以及选择通用变频器所需要
5、的功能和性能指标.下面将逐一阐述：(1) 型号。通用变频器的型号都是生产商自定的产品系列名称,无特定意义，但其中一般是包括电压级别和标准可适配电动机容量,可作为选择通用变频器的参考,订货时一般是根据该型号所对应的订货号订货，不可忽视。(2) 电压级别。根据各国的工业标准或用途不同，其电压级别也各不相同。在选择通用变频器时首先应该注意其电压级别是否与输入电源和所驱动的电动机的电压级别相适应。(3) 最大适配电动机功率.通用变频器的最大适配电动机功率（kW）及对应的额定输出电流(A）是以4极普通异步电动机为对象制定的,极以上电动机和变极电动机等特殊电动机的额定电流大于4极普通异步电动机，因此，在驱
6、动4极以上电动机及特殊电动机时就不能依据功率指标选择变频器,要考虑通用变频器的额定输出电流是否满足所选用的电动机额定电流。(4) 额定输出指标。通用变频器的额定输出指标有额定功率、额定输入/输出电压、额定输出电流、额定输出频率和短时过载能力等内容。(5) 电源。通用变频器对电源的要求主要有输入电源电压、频率、允许电压波动范围、允许电压不平衡和允许频率波动范围等。(6) 效率.通用变频器的效率是指综合频率,即通用变频器本身的效率与电动机的效率的乘机，也即电动机的输出功率与电网输入的有功功率之比.(7) 功率因数。通用变频器的功率因数是指整个系统的功率因数，它不仅与电压和电流之间的相位差有关，还与
7、电流基波含量有关，在基波和满载下运行时的功率因数一般不会小于电动机满载工频运行时的功率因数,所以我们一般可不予以考虑。 下表将展现常见几类设备的负载特性和转矩特性:3根据变频器调速控制系统的控制通用变频器 （1） 开环控制方式。由通用变频器和异步电动机都成的变频调速控制系统主要有开环控制方式和闭环控制方式两种。开环控制方式一般采用普通功能的U/f控制通用变频器或无速度传感器矢量控制通用变频器。开环控制方式结构简单、运行可靠，但调速精度和动态响应特性不高,尤其 是在低速区域显得较为突出。此外,由于异步电动机存在转差率，转速随负荷转矩变化而变化，即使采用通用变频器的补偿功能及转矩提升功能,也难以很
8、高的精度，但对于一般控制要求的场合及风机、水泵类流体机械的控制，足以满足工艺要求.采用无速度传感器矢量控制通用变频器的开环控制系统，可以对异步电动机的磁通和转矩进行检测和控制，具有较高的静态控制精度和动态性能,转速精度可达05%以上,并且转速响应较快。在一般精度要求的场合下,采用开怀系统是非常适宜的，可以达到满意的控制性能，并且系统简单,可靠性高,但应注意通用变频器的额定参数、输入和设定的电动机参数应于实际负载匹配，否则难以达到预期效果。闭环控制方式。闭环控制方式一般采用PI控制器的/控制通用变频器或有速度传感器矢量控制通用变频器组成。适用于温度、压力、流量、速度、张力、位置、pH值过程参数控
9、制的场合.采用由速度传感器矢量控制通用变频器需要在异步电动机上安装一个速度传感器或编码器,速度传感器或编码器的输出量输入到变频器中构成闭环系统，这是一种教理想的控制方式,有许多优点,调速范围可达1：10、1:100甚至更高;并可精确地进行转矩控制,且系统的动态响应快、性能好.但它需要在异步电动机轴上安装速度传感器或编码器，在某些情况下实现起来较困难。因此，除非十分必要才采用这种闭环控制系统.采用这种带速度传感器的矢量闭环控制系统控制系统同样要注意通用变频器额定参数、输入和设定的电动机参数应与实际负载匹配，此外要精心选择速度传感器或编码器.下表将展现变频器不同控制方式时的适应范围：4结论通用变频
10、器选型的注意事项：1） 选择通用变频器时应以电动机额定电流值作为选择依据,电动机的额定功率只能作为参考。2） 应充分考虑通用变频器输出中含有丰富的谐波,会使电动机的功率因数和效率变坏，因此,用通用变频器给电动机提供与用工频电网相比较,电动机的电流会增加10左右,而温升会增加20左右。所以在选择电动机和通用变频器时，应考虑到这种情况，适当留有余量，以防止温升过高,影响电动机的使用寿命.3） 选择通用变频器时必须充分了解通用变频器所驱动的负载特性。通用变牌器拖动恒转矩负载时,低速下的转矩要足够大，并且要有足够的过载能力。如果需要在低速下稳速运行，应该考虑异步电动机的散热能力,避免电动机的温升过高。
11、负载的恒功率特性是相对于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，转矩不可能无限增大，将转变为恒转矩特性。负载的恒功率区和恒转矩区对调速系统方案的选择有很大的影响，电动机在恒磁通调速时，最大允许输出转矩不变，属于恒转矩调速；而在弱磁调速时，最大允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,电动机容量和变频器容量均最小，这是最理想的选型条件。4） 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的二次方成正比，所需的功率与速度的三次方成正比。当所需风量、
12、流量减小时,利用通用变频器通过调节电动机的速度来调节风量、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,所以通常不应使风机、泵类负载超工频运行.5） 选择变频器时，一定要注意其防护等级是否与现场的情况相匹配.否则现场的灰尘、水汽会影响变频器的长久运行。大变形电动机不适用与通用变频器驱动。6） 选择变频器时，应正确识别通用变频器的类型。矢量控制防护通用变频器均有U/f控制模式,因此，矢量控制方式通用变频器必有意向控制模式设定项，设定矢量控制模式还是U/f控制模式，如果某种变频器没有控制模式设定项,则可断定它不是矢量控制方式通用变频器。另外，也可以从频率设定项判断，矢量控制方式通用变频器的下限频率一般是从0。0Hz或0.1z开始的(但也有极个别例外,是从0。开始的），f控制方式通用变频器短频1z附近很容易辨别,矢量控制方式通用变频器启动很平稳，没有抖动和异常声音,而对于U/f控制方式通用变频器均有关于矢量控制的说明，若没有，也可判定它不是矢量控制方式通用变频器。【参考文献】【1】 王仁祥 通用变频器选型与维修技术 中国电力出版社，204【2】韩安荣.通用变频器及其应用机械工业出版社， 20文中如有不足，请您指教！
