1、交流电机变频调速器的应用分析【论文关键词】：容量选择；传动系统；最高频率；传动比；制动电阻 【论文摘要】：对变频调速器在实践应用中容量的正确选择、传动系统的优化设计以及外接制动电阻等方面的问题，总结了一些经验。 随着电力技术的迅速发展，交流电机变频调速技术取得了突破性的进步，进入了普及应用阶段。在我国，变频调速器也正越来越广泛地被采用，与此同是地，如何正确地选好、用好已成为广大用户十分突出的问题了。 1.关于容量选择 在变频调速器的说明书中，为了帮助用户选择容量，都有“配用电动机容量“一栏，然而，这一栏的含义却不够确切，常导致变频器的误选。各种生产机械中，电动机的容量主是根据发热原则来选定的。
2、就是说，在电动机带得动的前提下，只要其温升在允许范围内，短时间的过载是允许的。电动机的过载能力一般定为额定转矩的 1.8-2.2 倍。电动机的温升，所谓“短时间“至少也在十几分钟以上。而变频调速器的过载能力为：150，l 分钟。这个指标，对电动机来说，只有在起动过程才有意义，在运行过程中，实际上是不允许载。 因此，“配用电动机容量“一栏的准确含义是“配用电动机的实际最大容量“。实际选择变频器时，可按电动机在工作过程中的最大电流来进行选择，对于鼓风机和泵类负载，因属于长期恒定负载，可直接按“配用电动机容量“来选择。 2.传动系统进行优化设计 交流异步电动机经变频调速后，其有效转矩和有效功率的范围
3、。配用变频调速器时，必须根据生产机械的机械特性以及对调速范围的要求等因素，对传动系统进行优级化设计，优化设计的主要内容和大致方法如下： 2.1 确定电动机的最高运行频率 （1）鼓风机和泵类负载，这类负载的阻转矩 TL 与转速 n 的平方成正比 TL=KTn2，输出功率 PL 与转速的在次方成正比 PL=KPn3， （KT 和 KP为常数） ，由此可知，如转速超过额定转速，负载的转矩和功率将分别按平方律和立方律增加，因此，在一般情况下，不允许在额定频率以上运行。 （2）一般情况下，各种机械的强度、振动以及耐磨性能等，都是以电动机转速不超过 3000rmin 为前提设计的。因此，在没有对机械重新进
4、行设计的情况下，2 级电机的最高运行频率不要超过额定频率太多。 （3）当异步电机在额定频率以上运行时，由于电源电压是恒定的，其在调到 fx 时电磁转矩 Tx 近乎和频率调节比 Kf 的平方成反比，即TTN/Kf2（而 TN 为额定频率 fN 时的转矩） 。因此，最高运行频率不宜超过额定频率 （4）异步电机在低频下运行时，为了获得足够的转矩，常需进行转矩补偿。而转矩补偿将使电机的磁路趋于饱和，从而增加附加损失，降低了效率，因此，只要情况许可，应尺可能地提高运行频率的上限。 2.2 确定传动系统的传动比并校核电动机的容量 （1）鼓风机和泵类负载，一般均为直接驱动，不必考虑传动比的问题。 （2）恒转
5、矩负载，首先，根据有效转矩线以及所要求的频率调节范围，确定电机运行的最高频率和最低频率。 假设已经确定的电动机最高运行频率为 fmax 最低运行频率为 fmin与此对应的转矩相对值为 tTL，则电动机的额定转矩 Tn=TL/qTL（TL 负载转矩） 。如果原选电机并未留有余量的话，则配用变频调速器后，电动机的容量应扩大 1/tTL 倍。传动系统的传动比入等于电动机在最高运行频率下的转速 nDmax 负载所需求的最高转速 nLmax 之比。（3）恒功率负载：和恒转矩负载类似，首先根据有效功率线和频率调节范围，求出电动机运行频率的上、下限。 同样，在求出最高和最低运行频率的同时，得到对应的功率相对
6、值tPL，而电动机的额定功率 PNPLtPL（PL 为负载要求功率） 。 在设计恒功率负载时，应注意两点：（1）尽量多利用额定频率以上的部分；（2）当调整范围较大时，尽量采用两档传动比。因为当传动比分成两栏时，频率范围 f 与 n 转速范围之间的关系为 。可见，在转速范围相同的情况下，频率范围将大为减小，从而可减小电动机的容量。 负载的机械特性，因是恒功率负载，故曲线上任一点的横坐标与纵坐标的乘积均相等，且与负载功率成正比，即 PL=KPTLnL=KPTLmaxLmin 。全部转速都在额定频率以下调节时的有效转矩线，在这种情况下，所需电动机的容量 PN=KPTNnLmaxKPTLmaxLmax
7、=nPL。这说明，所需电动机的容量比负载功率的 On 倍还要大，是很不经济的。 当最高运行频率为额定频率的 2 倍，传动比只有一档时的情形。在这种情况下，所需电机的容量 PN=KPTN1/2nLmax 1/2nPL。可见，所需用容量只要大于负载功率的 On/2 倍就可以了。 当最高运行频率为额定频率的 2 倍，传动比为两档时的情形。这时，所需电机的容量 PN1/2 PL。可见，对于恒功率负载，当 n4时，这种方案是比较理想的。 3.自配外接制动电阻 各种变频调速器都允许外接制动电阻，加快制动速度，外接电阻。但配套的制动电阻价格昂贵，不易买到，自动配置时，其阻值与功率可如下决定： 直流电路的电压
8、值 UP= 380=53V；制动电流 Is 一般以不超过电机的额定电流 IDN 为原则，即 IsIDN，故制动电阻 RsUD/Is。 因 Rs 内通过电流的时间只有几秒钟，故其功率 PR 可按工其工作时的（1/10-1/8）选择，即 PR=(0.1-0.125)UD2/Rs。 因 Rs 接入电路时，应注意将变频调速器内部的制动电阻切除，如不能切除，则应适当加大 Rs 的值，以免出现制动电流过大的情形。 在外接制动电路时，为了避免烧毁变频器内部的放电用大功率晶体管（GTR）有时也可以外接整个制动电器（即包括制动电阻和放电晶体管，这时，GTR 应选取其 VCEX700 伏；ICN（1.2-1.5）IDN 安。 参考文献 1 马新民，矿山机械，徐州：中国矿业大学出版社，2002 2 李纪等，煤矿机电事故分析与预防，北京：煤炭工业出版社，1997 3 柴常等，机电安全技术，北京：化学工业出版社，2006.1 4 梁杰，工程机械电器与电子控制装置，北京：人民交通出版社，1998
