如何为电动机选配变频器
选变频器要看电动机的电流和负载类型,而不能只看千瓦数。水泵和风机用轻载模式就够了,输送机、搅拌机和破碎机则需要重载模式。还有三个问题:电网是什么电压,是否需要快速制动,电动机在低转速下要运行多久。
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选变频器,依据的是铭牌上的电动机额定电流和负载的特点。千瓦数只是参考。每台变频器都有两个额定值:轻载模式(水泵、风机)和重载模式(输送机、搅拌机、破碎机、提升机)。同一台变频器在重载模式下,只能带动功率更小的电动机。接下来还要检查电网电压、是否需要制动电阻,以及电动机在低转速下要运行多久。
第 1 步:铭牌上的电流和电压
从电动机铭牌上抄下额定电流、电压及接法、功率。在所选的模式下,变频器输出的电流不得低于该电流。
为什么看电流而不看功率:功率相同的电动机,电流可以不同,因为它们的效率和功率因数不同,极数也不同。ABB 在选型手册中建议,按所需电流和功率选变频器,而不是只看一个 kW 数字。如果电动机在炎热的车间里工作,或者负载能力已经下降,就需要留出更大的余量。
样本中的例子:电动机 15 kW,1465 r/min,380 V Δ / 660 V Y,380 V 时电流 29.0 A。380 V 变频器在所需模式下应能连续输出 29 A。电动机接成三角形,与直接接电网时相同。
接线方式。 380 V 三相变频器输出三相 380 V。380 Δ / 660 Y 的电动机接到它上面,接成三角形。220 Δ / 380 Y 的电动机则接成星形。使用变频器时,通常不需要星形—三角形起动:平稳加速由变频器自己完成。
第 2 步:轻载还是重载模式
制造商给出两个电流额定值。名称不同,含义相同。
| 模式 | 常见叫法 | 过载 | 用于 |
|---|---|---|---|
| 轻载 | ND、LO、VT,“普通” | 1 分钟内约 110% | 离心泵、风机:转矩随转速上升 |
| 重载 | HD、HO、CT | 1 分钟内约 150% | 输送机、搅拌机、混合机、破碎机、磨机、螺杆泵、提升机 |
不同系列的过载倍数和周期长度各不相同。例如,Danfoss FC 360 的轻载模式为 1 分钟 110%,重载模式则按功率不同为 1 分钟 150–160%。Siemens SINAMICS G120X 在 300 秒周期内为 60 秒 110%,在 600 秒周期内为 60 秒 150%。请查看您所用系列的表格。
由此可知:在轻载模式下按 11 kW 设计的变频器,在重载模式下可能只能带动 7.5 kW。如果只“按千瓦”给破碎机配一台变频器,它会在带载起动时跳闸。
第 3 步:电网是单相还是三相
- 380 V 三相电网——车间里的常见情况。选用 380–480 V 变频器。
- 220 V 单相电网——有单相输入的变频器,但只限小功率。它们的输出是三相 220 V。电动机按 220 V 接线,即铭牌为 220 Δ / 380 Y 时接成三角形。
变频器不会升高电压:输入是多少,输出大致就是多少。380 V 三相变频器接 220 V 电网,不能正常工作。三相变频器用单相供电,并非所有制造商都允许,而且输出电流要降额。这一点要查具体系列的手册。
第 4 步:是否需要制动电阻
变频器快速降低转速时,电动机相当于发电机,会把能量回馈给变频器。内部电压升高,变频器就会保护跳闸。制动电阻把这部分能量转化为热量消耗掉。
在以下情况需要电阻:
- 重载设备需要快速停机:输送机、飞轮、离心机;
- 负载下放:提升机、绞车;
- 停机很频繁。
对于靠惯性自由停车的水泵和风机,通常不需要电阻。
电阻所用的开关(制动单元)在许多系列的中小功率变频器中已经内置。例如 ABB ACS580-01 的小机架已内置,电阻另行购买。大功率变频器的制动单元往往是外置的。
第 5 步:低转速与电动机发热
普通电动机由装在自身轴上的风扇冷却。转速低时风量很小,而恒转矩下电流仍保持不变,电动机就会发热。
SEW-Eurodrive 指出:低于约 20 Hz 时,自扇冷电动机不能长期带额定转矩运行。ABB 在手册中举例:自扇冷四极电动机在 300 r/min 时,约能保持 80% 的转矩。如果输送机或搅拌机要长时间低速运行,就需要带独立风机的电动机,或留有余量的电动机。
减速机在低转速下的润滑条件也会改变。这一点值得向减速机的生产厂家询问。
超过 50 Hz
变频器可以把电动机拖到 50 Hz 以上。但功率不会超过额定值,转矩反而下降。轴承和转子的动平衡也有转速上限。如果需要超过额定值,要与电动机制造商一起商定。
到电动机的电缆很长
变频器输出的是脉冲。电缆很长时,脉冲会在绕组上产生电压尖峰,绝缘老化更快。制造商为每个系列规定了电缆的最大长度。电动机离得远时,要加装输出电抗器、dU/dt 滤波器或正弦滤波器。订货时请写明电缆长度。
如果产线上是 YCT 调速电动机
在老产线上,常常不用变频器,而是用 YCT 系列电动机来调速。目录中有这样一台:YCT250-4B。它的转速由励磁电压设定,反馈信号来自测速发电机。这是另一种调速方式,这种电动机不再加变频器。如果要把 YCT 换成普通电动机加变频器,则按铭牌上的转矩和转速范围选配:YCT250-4B 为 118 N·m 和 132–1320 r/min。请注意第 5 步:在这种范围的下限,普通电动机需要独立风机。
标准
可调速电气传动系统见 IEC 61800 系列。第 2 部分规定通用要求和额定数据,第 3 部分规定电磁兼容(按安装场所分为 C1–C4 类),第 5-1 部分规定安全要求。
订变频器时写什么
- 电动机铭牌:功率、电流、电压及接法、转速。
- 机械设备:水泵、风机、输送机、搅拌机、提升机。
- 电网:380 V 三相还是 220 V 单相。
- 调速范围,以及低转速下运行多长时间。
- 起动和停机有多频繁,是否需要快速制动。
- 到电动机的电缆长度。
- 如何控制:面板按钮、4–20 mA 信号,还是与控制器通信。
我们的做法
- 根据电动机铭牌和对设备的描述,在生产厂家处选配变频器:电流、模式、电压、制动。
- 下单前把找到的结果连同参数发给您;如果变频器还需要电阻、滤波器或电抗器,我们会当即写明。
- 在工厂,我们把发运变频器上的标识和铭牌与已确认的品项核对。
本文的依据
以下是本文引用的文件和资料,方便您自行核实文中所述。
参考材料
- ABB. ACS580 technical eBook(传动选型、负载类型、弱磁、电动机热负载能力)library.e.abb.com ↗
- ABB. ACS580-01 Quick installation and start-up guide(制动单元)library.e.abb.com ↗
- Danfoss. VLT Midi Drive FC 360 Design Guide(ND 和 HD 模式、内置制动开关、电缆长度)assets.danfoss.com ↗
- Danfoss. Brake Resistor Design Guideassets.danfoss.com ↗
- Siemens. SINAMICS G120 brochure(Low Overload 和 High Overload、负载类型、单相模块)assets.new.siemens.com ↗
- Siemens. SINAMICS G120X datasheet(RS 网站上的副本)docs.rs-online.com ↗
- SEW-Eurodrive. 自扇冷电动机在 20 Hz 以下的运行download.sew-eurodrive.com ↗
- WEG. Specification of Electric Motors(Δ/Y 接法、弱磁、长电缆上的脉冲,PDF)static.weg.net ↗
- ABB. ACS800 Sine Filterslibrary.e.abb.com ↗
- REO. IEC 61800-3: EMC for power drive systems(标准概述)reo.co.uk ↗
- TAMINOTA 样本:TMN-EM-15、TMN-EM-22——铭牌数据。


