恒转矩工作的电力传动中变频器的选择

摘 要

随着我国城市化进程不断推进，城市中也出现了大量新型建筑，电梯作为当代建筑中不可或缺的一部分，直接影响着用户生活质量。传动系统作为电梯升降的核心系统，带短路转子双速异步电动机在当今非常普遍。本文主要以恒转矩形工作的电力传动变频器作为探究基础，对变频器的类型进行分析，并通过分析变频器功率损耗来验证不同变频器的适用性。

【关键词】恒定矩形工作 电力传动 变频器 异步电动机

1 转矩模式

转矩模式主要通过以控制电机转矩恒定为目的，例如开卷、收卷，恒速时电机转矩理论上等于负载转矩，但无法确定电机运转速度。在正常运作中，如果电机转矩一直大于负载转矩，则速度会一直上升至设备最大承受量，很容易造成设备损坏；如果电机转矩一直小于负载转矩，则速度会下降至零，或最低下限速度。基于此，为了能够保障整个电力传动系统的安全性，必须要充分考虑限速或超速保护。变频器主要就是针对电力传动系统的电机转矩，从而保障电机转矩能够符合负载转矩需求，保障电梯运行的安全性能。

2 变频器的结构

直流电气传动系统特点为：控制对象是直流电动机，控制原理相对简单，是一种物理调速方式，在长期使用中性能优良，对系统硬件设备要求不高；缺点为电机有换向电刷，电机设计功率受限，在长期运行汇总电机容易损坏，不适合在环境恶劣处运行，需要定期对电机进行维护。交流电气传动系统特点：控制对象主要是交流电动机，电机无电刷，不存在换向火化问题，电机功率涉及不受限，电机在长期运作中不易损坏，能够适应恶劣运行环境，基本不用定期展开维护；其缺点为：控制原理相对复杂，具有多种调速形式，对电力传统硬件系统要求较高。

3 变频器电梯电力传动

选择变频器的过程中，必须要充分考虑其经济效益，即电能使用效率，需要将异步电动机、电网、机械传动的特性等内容进行综合比较。不同的变频器的种类都有适用于电梯驱动的标准功能。主要包括以下几点：

（1）通过S曲线给定制动时间与加速时间；

（2）异步电动机中的直流保护；

（3）异步电动机中的温度保护；

（4）电网电压波动保护；

（5）四象限工作；

（6）备用电源供电能力；

（7）传动系统的功能模拟，以及与电梯通讯联系。

在自动工况下的工作周期主要包括：准备工作、电梯室加速、电力保持、梯室全速运动、电梯室减速、操控延迟、电梯室制动灯。当准备工作完成之后，要传输工作完成的零位速度信号，并将该信号传送至异步电动机中的定子绕组。带到信号到达之后，电力传动通过S曲线形式将电梯室加速到给定电位速度。当接近给定速度时，电梯室会进行减速，达到最大延迟速度，延迟速度由25～32%降到10%以下。并根据电梯室发出的指令，在行程功能中，再有延迟速度降到电梯停止运作的状态。

由于不同类型的变频器都存在一定优缺点，但主要差别主要是异步电动机附加成套功能、电动机在一定功率下所输出的电流量，观测变频器中的电能损耗与使用效率。

4 电力传动中变频器的选择分析

通常情况下，选择变频器主要从以下几点因素出发：一是预算工作，即分析变频器输出电流；二是构建电力传动系统的数字模型，包括综合控制回路调节、转矩选择异步电动机的精准性、电流频率器是否配套、检测最大电流产生时间、电流保护设施等。由于变频器的预选工作是计算总输出电流。因此，需要考虑输出电流在有功负荷的条件下，变频器的参数是否达标。

在明确电压与电流频谱时，电流系数与电压一次谐波系数的呈反比例形式。由此可知，在不同转速下、不同工况下，电力转动运行中的电流会呈现不同数值。如果将电流值按照传动最大负荷计算，最大负荷越大，变频频率就越高，应用范围也就越广。

预选变频器的另一重要因素是其能量消耗估算。为了能够精准的估算出能耗，需要考虑向工况在消耗中的不同变量。包括整流器损耗、变频器直流回路损耗、自动操作电压逆变器损耗、换电损耗、漏电流损耗、操作控制损耗等。

从变频器构造材料分析，变频器中主要采用IGBT晶体管，能够保障换向中功耗最小，与载波脉宽存在着一定比例关系，不属于变频器负荷损耗。以当今市场中主流变频器来说，大多数变频器中的损耗比都大致类似，可以通过以下几点进行预估：整流器损耗值占总损耗的35～45%、非负荷损耗占10～20%、自控电压逆变器损耗占40～50%。市面上绝大多数变频器的损耗量大致都在此范围中。在分析变频器整体能耗中，要求整流器损耗与给变其功率损耗成正比，即给予电流越大，损耗越高；自控逆变器损耗与电动机轴端转矩为正比，即逆变器损耗越大，电动机轴转矩越大。

5 结束语

总而言之，恒转矩工作电力传功中变频器选择主要是考虑实用性、经济性原则，主要表现在整流器损耗、非负荷损耗、自控电压逆变器损耗等，通过分析三者的实际情况，将变频器损耗将到最低，保障变频器能够广泛应用在转矩操作的电力传动中。保障变频器能够满足负载转矩。

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