变频器、电机与负载的匹配问题

关键词：变频  转矩匹配概述：众所周知，变频调速具有可靠性高、调速方便、保护完善和节能约耗等诸多优点，因此在一般调速场合，变频调速已经成了绝大多数用户的第一选择。但是，新技术也会遇到新问题，本文想就我在实际中遇到的变频器、电机与负载的匹配问题分析如下，谨供大家参考。问题：    我厂生料磨系统有一台φ2.8旋风选粉机，原主轴采用立式直流电机经皮带盘减速后驱动。2000年由于磨机系统改造，产量增加，电机负载能力不足，将其改造成变频调速，当时选用了安川616G5 45kW变频器（恒转矩）和45kW4极立式电机，改造后变频器运行频率约14-17Hz，基本满足要求。今年年初，因工艺要求，该电机需要提速至约20.8-24.3 Hz，但速度提升至18 Hz，变频器输出电流就达到80以上，一旦提升至19Hz，电机已经超电流，温度也明显上升，系统已经无法正常运转。方法：如何打破这一瓶颈？将原有传动系统的速比加大1.5到2倍？原有大小皮带盘直径为660、220mm，现场条件并不具备。如何提速，有厂家将其更换成了55kw6极电机和55kw变频器，是否必要？笔者经过认真分析，提出了不同的看法。以下是我厂相关技术参数：1、          电机具体技术参数：型号：Y250M-4 45kWPe=45KW，Ue=380V，Ie=84.2A，ne=1440转/分。2、希望电机转速提升至600-700转/分（20.8-24.3Hz）。3、变频器运行状况：频率Hz转速转/分电流A功率kW1441460≈1117.551870-80≈1618.553280-85≈18笔者认为：即使在18.5Hz，变频器的输出功率仅为18kW左右，相关的选粉机手册说明，该电机功率与速度关系为：P=kn2.0-2.3，在K值一定的情况下，速度即使提升至750转/分（26.04Hz），参照计算所得功率最大也仅在36kW左右，这种情况应当是电机选择不合理所致。根据电机的功率计算公式：P=T*n/9550我们算得45kW 4极电机的额定转矩和不同Hz数下的转矩如下：     Te=45*9550/1440=298.4Nm     T14=10*9550/414=230.7Nm     T17.5=15*9550/518=276.5Nm     T19=18*9550/560=306.9Nm     其中  T14 <T17.5 <Te <T19 在750转/分(26Hz)的情况下，转矩要求是多少呢？同样计算可知：     T26=35*9550/750=445.7Nm     T26=1.49Te以上计算表明，电机在19Hz左右输出转矩已经小于设备需要的力矩，此时变频器为了维持频率，必然要提高输出电压，这样一来，电机超额定电流不可避免。除了选择新电机，保证Te /> T26，别无选择。我筛选了表中下列电机：型  号额定转速(转/分)输出力矩(Nm)注Y250M-4 55kW1440364.8<T26不符合要求Y280S-4 75kW1440497.4>T26电机过大Y280S-6 45kW980438.5<T26力矩相近Y280M-6 55kW980536.0>T26符合要求Y250M-8 30kW740387.2<T26不符合要求Y280S-8 37kW740477.5>T26转速相近Y280M-8 45kW740580.7>T26转速相近由表可见，55kW6极、37kW8极和45kW8极三台电机较符合要求，考虑到变频器容量较大，且为保险起见，我们最终选用了45kW 8极电机。经过一段时间运行，发现效果非常理想，在以下是改用8极电机后测定的参数 (带料运转条件下)： 运行频率(Hz)电机转速(转/分)变频器输出电流(A)电压(V)功率(kW)35.0051856.0281.317.040.0059259.6320.920.150.0074062399.032.3（以上数据，除电机转速均从变频器上直接读取）小节：该电机额定电流为93.2A，现电机最高运行电流仅为额定值的66%，因电流低、速度高，电机的温升大约只有原来的一半左右。现在的运行状况，不论是通过减小速比，将主轴转速提高10%，或者继续增加主轴负载，系统均能提供较大空间。    通过负载特性和电机特性的综合分析计算，我们通过较小的投入挖掘了设备潜力，使得变频器、电机与负载得以良好的匹配，改善了工艺条件。 参考文献：1、《各类负载进行变频调速时的要点》 宜昌市自动化研究所 张燕宾2、《工厂常用电气设备手册》 中国电力出版社

本文关键字：电机  变频器  电工基础，电工技术 - 电工基础