变频器的应用领域(变频器的应用心得体会)

许多应用使用一个或多个电机相同所需速度并联运行的电机。使用一个变频器控制这些多个电机,有很多优点,总结如下。

使用一个变频器控制多个电机的优点

  • 省钱
  • 削减机柜尺寸、复杂性和设计成本
  • 可以减少电机和驱动负载的占地面积
  • 减少维护时间和成本
  • 减少了库存的要求
  • 减少控制系统的复杂性
变频器的应用领域(变频器的应用心得体会)

多电机风扇系统

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由于一个大功率的额定变频器比多个小功率的变频器价格更低,因此可以节省资金。每个变频器都需要自己的电路保护,所以使用一个变频器也能减少这方面的成本。

变频器的外壳可以更小,因为一台大型变频器所需的机柜空间比多台小型设备要小,这就节省了空间和金钱。设计成本也会减少,因为相对于多个较小的变频器而言,设计一个外壳来容纳一个相对较大的变频器更容易。一个大型变频器产生的热量也比多个小型设备少,进一步简化了外壳设计并节省了能源。

在电机和连接的负载方面,占地面积通常也可以减少。例如,与一个大风扇相比,可以将多个尺寸较小的小风扇装入一个狭窄的管道空间。

维护时间和成本会减少,因为只需要维护一个变频器,而不是多个较小的变频器,这也减少了库存的要求。每个电机都比较小,通常可以作为现成的标准产品。因为许多电机都是相同的,所以可以储存备件并在发生故障时迅速更换。

整个控制系统也变得更加简单。不需要将许多变频器连接到主控制器,一般是PLC,使它们同步运行;只需要一个连接。当对PLC进行编程时,只需要配置一个变频器速度控制回路,而不是多个。

总的来说,在每台电机使用一台变频器的成本过高的应用中,上述的使用变频器是合理的。在这种情况下,应用可以从以可控速度运行电机的所有优势中获益,包括降低能源成本、延长电机寿命和更好的运行性能。

但是,即使考虑到这些好处,大多数有多个电机的变频器安装都是每个电机使用一个变频器。这是为什么呢?

变频器的应用领域(变频器的应用心得体会)

使用一个变频器控制多个电机缺点

  • 所有的电机必须以相同的速度运行
  • 设计必须将变频器作为一个单点故障来考虑
  • 所有的电机都同时启动

当应用一个变频器来控制多个电机时,必须满足多个条件。

1.每个电机必须有相同的运行速度。

2.从一台变频器运行多个电机会产生一个单点故障。如果变频器发生故障,那么与之相连的所有电机都无法使用。各种变频器旁路方案可以用来克服这个限制,但这些方案都增加了系统的成本和复杂性。虽然变频器成为一个单点故障,但在许多应用中,使用多个变频器,可以使电机和连接的负载的可靠性实际上得到了改善。因为现在有多个较小的电机,而不是一个大电机。如果一个电机发生故障,通常可以用其余的电机继续运行。在这些情况下,其余的电机以变频器控制的速度运行,功率降低了但通常可以运行整个系统。

3,在操作电机时必须注意。为了尽量减少变频器的数量,所有的电机需要同时启动。变频器将所有的电机提升到可控的速度,要最大限度地减少每个电机在启动时所需的浪涌电流。如果电机同时启动不了,那么变频器必须加大功率。

什么类型的应用符合上述三个具体条件?

使用双风扇或泵的应用是不错的选择。两台设备的速度相同,而不是相互争抢或让一台设备承担超过设计负荷。空气处理系统、排风/送风机、补风装置、回收轮和风扇阵列也是一个变频器控制多个电机的良好装置。

一旦确定应用属于所需的特定条件,下一步就是详细的设计,在这里必须注意正确的应用变频器和相关组件。

设计一个变频器来控制多个电机的细节

变频器的功率必须根据连接的电机来确定。第一步是将连接的电机总功率或满载电流相加。在这两者中,电流是更好地参数,但有时无法使用。一旦计算出这个总和,就可以根据总功率或电流来选择变频器。变频器的功率应等于或大于这个总和。

正常的变频器操作将所有连接的电机保持恒定的速度,前提是使用正确的电机类型。随着负载的变化,标准的感应电机往往会对于线路频率有一些波动,所以速度不会同步。解决方案是使用三相、变频同步感应电机,这能确保电机速度与线路频率保持同步。

与连接到变频器的单个电机不同,每个电机都有过载和短路保护。当控制单个电机时,具有正确功能的变频器通常可以为电机提供短路和过载保护,如果情况合适,还可以感应到过电流情况。当控制多个电机时,变频器感知其总的连接负载,根据需要在其额定电流范围内输出多少电流。一台变频器不能感知哪台电机在消耗高电流,所以它不能为每台电机提供适当的过载和过流保护。

例如,一个50A的变频器控制四个10A电机,总连接负载为40A,如图1所示。如果其中一个电机过载并消耗15安培,而其他三个电机继续正常运行,那么就很难配置变频器的保护电路来感知过载情况。这就是为什么每个单独的电机必须有自己的短路和过载保护。

变频器的应用领域(变频器的应用心得体会)

图一

过载保护的设计是,如果电机的电流超过正常值,但在很长一段时间内低于8倍,则断开单个电机与变频器的连接。这可以保护电机和电机导体免受过度加热。最常见的电机过载保护技术类型是热保护继电器。

短路保护是在保护短路和接地故障的情况下,过流状况大于电机电流的8倍。这些类型的条件可能是非常具有破坏性的,所以必须在几分之一秒内断开电机的连接。短路保护装置的两种主要类型是熔断器断路器

使用单个电机保护,只有发生故障的电机被断开,其余的电机继续运行。这在应用中是必须的,因为它不能在修理或更换单个电机时让整个系统停止。

如上所述,控制多个电机的一个缺点是,变频器成为整个系统的单点故障。这个缺点可以通过使用旁路电路来消除,如图2中描述的。

变频器的应用领域(变频器的应用心得体会)

图二

有了这三个接触器的旁路安排,如果变频器发生故障,电机还是可以运行。只是在额定速度下,而不是在变频器控制的速度下。变频器上面和下面的接触器被打开,而旁路接触器接通。这就绕过了变频器,将所有的电机直接连接到线路电源上。

工程师和公司一直在寻找,简单有创意的方法来优化变频器、电机、连接负载系统的性能和设计。使用变频器来控制多个电机符合这一要求,因为它可以节省资金,减少占地面积,简化维护。从简单地使用一台变频器控制补风装置上的两台电机,到用一台变频器控制空气处理机送风机上的14台大型电机阵列,多电机配置在许多不同的应用中都是合理的。

变频器的应用领域(变频器的应用心得体会)

一个变频器控制多个不同启动顺序电机的功率选择

当一个变频器用来控制多个不同启动顺序的电机时,变频器的功率和选择变得更加复杂,除非所有的电机都同时启动。将每台电机的功率相加以获得总的负载,并相应地选择变频器,根据操作条件,这可能是不够的。

在一个或多个电机已经运行的情况下,不能启动其中的一个电机,除非所选的驱动器足够大。下面的例子说明这点,三个380VAC的电机连接到一个变频器。

其中两台电机的额定电流5A。第三台电机的额定功率为10A。如果所有的电机都被加速、减速并同步运行,所连接的电机总电流为20A的变频器。但是如果有必要加速和运行5A的电机,然后启动10A的电机,那么总电流就必须重新计算了。

两个5A电机可以相加,但10A电机在启动时的电流大小必须被考虑在内,一般是额定电流的6-7倍。它将把变频器看作是一个固定电压/频率的线路启动器,需要全部额定的电流来快速加速到变频器的输出频率。

因此,当10A通过变频器启动时,变频器上的电流数将是两个5A,加上10A电机的启动电流,即60A。因此,用于变频器选型的总安培数字是5A + 5A + 60A(启动电流 )= 70A。这个安培负载需要增加到40KW的变频器,其最小连续输出额定值为80安培,变频器的功率增加了两倍。

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