变频器的容量计算

    在采用变频器驱动电动机时，先根据机械特点选用合适的异步电动机，再选用合适的变频器配接电动机。在选用变频器时．通常先根据异步电动机的额定电流（或电动机运行中的最大电流）来选择变频器，再确定变频器容量和输出电流是否满足电动机运行条件。

    1．连续运转条件下的变频器容量计算

    由于变频器供给电动机的是脉动电流，其脉动值比工频供电时的电流要大，在选用变频器时，容量应留有适当的余量。此时选用变频器应同时满足以下三个条件

 

式中PM——电动机输出功率；

    η——效率（取0.85）；

   COSψ——功率因数(取0.75)；

   UM——电动机的电压，V；

   IM——电动机的电流，A；

    K——电流波形的修正系数(PWM方式取1.05～1.1)；

   PCN——变频器的额定容量，kVA；

   ICN一一变频器的额定电流，A。

    式子中的IM如果按电动机实际运行中的最大电流来选择变频器时，变频器的容量可以适当缩小。

    2．加减速条件下的变频器容量计算

    变频器的最大输出转矩由最大输出电流决定。通常对于短时的加减速而言，变频器允许达到额定输出电流的130%～150%，故在短时加减速时的输出转矩也可以增大；反之，若只需要较小的加减速转矩时，也可降低选择变频器的容量。由于电流的脉动原因，此时应将变频器的最大输出电流降低10%后再进行选定。

    3．频繁加减速条件下的变频器容量计算

    对于频繁加减速的电动机，如果按图10-1所示曲线特性运行，那么根据加速、恒速、减速等各种运行状态下的电流值，可按下式确定变频器额定值

 

式中    ICN一一变频器额定输出电流，A；

I1、I2、…I5——各运行状态平均电流，A；

t1、t2、"'t5——各运行状态下的时间；

K o——安全系数（运行频繁时取1.2，其他条件下取1.1）。

 

图10-1频繁加减速的电动机运行曲线

    4．在驱动多台并联运行电动机条件下的变频器容量计算

    当用一台变频器驱动多台电动机并联运行时，在一些电动机启动后，若再让其他电动机启动，由于此时变频器的电压、频率已经上升，追加投入的电动机将产生大的启动电流，因此与同时启动时相比，变频器容量需要大些。

    以短时过载能力为150%／60s的变频器为例，若电动机加速时间在60s内，应满足以下条件

 

    若电动机加速时间在60s以上，则应满足下面的条件

 

式中nT-并联电动机的台数；

   ns——同时启动的台数；

    PCN——连续容量，kVA，PCN1=KPMN1／ηCOSψ;

    η——电动机的效率（约取0.85）；

   COSψ——电动机的功率因数(常取0.75)；

   Ks——电动机启动电流／电动机额定电流；

   IM——电动机额定电流；

    K——电流波形修正系数（PWM方式取1.05～1.10）；

   PCN——变频器容量，kVA;

   ICN——变频器额定电流，A。

    在变频器驱动多台电动机时，若其中可能有一台电动机随时挂接到变频器或随时

退出运行。此时变频器的额定输出电流可按下式计算

 

式中ICN——变频器额定输出电流，A;

   IMN——电动机额定输入电流，A;

   IMQ——最大一台电动机的启动电流，A;

    K——安全系数，一般取1.05～1.10；

    j——余下的电动机台数。

    5．在电动机直接启动条件下变频器容量的计算

    一般情况下，三相异步电动机直接用工频启动时，启动电流为其额定电流的5～7

倍。对于电动机功率小于10kW的电动机直接启动时，可按用下面式子计算变频器容量

   

式中IR——在额定电压、额定频率下电动机启动时的堵转电流，A；

   Kg——变频器的允许过载倍数，Kg=1.3～1.5。

    在运行中，若电动机电流变化不规则，不易获得运行特性曲线，这时可将电动机

在输出最大转矩时的电流限制在变频器的额定输出电流内进行选定。

    6．在大惯性负载启动条件下的变频器容量计算

    变频器过载容量通常为125%／60s或150%／60s，如果超过此值，必须增大变频

器的容量。在这种情况下，可按下面的式子计算变频器的容量

 

式中GD2——换算到电动机轴上的转动惯量值，N·m2；

   TL——负载转矩，N·m；

η、COSψ、nM——分别为电动机的效率（取0.85）、功率因数（取0.75）、额定转速，

    r／min;

   tA——电动机加速时间，s；

    K——电流波形的修正系数（PWM方式取1.05～1.10）；

    PCN ——变频器的额定容量，kVA。

    7．轻载条件下的变频器容量计算

    如果电动机的实际负载比电动机的额定输出功率小，变频器容量一般可选择与实际负载相称。但对于通用变频器，应按电动机额定功率选择变频器容量。