变频器容量选择的步骤

变频器容量的选择是一个重要且复杂的问题，要考虑变频器容量与电动机容量的匹配，容量偏小会影响电动机有效力矩的输出，影响系统的正常运行，甚至损坏装置，而容量偏大则电流的谐波分量会增大，也增加了设备投资。

变频器容量选择的原则

变频器容量选择的基本原则如下。

1、匹配原则

变频器的选择应与负载匹配。表现如下。

(1)功率匹配：变频器额定功率与负载额定功率相符;需注意，电动机的负载不同其功率要求也不同。例如，相同功率的电动机，因负载性质不同所需的变频器的容量也不相同。其中平方转矩负载(风机)所需的变频器容量较恒转矩负载所需的变频器容量要低。通常，变频器产品说明书直接给出适合驱动电动机的额定功率或其视在功率，因此，对风机、泵类等平方转矩负载，可按电动机功率选择相应变频器。

(2)电压匹配：变频器额定电压与负载额定电压相符。

(3)电流匹配：普通离心泵，选用变频器额定电流与电动机额定电流相符;特殊负载，例如，深水泵，需考虑电动机性能参数，以最大电流确定变频器电流和过载能力。

(4)转矩匹配：在恒转矩负载时或有减速装置时要考虑。

2、经济性原则

应进行技术分析和经济分析，选用满足应用要求并具有较高性能价格比的控制方案。

3、具体情况具体分析原则

对不同应用情况应具体分析，并确定变频器容量。

(1)按变频器产品说明书配用电动机容量的选择：下列情况可按变频器产品说明书配用电动机容量来选择变频器容量。

(2)选用变频器容量时需要根据说明书容量选高一挡或二挡：下列情况需要选高一挡或二挡。

(3)采用变频器额定功率作为变频器容量指标来选用变频器时，由于没有考虑电动机极数与电动机额定电流的影响，因此，根据变频器额定功率选用变频器时，可能使所选变频器不能满足电动机额定电流要求。

(4)采用电动机额定电流作为变频器容量选用变频器时，由于没有考虑电动机容量选择时，通常有一定的余量，尤其是变频器改造项目，因电动机选用时的余量一般在40%～50%，因此，根据电动机的额定电流选用变频器容量时可能出现变频器余量过大的现象，使变频器在低负载下运行，造成资源浪费。

此外，电动机最大运行电流影响电动机的发热和温升，对短时超载，一般变频器有150%、1min的过载能力，因此，对负载波动较大的应用场合，选用变频器时应了解电动机的最大运行电流和超载时间，使变频器在最大运行电流时，仍不超过其额定电流，或超载时间小于1min时的过载电流小于150%额定电流等。

(5)变频器与电动机的合适匹配指电动机的额定电流(或最大运行电流)应小于同等功率下变频器的额定电流。例如，从表可知，原有8极18. 5kW电动机，选用同功率变频器，因考虑负载波动较大，所以，选ABB公司的ACS800系列产品。

(6)选用变频器容量减小时，要注意电动机启动电流和加速电流的冲击。为此，可考虑在变频器和电动机之间增设输出电抗器，对冲击电流、加速电流进行滤波平滑，降低冲击电流、加速电流的冲击影响;在满足生产过程加速和减速的前提下，将加速和减速时间设置长些;启动时U/f的预置值设置得小些。

变频器容量的选择步骤(方法)

1、变频器容量选择的步骤

(1)了解负载性质和变化规律，计算出负载电流的大小或作出负载电流图I=f(t);

(2)预选变频器容量;

(3)校验预选变频器，必要时进行过载能力和起动能力的校验。若都通过，则预选的变频器容量便选定了;否则从(2)开始重新进行，直到通过为止。

在满足生产机械要求的前提下，变频器容量越小越经济。

2、变频器容量的选择方法

变频器的容量选择在实际操作中存在很多误区，这里给出了3种基本的容量选择方法，它们之间互为补充。

(1)从电流的角度

大多数变频器容量可从3个角度表述：额定电流、可用电动机功率和额定容量。其中后两项，变频器生产厂家由本国或本公司生产的标准电动机给出，或随变频器输出电压而降低，都很难确切表达变频器的能力。

选择变频器时，只有变频器的额定电流是一个反映半导体变频装置负载能力的关键量。负载电流不超过变频器额定电流是选择变频器容量的基本原则。需要着重指出的是，确定变频器容量前应仔细了解设备的工艺情况及电动机参数，如潜水电泵、绕线转子电动机的额定电流要大于普通笼型异步电动机额定电流，冶金工业常用的辊道用电动机不仅额定电流大很多，同时它允许短时处于堵转工作状态，且辊道传动大多是多电动机传动，应保证在无故障状态下负载总电流均不允许超过变频器的额定电流。

(2)从效率的角度

系统效率等于变频器效率与电动机效率的乘积，只有两者都处在较高的效率下工作时，系统效率才较高。从效率角度出发，在选用变频器功率时，要注意以下几点：

1)变频器功率值与电动机功率值相当时最合适，以利变频器在高的效率值下运转;

2)在变频器的功率分级与电动机功率分级不相同时，则变频器的功率要尽可能接近电动机的功率，但应略大于电动机的功率;

3)当电动机属频繁启动、制动工作或处于重载启动且较频繁工作时，可选取大一级的变频器，以利于变频器长期、安全地运行;

4)经测试，电动机实际功率确实有富余，可以考虑选用功率小于电动机功率的变频器，但要注意瞬时峰值电流是否会造成过电流保护动作;

5)当变频器与电动机功率不相同时，则必须相应调整节能程序的设置，以利达到较高的节能效果。

变频器负载率b与效率η的关系曲线见图。

图 负载率与效率的关系曲线

可见：当β=50%时，η=94%;当β=100%时，η=96%。虽然β增一倍，η变化仅2%，但对中、大功率如几百千瓦至几千千瓦电动机而言亦是可观的。系统效率等于变频器效率与电动机效率的乘积，只有两者都处在较高的效率下工作时，系统效率才较高。

(3)从计算功率的角度

对于连续运转的变频器必须同时满足以下3个计算公式。

1)满足负载输出：PCN≥PM/η。

2)满足电动机容量：PCN≥√3kUeIe&mes;10-3。

3)满足电动机电流：ICN≥kIe。

式中，PCN为变频器容量(单位为kVA);PM为负载要求的电动机轴输出功率(单位为kW);Ue为电动机额定电压(单位为V);Ie为电动机额定电流(单位为A);η为电动机效率(通常约为0. 85);cosφ为电动机功率因数(通常约为0.75)，k是电流波形补偿系数(由于变频器的输出波形并不是完全的正弦波，还含有高次谐波的成分，其电流应有所增加，通常k为1. 05～1. 1)。