變頻電源的應(yīng)用

變頻電源的正確選用對(duì)于機(jī)械設(shè)備電控系統(tǒng)的正常運(yùn)行是至關(guān)重要的。選擇變頻電源，首先要按照機(jī)械設(shè)備的類(lèi)型、負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性、調(diào)速范圍、靜態(tài)速度精度、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和使用環(huán)境的要求，然后決定選用何種控制方式和防護(hù)結(jié)構(gòu)的變頻電源最合適。所謂合用是在滿(mǎn)足機(jī)械設(shè)備的實(shí)際工藝生產(chǎn)要求和使用場(chǎng)合的前提下，實(shí)現(xiàn)變頻電源應(yīng)用的最佳性?xún)r(jià)比。
第一點(diǎn).根據(jù)負(fù)載特性選取適當(dāng)控制方式的變頻電源
現(xiàn)在市場(chǎng)上出售的變頻電源種類(lèi)繁多，功能也日益強(qiáng)大，變頻電源的性能也越來(lái)越成為調(diào)速性能優(yōu)劣的決定因素，除了變頻電源本身制造工藝的“先天”條件外，對(duì)變頻電源采用什么樣的控制方式也是非常重要的。下表綜述了近年來(lái)各種變頻電源控制方式的性能特點(diǎn)。
綜上所述，異步電動(dòng)機(jī)變頻控制選用不同的控制方法，就可以得到不同性能特點(diǎn)的調(diào)速特性。
第二點(diǎn).根據(jù)安裝環(huán)境選取變頻電源的防護(hù)結(jié)構(gòu)
變頻電源的防護(hù)結(jié)構(gòu)要與其安裝環(huán)境相適應(yīng)，這就要考慮環(huán)境溫度、濕度、粉塵、酸堿度、腐蝕性氣體等因素，這與變頻電源能否長(zhǎng)期、安全、可靠運(yùn)行關(guān)系重大。大多數(shù)變頻電源廠(chǎng)商可提供以下幾種常用的防護(hù)結(jié)構(gòu)供用戶(hù)選用：
（1）開(kāi)放型IP00，它從正面保護(hù)人體不能觸摸到變頻電源內(nèi)部的帶電部分，適用于安裝在電控柜內(nèi)或電氣室內(nèi)的屏、盤(pán)、架上，尤其是多臺(tái)變頻電源集中使用較好，但它對(duì)安裝環(huán)境要求較高。
（2）封閉型IP20、IP21，這種防護(hù)結(jié)構(gòu)的變頻電源四周都有外罩，可在建筑物內(nèi)的墻上壁掛式安裝，它適用于大多數(shù)的室內(nèi)安裝環(huán)境。
（3）密封型IP40、IP42，它適用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境條件較差的場(chǎng)合。
（4）密閉型IP54、IP55，它具有防塵、防水的防護(hù)結(jié)構(gòu)，適用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境條件差，有水淋、粉塵及一定腐蝕性氣體的場(chǎng)合。
第三點(diǎn).機(jī)械設(shè)備的負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性
人們?cè)趯?shí)踐中常將生產(chǎn)機(jī)械根據(jù)負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性的不同，分為三大類(lèi)型：恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載、恒功率負(fù)載和流體類(lèi)負(fù)載。
1恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載
在這類(lèi)負(fù)載中，負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL與轉(zhuǎn)速n無(wú)關(guān)，任何轉(zhuǎn)速下TL總保持恒定或基本恒定，負(fù)載功率則隨著負(fù)載速度的增高而線(xiàn)形增加。傳送帶、攪拌機(jī)、擠壓機(jī)和機(jī)械設(shè)備的進(jìn)給機(jī)構(gòu)等摩擦類(lèi)負(fù)載以及起重機(jī)、提升機(jī)、電梯等重力負(fù)載，都屬于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載。
變頻電源拖動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩性質(zhì)的負(fù)載時(shí)，低速時(shí)的輸出轉(zhuǎn)矩要足夠大，并且要有足夠的過(guò)載能力。如果需要在低速下長(zhǎng)時(shí)穩(wěn)速運(yùn)行，應(yīng)該考慮標(biāo)準(zhǔn)籠型異步電動(dòng)機(jī)的散熱能力，避免電動(dòng)機(jī)溫升過(guò)高。
2恒功率負(fù)載
這類(lèi)負(fù)載的特點(diǎn)是需求轉(zhuǎn)矩TL與轉(zhuǎn)速n大體成反比，但其乘積即功率卻近似保持不變。金屬切削機(jī)床的主軸和軋機(jī)、造紙機(jī)、薄膜生產(chǎn)線(xiàn)中的卷取機(jī)、開(kāi)卷機(jī)等，都屬于恒功率負(fù)載。
負(fù)載的恒功率性質(zhì)應(yīng)該是就一定的速度變化范圍而言的。當(dāng)速度很低時(shí)，受機(jī)械強(qiáng)度的限制，TL不可能無(wú)限增大，在低速下轉(zhuǎn)變?yōu)楹戕D(zhuǎn)矩性質(zhì)。負(fù)載的恒功率區(qū)和恒轉(zhuǎn)矩區(qū)對(duì)傳動(dòng)方案的選擇有很大的影響。電動(dòng)機(jī)在恒磁通調(diào)速時(shí)，最大允許輸出轉(zhuǎn)矩不變，屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速；而在弱磁調(diào)速時(shí)，最大允許輸出轉(zhuǎn)矩與速度成反比，屬于恒功率調(diào)速。如果電動(dòng)機(jī)的恒轉(zhuǎn)矩和恒功率調(diào)速的范圍與負(fù)載的恒轉(zhuǎn)矩和恒功率范圍相一致時(shí)，即所謂“匹配”的情況下，電動(dòng)機(jī)的容量和變頻電源的容量均最小。
3流體類(lèi)負(fù)載
這類(lèi)負(fù)載的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的二次方成正比，功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比。各種風(fēng)機(jī)、水泵和油泵，都屬于典型的流體類(lèi)負(fù)載。
流體類(lèi)負(fù)載通過(guò)變頻電源調(diào)速來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)量、流量，可以大幅度節(jié)約電能。由于流體類(lèi)負(fù)載在高速時(shí)的需求功率增長(zhǎng)過(guò)快，與負(fù)載轉(zhuǎn)速的三次方成正比，所以不應(yīng)使這類(lèi)負(fù)載超工頻運(yùn)行。