变频节能改造中变频器与电动机如何匹配？

    在变频器节能改造过程中，要注意变频器与电动机的匹配问题。因为在变频调速的情况下，电动机的可变损耗和不变损耗的构成发生了变化，如在变频条件下，铁耗随着频率而变化为可变损耗，最大效率运行的条件不一定是不变损耗等于可变损耗。因为电动机的铁耗等效电阻的大小在变频调速的情况下不是恒定不变的，而是随着端电压的幅值和频率的大小变化而变化。对于给定的转速n，转差率s不随负载转矩的变化而变化，磁通随负载转矩和转速有关。图8-2 (a)、(b)、(c)分别给出了变频器、电动机及系统效率在同一固定开关频率下随转矩与电动机控制频率变化的关系。
    图8-2    固定开关频率不同控制频率下各效率与转矩及频率的关系    由图8-2 (a)表明，电动机额定转矩时变频器效率最大，变频器效率随着电动机转矩的减小而减小，而且电动机转矩越小，变频器效率下降得越快。同样的输出转矩下，控制频率越高，变频器效率越高。图8-2(b)则表明，电动机效率与转速无关，与转矩成正比。由图8-2 (c)可知，系统效率与转速有关，而且在50%转矩时，系统效率变化不大，当转矩小于40%时，系统效率随转矩的降低而下降得很快。    另外，电动机效率和变频器效率还与转速有关，转速越低二者的效率越低，由此可知，控制频率、开关频率、电动机转矩及转速等对电动机效率、变频器效率及系统效率的影响是很复杂的，分析时应综合全面考虑。    在变频调速系统中，选择合适的电动机和变频器，对系统运行的经济性、稳定性和可靠性起着至关重要的作用。    (1)电流电压额定值的选择    变频器与电动机的额定电流由变频器中的功率半导体器件的最大结温所决定，因为功率半导体的热时间常数比电动机的热时间常数要小得多，而功率半导体器件的额定电流是由电动机所需要的最大尖峰电流和方均根值所决定。变频器的额定电压值取决于电动机的最大速度和恒定的气隙磁链。电动机的电感值与变频器的开关频率总是一种矛盾的选择。一方面，需要大的电感来减少电流波动，另一方面，又需要小的电感来加快系统动态响应和减小损耗；在开关频率选择上，也是一方面需要高的开关频率来减小输出谐波，另一方面又需要小的开关频率来减小损耗。因此，在选择电动机的电感值与变频器的开关频率方面有一个折中的选择。    (2)变频器选择    ①变频器功率值与电动机功率值相当时最合适，以利变频器高效率运转。    ②当变频器的功率分级与电动机功率分级不同时，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，使变频器长期、安全运行。    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，则必须相应调变频器的参数设置，以达到较高的节能效果。    ⑥变频器的额定容量及参数是针对一定的海拔高度和环境温度而标出的，一般指海拔1000m以下，温度在40℃或25℃以下。若使用环境超出该规定，在根据变频器参数确定型号前要考虑由此造成的降容因素。    ⑦当电动机有瞬停再启动要求时，要确认所选变频器具有此项功能。因为变频器停电而停止运行，当瞬时突然来电再开启时，电动机的频率如不适当，会引起过电压、过电流动作。    ⑧当用流量计等传感器作为变频器调速控制时，应注意传感器输出的信号类型与变频器是否匹配。