电动机变频后的带负载特性.

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

2．1．2 异步电动机的人工机械特性 1．转子串联电阻的机械特性

2．改变电压的机械特性

3．改变频率的机械特性2．2 V∕F控制方式

1．低频时临界转矩减小的原因

Ù1＝－È1＋ΔÙ1 U1≈E1＋ΔU1

2．电压补偿（转矩补偿、转矩提升）3．负载变化的影响

4．U∕f线举例

U∕f线选择的功能名称

转矩提升、转矩补偿、U∕f比选择、U∕f增益设定等。2．3 U∕f线的选择与调整

2．3．1 基本频率的调整

1．基本频率的定义

2．调整基本频率实例

（1）220V电动机配380V变频器

（2）270V、70Hz电动机配380V变频器

2．3．2 转矩提升的预置要点

1．补偿后的电流－转矩曲线

2．选择举例

（1）风机的U∕f线选择

（2）带式输送机的U∕f线选择

（3）变频器从传输带上拆下接至风机的U∕f线调整

（4）离心浇铸机的U∕f线选择

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

2．4．2 电动机参数的自动测量

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．自动测量的相关功能

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

3．无反馈矢量控制

4．矢量控制方式的适用范围（1）矢量控制只能用于一台变频器控制一台电动机的情况下。

（2）电动机容量和变频器要求的配用电动机容量之间，最多只能相差一个档次。

（3）磁极数一般以２、４、６极为宜。

（4）特殊电动机不能使用矢量控制功能。

2．5 变频调速的有效转矩线

2．5．1 有效转矩线的概念 1．额定工作点与有效工作点2．ｋU＝ｋƒ时的有效转矩线

2．5．2 电动机变频后的有效转矩线

1．ƒX≤ƒN的有效转矩线

2．有效转矩线的改善

2．ƒX＞ƒN的有效转矩线

∵最大输出电压与功率不变U1X≡U1N，PM≯PMN ∴ fX↑→Ｕ∕ƒ比↓→主磁通Φ1↓→电磁转矩TMX↓ ƒX＞ƒN时有效转矩的大小与转速成反比：ＴMEX＝9550PMN1∝ nMXnMX

2．6 拖动系统的传动机构

2．6．1 常见的传动机构

2．6．2 传动系统的折算

１．传动比

λ＝

nM nLnL＝nMλ 根据输能量守恒的原则，有：TM∙nMT∙n＝LL 95509550TMn1＝L ＝λTLn M TL＝TM·λ

2．转矩与转速的折算

（1）折算的必要性

（2）折算的基本原则

稳态过程：折算前后，传动机构所传递的功率不变。动态过程：折算前后，旋转部分储存的动能不变。

（3）折算公式

1）转速的折算

nL’＝nL·λ＝nM

2）转矩的折算

TL’＝TL

λ 2 3）飞轮力矩的折算 GD（GDL2）’＝2Lλ

2．6．3 调整传动比在实际工作中的应用

实例1 某电动机，带重物作园周运动，如图所示。运行时，到达A点后电动机开始过载，到达B点时容易堵转，怎样解决？（上限频率为45Hz）

将传动比加大10%，则在电动机转矩相同的情况下，带负载能力也加大10%。但这时的上限频率应加大为49.5Hz。

实例2 提高下限频率某恒转矩负载，电动机容量是22kW，额定转速为

1470r∕min，传动比λ＝4，采用无反馈矢量控制变频调速，在最低工作频率

（4Hz）时运行不稳定，怎样解决？（满载运行频率范围为4～40 Hz）

计算如表2－3。

实例3 传动比与电动机的起动某锯片磨床，卡盘直径为２ｍ，传动比λ＝５；电动机的容量为３.７ｋＷ。 1．存在问题

起动较困难，升速时间太长。

2．对策

将传动比增大为λ＝7.5，可使折算到电动机轴上的飞轮力矩减小为原来的44%。结果，卡盘可以在5s内起动起来。

2．7 变频拖动系统的基本规律

2．7．1 变频拖动系统必须满足的条件 1．电动机与负载的功率关系2．电动机与负载的转矩关系

2．7．2 拖动系统的重要规律与常见误区

1．电动机降速后的有效功率

（1）规律一有效功率随转速下降（2）常见误区甩掉减速器

2．负载升速后的有效功率

（1）规律二负载消耗功率与转速的关系

（2）误区1 加大工作频率来提高生产率

（3）误区2 减小传动比来提高生产率

3．电动机额定转矩与额定转速的关系

（1）基本关系

电动机的额定转矩与额定转速是：

TMN＝9550PMN nMN

∴在PMN相同的前提下，电动机额定转矩的大小与额定转速有关。以不同磁极对数的电动机为例，如表2－4所示。

（2）误区1 减少磁极对数以减小体积

（2）误区2 功率相符不等于带得动

某排粉机，原来用三相整流子电动机，容量：160∕53.3kW，电流：285∕175A，转速：1050∕350r∕min。

改造为普通电动机变频调速时

电动机数据：160kW，275A，1480 r∕min。

运行情况：转速为1050r∕min时，电动机过载，电流达316A。

（1）问题的关键电动机的额定转矩不符

原电动机的额定转矩是：

TMN0＝9550PMN9550⨯160＝＝1455N·m 1050nMN改造后电动机的额定转矩是： TMN＝

TMN＝9550⨯160＝1032N·m 14809550⨯160＝1559N·m 980

1050＝53.6Hz 980（2）解决办法选用6极电动机：160kW，297A，980 r∕min

在1050r∕min时的工作频率： fX＝50×在1050r∕min时的电动机转矩： TMX＝1559×50＝1454 N·m 53.6

2．8 变频器的选型