变频器容量的计算的分析介绍

1.连续恒载运转时所需的变频器容量（kVA）的计算式

式中 P_M——负载所要求的电动机的轴输出功率；

η——电动机的效率（通常约0.85）；

cosφ——电动机的功率因数（通常约0.75）；

U_M——电动机电压（V）；

I_M——电动机电流（A），工频电源时的电流；

k——电流波形的修正系数（PWM方式时取1.05～1.0）；

P_CN——变频器的额定容量（kVA）；

I_CN——变频器的额定电流（A）。

2.一台变频器传动多台电动机并联运行，即成组传动时，变频器容量的计算

当变频器短时过载能力为150%、1min时，如果电动机加速时间在1min以内

即

当电动机加速时间在1min以上时

式中 P_M——负载所要求的电动机的轴输出功率；

n_T——并联电动机的台数；

n_s——同时起动的台数；

η——电动机效率（通常约0.85）；

cosφ——电动机功率因数（通常约0.75）；

P_CN1——连续容量（kVA），P_CN1=kP_Mn_T/ηcosφ；

K_s——（电动机起动电流）/（电动机额定电流）；

I_M——电动机额定电流（A）；

k——电流波形的修正系数（PWM方式时取1.05～1.10）；

P_CN——变频器容量（kVA）；(www.xing528.com)

I_CN——变频器额定电流（A）。

3.大惯性负载起动时变频器容量的计算

式中 GD²——换算到电动机轴上的总GD²（N·m²）；

T_L——负载转矩（N·m）；

η——电动机效率（通常约0.85）；

cosφ——电动机功率因数（通常约0.75）；

t_A——电动机加速时间（s），据负载要求确定；

k——电流波形的修正系数（PWM方式取1.05～1.10）；

n_M——电动机额定转速（r/min）；

P_CN——变频器容量（kVA）。

变频器与异步电动机组成不同的调速系统时，变频器容量的计算方法也不同。本小节第1款所列，适用于单台变频器为单台电动机供电连续运行的情况。式（3-15）、式（3-16）和式（3-17）三者是统一的，选择变频器容量时应同时满足三个算式的关系。尤其变频器电流是一个较关键的量。本小节第2款所列，适用于一台变频器为多台并联电动机供电且各电动机不同时起动的情况。选择逆变器容量，无论电动机加速时间在1min以内或以上，都应同时满足容量计算式和电流计算式。本小节第3款，是针对大惯量负载的情况，例如起重机的平移机构、离心式分离机、离心式铸造机等，负载折算到电动机轴上的等效GD²比电动机转子的GD²大得很多。这种情况下则应按式（3-22）选择变频器的容量。

西门子公司提供了6SE70系列变频器与该公司的标准电动机相匹配时的技术数据，见表3-26。实际上，电动机的电压等级有230、400、500、690V等四种。表中仅列出了较常用的400V级。表中给出了变频器的额定容量（即U=U_N，f=f_N时的kVA值）、电动机的额定容量（即在工频50Hz电网下的kW值）及两者的匹配关系。表中还给出了变频供电时电动机的最大轴功率。对T∝n²及T=C两种情况，最大轴功率都将出现在变频器的输出频率为50Hz时。

分析该容量匹配表，可以得到如下概念：

（1）变频器驱动匹配电动机时，允许电动机长时恒载以额定功率运行。风机、泵类（T∝n²）负载的特点是连续运行，除起动外，无瞬时过载问题。变频器传动时，电动机的最大轴功率基本上等于电动机额定功率（或略大于额定功率，不超过1.1倍），见表3-26中T∝n²栏。

（2）恒转矩由工频向下调速情况。变频器与电动机匹配关系不变前提下，电动机转速范围不同，允许最大轴功率也不同。转速范围越大，允许最大轴功率越小。无论是低速稳态工况造成的散热能力变差，还是频繁起制动造成的瞬时过载，都会

表3-26 SIMOVERT Master Drives 6SE70系列变频器与西门子1LA系列电动机相匹配的技术数据a．2极．3相AC400V,1LA5、1LA6电动机

b．4极，3相AC400V,1LA5、1LA6电动机

c．6极，3相AC，400V，1LA5、1LA6电动机

d．8极，3相AC400V，1LA5、1LA6电动机

引起电动机温升的增高。温升限制了允许最大轴输出功率。由表3-26可见，速度比为1∶2情况下，允许最大轴功率基本等于电动机额定功率。速度比为1∶5和1∶10两种情况下，允许最大轴功率都将减小。其中1∶10情况下，允许最大轴功率减小到额定功率的70%～80%，对容量较小的电动机，减小的程度较大。

风机、泵类负载不经常起制动，基本上没有瞬时过载问题。低速稳态运行时负载与n²成比例减小，虽然散热能力变差，但温升不会有太大变化，不会因调速而影响电动机允许最大轴输出功率。

通常，可以用增强电动机的绝缘等级和加强通风散热能力的办法，防止因变频器供电引起的电动机允许最大轴功率的下降。

（3）不属于西门子的标准电动机，应事先确认其可替代性，不能盲目根据表3-26确定变频器和电动机的匹配关系。