根据电动机电流选择变频器容量

    变频器驱动异电动机调速，在异步电动机确定后，通常根据电动机的额定电流来选择变频器，或者根据异步电动机实际运行中的电流值（最大值）来选择变频器。

    1．连续运行的场合  由于变频器供给电动机的电流是脉动值比工频供电时电流要大（见图9-2），因此须将变频器的容量留有适当的余量。

    图9-2    变频器输出电流波形

    通常应令变频器的额定输出电流≥(0.5~1.1)电动机的额定电流（铭牌值）或电动机实际运行中的最大电流。

   IINV≥[N2IK+（N1-N2）In]/Kg    (9-1)

式中N1-电动机总台数；

   N2-直接起动的电动机台数；

   IK-电动机直接起动时的堵转电流(A)；

   In-电动机额定电流；

   Kg-变频器容许过载倍数(1.3~1.5)：

   IINV-变频器额定输出电流。

    如按电动机实际运行中的最大电流来选择变频器时，变频器的容量可以适当缩小，如图9-3所示。

    图9-3    变频器容量按最大电流选择曲线

    2．加减速时变频器容量的选定  变频器的最大输出转矩是由变频器的最大输出电流决定，一般情况下对于短时间的加减速而言，变频器允许达到额定输出电流130%~150%（视变频器容量有别），因此，在短时加减速时的输出转矩也可以增大，反之如只需要较小的加速转矩时，也可降低选择变频器的容量。由于电流的脉动原因，此时应将变频器的最大输出电流降低10%后再进行选定，如图9-4所示。

    图9-4    转矩阵（电流）与速度关系曲线

   a) U/f控制转矩特性b）矢量控制转矩特性

    3．频繁加减速运转时变频器容量的选定  如图9-5所示的运行曲线图，可根据加速、恒速、减速等各种运行状态下的电流值，按下式进行选定

   IINV=[(I1t1+I2t2+…I5t5)1(t1+t2+ts+t6)] Ko  (9-2)

式中IINV-变频器额定输出电流(A)；

   I1、I2-各运行状态下平均电流(A)；

   t1、t2-各运行状态下的时间(s)；

   Ko-安全系数（运行频繁时Ko=1.2，其他时为1.1）。

    4．电流变化不规则的场合  在运行中，如电动机电流不规则变化，此时不易获得运行特性曲线，这时可使电动机在输出最大转矩时的电流限制在变频器的额定输出电流内进行选定。

    5．电动机直接起动时所需变频器容量的选定  通常，三相异异步电动机直接用工频起动时起动电流为其额定电流的5～7倍，直接起动时可按下式选取变频器的额定电流：

   IINV≥IK/Kg    (9-3)

式中IK-在额定电压、额定频率下电动机起动时的堵转电流(A)；

   Kg-变频器的允许过载倍数，Kg=1.3~1.5。

    图9-5    电动机运转时特性曲线

    6．多台电动机共用一台变频器供电  上述1～5条仍适用，但应考虑以下几点：

   1)根据各电动机的电流总值来选择变频器。

   2)在整定软起动、软停止时，一定要按起动最慢的那台电动机进行整定。

   3)如有一部分电动机直接起动时（见图9-6）可按下式进行计算：

   IINV≥[N2IK+（N1-N2）In]/K    (9-4)

式中N1-电动机总台数；

   N2-直接起动的电动机台数；

   IK-电动机直接起动时的堵转电流(A)；

   In-电动机额定电流：

   Kg-变频器容许过载倍数(1.3~1.5)：

   IINV-变频器额定输出电流。

    多台电动机依次进行直接起动，到最后一台时，起动条件最不利，另外当所有电动机均起动完毕后，还应满足IINV≥NIn。

    7．容量选择注意事项

   1)并联追加投入起动  用1台变频器使多台电动机并联运转时，如果所有电动机同时起动加速可按如前所述选择容量。但是对于一小部分电动机开始起后再追加投入其他电动机起动场合，此时变频器的电压、频率已经上升，追加投入的电动机将产生人的起动电流。因此，变频器容量与同时起动时相比需要大些，额定输出电流可按下式算出

   (9-5)

式中  IINV-变频器额定输出电流(A)；

   N1-先起动的电动机台数；

   N2-追加投入起动的电动机台数；

   Im-先起动的电动机的额定电流(A)；

   Ims-追加投入电动机的起动开始电流(A)。

   2)大过载容量  根据负载的种类往往需要过载容量大的变频器。但通用变频器过载容量通常多为125%、60s或150%、60s，需要超过比值的过载容量时必须增大变频器的容量。例如，对于150%、60s的变频器要求200%的过载容量时，必须选择按式(9-1)算出额定输出功率小时，多认为可选择与实际相称的变频器容量。但是对于通用变频器，即使实际负载小，使用此按电动机额定功率选择的变频器容量小的变频器并不理想，其理由如下：

   a)在空载时也流过额定电流的30%~50%的励磁电流。

   b)起动时流过的起动电流与电动机施加的电压、频率相对应，而与负载转矩无关，如果变频器容量小，此电流超过过电流容量则往往不能起动。

    图9-6    多台电动机共用一台变频器供电

   c)电动机容量大，则以变频器容量为基准的电动机漏抗百分比变小，变频器输出电流的脉动增大。因而过电流保护容易动作，往往不能运转。

   d)起动转矩和低速区转矩电动机用通用变频器起动时，其起动转矩同用工频电流起动相比多数变小，根据负载的起动转矩特性有时不能起动。另外，在低速运转区的转矩有比额定转矩减小的倾向。这些特性图9-7所示，用选定的变频器和电动机不能满足负载所要求的起动转矩和低速区转矩时，变频品和电动机的容量还需要加大。例如，在某一速度下，需要最初选取变频器和电动机的额定转矩70%的转医时，那么变频器和电动机的容量都要重新选择，为最初选定容量1. 4(=70/50)倍以上。

    图9-7    JP6C型变频器的输出转矩特性

   a) 200V、50Hz输出转矩以电动机50Hz时的额定转矩为100%

   b) 200/220V、60Hz，输出转矩以电动机60Hz时的额定转矩为100%

   (*1)电动机可以输出的转矩值  (*2)电动机连续运转时，

    考虑到冷却应限制的转矩值

    8．电流选择注意事项  根据上面一些计算表明电动机采用变频器运转同采用工频电源运转相比，由于变频器输出电压、电流中所含谐波的影响，电动机的效率、功率因数降低，电流增加。下面指出关于电流选择应注意的事项。

   1)对于同一负载，用通用逆变器运转与工频电源运转相比，电流约增加10%。

   2)标准电动机的额定电压、额定频率通常用200V级或400V级的3种定额来表示，如200/200/200V、50/60/60Hz或400/400/440V、50/60/60Hz。设名定额下的额定电流分别为I200/60、I220/60或I400/50、I200/60>I200/60，则各电流有下列关系（50Hz时为最大）。

   I400/50、I200/60>I200/60或I200/60；I400/60>I400/60

    因此电动机的温升也是50Hz运转时为最大，在60Hz运转时温度有余量。

   3)标准电动机用逆变器运转时，作为电动机，根据上面1)、2)在60Hz时可以在额定电流（额定转矩）下使用。

    但是，在50Hz时温度余量小，所以必须降低负载转矩使用。另一方面，作为逆变器，逆变器的额定电流在电动机60Hz时应为额定电流的110%以上，50Hz时为额定电流的100%以上。

   4)一般的通用逆变器，制造时是考虑对4极标准电动机的电流值和各参数能满足运转。因此，当使用额定电流比标准电动机大的电动机（如8极、10极等多极电动机）时，就不能仅以电动机的容量来选择逆变器的容量，必须检查电流能否通过。

   5)电动机负载非常轻时，即使电动机电流在逆变器额定电流以内，也不能使用比与电动机容量相对应的逆变器小很多的逆变器，所以要注意。这是因为电动机的电抗随电动机的容量而不同，即使电动机电流相同，电动机容量越大其脉动电流值也越大，因而超过逆变器的过电流耐量。例如7. 5kW的标准电动机在2.2kW（负载率30%）下使用时，见表9-1，根据电动机在2. 2kW时的电流采用3.7kW的逆运转就足够了。但是，3.7kW4极的电动机在100%负载（电动机电流17A）运转时的电流波形如图9-8a所示，7.5kW4极的电动机在轻载下(电动机电流17A)运转时的电流波形如图9-8b所示，两者比较便可以看出，即使电动机电流相同，7.5kW的脉动电流值却变得相当大了。

   3.7kW的逆变器是按图9-8a那样的脉动电流来确定过电流的大小，所以用它来传动7.5kW的电动机则过电流保护容易动作而不能工作。对于本例必须选用5.5kW的逆变器。

    表9-1    标准电动机轻载时电流值与逆变器的额定电流

    (电动机为7.5kW、4极、200V、50Hz)

    图9-8    电动机电流波形

   a)3.7kW、4极、全负载b）7.5kW，4极，轻负载

    电动机电流：17A    电动机电流：17A

    脉动电流：40A      脉动电流：40A