电动机带负载特性

第2章电动机变频后的带负载特性2．1 异步电动机的机械特性

图2－1异步电动机的自然机械特性2．1．1 异步电动机的自然机械特性

1．自然机械特性

2．机械特性的含义

图2－2机械特性的含义

a）负载较轻b）对应的工作点c）负载较重2．1．2 异步电动机的人工机械特性

图2－3转子串联电阻的机械特性

a）转子串联电阻的电路b）机械特性1．转子串联电阻的机械特性

2．改变电压的机械特性

图2－4改变电压的机械特性

a）电路图b）机械特性

图2－5f X≤f N时的机械特性

a)变频调速 b)变频机械特性3．改变频率的机械特性（k U=k f）

2．2 V ∕F 控制方式

2．2．1 低频时临界转矩减小的原因与对策 1．基本关系 （1） T M ＝K T I 2’Φ1cos φ2 ∵ I 2’≯ I 2N ’ ∴ T K ≈K T ’· Φ1 （2） Φ1＝K F ·f

E 1

＝K F ·f U U 1

1 ∆-

＝K F ·

f

Z I U

1

11 -

2．和磁通有关的因素（在某一频率下）

（1）负载不变（I 1＝C →ΔU 1＝C ）： U 1↑→Φ1↑

U 1↓→Φ1↓

（2）电压不变

I 1↑→Φ1↓

I 1↓→Φ1↑

3．变频运行时的数据举例

Ù1＝－È1＋ΔÙ1U1≈E1＋ΔU1

3．对策（电压补偿、转矩补偿、转矩提升）

图2－7电压补偿的原理

a）电压补偿的含义b）25Hz时的补偿量c）10Hz时的补偿量图2－6低频时临界转矩减频运行时的小的原因

a）运行频率为50Hz b）运行频率为25Hz c）运行频率为10Hz

4．负载变化的影响

2．

2．2 变频器的U ∕f 线

图2－8 负载变化（减轻）对磁通的影响

a ）负荷率减轻至20%

b ）正常时励磁电流

c ）饱和时励磁电流

图2－9 变频器的U ∕f 线

a ）U ∕f 线类型

b ）恒转矩U ∕f 线

c ）二次方律U ∕f 线

2．3 U∕f线的选择与调整2．3．1 调整U∕f线的实质1．基本频率

2．

U∕f线与输出电压

图2－10基本频率的定义

a）基本U∕f线b）变频器的对应关系c）电动机的对应关系

图2－11U∕f线与输出电压

a）额频时调整基本频率b）低频时调整U∕f比

2．3．2 基本频率的调整

1．三相220V 电动机配380V 变频器

2．270V 、70Hz 电动机配380V 变频器

图2－12 220V 电动机配380V 变频器 a ）对基本频率的设定 b ）变频器与电动机的对应关系

图2－13 270V 、70Hz 电动机配380V 变频器

a

）对基本频率的设定 b ）变频器与电动机的对应关系

2．3．3 转矩提升的预置要点1．低频重载时

2

．低频轻载时

（1）补偿后的电流－转矩曲线

图2－15转矩补偿后的电流—转矩曲线

a）电压补偿线b）补偿后的电流曲线

图2－14带式输送机的U∕f线

a）负载示意图b）负载机械特性c）U∕f线的选择

（2）风机的U ∕f 线选择

（3）离心浇铸机的U ∕f 线选择

图2－16 风机的U ∕f 线 a ）风机的机械特性 b ）U ∕f 线的选择

图2－17 离心浇铸机的U ∕f 线选择 a ）离心浇铸机示意图 b ）机械特性 c ）U ∕f 线选择

休息15 分钟

2．4 矢量控制方式

2．4．1 矢量控制的基本思想 1．直流电动机的特点

2．矢量控制的基本思路

图2－18 直流电动机的调速 a ）直流电动机结构示意图 b ）直流电动机电路 c ）调速后机械特性

图2－19 矢量控制框图

2．4．2 电动机参数的自动测量（auto-tuning）1．矢量控制需要的参数

（1）电动机的铭牌数据——电压、电流、转速、磁极对数、效率等。

（2）电动机的绕组数据——定子电阻、定子漏磁电抗、转子等效电阻、转子等效漏磁电抗、空载电流等。

2．电动机的空载和堵转试验

图2－20电动机的空载和堵转试验

a）空载试验b）堵转试验

3．自动测量的相关功能

表2－1 自动测量相关功能（安川CIMR—G7A）

（1）旋转自测量（可进行空载试验和堵转试验）

电动机脱离负载。

变频器通电，按下RUN键，先让电动机停止1分钟，再让电动机旋转1分钟（转速约为额定转速的一半）。

按下STOP键，中止自测量。

（2）停止自测量（只进行堵转试验）

电动机不脱离负载。

变频器通电，按下RUN键，让电动机停止1分钟。

按下STOP键，中止自测量。

2．4．3 有反馈矢量控制和无反馈矢量控制 1．有反馈矢量控制接法

2

．相关功能

表2－2 有反馈矢量控制的相关功能（艾默生TD3000） 功能码 功能码名称 数据码及含义（或范围） Fb ．00 编码器每转脉冲数 0～9999p ∕r Fb ．01 编码器旋转方向 0—正方向；1—反方向 Fb ．02 编码器断线后处理方法 0—以自由制动方式停机；

1—切换为开环V ∕F 控制方

式

图2－21 有反馈矢量控制方式

a ）有反馈矢量控制电路图

b ）机械特性曲线簇