根据负载特性选择变频器

随着变频器技术的快速发展，变频调速技术在各种电机应用方案中已成主流。通用变频器在工业领域的应用为企业大大的节约了资源，降低了企业的成本，保护了生产设备。

正确选用变频器对于机械设备的传动控制系统的正常运行时非常重要的，避免因选型错误，引发设备故障，造成不必要的损失。首先应明确选用变频器的目的，其次在根据设备类型、负载特性、调速范围、控制方式、使用环境、防护结构等要求来选择合适的变频器。以此，来达到既满足生产工艺，又实现经济效益的目的。

变频器的正确选择对于控制系统的正常运行是非常关键的。选择变频器时必须要充分了解变频器所驱动的负载特性。人们在实践中常将生产机械分为三种类型：恒转矩负载、恒功率负载和风机、水泵负载。

负载转矩TL与转速n无关，任何转速下TL总保持恒定或基本恒定。例如传送带、搅拌机，挤压机等摩擦类负载以及吊车、提升机等位能负载都属于恒转矩负载。

变频器拖动恒转矩性质的负载时，低速下的转矩要足够大，并且有足够的过载能力。如果需要在低速下稳速运行，应该考虑标准异步电动机的散热能力，避免电动机的温升过高。

机床主轴和轧机、造纸机、塑料薄膜生产线中的卷取机、开卷机等要求的转矩，大体与转速成反比，这就是所谓的恒功率负载。负载的恒功率性质应该是就一定的速度变化范围而言的。当速度很低时，受机械强度的限制，TL不可能无限增大，在低速下转变为恒转矩性质。负载的恒功率区和恒转矩区对传动方案的选择有很大的影响。电动机在恒磁通调速时，最大容许输出转矩不变，属于恒转矩调速;而在弱磁调速时，最大容许输出转矩与速度成反比，属于恒功率调速。如果电动机的恒转矩和恒功率调速的范围与负载的恒转矩和恒功率范围相一致时，即所谓“匹配”的情况下，电动机的容量和变频器的容量均最小。

在各种风机、水泵、油泵中，随叶轮的转动，空气或液体在一定的速度范围内所产生的阻力大致与速度n的2次方成正比。随着转速的减小，转速按转速的2次方减小。这种负载所需的功率与速度的3次方成正比。当所需风量、流量减小时，利用变频器通过调速的方式来调节风量、流量，可以大幅度地节约电能。由于高速时所需功率随转速增长过快，与速度的三次方成正比，所以通常不应使风机、泵类负载超工频运行。

变频器的负载看起来好像有很多类型，比如挤出料，卷取，吊物体，吹风等等，实际上归纳起来，负载大概分为分为①摩擦性负载；②重力负载；③流体负载；④惯性负载。而机械负载一般分为三种负载特性：①恒转矩负载、②平方转矩负载、③恒功率负载； 为了大家方便理解机械负载特性和转矩特性，特别制作了下表。

负载特性及电动机输出功率与转速的关系如下； 对于恒功率、恒转矩、平方转矩、递减功率、负转矩五种，

①对于恒转矩类负载，如挤压机、搅拌机、传送带、厂内运输电车、起重机构等，如采用普通功能型变频器，要实现恒转矩速，常采用加大电动机和变频器容量的办法，以提高低速转矩;如采用具有转矩控制功能的高功能型变频器来实现恒转矩负载的调速运行，则更理想。因为这种变频器低速转矩大，静态机械特性硬度大，不怕负载冲击，具有挖土机特性。

②对于要求精度高、动态性能好、速度响应快的生产机械，如造纸机、注塑机、轧钢机等，应采用矢量控制或直接转矩控制的高性能型通用变频器。

③对于恒功率负载，如车床、刨床、鼓风机等，由于没有恒功率特性的变频器，可依靠 U/f 控制方式来实现恒功率。

④对于风机、泵类负载，由于负载转矩与转速的平方成正比，低速时负载转矩较小，diangon.com通常可选择专用或普通功能型通用变频器。 必须指出，有些通用型变频器对三种负载都可以适用，所以通用型变频器虽然价格高一点，但它物有所值。见下图所示。

电动机功率与转速和转矩的乘积成正比，即使对于相同功率的电动机，负载性质不同，所需的变频器容量也不相同。其中平方转矩负载所需的变频器容量较恒转矩负载的低，所以得出变频器和电动机组合成一个变频调速系统，并且两者之间的技术参数均符合要求时，才能够满足低速及高速条件下的负荷转矩要求。例如；变频器的类型要根据负载要求来选择。

（1）对于恒转矩类负载，如挤压机、搅拌机、传送带、厂内运输电车、起重机构等，如采用普通功能型变频器，要实现恒转矩调速，常采用加大电动机和变频器容量的办法，以提高低速转矩；如采用具有转矩控制功能的高功能型变频器来实现恒转矩负载的调速运行。则更理想。因为这种变频器低速转矩大，静态机械特性硬度大，不怕负载冲击，具有挖土机特性。 （2）对于要求精度高、动态性能好、速度响应快的生产机械如造纸机、注塑机、轧钢机等，应采用矢量控制或直接转矩控制的高性能型通用变频器。

（3）对于恒功率负载，如车床、刨床、鼓风机等，由于没有恒功率特性的变频器，可依靠U/ F控制方式来实现恒功率。

（4）对于风机、泵类负载，由于负载转矩与转速的平方成正比低速时负载转矩较小，通常可选择专用或普通功能型通用变频器 友情提示： 有些通用型变频器对三种负载都可以适用。还得注意以下几点，才能够实现变频器与电动机合理配套，达到理想的调速与节能运行、在两者的配置上应注意以下问题。

①由于变频器输出的电源往往带有高次谐波，从而会增加电动机的总损耗，即使在额定频率下运行，电动机输出转矩也会有所降低，如在额定频率以上或以下调速时，电动机额定输出转矩都不可能用足。要是不论转速高低，都始终需要额定转矩输出，则应采用容量较大的电动机降容使用才行。

②从效率（即节能）角度出发，应注意以下几点。

a、变频器功率值与电动机功率值相当时最合适，以利变频器在较高的效率下运行。

b、在变频器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。

c、当电动机频繁启动、制动工作或重载启动且较频繁工作时，可选用大一级的变频器，以利于变频器长期、安全地运行。

d、当电动机实际功率有富余时，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。

e、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，以达到较高的节能效果。 变频器在U/F为常数的工作方式下，电动机启动转矩与频率成正比，所以在低频启动时，启动转矩极小。例如，10Hz时某Y系列电动机输出转矩约为额定转矩的50％，所以在选择电动机类型时，要特别注意低频启动转矩的变化。 种载启动时，应该考虑静摩擦转矩的问题，电动机必须有足够大的启动转矩来确保有载启动。