变频器应用中的常见负载类型
负载类型和变频器的选择
负载类型和变频器的选择
负载类型和变频器的选择：
变频器不是在任何状况下都能正常使用，因此用户有必要对负载、环境要求和变频器有更多了解,电动机所带动的负载不一样，对变频器的要求也不一样。
A:风机和水泵是最一般的负载：对变频器的要求最为简洁，只要变频器容量等于电动机容量即可（空压机、深水泵、泥沙泵、快速变化的音乐喷泉需加大容量）。
B:起重机类负载：这类负载的特点是启动时冲击很大，因此要求变频器有肯定余量。
同时，在重物下放肘，会有能量回馈，因此要使用制动单元或采纳共用母线方式。
C:不均衡负载：有的负载有时轻，有时重，此时应根据重负载的状况来选择变频器容量，例如轧钢机机械、粉碎机械、搅拌机等。
D:大惯性负载：如离心机、冲床、水泥厂的旋转窑，此类负载惯性很大，因此启动时可能会振荡，电动机减速时有能量回馈。
应当用容量稍大的变频器来加快启动，避开振荡。
最好加接制动单元以消退回馈电能。
1.长期低速动转，由于电机发热量较高，风扇冷却力量降低，因此必需采纳加大减速比的方式或改用6级电机，使电机运转在较高频率四周。
2.变频器安装地点必需符合标准环境的要求，否则易引起故障或缩短
使用寿命；变频器与驱动马达之间的距离一般不超过50米，若需更长的距离则需降低载波频率或增加输出电抗器选件以保障正常运转。
智光电气高压变频调速系统产品技术介绍--各行业典型负载
炼铁厂区
炼铁就是将焦炭、铁矿石和石灰石经送料车将原料 下在炼铁高炉内，高温熔炼后就能够得到我们常见到 的金属铁。
炼铁主要设备包括配料系统、高炉、热风炉、粉煤 喷吹系统、除尘风机、鱼雷车、除渣系统等。
一般主要进行改造的负载为：
1、高炉鼓风机
2、炉顶除尘风机
3、一次除尘风机
4、二次除尘风机
5、矿槽除尘风机
50~99T 100~299T 300T以上
负载名称
除尘风机、高 炉鼓风机、冲 渣、循环水泵
除尘风机、精 炼除尘风机、
循环水泵
套数（台） — 10 10 10 5 5 5
总功率（KW） 10000 15000 20000 25000 30000 70000 12000
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设备 烧结厂 球团厂
设备规格
以上电机功率仅为一般性统计，由于各个电厂的设计
及选型的差异性会有所差距。
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汽水系统主要设备
1、给水泵：将除氧水箱的凝结水通过给水泵提高压力， 经过高压加热器加热后，输送到锅炉省煤器入口，作 为锅炉主给水。（一般有备用给水泵，很多大机组都 已经对其进行了液力耦合器改造）。
2、凝结水泵：将凝汽器的凝结水通过各级低压加热器补 充到除氧器。
4、煤磨排风机主要做用是把窑尾高温废气引入煤磨对 煤块、煤粒烘干，再把废气引入收尘装置收尘后排入大气；
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5、窑尾高温风机是熟料生产线上最重要的负载， 高温风机变频改造是国家在水泥行业强制执行的节能 措施。
6、冷篦风机主要是对烧成熟料冷却的风机，冷篦 风机数量较多，多采用低压电机拖动。
7、窑头排风机主要是把篦床产生含粉尘的高温气 体引入收尘系统收尘，再排至大气水泥磨循环风机主 要使水泥磨生产工艺微负压，减小粉尘外溢，循环风 机使粉尘气体通过收尘器后，排至大气。
变频器负载分类及应用
变频器负载分类及应用一、机械传动系统首先应明确以下名词⑴、机械传动系统：由电动机、传动机构和负载组成；⑵、电动机：系统的动力源，由它拖动系统运行；⑶、简单的传动系统：电动机、连轴器和负载，电动机输出转矩M T ，它与负载的阻转矩L T 大小相等，方向相反，即M T ＝L T⑷、当电动机以转速n 运行时，输出功率为 9550M T n P •= 式中：n — 电动机转速，单位r /min ；M T — 电动机输出的电磁转矩，单位N.m ；P — 电动机轴输出功率，也是负载侧消耗的总功率，单位kW 。
总之：电动机的机械特性 ，必须与负载的机械特性相匹配，整个传动系统才能正常工作。
二、机械传动系统的负载类型及特点⑴、恒转矩负载①、特点：负载的转矩L T 不随转速n 的变化而变化，是一恒定值。
但负载功率随转速成比例变化。
②、典型系统：位能性负载，如电梯、卷扬机、起重机、抽油机等。
摩擦类负载，如传送带、搅拌机、挤压成型机、造纸机等。
例如起重机吊起重物时，重物受到地球引力为L F ，卷绕轮的半径为r ， 则负载转矩为L T = r L F 。
不管电动机的转速如何，因为L F 不变，L T 不变，所以这类负载具有恒转矩特性。
⑵、恒功率负载①、特点：当负载的转速发生变化时，其转矩也随着变化，而负载的功率始终为一恒定值。
② 、典型系统：车床以相同的切削线速度和吃刀深度加工工件时，若工件的直径大，则主轴的转速低；若工件的直径小，则主轴的转速高，保持切削功率为一恒定值。
又如卷绕机，开始卷绕时卷绕直径小，转矩小，则卷绕速度高；当卷绕直径逐渐增大时，转矩增大，则卷绕速度降低，保持卷绕功率为一恒定值。
③ 、恒功率负载的机械特性如图1-1中直线①所示，其转速与转矩之间的关系如图1-1中直线②所示。
⑶、平方转矩负载①、特点：负载转矩与转速的平方成正比，即2L T Kn =。
而负载功率与转速的三次方成正比，即3P Kn =。
变频器负载类型
变频器负载类型
变频器就负载类型而言主要有两方面的典型应用：1、恒转矩应用；2、变转矩应用。
就应用的目的而言主要有：1、以改进工艺为主要目的，确保工艺过程中的最佳转速、不同负载下的最佳转速以及精确定位等。
以其优良的调速性能，提高生产率、提高产品质量、提高舒适性，使设备合理化，适应或改善环境等。
2、以节能为主要目的——以流量或压力需要调整的风机、泵类机械的转速掌握来实现节能改造效果特别显著。
在企业所使用的耗电设备中风机、水泵、空压机、液压油泵、循环泵等电机类负载占绝大多数。
由受到技术条件限制，这类负载的流量、压力或风量掌握系统几乎全部是阀控系统，即电机由额定转速驱动运转，系统供应的流量、压力或风量恒定，当设备工作需求发生变化时，由设在出口端的溢流、溢压阀或比例调整来调整负载流量、压力或风量、从而满意设备工况变化的需要。
而经溢流溢压阀或比例调整阀溢流溢压后，会释放大量的能量，这部分耗散的能量实际上是电机从电网汲取能量中的一部分，造成了电能极大的铺张。
从这类负载的工作特性可知，其电机功率与转速立方成正比，而转速又与频率成正比。
假如我们转变电机的工作方式，让它不总是在额定工作频率下运转，而是改由变频调整掌握系统进行启停掌握和调整运行，则其转速就可以在0~2900r/min的范围内连续可调，即输出的流量、压力或风量也随之可在0~100%范围内连续可调，使之与负载的工作需要求
精确匹配，从而达到节能降耗的目的。
沟通电机转速如下：n=60f(1-s)/p
式中：n=电机转速
f=电源频率
p=电机的极对数
s=转差率
由式可见，沟通电动机的同步转速n与电源频率f成正比，所以转变电源频率就能转变电机转速，从而实现调速的目的。
不同的负载类型应选择不同类型的变频器
电动机知识不同的负载类型应选择不同类型的变频器生产机械的种类繁多，性能和工艺要求各异，其转矩特性不同，因此应用变频器前首先要搞清楚电动机所带负载的性质，即负载特性，然后再选择变频器和电动机。
负载有三种类型：恒转矩负载、风机泵类负载和恒功率负载。
不同的负载类型，应选择不同类型的变频器。
（1）、恒转矩负载恒转矩负载又是分为摩擦类负载和位能式负载。
摩擦类负载的起动转矩一般要求额定转矩的150%左右，制动转矩一般要求额定转矩的100%左右，所以变频器应选择具有恒定转矩特性，而且起动和制动转矩都比较大，过载时间过载能力大的变频器。
位能负载一般要求大的起动转矩和能量回馈功能，能够快速实现正反转，变频器应选择具有四象限运行能力的变频器。
（2）、风机泵类负载负机泵类风载是典型的平方转矩负载，低速下负载非常小，并与转速平方成正比，通用变频器与标准电动机的组合最合适。
这类负载对变频器的性能要求不高，只要求经济性和可靠性，所以选择具有U/f=const控制模式的变频器即可。
如果将变频器输出频率提高到工频以上时，功率急剧增加，有时超过电动机变频器的容量，导致电动机过热或不能运转，故对这类负载转矩，不要轻易将频率提高到工频以上。
（3）、恒功率负载恒功率负载指转矩与转速成反比，但功率保持恒定的负载，如卷取机、机床等。
对恒功率特性的负载配用变频器时，应注意的问题：在工频以上频率范围内变频器输出电压为定值控制，所以电动机产生的转矩为恒功率特性，使用标准电动机与通用变频器的组合没有问题。
而在工频以下频率范围内为U/f定值控制，电动机产生的转矩与负载转矩又相反倾向，标准电动机与通用变频器的组合难以适应，因此要专门设计。
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变频器应用中的常见负载类型及选购指南
变频器应用中的常见负载类型及选购指南变频器应用中的常见负载类型1、空调负载类：写字楼、商场和一些超市、厂房都有中央空调，在夏季的用电高峰，空调的用电量很大。
在酷热天气，北京、上海、深圳空调的用电量均占峰电40%以上。
因而用变频装置，拖动空调系统的冷冻泵、冷水泵、风机是一项特别好的节电技术。
目前，全国显现不少专做空调整电的公司，其中紧要技术是变频调速节电。
2、碎裂机类负载：冶金矿山、建材应用不少碎裂机、球磨机，该类负载接受变频后效果显着。
3、大型窑炉煅烧炉类负载：冶金、建材、烧碱等大型工业转窑（转炉）以前大部分接受直流、整流子电机、滑差电机、串级调速或中频机组调速。
由于这些调速方式或有滑环或效率低，近年来，不少单位接受变频掌控，效果极好。
4、压缩机类负载：压缩机也属于应用广泛类负载。
低压的压缩机在各工业部门都普遍应用，高压大容量压缩机在钢铁（如制氧机）、矿山、化肥、乙烯都有较多应用。
接受变频调速，均带来启动电流小、节电、优化设备使用寿命等优点。
5、轧机类负载：在冶金行业，过去大型轧机多用交—交，近年来接受交—直—交变频器，轧机交流化已是一种趋势，尤其在轻负载轧机，如宁夏民族铝制品厂的多机架铝轧机组接受通用变频器，充分低频带载启动，机架间同步运行，恒张力掌控，操作简单牢靠。
6、卷扬机类负载：卷扬机类负载接受变频调速，稳定、牢靠。
铁厂的高炉卷扬设备是紧要的炼铁原材料输送设备。
它要求启、制动平稳，加减速均匀，牢靠性高。
原多接受串级、直流或转子串电阻调速方式，效率低、牢靠性差。
用交流变频器替代上述调速方式，可以取得理想的效果。
7、转炉类负载：转炉类负载，用交流变频替代直流机组简单牢靠，运行稳定。
8、辊道类负载：辊道类负载，多在钢铁冶金行业，接受交流电机变频掌控，可提高设备牢靠性和稳定性。
9、泵类负载：泵类负载，量大面广，包括水泵、油泵、化工泵、泥浆泵、砂泵等，有低压中小容量泵，也有高压大容量泵。
很多自来水公司的水泵、化工和化肥行业的化工泵、往复泵、有色金属等行业的泥浆泵等接受变频调速，均产生特别好的效果。
变频器的基本结构与选择
变频器的基本结构与选择变频器（Variable Frequency Drive）是一种能够根据需求改变驱动电机转速的设备。
它广泛应用于工业生产中，可以提高设备的运行效率、降低能耗，并且具备一定的保护作用。
本文将介绍变频器的基本结构与选择方案。
一、变频器的基本结构1.输入滤波器：用于滤波和抑制变频器输入端的电磁干扰，并起到保护设备的作用。
2.整流器：将交流电源变为直流电源，一般采用整流器桥式电路，可以保证直流电压的稳定性。
3.中间电路：由电容器和电感组成，起到平衡输出电压波动的作用，并且可以存储能量，提供瞬时功率。
4.逆变器：将直流电压转换为交流电压，一般采用IGBT（绝缘栅双极型晶体管）作为开关元件。
5.输出滤波器：用于滤除逆变器输出端的谐波和高频噪声，确保输出电压的纹波度和稳定性。
6.控制电路：包括运算放大器、比较器、时序控制电路等，用来控制变频器的工作频率、输出电压、起停、变频等功能。
二、变频器的选择1.负载类型：根据负载类型选择适用的变频器，常见的负载类型有离心负载、恒力负载、回转负载等，不同负载类型对变频器的要求有所不同。
2.额定功率和额定电流：确定所需要的变频器额定功率和额定电流，一般根据负载的功率和电流来选择。
3.过载能力：变频器的过载能力是指在短时间内承受额定转矩的能力，根据负载的起动过程和运行过程来确定变频器的过载能力。
4.控制方式：根据实际需求选择适用的控制方式，常见的有V/F控制、矢量控制、直接转矩控制等。
5.过载保护：变频器应具备过载保护功能，可以通过电流保护、温度保护等方式来实现。
6.编码器反馈：对于需要精确控制和定位的负载，需要通过编码器反馈来提供位置和转速信息。
7.通讯功能：变频器应具备通讯功能，可以与上位机或其他设备进行数据传输和控制。
8.故障诊断功能：变频器应具备故障自诊断和报警功能，可以方便地排查故障并提供相应的解决方案。
9.品牌和售后服务：选择知名品牌的变频器，可以保证产品的质量和可靠性，并且能够提供完善的售后服务。
变频器在各类负载中的应用
负载转矩的折算值 TL’＝140/2＝70 N·m
（2）解决方法 如σA%＝70%，则αn＝11.6＞9
减小负荷率，增大调速范围 a）λ=2 b）λ=2.75
重力负载的变频调速
一、重力负载及其特点 1．重力负载的特点 （1）需要电磁抱闸
变频器及应用技术
改造前送风机2A/2B 89/90 75/74 70/69 61/61 59/59
改造后送风机2A/2B 57/58 35/37 26/27 17/17 14/14
变频器及应用技术
第 5 章 变频器在各类负载中的应用
恒转矩负载的变频调速 重力负载的变频调速 恒功率负载的变频调速 二次方律负载的变频调速 恒压供水系统 变频节能
恒转矩负载的变频调速
一、恒转矩负载的特点 1．典型实例
变频器及应用技术
2．负载特点
（1）转矩特点
a）带式输送机 b）机械特性
恒功率负载的变频调速
二、恒功率负载的系统容量 1．主要矛盾
变频器及应用技术
额定频率以下带卷绕机
恒功率负载的变频调速
2．解决方法
变频器及应用技术
提高频率带卷绕机 a）二倍频带卷绕机 b）三倍频带卷绕机
恒功率负载的变频调速
三、卷绕机械变频调速要点 1．闭环控制
变频器及应用技术
卷绕的闭环控制
恒功率负载的变频调速
恒转矩负载的变频调速
二、变频调速的要害—低频运行与起动 1．重载低频运行的对策
变频器及应用技术
a）转矩提升 b）转差补偿 c）矢量控制
恒转矩负载的变频调速
2．起动特点及对策
变频器及应用技术
a）传输带 b）起动特点 c）起动频率 d）S形加速
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变频器应用中的常见负载类型
1、空调负载类：
写字楼、商场和一些超市、厂房都有中央空调，在夏季的用电高峰，空调的用电量很大。
在炎热天气，北京、上海、深圳空调的用电量均占峰电40%以上。
因而用变频装置，拖动空调系统的冷冻泵、冷水泵、风机是一项非常好的节电技术。
目前，全国出现不少专做空调节电的公司，其中主要技术是变频调速节电。
2、破碎机类负载：
冶金矿山、建材应用不少破碎机、球磨机，该类负载采用变频后效果显着。
3、大型窑炉煅烧炉类负载：
冶金、建材、烧碱等大型工业转窑(转炉)以前大部分采用直流、整流子电机、滑差电机、串级调速或中频机组调速。
由于这些调速方式或有滑环或效率低，近年来，不少单位采用变频控制，效果极好。
4、压缩机类负载：
压缩机也属于应用广泛类负载。
低压的压缩机在各工业部门都普遍应用，高压大容量压缩机在钢铁(如制氧机)、矿山、化肥、乙烯都有较多应用。
采用变频调速，均带来启动电流小、节电、优化设备使用寿命等优点。
5、轧机类负载：
在冶金行业，过去大型轧机多用交-交，近年来采用交-直-交变频器，轧机交流化已是一种趋势，尤其在轻负载轧机，如宁夏民族铝制品厂的多机架铝轧机组采用通用变频器，满足低频带载启动，机架间同步运行，恒张力控制，操作简单可靠。
6、卷扬机类负载：
卷扬机类负载采用变频调速，稳定、可靠。
铁厂的高炉卷扬设备是主要的炼铁原料输送设备。
它要求启、制动平稳，加减速均匀，可靠性高。
原多采用串级、直流或转子串电阻调速方式，效率低、可靠性差。
用交流变频器替代上述调速方式，可以取得理想的效果。
7、转炉类负载：
转炉类负载，用交流变频替代直流机组简单可靠，运行稳定。
8、辊道类负载：
辊道类负载，多在钢铁冶金行业，采用交流电机变频控制，可提高设备可靠性和稳定性。
9、泵类负载：
泵类负载，量大面广，包括水泵、油泵、化工泵、泥浆泵、砂泵等，有低压中小容量泵，也有高压大容量泵。
许多自来水公司的水泵、化工和化肥行业的化工泵、往复泵、有色金属等行业的泥浆泵等采用变频调速，均产生非常好的效果。
10、吊车、翻斗车类负载：
吊车、翻斗车等负载转矩大且要求平稳，正反频繁且要求可靠。
变频装置控制吊车、翻斗车可满足这些要求。
11、拉丝机类负载：
生产钢丝的拉丝机，要求高速、连续化生产。
钢丝强度为200Kg/mm2，调速系统要求精度高、稳定度高且要求同步。
12、运送车类负载：
煤矿的原煤装运车或钢厂的钢水运送车等采用变频技术效果很好。
起停快速，过载能力强，正反转灵活，达到煤面平整、重量正确(不多装或少装)，基本上不需要人工操作，提高了原煤生产效率，节约了电能。
13、高架游览车类负载：
由于电梯是载人工具，要求拖动系统高度可靠，又要频繁的加减速和正反转，电梯动态特性和可靠性的提高，边增加了电梯乘坐的安全感、舒适感和效率。
过去电梯调速直流居多，近几年逐渐转为交流电机变频调速，无论日本还是德国。
我国不少电梯厂都争先恐后的用变频调速来装备电梯。
如上海三菱、广州日立、青岛富士、天津奥的斯等均采用交流变频调速。
不少原来生产的电梯也进行了变频改造。
14、给料机类负载：
冶金、、煤炭、化工等行业，给料机众多，无论圆盘给料机还是振动给料机，采用变频调速效果均非常显着。
吉化公司染料厂硫酸生产线的圆盘给料机，原为滑差调速，低频转矩小，故障多，经常卡转。
采用变频调速后，由于是异步机，可靠性高、节电，更重要的是和温度变送器闭环保证了输送物料的准确，不至于使氧化剂输送过量超温而造成事故，保证了生产的有序性。
15、堆取料机类负载：
堆取料机是煤场、码头、矿山物料堆取的主要设备，主要功能是堆料和取料。
实现自动堆料和半自动取料，提高了设备可靠性，设备运行平稳，无冲击和摇动现象，
取料过程按1/cosφ规律回转调速，提高了斗轮回转取料效率和皮带运煤的均匀度，很受工人欢迎。
16、风机类负载：
风机类负载，是量大面广设备，钢厂、电厂、有色、矿山、化工、纺织、化纤、水泥、造纸等行业应用较多。
多数采用调节挡板开度开调节风量，浪费大量电能，采用变频调速，即可节电又减少机械磨损，延长设备寿命。
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