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变频器选型原则与方法

变频器选型原则与方法关于通用变频器的选型,是一个很多人关心的话题,也有一些初学者对选型原则不清楚。

在这里,我想先把通用变频器的选型方法跟大家分享一下。

1.最关键的选型因素:工作电流。

根据工作电流来选变频器,在整个选型流程当中,是最后一步了。

之所以把它提到最前面来讲,是要强调一下。

选型时,要根据电机的实际工作电流(不是铭牌电流),来选型变频器,而不是铭牌功率。

原则上要求,在长时工作时:变频器输出电流 > 电机实际工作电流在这里,希望大家首先对电机和变频器的铭牌数据有一个深刻的理解。

这里不多讲。

一般情况下,项目是先选电机,后选变频器。

即变频器的选型都是针对即有电机进行的。

电机的实际工作电流与实际工况有关。

只有熟悉工况,估算出电机的工作电流随时间变化的关系,才能确定相应的变频器的型号。

(1)一般情况下,拖动恒转矩负载的电机,可以以额定电流为依据,选择变频器。

比如10KW电机,20A额定电流。

变频器样本上10KW的变频器,21A输出电流。

可以选这个变频器。

(2)一般情况下,拖动风机泵类负载的电机,也可以以额定电流为依据,选择变频器。

(3)经常短时过载运行的电机,需要计算过载周期。

要求变频器最大输出电流Imax大于电机峰值电流,且变频器的I2t在自身允许范围内。

很可能会放大一档或几档来选变频器。

比如10KW电机,20A额定电流。

间歇工作制,1秒内过载运行2倍(即电流为40A),之后停止运行29秒。

这就需要根据变频器过载曲线来选型。

可以画一下电机电流随时间变化的曲线出来,要求变频器的输出电流曲线能覆盖(超过)电机电流曲线即可。

对于重载变频器的选型,往往有一些经验数据可以参考。

比如同类项目。

这方面,西门子变频器做得比较好,过载能力强,一般允许1.6倍短时过载(详细数据,请参考样本)。

(4)电机大,而工作负载轻时,可以根据实际情况选小变频器。

2.变频器选型的其他因素海拔。

环境温度。

运输和存储温度。

保护等级。

进线电压等级。

进线电源频率。

变频器输出频率范围。

变频器本身的效率。

过载能力。

冷却方式。

尺寸。

结构。

安装方法。

其他选件。

(1)海拔海拔超过1000米以后,会造成电子器件性能下降,比如电容耐压能力下降,电流承受能力也会下降。

所以在海拔超过1000米的地方使用变频器,注意它的降容系数。

西门子变频器样本上,会给出一个降容曲线,随海拔升高,过压和过流能力都有所下降。

(2)环境温度在运输过程中,变频器允许的温度范围大一些。

比如MM4系列变频器允许的存储温度为-40~+70度。

这满足世界上绝大多数场合。

在工作过程中,变频器允许的温度范围一般在-10~+50度(参考样本)。

如果在北方寒冷的冬天使用变频器,可能会因为温度过低而起动不了。

在提高环境温度到工作温度范围内以后,再起动变频器。

起动以后,变频器自身发热,以保证温度不至过低。

变频器的性能数据,是在工作温度为40度时给出的。

原则上,如果保证环境温度低于40度,那么变频器是可以增容使用的。

在超过40度时,变频器要降容使用,这也是要注意的。

海拔和温度都会影响变频器的额定数据。

(3)进线电源常用的电压为单相220VAC,三相220VAC,三相380VAC,三相690VAC。

这是在选型初期就该确定下来的。

这由既有的上游变压器电压等级决定。

电压等级也决定了电机接线盒的接线方式。

星接比角接有更高的耐压能力和更小的工作电流。

进线电源频率,一般在50Hz。

变频器对进线频率的波动有较高的承受能力,二极管整流桥对频率不敏感。

MM440允许的频率范围是47Hz~63Hz。

(4)过载能力在电机不在S1工作制时,即短时间歇过载运行时,其瞬间工作电流可以超过电机额定电流,以获得更高的轴功率输出。

这要求变频器有很强的过流能力。

西门子变频器的过载能力十分出色。

以MM440为例,一个额定为10A输出的变频器,可以3秒内过载至20A。

即200%过载!(5)冷却方式常见的低压(1000VAC以下)变频器,多为内部风冷。

在大功率变频器成组传动时,风机的工作噪音很大。

在必要的情况下,可以选用水冷系列产品。

根据使用环境,选用西门子变频器的方法如下。

1 风机、水泵类负载这是常用的场合,使用变频器效果显著,特点是对速度精度要求不高,单体传动,对加减速时间没有要求,属于要求相对宽松的场合。

如果追求廉价,那首推MM430。

如果比MM430的功率还要小,那么可以使用MM420.如果比MM430的功率范围还要大,那么可以使用SINAMICS V50。

如果比V50的功率范围还要大,那么可以使用SINAMICS G150。

总体来说,是按功率范围来分,从小到大依次是:MM420--MM430--V50--G1502 一般调速场合,单体传动廉价之选,可以使用MM440。

支持矢量控制、转矩控制,具有非常实用的起动、制动方式,自由功能块等。

甚至可以把MM440用于简单卷曲的场合。

功率到200KW。

其次,作为MM440的升级,SINAMICS G120也是不错的选择。

G120的功能大于等于MM440。

关于两者的比较,可以搜一下我之间的文章。

G120也很便宜,功能更跟得上时代。

如果超出了MM440功率范围,可以使用MasterDrives 6SE70,这是老产品了,CUVC的速度、转矩控制精度比MM440要高一个数量级。

是典型的工程型变频器,比较皮实,抗燥。

对于资金充裕的单位,还是推荐使用SINAMICS S120系列变频器。

毕竟CUVC要退出历史舞台了,以后都是CU320的天下!在S120系列中的单体传动控制单元CU310也很实用。

总体来说,按功率范围来分,从小到大,从旧到新,依次是:MM440--G120--6SE70--S1203 一般调速场合,多台传动,多传生产线的全线协调运行,需要使用AC/DC和DC/AC结构的变频器。

老系列是6SE70 CUVC,新系列是SINAMICS S120。

这是市场上比重很大的一部分。

总体来说,按新旧来排序,依次是:6SE70--S1204 高速动态响应,伺服控制,位置控制,定位场合老系列是使用6SE70 CUMC控制器。

或者使用T400工艺板。

另外,通过PLC的运行控制功能,也可以弥补驱动器功能上的不足。

比如使用T系列的PLC,如CPU315T等,或者使用高速计数模块FM353,FM458等。

也可以用SIMOTION。

新系列是SINAMICS S120,S120本身定位就是伺服驱动器,在配置过程中,可以选择配置为伺服驱动。

同时本身带有简单的定位功能程序步,可以实现回零、定位等简单的位置控制。

它与SIMOTION的组合,是最理想的生产机械配置方案!总体来说,目前最灵活的方案就是:SIMOTION + S1205 驱动步进电机场合使用SINAMICS V60或V80,功率就到2KW。

V60功率段大一点。

能到10000脉冲/转。

6 其他场合根据实际需要,如果要求高防护等级,则选用SINAMICS G120D。

如果追求廉价,小功率,那么SINAMICS V10也能用。

对于简单定位的场合,追求廉价,那么SINAMICS S110也能用。

变频器进线侧设备介绍变频器选型有时候是件十分让人头疼的事情,好不容易把变频器本体确定了,但丰富多样的选件又要头疼一次。

好多初学者会在变频器的这些选件上纠结,十分纠结……当根据电机电流把变频器选定以后,进线侧还有一些选件,比如进线电抗器、进线滤波器(A 级滤波器、B级滤波器)等,这些东西该不该选?该怎么选?一句话:由于需求决定。

如果没有这方面需要,就不选。

* 进线电抗器进线电抗器是抑制变频器进线侧电流变化率的,就是一堆线圈,跟电感对电路的影响是一样的。

另外,在长期工作过程中,电抗器会发热,不过在绝缘材料承受范围内,都是没问题的,一般155度以下。

电网上除了变频器以外,如果还有直挂电网的电机,那么在电机直接起动时,势必拉低电网电压,同时对电网也造成电流冲击。

另外,在断路器、接触器合闸的瞬间,对电网也会有冲击。

这些冲击表现为电流和电流的瞬间畸变。

在变频器工作过程中,如果进线侧电流和电流的尖峰超过了整流器的承受能力,或直流母线的承受能力,就可能引起变频器过电压、欠电压等故障,影响变频器的工作运行,更有慎者,可能损坏变频器。

使用进线电抗器,可以在一定程度上降低网侧电流突变对变频器的影响。

如果电网中存在上述潜在的危险,则建议选用进线电抗器。

如果同一电网上(同一变压器输出侧)全部都使用变频器,电流波动情况比较小,可以不选用进线电抗器。

另,使用变频器,可以有效减小异步电机起动电流,一般情况下,起动电流(变频器进线侧)小于电机额定电流。

如果不使用变频器,那么异步电机的起动电流可达额定电流的4~8倍。

另,由于电抗器的作用,进线电压会略降2% ~ 4%。

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