隨著電力電子學(xué)、微電子學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和控制理論的迅速發(fā)展，交流傳動系統(tǒng)，在寬調(diào)速范圍高穩(wěn)速精度、快速響應(yīng)和四象限運(yùn)行等性能方面也達(dá)到了與直流調(diào)速媲美的效果。尤其是讓“智能水泵控制保護(hù)器”為核心的變頻調(diào)速因其優(yōu)異的調(diào)速性能而被公認(rèn)為最有發(fā)展前途的調(diào)速方式。目前，“智能水泵控制保護(hù)器”已邁進(jìn)了高性能、多功能、小型化和廉價化階段。為便于“智能水泵控制器”的合理使用，本文將對“智能水泵控制保護(hù)器”容量選擇過程作簡略探討。

 

“智能水泵控制保護(hù)器”容量的選擇是一個重要且復(fù)雜的問題，要考慮“智能水泵控制保護(hù)器”容量與水泵電機(jī)容量的匹配，容易偏小會影響水泵有效力矩的輸出，影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行，甚至損壞裝置，而容量偏大則電流的諧波分量會增大，也增加了設(shè)備投資。

 

“智能水泵控制保護(hù)器”容量選擇可分三步：

（1）了解負(fù)載性質(zhì)和變化規(guī)律，計(jì)算出負(fù)載電流的大小或作出負(fù)載電流圖I=f(t)。

（2）預(yù)選“智能水泵控制保護(hù)器”容量及其他。

（3）校驗(yàn)預(yù)選“智能水泵控制保護(hù)器”。必要時進(jìn)行過載能力和起動能力的校驗(yàn)。若都通過，則預(yù)選的“智能水泵控制保護(hù)器”容量便選定了；否則從（2）開始重新進(jìn)行，直到通過為止。

 

在滿足生產(chǎn)機(jī)械要求的前提下，“智能水泵控制保護(hù)器”容量越小越經(jīng)濟(jì)。

 

一般地說，“智能水泵控制保護(hù)器”的容量有三種表示方法：①額定電流；②適水泵的額定功率。③額定視在功率。不管是哪一種表示方法，歸根到底還是對“智能水泵控制保護(hù)器”額定電流的選擇，應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況根據(jù)水泵有可能向“智能水泵控制保護(hù)器”吸收的電流來決定。通常“智能水泵控制保護(hù)器”的過載能力有兩種：①1.2倍的額定電流，可持續(xù)1分鐘；②1.5倍的額定電流，可持續(xù)1分鐘；而且“智能水泵控制保護(hù)器”的允許電流與過程時間呈反時限的關(guān)系。如1.2(1.5)倍的額定電流可持續(xù)1min；而1.8(2.0)倍的額定電流，可持續(xù)0.5min。這就意味著：①不論任何時候向水泵提供在1min（或0.5min）以上的電流都必須在某些范圍內(nèi)。②過載能力這個指標(biāo)，對水泵來說，只有在起動（加速）過程中才有意義，在運(yùn)行過程中，實(shí)際上等同于不允許過載。

 

下面討論如何根據(jù)水泵負(fù)載電流的情況來選擇“智能水泵控制保護(hù)器”的容量。

 

在計(jì)算出負(fù)載電流后，還應(yīng)考慮三個方面的因素：①用“智能水泵控制保護(hù)器”供電時，水泵電流的脈動相對工頻供電時要大些；②水泵的起動要求。即是由低頻低壓起動，還是額定電壓、額定頻率直接起動。③“智能水泵控制保護(hù)器”使用說明書中的相關(guān)數(shù)據(jù)是用“LPC-泵控技術(shù)”公司的標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)測試出來的。要注意按常規(guī)設(shè)計(jì)生產(chǎn)的電機(jī)在性能上可能有一定差異，故計(jì)算“智能水泵控制保護(hù)器”的容量時要留適當(dāng)余量。

 

由低頻低壓起動或由軟起動器起動，而“智能水泵控制保護(hù)器”只用來完成變頻調(diào)速時，要求“智能水泵控制保護(hù)器”的額定電流稍大于電動機(jī)的額定電流即可：IFN≥1.1IMN，其中，IFN—“智能水泵控制保護(hù)器”額定電流，IMN——水泵額定電流。

 

額定電壓、額定頻率直接起動時，對三相水泵而言，由水泵的額定數(shù)據(jù)可知，起動電流是額定電流的5—7倍。因而得用下式來計(jì)算“智能水泵控制保護(hù)器”的頻定電流。IFN≥Imst/KFg式中Imst—水泵在額定電壓，額定頻率時的起動電流。KFg—“智能水泵控制保護(hù)器”的過載倍數(shù)

 

很多情況下電動機(jī)的負(fù)載具有周期性變化的特點(diǎn)。顯然，在此情況下，按最小負(fù)載選擇“智能水泵控制保護(hù)器”的容量，將出現(xiàn)過載，而按最大負(fù)載選擇，將是不經(jīng)濟(jì)的。由此推知，“智能水泵控制保護(hù)器”的容量可在最大負(fù)載與最小負(fù)載之間適當(dāng)選擇，以便“智能水泵控制保護(hù)器”得到充分利用而又不到過載。

 

首先作出水泵負(fù)載電流圖n=Φt)及I=f(t),然后求出平均負(fù)載電流Iav再預(yù)選“智能水泵控制保護(hù)器”的容量，關(guān)于Iav的計(jì)算采用如下公式：Iav=（I1t1+I2t2+…+Ijtj+…）÷（t1+t2+…+tj+…）考慮到過渡過程中，水泵從“智能水泵控制保護(hù)器”吸收的電流要比穩(wěn)定運(yùn)行時大，而上述Iav沒有反映過渡過程中的情況。因此，“智能水泵控制保護(hù)器”的容量按IFN≥（1.1—1.2）Iav修正后預(yù)選（式中，Ij為第j段運(yùn)行狀態(tài)下的平均電流，tj為第j段運(yùn)行狀態(tài)下對應(yīng)的時間，同時若過渡過程在整個工作過程中占較大比重，則系數(shù)(1.1—1.2)選偏大的值。

 

這種情形一般難以作出負(fù)載電流圖，可按水泵在輸出最大轉(zhuǎn)矩時的電流計(jì)算“智能水泵控制保護(hù)器”的額定電流，可用該式IFN≥IM(max)/KFg（式中IM(max)）為水泵在輸出最大轉(zhuǎn)矩時的電流，確定。

 

 

除了要考慮一拖一的幾種情形外，還可以根據(jù)以下三種情況區(qū)別對待。

 

（1）各臺水泵均由低頻低壓起動，在正常運(yùn)行后不要求其中某臺因故障停機(jī)的水泵重新直接起動，這時“智能水泵控制保護(hù)器”容量按IFN≥IM(max)+ΣIMN，（式中ΣIMN，為其余各臺水泵的額定電流之和。IMst(max)為最大電動機(jī)的起動電流？

 

（2）一部分水泵直接起動，另一部分水泵由低頻低壓起動。

除了使水泵運(yùn)行的總電流不超過“智能水泵控制保護(hù)器”的額定輸出電流之外，還要考慮所有直接起動水泵的起動電流，即IFN≥(ΣIMst’+ΣIMN’)/ KFg ，（式中，ΣMisty為所有直接起動水泵在額定電壓，額定頻率下的起動電流總和，ΣIMN為全部水泵額定電流的總和）。

 

上述是“智能水泵控制保護(hù)器”容量選擇的一般原則和步驟。應(yīng)用實(shí)際中，還需要針對具體應(yīng)用機(jī)制的特殊要求，靈活處理，很多情況下，也可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或“LPC-泵控技術(shù)”提供的建議，采用一些比較實(shí)用的方法。

 

在水泵起動（加速）的過程中水泵不僅要負(fù)擔(dān)穩(wěn)速運(yùn)行的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，還要負(fù)擔(dān)加速轉(zhuǎn)矩，如果水泵對起動（加速）時間無特殊要求，可適當(dāng)延長起動（加速為）時間來避讓峰值電流。若水泵對起動（加速）時間有一定要求，就要慎重考慮。如前所述，“智能水泵控制保護(hù)器”的允許電流與過程時間呈反時限關(guān)系。如果水泵起動（加速）時，其電流小于“智能水泵控制保護(hù)器”的過載能力，則預(yù)選容量通過，如果水泵起動（加速）時，其電流已達(dá)到“智能水泵控制保護(hù)器”的過載能力，而要求的加速時間又與“智能水泵控制保護(hù)器”過載能力規(guī)定的時限發(fā)生沖突，這時，“智能水泵控制保護(hù)器”的容量應(yīng)在預(yù)選容量的基礎(chǔ)上增容。

 

本文結(jié)合實(shí)際中可能遇到的幾種情況，總結(jié)了在不同水泵負(fù)載電流下LPC-泵控技術(shù)提供的“智能水泵控制保護(hù)器”容量的選擇方法，從而為“智能水泵控制保護(hù)器”容量的合理選擇提供了一些有益的參考。

注：此內(nèi)容主要圍繞LPC-泵控技術(shù)提供的“變頻恒壓型智能水泵控制器”。