恒转矩负载特性

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电力拖动系统的运动方程与负载转矩特性

加速度（∆n/∆t）的大小和正负，由电磁转矩T与负载转矩TL 的代数和决定。
5.运动方程中各参数的方向
转速n：设电动机电动运行时的旋转方向为正，反之为负。电磁转矩T：与n的正方向同向为正，反向为负。负载转矩TL：与n的正方向反向为正，同向为负。例：以电动机提升重物（电动）时的转向为正方向
T为驱动转矩， TL为制动转矩。
一、电力拖动系统简介
• 凡是由电动机作原动机，拖动各类生产机械，完成一定生产工艺要求的系统，统称为电力拖动系统。电力拖动系统一般由电动机、传动机构、生产机械、电源和控制设备等部分组成。
一、电力拖动系统简介
• 电力拖动系统的起源要追溯到19世纪末期，其标志是电动机逐渐取代蒸汽机。
蒸汽机
电动机
旋转运动方程：
T
轴
TL n
：作用在旋转运动部件上的拖动转矩（N·m）：负载转矩（N·m）：转动系统的转动惯量（kg·m2）：转动系统的机械角速度（rad/s）：转动系统的机械角加速度（rad/s2）
2.单轴系统的旋转运动方程
● 用转速n代替机械角速度表示系统的速度，用飞轮矩GD2代替转动惯量J表示系统的机械惯性。
：转动体的质量（kg）：转动体所受的重力（N）
：转动体的飞轮矩（N/m2）
：转动体的惯量半径（m）：转动体的惯量直径（m）
单轴电力拖动系统的运动方程：

变频电机恒功率恒转矩运行的特征是什么

变频电机的特点，是其转速可以按照实际的需求进行调节，调节过程中电机的转矩或功率也随之发生变化。电机铭牌中一般会标注出电机的恒转矩运行范围和恒功率运行范围，针对该信息，我们给大家简单进行一个解读。

从字面上可以理解，恒转矩调速，即负载转矩是一个恒定值，这就要求电机输出的转矩值相同，以保证动力矩与阻力矩的平衡匹配。恒转矩负载的特点是，无论电机的转速高与低，负载转矩保持恒定或基本恒定。传送带、搅拌机，挤压机等摩擦类负载，以及吊车、提升机等负载，大多属于恒定负载工况，这类工况是利用电机的恒转矩运行特性，从电机运行的速度比较，该类工况电机属于低频运行状态。

恒功率运行，就是电机在不同转速条件下，电机的输出功率是相对恒定的，高转速时电机的转矩要小，而相对低转速时电机的转矩要大，即电机转速与输出转矩为负相关；如：机床主轴和轧机、造纸机、塑料薄膜生产线中的卷取机、开卷机等

要求的转矩，大体与转速成反比。

恒定功率运行工况时，单纯地从电机的转速与转矩的变化情况，当电源频率无限低时，转矩可以特别地大，而电机转矩特别小时，电机转速又可以很高；但是从电机的机械结构性能分析，过大的转矩和过高的转速，都会受到机械性能的局限，因而不允许突破电机机械性能所允许的极限。

由此，我们可以分析理解电机的变频起动，即在低频状态开始起动，应用电机的恒转矩功能，而正常启动后，则在利用电机的恒功率运行性能优势，电机的正常运行频率也就被限定在一定的可控范围。

以上非官方发布内容，仅代表个人观点。

1负载特性1恒转矩负载特性2离心式通风机型负载特性3直线型负载特性4恒功率负载特性

2稳定运行条件：1机械特性曲线与负载特性曲线有交点2干扰使转速上升，干扰消除后Tm-Tl《0，与之相反

3限制直流电动机启动电流的方法：1降压启动2在电枢回路内串接外加电阻启动。

4调速特性：1改变电枢电路外串联电阻Rad 2改变电动机电枢供电电压U 3改变电动机主磁通fai

5制动特性:1反馈制动2反击制动3能耗制动

6电动机启动要求:1足够大的启动转矩,保证生产机械能正常启动2启动电流越小越好3要求启动平滑4启动设备安全可靠,力求结构简单,操作方便.5启动过程中功率损耗越小越好7降压启动方法1电阻或电抗器降压启动2星角降压启动3自耦变压器降压启动

8接触器1交流接触器2直流接触器

接触器由触头,灭弧装置,铁芯,线圈组成.

9继电器分为1电流继电器2电压继电器3中间继电器4热继电器

10保护装置有1短路电流的保护装置2长期过载保护装置3零压保护4零励磁保护.

11选择电动机三项基本原则:1发热2过载能力3启动能力12三种工作制1连续工作制2短时工作制3重复短时工作制

13三相鼠笼点击调速：1变频调速2变极调速

14三相鼠笼电机在同电压下空载启动比满载启动转矩：相投15静态技术指标：1静差变2调速范围3调速平滑性

16动态技术指标1最大超掉量2过渡过程时间3震动次数3.3 一台他励直流电动机所拖动的负载转矩T L=常数，当电枢电压或电枢附加电阻改变时，能否改变其运行其运行状态下电枢电流的大小？为什么？这个拖动系统中哪些要发生变化？

ABB-ACS510变频器参数设置

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9902 APPLIC MACRO ( 应用宏)
• 选择一个应用宏。应用宏自动设置参数，使ACS510 得以完成某些特定的应用。
1 = ABB 标准宏 2 = 3- 线宏
3 = 交变宏
4 = 电动电位器宏
5 = 手动/ 自动宏 6 = PID 控制宏
7 = PFC 控制宏 15 = SPFC 控制宏
風量８５％
風量６０％
＝50,100kWh
●使用变频器来控制马达转速时，所消耗的电力
（15kW×61%×2000小时）＋（15kW×22%×2000小时）
風量８５％
風量６０％
＝24,900kWh
●一年间所节省的能源
50,100kWh－24,900kWh＝25,200kWh/年 2021/10/10
0 0 10%
控制盘下装到其它的变频器中，或者用于系统的备份。
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三.参数含义
1.Group 99: 启动数据此参数组专门用于配置： • 设置变频器。 • 输入电机数据。 9901 LANGUAGE （语言）选择所显示的语言。根据所选的控制盘的不同，有不同的语言选择。亚洲语言控制盘： 0 = 英文 1 = 中文 2 = 韩语 3 = 日语

电机的负载特性

电机的负载特性电机的负载特性典型的主要有以下三种：

恒转矩负载，平方降转矩负载，恒功率负载。

1. 恒转矩负载：在调速过程中，要求电机输出的电磁转矩基本保持恒定的一类负载。

2 恒转矩负载在调速过程中要求电机输出功率与转子转速成正比例变化。

2 属于恒转矩负载的有升降机、传送带、搅拌机、挤压成形机等摩擦负载。

2. 平方降转矩负载：在调速过程中要求电机输出的转矩与转子转速的平方成比例增减，这样的负载称之为平方降转矩负载。

2 如:风扇、风机、泵。

3. 恒功率负载：在调速过程中，要求电机输出的机械功率恒定不变的一类负载。

2 如:卷绕机在卷绕板材或线材时，卷筒直径小，用较小的力矩就可以，但转速较高；卷筒直径大，转矩要求增加，转速同时下降。即要求电机输出转矩与转速之积基本恒定。

恒转矩负载特性

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恒转矩负载特性

1.转矩特点。在不同的转速下，负载的阻转矩基本恒定：

TL=c onst

即负载阻转矩TL的大小与转速nL的高低无关，其机械特性曲线如图

b所示。

2.功率特点。由式可知，负载的功率PL和转矩TL、转速nL之间

的关系是

即负载功率与转速成正比，其功率曲线如图c所示。

3.典型实例。带式输送机是恒转矩负载的典型例子之一，其基本结构和工作情况如图a所示。

如图a所示，负载阻转矩的大小决定于

TL=Fr

式中F-输送带与滚筒间的摩擦阻力；

r-滚筒的半径。

5b) www* d i acon

图恒转矩负载及其特性

a）带式输送机b）机械特性c ）功率特性

由于F和r都和转速的快慢无关，所以在调节转速nL的过程中，转矩TL保持不变，即具有恒转矩的特点。

2-1各类负载的机械特性的分析

Baidu Nhomakorabea 二次方率负载
转矩特点：负载的阻矩与转速的二次方成正比。功率特点：负载的功率与转速的三次方成正比

通用变频器调速控制原理
各类负载的机械特性分析
各类负载的类型
恒转矩负载恒功率负载二次方率负载

恒转矩负载
转矩特点：在不同的转速下，负载的阻转矩基本恒定（负载转矩的大小与转速的高低无关）功率特点：负载的功率与转速成正比。

恒功率负载
功率特点：在不同转速下，负载功率基本恒定（负载功率的大小与转速无关）转矩特点：负载转矩的大小与转速成反比。

电力行业--电力拖动系统的运动方程和负载转矩特性

过大的起动电流将引起电网电压下降、影响电网上其它用户的正常用电、使电动机的换向恶化；同时过大的冲击转矩会损坏电枢绕组和传动机构。一般直流电动机不允许直接起动。
为了限制起动电流，他励直流电动机通常采用电枢回路串电阻或降低电枢电压起动。
2.3.1 电枢回路串电阻起动
一、起动过程
以三级电阻起动时电动机为例
A’
降压瞬间工作点
调速压前工作点A
A B
稳定后工作点
TL Tem
降压调速过程与电枢串电阻调速过程相似，调速过程中转速和电枢电流（或转矩）随时间变化的曲线也相
似。
优点： 1）电源电压能够平滑调节，可实现无级调速。
2）调速前后的机械特性的斜率不变，硬度较高，负载变化时稳定性好。
3）无论轻载还是负载，调速范围相同，一般可达 D=2.5〜12 。 4）电能损耗较小。
扰动使转速有微小下降，由下降到。扰动消失,系统加速，回到点运行。
Байду номын сангаас
在点，系统平衡
扰动使转速有微小增量，转速由上升到， ,系统加速。即使扰动消失,也不能回到点运行。扰动使转速有微小下降，由下降到 ,系统减速。
即使扰动消失,也不能回到点运行。
电力拖动系统稳定运行的充分必要条件是：
电力行业--电力拖动系统的运动方程和负载转矩

恒转矩负载名词解释

恒转矩负载是指在机械系统中，所施加的负载会产生一个稳定

的转矩。具体来说，当机械系统中的负载施加在旋转部件上时，该

负载会产生一个恒定的转矩，不会随着旋转部件的运动而变化。

恒转矩负载通常用于需要保持恒定速度或稳定运动的应用中。

例如，某些电动机驱动的设备，如传送带、泵和风扇等，需要在工

作过程中保持恒定的转速和转矩。此时，恒转矩负载可以提供稳定

的负载阻力，使得电动机能够以恒定的转矩输出工作。

恒转矩负载的特点是其转矩输出不受外界因素的影响，不会随

着转速的变化而有所波动。这种负载通常由一些特定的装置或机构

实现，如电阻器、液体阻尼器、磁粉制动器等。这些装置能够提供

一定的阻力，使得负载的转矩保持不变。

在工程设计和控制系统中，恒转矩负载的概念是非常重要的。

通过使用恒转矩负载，可以确保机械系统的稳定性和性能，提高设

备的工作效率和可靠性。同时，恒转矩负载也可以用于测试和实验中，以模拟实际工作条件下的负载情况，评估设备的性能和可靠性。

总结起来，恒转矩负载是指在机械系统中施加的负载会产生一个稳定的转矩，不会随着旋转部件的运动而变化。它通常用于需要保持恒定速度或稳定运动的应用中，可以提供稳定的负载阻力，确保机械系统的稳定性和性能。

什么是恒功率负载

从宏观上来说，负载的性质（不是电机）通常用下式表示

C是负载大小的常数，α是负载转矩曲线的形状系数。

α=0，则表示恒转矩负载，

α=1，则表示转矩与转速成比例，

α=2，则表示转矩与转速的二次方成比例，

α=-1，则表示恒功率负载。

恒功率负载是指负载转矩TL的大小与转速n成反比，而其功率基本维持不变的负载。

对大多数轧机负载来说，因为轧机在轧制小件时用高速轧制，但转矩小；轧制大件时轧制量大需较大转矩，但速度低，故总的轧制功率基本不变。所以叫轧机为恒功率负载。但是负载的恒功率性质应该是就一定的速度变化范围而言的。当速度很低时，受机械强度的限制，TL 不可能无限增大，在低速下转变为恒转矩性质。电动机在恒磁通调速时，最大允许输出转矩不变，属于恒转矩调速；而在弱磁调速时，最大允许输出转矩与速度成反比，属于恒功率调速。如果电动机的恒转矩和恒功率调速的范围与负载的恒转矩和恒功率范围相一致时，即所谓“匹配”的情况下，电动机的容量和变频器的容量均最小。

变频器供电异步电动机在驱动恒功率负载时，通常考虑在某转速以下采用恒转矩调速方式，而在高于该转速时才采用恒功率调速方式。速度很低时，受设备机械强度的限制，TL不可能无限增大，因此负载的恒功率性质应该是就一定的速度变化范围内而言的，一般是在较高转速范围内。在低速下则转变为恒转矩性质。

对轧机来说，其在较低的转速范围内具有近似恒转矩的特性，而在较高的转速范围内具有恒功率的特性。轧机存在高速区，所以一般吧轧机看做为恒功率负载。因为负载的恒功率区和恒转矩区对传动方案的选择有很大的影响。

变频器恒转矩负载和恒功率负载的选择方法

1. 恒转矩负载

负载转矩TL与转速n无关，任何转速下TL总保持恒定或基本恒定。例如传送带、搅拌机，挤压机等摩擦类负载以及吊车、提升机等位能负载都属于恒转矩负载。

变频器拖动恒转矩性质的负载时，低速下的转矩要足够大，并且有足够的过载能力。假如需要在低速下稳速运行，应该考虑标准异步电动机的散热能力，避免电动机的温升过高。

2. 恒功率负载

机床主轴和轧机、造纸机、塑料薄膜生产线中的卷取机、开卷机等要求的转矩，大体与转速成反比，这就是所谓的恒功率负载。负载的恒功任性质应该是就一定的速度变化范围而言的。当速度很低时，受机械强度的限制，TL不可能无穷增大，在低速下转变为恒转矩性质。负载的恒功率区和恒转矩区对传动方案的选择有很大的影响。电动机在恒磁通调速时，最大容许输出转矩不变，属于恒转矩调速；而在弱磁调速时，最大容许输出转矩与速度成反比，属于恒功率调速。假如电动机的恒转矩和恒功率调速的范围与负载的恒转矩和恒功率范围相一致时，即所谓“匹配”的情况下，电动机的容量和变频器的容量均最小。

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典型的恒转矩负载

包括起重机、车床、带式输送机、风机、泵、压缩机等。

恒转矩负载是指负载转矩保持不变的情况下，变频器的输出频率和电压可以调节的负载。对于这类负载，应选取具有闭环控制功能的变频器，以实现负载的精确控制。

电机与拖动基础(第2版)(复习题解答)

电机与拖动基础

第一章电机的基本原理 (1)

第二章电力拖动系统的动力学基础 (6)

第三章直流电机原理 (12)

第四章直流电机拖动基础 (14)

第五章变压器 (29)

第六章交流电机的旋转磁场理论 (43)

第七章异步电机原理 (44)

第八章同步电机原理 (51)

第九章交流电机拖动基础 (61)

第十章电力拖动系统电动机的选择 (73)

第一章电机的基本原理

1-1 请说明电与磁存在哪些基本关系，并列出其基本物理规律与数学公式。

答：

电与磁存在三个基本关系，分别是

（1）电磁感应定律：如果在闭合磁路中磁通随时间而变化，那么将在线圈中感应出电动势。感应电动势的大小与磁通的变化率成正比，即 t

ΦN e d d -= 感应电动势的方向由右手螺旋定则确定，式中的负号表示感应电动势试图阻止闭合磁路中磁通的变化。

（2）导体在磁场中的感应电动势：如果磁场固定不变，而让导体在磁场中运动，这时相对于导体来说，磁场仍是变化的，同样会在导体中产生感应电动势。这种导体在磁场中运动产生的感应电动势的大小由下式给出

Blv e =

而感应电动势的方向由右手定则确定。

（3）载流导体在磁场中的电磁力：如果在固定磁场中放置一个通有电流的导体，则会在载流导体上产生一个电磁力。载流导体受力的大小与导体在磁场中的位置有关，当导体与磁力线方向垂直时，所受的力最大，这时电磁力F 与磁通密度B 、导体长度l 以及通电电流i 成正比，即

Bli F =

电磁力的方向可由左手定则确定。

1-2 通过电路与磁路的比较，总结两者之间哪些物理量具有相似的对应关系（如电阻与磁阻），请列表说明。

简述变频器三种负载特点

变频器是一种电器，可以控制电动机的转速和电力输出，广泛用于工业、通讯、制造等行业。在变频器的使用中，不同的负载会带来不同

的特点。今天我们来简要介绍变频器三种负载特点。

一、恒转矩负载特点

恒转矩负载是指输出的负载转矩保持不变，在这种负载下，变频器输

出的电流大小和频率会随着转速的变化而发生变化。在低转速时，输

出的电流和频率较大，随着转速的提高，输出的电流和频率逐渐减小。这意味着，在恒转矩负载下，变频器需要输出不同的电流和频率，以

维持负载的转矩不变。因此，在设计恒转矩负载的变频器时，需要注

意电机的工作电流范围和变频器的响应速度。

二、恒功率负载特点

恒功率负载是指负载的功率保持不变，在这种负载下，输出的电流大

小和频率会随着转速的提高而变化。当转速较低时，输出的电流和频

率较大，随着转速的升高，输出的电流和频率逐渐减小。此时，变频

器需要控制输出电流和频率，以保持负载的功率不变。在设计恒功率

负载的变频器时，需要注意功率调节范围和响应速度。

三、变转矩负载特点

变转矩负载是指负载转矩会随着转速的变化而改变，在这种负载下，

输出的电流大小和频率会随着负载转矩的变化而变化。当转矩增加时，输出的电流和频率也会增加，反之亦然。在设计变转矩负载的变频器

时，需要考虑负载的特性和机械传动系统的响应速度。

综上所述，不同的负载会对变频器产生不同的影响，需要根据不同的

负载特点，选择相应的变频器和控制方式，以使电机的运行更为稳定。

2-1 电力拖动系统运动方程式和负载转矩特性

二、恒功率负载特性恒功率负载特点是：恒功率负载特点是：负载转矩与转速的乘积为一常数，矩与转速的乘积为一常数，即TL 成反比，与 n 成反比，特性曲线为一条双曲线。曲线。
三、泵与风机类负载特性负载的转矩TL 基本上与转的平方成正比。速 n 的平方成正比。负载特性为一条抛物线。为一条抛物线。
+
U
M
Tem
n
−
TL
T em − T L
d = J dt
d 为系统的惯性转矩。其中 J 为系统的惯性转矩。 dt
运动方程的实用形式：运动方程的实用形式：
G D 2 dn Tem − T L = ⋅ 375 dt 系统旋转运动的三种状态 dn 1)当系统处于静止或恒转速运行状态， 1)当 Tem = TL 或 = 0 时,系统处于静止或恒转速运行状态，即处 dt 于稳态。于稳态。
GD2 dn ⋅ (3)惯性转矩的代数和决定。 (3)惯性转矩的大小和正负号由Tem和 TL的代数和决定。 375 dt
2.1.2
负载的转矩特性
负载的转矩特性，就是负载的机械特性，简称负载特性。负载的转矩特性，就是负载的机械特性，简称负载特性。一、恒转矩负载特性恒转矩负载特性是指生产机械的负载转矩TL 与转速 n 无关的特性。分反抗性恒转矩负载和位能性恒转矩负载两种。的特性。分反抗性恒转矩负载和位能性恒转矩负载两种。 1.反抗性恒转矩负载 1.反抗性恒转矩负载 2.位能性恒转矩负载 2.位能性恒转矩负载