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变频器的选型和使用

作者：深圳市英威腾电气股份有限公司

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通用变频器的选择包括通用变频器的型式选择和容量选择两个方面，选择的原则是：首先其功能特性能保证可靠地事项工艺要求，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，低速下负载转矩较小，通常可选择专用或普通功能型通用变频器。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用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，具有挖土机特性。为了实现大调速比的恒转矩调速，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、速度响应快的生产机械（如造纸机械、注塑机、轧钢机等），应采用矢量控制或直接转矩控制型通用变频器。

1、电机的规格指标参数

变频器在使用过程中带动的是电机，所以，变频器的选型可以从电机的角度来选择型号、规格。那首先，我们就必须先了解电机的各项规格指标参数。

每台电机都有它自己出厂的铭牌，从铭牌上，我们不难找到电机的各项参数。这些参数中，我们需要了解的主要参数有：电机的额定电压、额定电流、额定频率、额定转速等。

电机的额定电压：电机的额定电压一般有110V、220V、380V、690V、1140V、6kV等。

我公司现生产的变频器电压等级有：220V、380V、690V、1140V。如有其它非标准的电压等级，请及时咨询生产厂家或各地办事处及经销商。

电机的额定电流：电机的额定电流根据电机的功率不同而不同。选择变频器时，变频器的额定电流应大于或等于电机的额定电流，特殊情况应将变频器功率档次放大一档。

电机的额定频率：普通电机的额定频率一般是50～60Hz，高速电机有1000～3000Hz等。CH_100系列可满足0～600Hz电机的需要，如需更高频率，请选用CH_150系列变频器。

电机的额定转速：电机有分为2极、4极、6极、8极等，极数越高，转速越低，同功率电流也越大。我们一般用的电机的额定转速是1500 rpm对应4极电机。变频器也是根据4极电机来设计的。2极对应3000 rpm、6极对应960 rpm、8极对应720 rpm左右。

2、温度和湿度

温度对变频器的影响：变频器的使用环境温度一般适用在-10℃～+40℃，湿度在低于90%的环境工作中。环境温度若高于40℃时候，每升高1℃，变频器应降额5%使用。环境温度每升10℃，则变频器寿命减半，所以周围环境温度及变频器散热的问题一定要解决好。

安装地点的环境温度与输出电流对比图

请尽量将变频器安装在远离发热源的地方。

湿度对变频器的影响：空气的相对湿度≤95%，无结露。湿度太高且湿度变化较大时，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，必须在箱中增加干燥剂和加热器。

1、海拔高度

变频器安装在海拔高度1000m以下可以输出额定功率。海拔高度超过1000m，其输出功率会下降。具体降额的幅度如下图所示：

安装地点的海拔高度与输出电流对比图

1、防护等级

变频器的防护等级一般都是IP20（CHV110的防护等级为IP54），若使用现场的环境超出这个防护等级，请将变频器安装在电气控制柜内或安装在其它环境比较好的地方，以保证变频器的安全正常运行。

若变频器的使用现场附近有金属屑、腐蚀性气体、水、高温物体等影响变频器正常使用的东西，请将变频器远离这些地方安装，若连接线过长（超过50米），请安装输入、输出电抗器。

附：IP防护等级的意义

IP（INTERNATIONAL PROTECTION）防护等级系统是由IEC（INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION）所起草。将电器依其防尘防湿气之特性加以分级。这里所指的外物含工具，人的手指等均不可接触到电器内之带电部分，以免触电。IP防护等级是由两个数字所组成，第1个数字表示电器离尘、防止外物侵入的等级，即对外来固体物体的防护；第2个数字表示电器防湿气、防水侵入的密闭程度，数字越大表示其防护等级越高，也即对水的防护。

两个标示数字所表示的防护等级见下表。

第一个表示	防护等级	定义
0	没有防护	对外界的人或物无特殊防护
1	防止大于50mm的固体物体侵入	防止人体（如手掌）因意外而接触到电器内部的零件。防止较大尺寸（直径大于50mm）的外物侵入。
2	防止大于12mm的固体物体侵入	防止人的手指接触到电器白内部的零件，防止中等尺寸（直径大于12mm）的外物侵入
3	防止大于2.5mm的固体物体侵入	防止直径或厚度大于2.5mm的工具、电线或类似的细节小外物侵入而接触到电器内部的零件。
4	防止大于1.0mm的固体物质侵入	防止直径或厚度大于1.0mm的工具、电线或类似的细节小外物侵入而接触到电器内部的零件。
5	防尘	完全防止外物侵入，随不能完全防止灰尘进入，但侵入的灰尘；量并不会影响到电器的正常工作。
6	防尘	完全防止外物侵入，且完全防止灰尘进入。
第二个数字	防护等级	定义
0	没有防护	没有防护
1	防止滴水侵入	防止垂直滴下的水滴（如凝结水），对电器不会造成有害影响。
2	倾斜15度时仍可防止滴水侵入	当电器由垂直倾斜至15度时，滴水对电器不会造成有害影响。
3	防止喷洒的水侵入	防雨或防止与垂直的夹角小于60度的方向所喷洒的水进入电器造成损害。
4	防止飞溅的水侵入	防止各方向飞溅而来的水进入电器造成损害。
5	防止喷射的水侵入	防止来自各方向由喷嘴射出的水进入电器造成损害。
6	防止大浪的侵入	装设于甲板上的电器，防止因大浪的侵袭而进入造成损坏。
7	防止浸水时水的侵入	电器浸在水中一定时间或水压在一定的边准以下不能确保不因进水而造成损坏。
8	防止沉没时水的侵入	电器无限期的沉没在指定水压的状况下，能确保不因进水而造成损坏。

2、变频器容量的选择

按4极电机计算，一般情况下，我们选择变频器的功率一般都会选择和电机的功率一样，在有些特殊情况下，我们也会选择变频器的功率大于电机的额定功率，以保证变频器带动电机能够正常运行。

并列电机和多台电机用一台v/f控制变频器同时运行时（要求起停一致），按电机额定电流总和的1.1倍以上确定变频器额定电流，选定变频器容量。

电机的起动/加速特性受到变频器额定过载电流的限制，和一般工频电源比，力矩特性值变小。需要大起动力矩时，要选大一级的变频器，或者把电机和变频器容量都提高。

下表中，简单的描述了负载特性等与性能方面的联系，阐述了变频器容量选择的要点，供大家参考。

3、传动系统对电机的要求及影响

（1）用于标准电机时

变频器驱动标准电机时，和工频电源比较，损耗将有所增加，低速耐冷却时效果变差，电机温升将增加。因此低速时应降低电机的负载力矩。电机高速运行时（60Hz以上）电动势平衡及轴承特性等改变，请及时咨询。

（2）用于特殊电机时

Ø 变级电机：因额定电流和标准电机不同，要确认电机的最大电流后在选用变频器。级数的切换务必在电机停车后进行。

Ø 水中电机：额定电流比标准电机大，在变频器容量选择时应注意。另外电机和变频器之间配线距离较长时，会造成电机力矩下降，要配足够粗的电缆，并需要加交流输出电抗器。

Ø 耐压防爆电机：驱动耐压防爆电机时，电机和变频器配套后的防爆检查是必要的。变频器本身是非防爆结构，所以要放在安全地方。

Ø 减速机电机：润滑方式和厂家不同，连续使用的速度范围也不同。特别是油润滑时，低速范围连续运转时有烧毁危险。另外超过60Hz的高速时，请和电机厂家商量。

Ø 同步电机：起动电流和额定电流比标准电机大，用变频器时请咨询。多台控制时，数台同步电机逐步投入时有非同步现象发生。

Ø 单相电机：单相电机不适用变频器调速，电容起动方式时，电容受到了高频电流冲击，有损坏可能，分相起动方式和反接起动方式时，内部的离心开关不会动作，会烧毁起动线圈，请尽量改用三相电机。

Ø 振动机：振动机是在通用电机轴端加装不平衡块的电机。变频器容量选择时，全负载电流要确认，保证在变频器额定电流以内。

Ø 动力传递机构（减速机、皮带、链条）：使用油润滑方式等传动系统时，低速运转会是润滑条件变坏。另外若超过60Hz的高速运转，会产生传动机构的噪音、寿命、离心力造成的强度问题。

4、安装及使用环境

变频器在安装时，必须避免油雾、棉纱、尘埃等有浮游物的恶劣环境，安装在清洁场所，或者安装在浮游物无法入侵的“全封闭形控制柜内。安装在控制柜里时，要考虑变频器允许环境温度，采用冷却措施并决定合适的柜尺寸。

和大容量电源变压器（600kVA以上）连接以及有切换调功电容器时，电源输入侧会有很大峰值电流，将损坏逆变器部分，因此变频器输入侧务必设置交流电抗器。这样也有改善电源侧功率因素效果。另外，同一电源上有直流机等可控硅整流器连接时，无论电源侧条件如何，都应安装交流电抗器。

变频器发生异常时保护功能失效，会停止输出，但不会急停电机。必要时，要设置紧急停止机构，如机械停止机构（抱闸等），保持机构。

不要把变频器安装在如木材等可燃性材料上。

5、频率设定

CHV100/CHE100/CHF100/CHV160/CHV110系列频率设定值最大值可达600Hz，CHV150/CHE150可达1500Hz至3000Hz，如果设定错误会有危险。请利用频率上限设定功能，设定上限频率。

工厂出厂时最大输出频率为50Hz（欧洲标准），CHV150/CHE150出厂时最大输出频率为1000Hz。

直流制动电流及动作时间设定过大，会成为电机发热原因。

电机的加减速时间由电机转矩、负载转矩和负载惯性(GD2)决定,当电压控制器起作用时,可使加减速时间增加。想缩短加速时间时，应提高电机及变频的容量；想缩短减速时间时，应增加制动功能（包括能耗制动、直流制动和能量回馈制动）。

6、注意事项

将电源接到变频器输出端子上，会损坏变频器。通电前请检查接线错误和程序。

进线侧安装接触器时，不要频繁地开闭接触器，否则容易造成变频器的故障。

即使在变频器电源切断后，内部仍有部分未放完的电。检查时要等到操作器及指示灯灭了之后再进行。

7、变频器周边器件的选择

变频器周边器件主要包括线缆、接触器、空开、电抗器、滤波器、制动电阻等。变频器周边器件的选择是否正确、合适，也直接影响着变频器的正常使用和变频器的使用寿命，所以我们在选择了变频器后，也必须正确的选择它的周边器件。下面我们就变频器周边设备选择的注意事项做简要的说明。

（1）进线断路器的设置和选择

在变频器电源侧，为保护原边配线，请设置用配线用断路器。断路器的选择取决于电源侧的功率因素（随电源电压、输出频率、负载而变化）。其动作特性受高频电流影响而变化，有必要选择大容量的。

（2）进线接触器

变频器没有进线接触器可以使用。进线接触器可进行停止操作，但这时变频器的制动功能将不能使用。

（3）电机侧接触器

变频器和电机间若设置接触器，原则上禁止在运行中切换。变频器运行中接入时，会有大冲击电流，因此变频器过电流保护动作。

为了和电网切换而设置接触器时，务必在变频器停止输出后进行切换，并合适地使用速度搜寻功能。

（4）热继电器的设置

为防止电机过热，变频器有电子热保护功能。

但一台变频器驱动多台电机及多级电机时，请在变频器和电机间设置热继电器。热继电器在50Hz设定为电机铭牌的1倍，60Hz时设定为1.1倍。

（5）功率因数的改善

改善功率因数，可在变频器进线中插入交流电抗器或在直流回路中加直流电抗器。

变频器输出侧接改善功率因数的电容滤波时，有因变频器输出的高频电流造成破损和过热的危险，另外会使变频器过电流，造成电流保护发生，请不要接电容滤波器。

（6）关于电波干扰

变频器的输出（主回路）中有高频成分，对变频器附近使用的通信器械（如AM收音机）会产生干扰。此时可以安装滤波器，减少干扰。另外，还可将变频器和电机及电源配线套上金属管接地，也是有效的。

（7）功率电缆的线径和配线距离

变频器和电机间配线距离较长时（特别是低频输出时），由于电缆压降会引起电机转矩下降；应用充分粗的电缆配线；操作器装在别处时，请使用专用的连接电缆；远程操作时，模拟量、控制线和变频器间的距离应控制在50米以内；控制信号妥善屏蔽接地。

下面我们对相关设备的选定，输入、输出、直流电抗器的选型，线材、断路器和接触器的选型，做了个简单的说明，供大家参考，见下表。

目的	名称	详细说明
保护变频器配线	断路器和漏电开关	为了保护变频器的配线，请务必设置在电源侧。漏电开关请使用耐高压产品。
防止带制动电阻器时的烧毁	接触器	带制动电阻时，为了防止烧毁制动电阻器，请务必将浪涌吸收器安装在线闸上。
吸收浪涌冲击	浪涌吸收器	吸收接触器和控制中产生的开闭浪涌。请务必安装在变频器周围的接触器和继电器上。
隔离输出/输入信号	隔离器	提高变频器输入输出信号的干扰能力。
改善变频器的输入功率因数	交流电抗器	可用于改善变频器的输入功率因数。
降低噪声对无线电和控制器的不良影响	输入侧噪声滤波器	降低来自电网接线的噪声，接入时尽量靠近变频器
降低噪声对无线电和控制器的不良影响	输出侧噪声滤波器	降低来变频器输出侧接线的噪声，接入时尽量靠近变频器
按设定减速时间停车	制动电阻	用电阻器消耗电机的再生能源，缩短减速时间
按设定减速时间停车	制动单元	缩短减速时间，和电阻器一起使用。

输入、输出、直流电抗器的选择（三相380V系列）

变频器容量（KW）	输入交流电抗器		输出交流电抗器		直流电抗器
变频器容量（KW）	电流（A）	电感（mH）	电流（A）	电感（mH）	电流（A）	电感（mH）
0.75	2.0	7.00	2.0	3.000	-	-
1.5	5.0	3.80	5.0	1.500	3.0	28
2.2	7.5	2.50	7.5	1.000	6.0	11
4	10	1.50	10	0.600	12	6.3
5.5	15	1.00	15	0.250	12	6.3
7.5	20	0.75	20	0.130	23	3.6
11	30	0.60	30	0.087	33	1.9
15	40	0.42	40	0.066	40	1.26
18.5	50	0.35	50	0.052	50	1.08
22	60	0.28	60	0.045	50	1.08
30	80	0.19	80	0.032	65	0.78
37	90	0.16	90	0.030	80	0.72
45	120	0.13	120	0.023	95	0.54
55	150	0.10	150	0.019	120	0.45
75	200	0.08	200	0.014	160	0.36
90/110	250	0.06	250	0.011	250	0.26
132/160	330	0.04	330	0.007	340	0.18
185	390	0.03	390	0.007	460	0.12
220	490	0.03	490	0.005	460	0.12
280	660	0.02	660	0.004	650	0.11
300	660	0.02	660	0.004	800	0.07
350	-	-	-	-	-	-
400	-	-	-	-	1000	0.06
500	-	-	-	-	-	-
560	-	-	-	-	-	-
630	-	-	1250	4	1540	0.015

变频器输入输出连线、断路器和接触器的选型

型号	功率（kW）	断路器(A)	输入线/输出线(铜芯电缆mm²)	接触器额定工作电流（A）
单相220V系列	0.4	16	2.5	10
	0.75	16	2.5	10
	1.5	20	4	16
	2.2	32	6	20
三相220V系列	0.4	16	2.5	10
	0.75	16	2.5	10
	1.5	20	4	16
	2.2	32	6	20
	4	40	6	25
	5.5	63	6	32
	7.5	100	10	63
	11	125	25	95
	15	160	25	120
	18.5	160	25	120
	22	200	35	170
	30	200	35	170
	37	200	35	170
	45	250	70	230
三相380V系列	0.75	10	2.5	10
	1.5	16	2.5	10
	2.2	16	2.5	10
	4	25	4	16
	5.5	25	4	16
	7.5	40	6	25
	11	63	6	32
	15	63	6	50
	18.5	100	10	63
	22	100	16	80
三相380V系列	30	125	25	95
	37	160	25	120
	45	200	35	135
	55	200	35	170
	75	250	70	230
	90	315	70	280
	110	400	95	315
	132	400	150	380
	160	630	185	450
	185	630	185	500
	200	630	240	580
	220	800	150x2	630
	250	800	150x2	700
	280	1000	185x2	780
	315	1200	240x2	900

(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (2/27/2008)


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