水泥企業(yè)變頻器的選擇
水泥企業(yè)為達到提高生產(chǎn)效率和節(jié)約能量的目的，必須正確選擇系統(tǒng)配置，特別是選擇這種系統(tǒng)中的電動機和變頻器，涉及可靠性、性能和價格三方面的因素。
1．變頻調速系統(tǒng)中電動機的選擇
變頻調速系統(tǒng)主要包括異步電動機、變頻器、控制環(huán)節(jié)、負載及傳動機構。
在選擇電動機時不僅要考慮驅動機械負載和使其加速所需的電機容量，還應根據(jù)生產(chǎn)環(huán)境選擇相應的電機防護等級。另外，由于這時電機不是由電網(wǎng)供電，而是由變頻器供電(即在變頻調速運行時，大部分時間里該電動機不是工作在該電機設計制造的額定工況)，會帶來諧波、電磁干擾，也許會出現(xiàn)局部過電壓、過電流等問題。同時，也須考慮讓變頻器盡量減少諧波、電磁干擾等帶來的不良影響。
1.1電動機容量的選擇
(1)選擇因素
水泥企業(yè)電機負載均很大，加之工藝過程波動很大。在選擇電機容量時，應考慮以下因素：
?、匐姍C的容量應大于負載所需的功率。
?、陔姍C的最大轉矩應大于負載的啟動轉矩，并要有足夠的裕量。
?、廴綦娫措妷合陆盗?0％時，電機仍能輸出足夠的轉矩。
?、茈姍C應在規(guī)定的溫升范圍內(nèi)使用。
?、葆槍ω撦d的性質，選擇適合的電機運行方式。
實際上，在選擇用于變頻調速系統(tǒng)的電動機時，要在考慮有諧波條件下，電動機的電氣、發(fā)熱和機械出力三個方面的綜合狀況。特別在中、大型電動機中，要考慮過電壓毛刺對電動機絕緣的影響，諧波成分對電動機溫升的影響，轉速調低(低頻下)對電動機通風冷卻的影響，在調速條件下對軸力矩的影響。
考慮以上因素，實際的電機容量可由下式求得
電動機的容量—驅動負載所需的動力＋加速／減速所需的動力
(2)驅動負載所需動力的計算
負載的形式多種多樣，比較典型的有恒轉矩負載、平方降轉矩負載、恒功率負載，下面結合水泥企業(yè)應用舉例說明。
?、倨椒浇缔D矩負載
a.泵類負載所需的動力功率計算公式為
式中k——裕量系數(shù)，k＝1.1～1.2；
ρ——液體的密度，kg／m3；
Q——流量，m3／min；
H——揚程，m；
p——泵的效率，p＝0.6～0.83。
b.風機類負載所需的動力功率的計算公式為
P＝
式中k——裕量系數(shù)，k＝1.1～1.2；
Q——風量，m3／min；
H——風壓，Pa；
——風機的效率，＝0.3～0.75。
2.變頻調速系統(tǒng)中變頻器的選擇
隨著電力電子技術、計算機技術、控制技術的發(fā)展，變頻器的功能、性能得到了很大的提高。根據(jù)其性能及控制方式不同可分為：通用型、多功能型、高性能型，其控制方式也依次為v／f(常熟控制)控制、電壓型PWM控制、矢量控制等。用戶可根據(jù)生產(chǎn)的需要，在變頻器性能規(guī)格、容量等方面進行選擇。
2.1變頻器種類的選擇
根據(jù)負載機械的工作特點，結合對調速范圍、調速精度和經(jīng)濟性的要求，用戶可以選擇不同種類的變頻器來控制調速運行。
(1)通用型變頻器
一般采用v／f控制方式，適用于風機、泵類負載場合。其節(jié)能效果顯著，調速范圍和調速精度較低，因此成本較低。
(2)多功能通用變頻器
多功能變頻器主要適應工業(yè)自動化，自動倉庫、升降機、搬運系統(tǒng)、小型CNC機床、擠壓成型機、紡織及包裝機械等高速、高效需求。
水泥企業(yè)一般采用通用型變頻器較多，多功能通用變頻器應用較少。
2.2 變頻器的規(guī)格和指標
在選擇變頻器時，會接觸到許多生產(chǎn)廠家提供的各類變頻器的產(chǎn)品樣本，這些樣本主要介紹變頻器的系列型號、特點以及各種功能和指標。用戶根據(jù)自己的實際需要，就這些產(chǎn)品的性能、指標進行比較、篩選，以確定適合于自己的變頻器。
(1)型號
一般為廠家自定的系列名稱，包括電壓等級和可適配電機的容量。
(2)電壓級別
根據(jù)各國的工業(yè)標準或用途不同，其電壓級別也各不相同，在選變頻器時，首先應注意其電壓級別是否與電源電壓和電機的電壓相適合。
(3)最大適配電機
在最大適配電機一欄中，通常給出最大適配電機的容量。應該注意這個容量一般以4極普通異步電動機為對象，而同容量的6極以上電機和變極電機等電機的額定電流比4極普通異步電動機的額定電流大，因此，在驅動4極以上電機時就不能單單以此項指標選擇變頻器，同時還要核對變頻器的額定輸出電流是否滿足電動機的額定電流。
(4)電源
變頻器對電源的要求主要有電壓／頻率、允許電壓變化率和允許頻率變化率等三個方面。通常對電壓及頻率變化率的要求分別為±l0％和5％。如果用戶安裝變頻器的所在地點的供電電源電壓波動超出通常規(guī)定的范圍(或上限或下限)，應同供貨廠家討論。
(5)控制特性
?、?電壓型還是電流型。
②.PAM、PWM或SPWM調節(jié)方式。
?、?V／f控制，轉差頻率控制方式或矢量控制。
④.輸出頻率范圍，一般最低為0.1Hz，最高頻率因變頻器性髓而異，該調速范圍應滿足用戶的應用需要，同時要了解在所用系統(tǒng)中，在該頻率范圍內(nèi)是否有機械共振或出現(xiàn)轉速振蕩的可能。
?、?輸出頻率分辨率，設定頻率的分辨率，輸出頻率的精度。
?、?頻率設定方式。有自身的參數(shù)設定，電位器設定，外部(0～5V、4～20mA)設定以及上位機發(fā)送的RS－232和RS－485等信號設定。
?、?電壓／頻率特性。變頻器中存有多種V／f特性，如轉矩增強，平方降轉矩負載節(jié)能特性等供用戶選擇。
?、?載頻頻率。載頻頻率的高低標志著輸出波形的質量，早期的GTR型變頻器的載頻頻率為1～3kHz，目前常采用IGBT，載頻頻率可達10～20kHz，另外還有同步調制和異步調制之分。
⑨.過載能力。變頻器所允許的過載電流以額定電流的百分數(shù)和允許時間來表示。一般變頻器的過載能力為額定電流的l50％，持續(xù)60s。
⑩.加減速時間設定。加速、減速時間作為基本功能可分別設定。高性能變頻器還具有曲線加速，多擋加、減速時間設定以及外部控制加減速功能。
⑾.制動方式。變頻器的電氣制動一般分為能耗制動或再生反饋制動。能耗制動時不加外接制動電阻的場合制動力約為20％，加外接制動電阻時制動力可達100％。能耗制動用于制動頻率不高的場合。從節(jié)能的角度來看，再生反饋制動是最好的方式，但是相對較為復雜，價格也較高，主要用于頻繁啟動、制動的場合。
?、?運行控制方式。變頻器應具有標準的有觸點控制的啟動、停止、正轉、反轉輸入功能，同時還可對停止的方式進行設定，如自由停止還是加速停止。另外通常還具有通過參數(shù)設定或由外部信號選擇多級調速運轉功能。
?、?變頻器的保護。欠壓保護、過壓保護、過流保護、失速保護、過熱保護以及再啟動功能等。
2.3變頻器容量的選擇
在確定系統(tǒng)中變頻器的容量時應考慮電動機的容量、電動機的額定電流、加速時間等幾方面因素。下面就如何選定通用型變頻器容量做一些簡單介紹。
對于連續(xù)運行的變頻器必須同時滿足表3－1中所?