如何选用变频电动机

如何选用变频电动机

2008年11月17日星期一 08:52

应用负载容量曲线准确选用变频电动机

频道：变频电机

在使用变频调速的工程机械中，变频电机选择的正确与否，直接影响到工程机械实际使用效率。只有正确地选择了变频电机的功率、极数、转矩，然后确定变频器的规格，即根据所要求的过载容量选择变频器的容量等级，变频器容量等级分为:一般应用的110%短时过载容量等级和150%峰值过载容量重载应用容量等级。将变频电机与合适的变频器组合成调速系统，其难点是要根据负载容量曲线来选择电机容量。

1 用常规方法选用变频电机的缺陷

常规选用电机的方法是，先按负载性质及环境条件选择电动机的类型，然后按负载转矩及转速初选电机功率、转矩，最后校验电动机最小起动转矩、允许的最大飞轮力矩及过载转矩、电动机的发热等。如起重机起升电机，其电机静

功率

式中

为了满足电动机起动时间和不过热的要求，电机实际功率P≥KN (K为重复短时工作制系数，JC = 25，K=0.8~0.9;JC=40，K=0.9~1.0;

JC=60, K=1.1~1.2）。通过计算能得出变频电机的功率，但不能准确选出最适合生产机械电机极数、负载容量的变频电机，显然这种方法对选择变频电机有缺陷。

2 正确选用变频电机的方法

根据负载容量曲线选择电机容量，是一种高效、切实可行的方法。利用负载容量曲线选择电机容量时，特别要注意在低频率段，连续负载容量曲线减弱是电机的冷却容量减少的结果。在弱磁点范围内f> 50 Hz)，变频器的输出电压不能增加是负载容量减少的因素。

适当选择电机额定转速，使电机在整个运行速度范围内，连续负载容量尽可能高。这样可使机械设备稳定可靠地工作，避免出现不稳定因素。

如某机械设备需恒转矩，要求速度范围:510-1 750 r/min。可选电机:4极电机，额定转速1 500 r/min; 2极电机，额定转速3 000 r/min; 6极电机，

额定转速1 000 r/min。

在负载容量曲线上画出3台不同额定转速的电机工作区，设备要求速度范围是510-1 750 r/min。由图1可知按连续负载容量尽可能高的原则，曲线1比较合适，即选4极电机，转速1 500 r/min。

从上述的实例可看出，如不选4极电机而错误地选择2极或6极电动机，显然设备不在最佳的工作状态中。所以先从负载容量曲线计算选电机，然后考虑电机额定功率必须大于所驱动机械要求的连续功率。这样选出的变频电机符合设备工况要求。

3 用负载容量曲线选变频电机

某机械设备要求:电机工作负载为恒定转矩25 N·m，起动转矩32 N·m (在开始约is时间内)，供电电压Ue=380V ，需最小速度Nmin=600r/min，最大速度Nmax=1 500 r/min。

变频电机选择步骤

(1 )选择电机

由电机负载容量曲线(图2)，根据连续负载尽可能高的原则，选4极电机，频率f =50 Hz，同步速度n=1 500 r/min。

(2 )计算电机功率容量等级

与连续负载转矩(25N ·m)所对应的功率为P=nM/9550=1500x 25/9550= 3.9 k W。电机起动峰值过载容量为125%。由图2连续负载容量曲线知，连续负载容量在600 r/min时为89%，在1 500 r/min时为96% (曲线1)。

1. 电机的连续负载曲线

2.电机的短时过载和峰值过载连续负载曲线(每10m in一般载1m in)3 .电机的短时过载和峰值过载连续负载曲线(每巧。一般载2。，每 10m in重载1m in)4 .电机短时过载和峰值过载连续负载曲线(每巧，重载 2 s )

(3 )核算在临界点上所需电机转矩起动临界点:峰值过载容量极限125%，所需电机额定转矩=32/1.25 =25.6 N·m;最小速度 nmi。二600r/ min,频率f=20H z时临界点:25/0.89=28N·mo最大速度 n_二15 00r/ min，频率f= 50H z时临界点:25/0.96 =26 N·mo

根据最大转矩选型，则电机功率P二15 00x28/95 50= 4.39 k W。在样本中选择大于4.39k W容量的4极电机，额定功率是5.5k W，额定电流是12A，由此选出变频电机。在组成调速系统时，变频器选型应考虑:电机连续负载容量;电机短时过载容量;变频器控制的电机峰值过载容量。由上述过程选择的调速系统性能可靠稳定。

4 结论

要组成一个高性能的变频调速系统，用负载容量曲线选变频电机是正确的方法。通过定量的计算，了解变频电机工作过程，然后根据所需求的过载容量选择变频器的容量等级，确定变频器。当然变频器的矢量控制能弥补电机的某些不足，如转矩、低频性能等，由此可组合成性能稳定可靠的调速系统。

变频器选型：主要需要确定以下几点：

1）采用变频的目的：恒压控制还是恒流控制？

2）变频器的负载类型（如叶片泵或容积泵等，特别注意负载的性能曲线，性能曲线决定了应时的方式方法。

3）变频器与负载的匹配问题：

A，电压匹配：变频器的额定电压与负载的额定电压相符。

B，电流匹配：普通的离心泵，变频器的额定电流与电机的额定电流相符。对于特殊的负载如深水泵等则需要参考电机性能参数，以最大电流确定电流和过载能

力。（szlg）

C，转矩匹配：这种情况在恒转矩负载或有减速装置时有可能发生。

4）在使用变频器驱动高速电机时。由于高速电机电抗小，高次谐波增加导致输出电流值增大。因此用于高速电机的变频器选型，其容量要稍大于普通电机的选型。5）变频器如果要长电缆运行时，此时要采取措施抑制长电缆对地耦合电容的影响，避免变频器出力不足，所以在这种情况下，变频器容量要放大一档或者在变频器的输出端安装输出电抗器。

6）对于一些特殊的应用场合，如高温、高海波，此时会引起变频器的降容，变频器容量要放大一档

变频器选型：首先确认变频器的安装环境：

A，工作温度。变频器内部是大功率的电子元件，极易受到工作温度的影响，产品一般要求为0~55度。但为了保证工作安全、可靠，使用时应考虑留有余地，最好控制在40度以下。在控制箱中，变频器一般应安装在箱体上部，并严格遵守产品说明书中的安装要求，绝对不允许把发热元件或易发热的元件紧靠变频器

的底部安装。

B，环境温度。温度太高且温度变化较大时，变频器内部易出现结露现象，其绝缘性能就会大大降低，甚至可能引发短路事故。必要时在箱中增加干燥剂和加

热器。在水处理间，一般水汽都比较大，如果温度变化大的话，这个问题会比

较突出。

C，腐蚀性气体。使用环境如果腐蚀性气体浓度大，不仅会腐蚀元器件的引线、印刷电路板等，而且还会加速塑料器件的老化，降低绝缘性能。

D，振动和冲击。装有变频器的控制柜受到机械振动和冲击时，会引起电气接触不良和模块与散热器接触不良导致烧模块等。淮安热电就出现过这样的问题。这

时除了提高控制柜的机械强度、远离振动源和冲击源外，还应使用抗震橡皮垫

固定控制箱以及固定箱内产生振动的交流接触器等。在设备运行一段时间后，

及时进行检查和维护。

E，电磁波干扰。变频器由于需要整流和变频，周围产生了很多的干扰电磁波，这些高频电磁波对附近的仪表、仪器有一定的干扰。因此，柜内的仪表和电子

系统，应该选用金属外壳，屏蔽变频器对仪表的干扰。所有的元器件均应可靠接地。除此之外，各电气元件、仪器及仪表之间的连线应选用屏蔽控制电缆，

且屏蔽层应接地。如果处理不好电磁干扰，往往会使整个系统无法工作，导致控制单元失灵或损坏。