恒转矩负载
电力拖动系统的运动方程与负载转矩特性
实际生产中，单一类型的负载并不多见，通常是几种 不同类型负载的相近或综合，既要全面考虑，又要抓 住重点。
5、起重机提升机构的负载情况示例
起重机提升机构的工作示意图
起重机在提升重物时，负载转矩TL是重物的重力矩和系统的 摩擦转矩之和。重力矩是位能性恒转矩负载，摩擦转矩是反 抗性恒转矩负载，二者的转矩特性不同。 由于提升重物时，重力转矩比摩擦转矩大得多，所以分析其 运行状态时，要以重力转矩为主，适当考虑摩擦转矩，或者 干脆将摩擦转矩忽略不计。
T为制动转矩， TL为驱动转矩。
T和TL都为驱动 转矩。
5.运动方程中各参数的方向
转速n：规定某一旋转方向为正，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。
6.电力拖动系统的运动状态
当T＝TL时， 电动机静止或匀速运动，系统处于静态或稳态。 当T＞TL时， 系统处于加速状态，比如：电动机的启动过程。
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。
华工电力拖动运动控制系统平时作业答案
第一章1、请画出运动控制系统及其组成的框图。
2、请列出几种典型的生产机械负载转矩特性。
答：1.恒转矩负载负载转矩的大小恒定(TL=const)，称作恒转矩负载。
又分为（1）位能性恒转矩负载。
（2) 反抗性恒转矩负载。
2.恒功率负载负载转矩与转速成反比，而功率为常数，称作恒功率负载。
3.风机、泵类负载负载转矩与转速的平方成正比，称作风机、泵类负载。
3、请问如果构建一辆电动汽车，请问您认为必备哪些功能系统。
答：电动汽车系统应具备三大功能系统：电力驱动系统、主能源系统和辅助控制系统电力驱动系统：由电控单元、功率转换器、电动机、机械传动装置和驱动车轮组成主能源系统：有主电源、能量管理系统和充电系统构成辅助控制系统：具有动力转向、温度控制和辅助动力供给等功能=====================================================================第二章1、什么是调速范围和静差率？调速范围、静态速降和最小静差率之间有什么关系？为什么说“脱离了调速范围，要满足给定的静差率也就容易多了”？答：生产机械要求电动机提供的最高转速和最低转速之比叫做调速范围，用字母D 表示,即：min max n n D =当系统在某一转速下运行时，负载由理想空载增加到额定值时所对应的转速降落Δn N 与理想空载转速n 0之比，称作静差率s ，即0n n s N∆=。
调速范围、静态速降和最小静差率之间的关系是：)1(min mins n s n D N N -∆=按上述关系可得出：D 越小，s 越小，D 越大，s 越大；D 与s 相互制约，所以说“脱离了调速范围，要满足给定的静差率也就容易得多了”。
2、某一直流调速系统，测得的最高转速特性为=1500 r/min, 最低转速特性为=150 r/min 。
电动机额定转速为，带额定负载时的速度速降= 15r/min ，且在转速下额定速降如不变，试问系统能够达到的调速范围D 是多少？系统允许的静差率s 是多少？ 答：（1） n max =1500 r/min ，n min =150 r/min ，系统能够达到的调速范围是 ∆n N = 15r/min ，且不同转速下额定速降 ∆n N 不变， （2） 最大静差率=15/150=0.1， （3） 最小静差率=15/1500=0.01， 系统允许的静差率是0.01～0.1。
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
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fai5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？T=K tφI a u=E+I a R a当电枢电压或电枢附加电阻改变时,电枢电流大小不变.转速n与电动机的电动势都发生改变.3.4一台他励直流电动机在稳态下运行时，电枢反电势E=E1，如负载转矩T L=常数，外加电压和电枢电路中的电阻均不变，问减弱励磁使转速上升到新的稳态值后，电枢反电势将如何变化? 是大于，小于还是等于E1？T=I a K tφ, φ减弱,T是常数,I a增大.根据E N=U N-I a R a ,所以E N减小.,小于E1.3.11为什么直流电动机直接启动时启动电流很大？电动机在未启动前n=0,E=0,而R a很小,所以将电动机直接接入电网并施加额定电压时,启动电流将很大.I st=U N/R a3.12他励直流电动机直接启动过程中有哪些要求？如何实现？他励直流电动机直接启动过程中的要求是1 启动电流不要过大,2不要有过大的转矩.可以通过两种方法来实现电动机的启动一是降压启动.二是在电枢回路内串接外加电阻启动.3.13 直流他励电动机启动时，为什么一定要先把励磁电流加上？若忘了先合励磁绕阻的电源开关就把电枢电源接通，这是会产生什么现象（试从T L=0 和T L=T N两种情况加以分析）？当电动机运行在额定转速下，若突然将励磁绕阻断开，此时又将出现什么情况？直流他励电动机启动时,一定要先把励磁电流加上使因为主磁极靠外电源产生磁场.如果忘了先合励磁绕阻的电源开关就把电枢电源接通，T L=0时理论上电动机转速将趋近于无限大,引起飞车, T L=T N时将使电动机电流大大增加而严重过载.3.15 一台直流他励电动机，其额定数据如下：P N=2.2KW,U N=U f=110V,n N=1500r/min, ηN=0.8,R a=0.4Ω, R f=82.7Ω。
负载的转矩特性
第2章 直流电动机的电力拖动
2.2.1 机械特性的表达式
直流电动机的机械特性是指电动机在电枢电压、励磁电流、
电枢回路电阻为定值的条件下，即电动机处于稳态运行时，电
动机的转速与电磁转矩之间的关系：
U
n f(Tem )
由如图所示他励直流电动机的电 路原理图可得电势平衡方程式， 进而可得机械特性
Ra CeCT ΦN2
Tem
n
n0
n01 特点：1)n0随U 变化, β 不变;
2)U不同,曲线是一组平行线。
U1 U N
UN ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ1
Tem
第2章 直流电动机的电力拖动
3、减弱励磁磁通时的人为特性 保持R Ra ,U U N 不变，只改变励磁回路调节电阻RSf的人为特性：
I Ia G
If
Uf
第2章 直流电动机的电力拖动
电势平衡方程式 Ea CeIa
其中
U Ea Ia Ra
由此得他励直流电动机的机械特性的表达式：
n
U CeΦ
R CeCT Φ2
Tem
n0 βTem
n
n0
nnN'0
n0 称为理想空载转速。
实际空载转速 n0
U CeΦ
TL
的代数和决定。
第2章 直流电动机的电力拖动
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。
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。
1.反抗性恒转矩负载
2.位能性恒转矩负载
变转矩和恒转矩、矢量控制和VF控制的区别1
简单举例变转矩就是负载转矩随增大电机转速而增大，如风机水泵恒转矩就是负载转矩不随电机转速增大而增大，如皮带运输机提升机等机械负载VF控制就是变频器输出频率与输出电压比值为恒定值或正比例50HZ时输出电压为380V,25HZ时输出电压为190V即恒磁通控制矢量控制，把输出电流分励磁和转矩电流并分别控制矢量控制时的速度控制（ASR）通过操作转矩指令，使得速度指令和速度检出值（PG 的反馈或速度推定值）的偏差值为0。
带PG 的V/f 控制时的速度控制通过操作输出频率，使得速度指令和速度检出值（PG 的反馈或速度推定值）的偏差值为0。
一、V/F控制方式变频器采用V/F控制方式时，对电机参数依赖不大，一般强调“空载电流”的大小。
由于我们采用矢量化的V/F控制方式，故做电机参数静止自整定还是有必要的。
不同功率段的变频器，自学习后的空载电流占额定电流大小百分比也是不同的。
一般有如下百分比数据：5.5kW~15 kW,空载电流P9.05的值为30%~50%的电机额定电流；3.7 kW及以下的，空载电流P9.05的值为50%左右的电机额定电流；特殊情况时，0.4 kW、0.75 kW、1.5 kW，空载电流P9.05的值为70%~80%的电机额定电流；有的0.75 kW功率段，参数自整定后空载电流为电机额定电流的90%。
空载电流很大，励磁也越大。
何为矢量化的V/F控制方式，就是在V/F控制时也将输入电流量进行解耦控制，使控制更加精确。
变频器输出电流包括两个值：空载电流和力矩电流，输出电流I的值为空栽电流Im和力矩电流It平方和后开2次方。
故空载电流是影响变频器输出电流的主要因素之一。
V/F控制时输出电压与运行频率之比为一定值：即U/F=K（K为常数），P0.12=最大输出电压U，P0.15=基频F。
上图中有个公式，描述转矩、转速、功率之间的关系。
变频器在基频以下运行时，随着速度增快，可以输出恒定的转矩，速度增大不会影响转矩的输出；变频器在基频以上运行时，只能保证输出额定的功率，随着转速增大，变频器不能很好的输出足够大的力；有时候变频器速度更快，高速运行时，处于弱磁区，我们必须设置相应的参数，以便让变频器适应弱磁环境。
电机拖动重点归纳
第二章一、负载的转矩特性：负载的转矩特性是指生产机械工作机构的负载转矩与转速之间的关系即：n=f(TL)___恒转矩负载特性恒转矩负载是指负载转矩为常数，其大小与转速n无关,恒转矩负载分反抗性恒转矩负载和位能性恒转矩负载。
反抗性恒转矩负载特性:恒值负载转矩Tf 总是与转速nf的方向相反，即作用方向是阻碍运动的方向。
当正转时nf 为正，Tf与nf方向相反，应为正，即在第一象限,当反转时nf为负，Tf 与nf方向相反，应为负，即在第三象限；当转速nf=0时外加转矩不足以使系统运动。
位能性恒转矩负载特性特点:Tf 的方向与nf的方向无关。
Tf具有固定不变的方向。
例如：起重机的提升机构，不论是提升重物还是下放重物，重力的作用总是方向朝下的，即重力产生的负载转矩方向固定。
当nf >0时，Tf>0，是阻碍运动的制动性转矩;当nf <0时，Tf>0，是帮助运动的拖动性转矩。
故转矩特性在第一和第四象限。
恒功率负载转矩特性特点：当转速n变化时，负载功率基本不变。
电力拖动系统的稳定运行的必要条件：动转矩为零，即n不变，T=TL第三章直流电机的用途：把机械能转变为直流电能的电机为直流发电机；把直流电能转变为机械能的电机是直流发电机。
直流发电机用来作为直流电动机和交流发电机的励磁直流电源。
直流电动机的工作原理：线圈不由原动机拖动；电刷接直流电源；直流电源通过静止的电刷与随电枢转动的换向器的滑动接触把直流电源转换成电枢中的交流电，保证电枢转矩的方向不变，电枢保持逆时针旋转。
直流发电机的工作原理:用两个相对放置的导电片(换向片)代替交流发电机的两个滑环，电刷接触的换向片始终是相同一侧的线圈边，所以N极一侧的电刷得到的电压始终是（+），S极一侧的电刷得到的电压始终是（-）。
直流电机的可逆性：一台直流电机原则上既可以作为电动机运行，也可以作为发电机运行，只是外界条件不同而已。
如果用原动机拖动电枢恒速旋转，就可以从电刷端引出直流电动势而作为直流电源对负载供电；如果在电刷端外加直流电压，则电动机就可以带动轴上的机械负载旋转，从而把电能转变成机械能。
《电机与拖动基础(第2版)》(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tΦN 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。
答：磁路是指在电工设备中，用磁性材料做成一定形状的铁心，铁心的磁导率比其他物质的磁导率高得多，铁心线圈中的电流所产生的磁通绝大部分将经过铁心闭合，这种人为造成的磁通闭合路径就称为磁路。
而电路是由金属导线和电气或电子部件组成的导电回路，也可以说电路是电流所流经的路径。
磁路与电路之间有许多相似性，两者所遵循的基本定律相似，即KCL：在任一节点处都遵守基尔霍夫第一定律约束；KVL：在任一回路中都遵守基尔霍夫第二定律；另外，磁路与电路都有各自的欧姆定律。
电机及拖动基础第三章
第二节 生产机械的负载转矩特性
生产机械运行时常用负载转矩标志其负载的大小。不同的生产机 械转矩随转速变化规律不同，用负载转矩特性来表征，即生产机械的 转速n与负载转矩TL之间的关系n=f(TL)。各种生产机械特性大致可分 为以下三种类型。 一、恒转矩负载特性
恒转矩负载是指负载转矩TL的大小不随转速变化，TL=常数，这 种特性称为恒转矩负载特性。它有反抗性和位能性两种： 1.反抗性恒转矩负载
为恒定值，即
就是说，负载转矩与转速成反比。例如，一些机床切削加工， 车床粗加工时，切削量大(TL大)，用低速档；精加工时，切削量小 (TL小)，用高速档。恒功率负载特性曲线如图3-7所示。
三、通风机型负载特性 通风机型负载的特点是负载转矩的大小与转速n的二次方成正比，
即
式中K——比例常数。 常见的这类负载如鼓风机、水泵、液压泵等，通风机型负载特性
本章中首先介绍电力拖动系统的运动方程式，然后介绍生产机械 的转矩特性和三相异步电动机的机械特性，最后主要研究三相异步电 动机拖动应用的三大问题——起动、制动、调速。
第一节 电力拖动系统的运动方程式
电力拖动系统中所用的电动机种类很多，生产机械的性质也各不 相同。因此，需要找出它们普遍的运动规律，予以分析。从动力学的 角度看，它们都服从动力学的统一规律。所以，我们首先研究电力拖 动系统的动力学，建立电力拖动系统的运动方程式。 一、单轴电力拖动系统的运动方程式
曲线如图3-8所示。 必须指出，以上三类是典型的负载特性，实际生产机械的负载特
性常为几种类型负载的综合。例如起重机提升重物时，电动机所受到 的除位能性负载转矩外，还要克服系统机械摩擦所造成的反抗性负载 转矩，所以电动机轴上的负载转矩TL应是上述两个转矩之和。
负载转矩特性及其与调速方式的配合—杜PPT课件
12
第12页/共24页
3.平方转矩负载
在各种风机、水泵、油泵中，随着叶轮的转动， 空气或液体在一定的速度范围内所产生的阻力大致与 转速n的二次方成正比。随着转速的减小，转矩按转 速的二次方减小，即
TL kT n2
随着转速的降低，平方转矩负载所需的转矩以平方的比例减小，所以 低频时的负载电流很小，即使使用普通异步电动机也不会发生过热现象。
有些生产机械，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，例如初轧机。对于此类设备，采用基 速以下恒压频比、基速以上弱磁调速的方法，就能与负载特性实现较好的 配合，使电动机得到较充分的利用。
2021/5/20
17
第17页/共24页
三、调速方式与负载特性的配合
调速方法与负载特性的 配合是否恰当可以用图127来说明。
第24页/共24页
的关系，意思是频率高也就是负载速度快时，其转矩相应的增大了，如风机， 泵等。
2021/5/20
22
第22页/共24页
风机、泵类等平方转矩：低速下负载转矩较小，宜选择专用或普通功能型 通用变频器。
恒转矩类负载或有较高静态转速精度要求的机械： 选择有转矩控制功能的高功能型通用变频器，其特点：低速转矩、静态机械特
电机常用的有两种典型调速方式，即恒转矩 调速方式和恒功率调速方式。
如果输出转矩和转速无关，则为恒转矩调速方式。
如果输出转矩和转速成反比，则为恒功率调速方 式。
2021/5/20
16
第16页/共24页
三、调速方式与负载特性的配 合
• 为了充分利用电动机，恒转矩调速方式适合拖动恒 转矩负载；恒功率调速方式适合拖动恒功率负载。
（a）在任何转速下都有
变转矩和恒转矩、矢量控制和VF控制的区别
简单举例变转矩就是负载转矩随增大电机转速而增大，如风机水泵恒转矩就是负载转矩不随电机转速增大而增大，如皮带运输机提升机等机械负载VF控制就是变频器输出频率与输出电压比值为恒定值或正比例50HZ时输出电压为380V,25HZ时输出电压为190V即恒磁通控制矢量控制，把输出电流分励磁和转矩电流并分别控制矢量控制时的速度控制（ASR）通过操作转矩指令，使得速度指令和速度检出值（PG 的反馈或速度推定值）的偏差值为0。
带PG 的V/f 控制时的速度控制通过操作输出频率，使得速度指令和速度检出值（PG 的反馈或速度推定值）的偏差值为0。
一、V/F控制方式变频器采用V/F控制方式时，对电机参数依赖不大，一般强调“空载电流”的大小。
由于我们采用矢量化的V/F控制方式，故做电机参数静止自整定还是有必要的。
不同功率段的变频器，自学习后的空载电流占额定电流大小百分比也是不同的。
一般有如下百分比数据：5.5kW~15 kW,空载电流P9.05的值为30%~50%的电机额定电流；3.7 kW及以下的，空载电流P9.05的值为50%左右的电机额定电流；特殊情况时，0.4 kW、0.75 kW、1.5 kW，空载电流P9.05的值为70%~80%的电机额定电流；有的0.75 kW功率段，参数自整定后空载电流为电机额定电流的90%。
空载电流很大，励磁也越大。
何为矢量化的V/F控制方式，就是在V/F控制时也将输入电流量进行解耦控制，使控制更加精确。
变频器输出电流包括两个值：空载电流和力矩电流，输出电流I的值为空栽电流Im和力矩电流It平方和后开2次方。
故空载电流是影响变频器输出电流的主要因素之一。
V/F控制时输出电压与运行频率之比为一定值：即U/F=K（K为常数），P0.12=最大输出电压U，P0.15=基频F。
上图中有个公式，描述转矩、转速、功率之间的关系。
变频器在基频以下运行时，随着速度增快，可以输出恒定的转矩，速度增大不会影响转矩的输出；变频器在基频以上运行时，只能保证输出额定的功率，随着转速增大，变频器不能很好的输出足够大的力；有时候变频器速度更快，高速运行时，处于弱磁区，我们必须设置相应的参数，以便让变频器适应弱磁环境。
电力行业--电力拖动系统的运动方程和负载转矩特性
在 点，系统平衡
扰动使转速有微小增量，转速由 上升到 ， 。 扰动消失,系统减速，回到 点运行。
缺点： 需要一套电压可连续调节的直流电源。
三、减弱磁通调速
减弱磁通后， 理想空载转速 上升, 曲线的 斜率值增大。
调节磁场前 工作点
弱磁稳定后的 工作点
B A
弱磁瞬间工作 点A→A‘
弱磁调速前、后的电枢电流和转速的变化情况
减弱磁通前、 后的电枢电流
变化曲线
减弱磁通调速 前、后转速变
化曲线
结论：磁场越弱， 转速越高。因此电 机运行时励磁回路 不能开路。
优点：
由于在电流较小的励磁回路中进行调节，因而控制方便， 能量损耗小，设备简单，调速平滑性好。弱磁升速后电枢电流 增大，电动机的输入功率增大，但由于转速升高，输出功率也 增大，电动机的效率基本不变，因此经济性是比较好。
其中 为系统的惯性转矩。
运动方程的实用形式：
系统旋转运动的三种状态
1)当 。
或 时,系统处于静止或恒转速运行状态，即处于稳态
2)当 或 时,系统处于加速运行状态，即处于动态。
3)当 或 时,系统处于减速运行状态，即处于动态。
常把
或
称为动负载转矩,把 称为静负载转矩.
二、运动方程式中转矩正、负号的规定
反向的电枢电流产生反向的电磁转矩，从 而产生很强的制动作用——电压反接制动。
电动 制动
电压反接制动时的机械特性为：
曲线如图中 所示。
恒转矩负载名词解释
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。
设备节能系统就负载类型
设备节能系统就负载类型而言主要有两方面的典型应用：1、恒转矩应用；例如：压缩机、搅拌器、电梯等类负载。
2、变转矩应用；例如：风机、水泵类负载。
运用了感应技术.1）、恒转矩负载类应用：恒转矩负载即不管转速如何变化，负载转矩是恒定的。
如下公式：P=K*T*N K=系数P=轴功率T=负载转矩N=转速从上述公式可以看到，轴功率与电机的转速成正比，当电机设备节能系统进入电机速度等调整状态时，从而达到相应比例节电的目的。
2）、变转矩负载类应用：离心风机、泵类是属于典型的变转矩负载，其设备工作特点大多数是长期连续运行，由于负载转矩与转速的平方成正比，所以一旦转速接近或超过额定转速时，就会造成电机的严重过载，形成能源的大量消耗，因此电机设备节能系统需采用降频运行达到显著节能效果。
风门和阀门负载行业的主要耗电设备风机、水泵、压缩机等通用机械拖动设备为我国最主要终端耗电设备，根据统计，风机和泵类设备装机容量大1.6亿千瓦，占全国用电量的20%。
而此类设备大部分设计为固定功率运行，但实际运行时所需的压力或流量并不固定，且大多数低于电机额定功率供给的压力或流量，电能浪费严重，节电潜力大。
轧钢制线——拉线机、卷绕机、鼓风机、泵、起重机械、定长剪切、自动送料等。
钢铁——轧机、辊道、风机、泵、起重机、钢包车、转炉倾动等。
电线业——拉丝机、卷绕机、鼓风机等。
化工——挤压机、胶片传送带、搅拌机、离心分离机、压缩机、鼓风机、喷雾器、泵等。
石油——输油泵、电潜泵、注水泵、抽油机等。
化纤和纺织——纺纱机、精纺机、织机、梳棉机、浆纱机、中央空调、鼓风机、泵类等汽车。
制造业——传送带、搬运车、涂料搅拌、中央空调、电瓶车等。
机床制造业——车床、龙门刨、铣床、磨床、机械加工中心、剃齿机等。
电子制造业——中央空调、风机、泵、空压机、注塑机、传送带等。
造纸业——造纸机、造纸机械、排风机、浆泵、粉碎浆机、打浆机、空压机站等。
食品——制面机、制点心机、传送带、搅拌机等。
调压调速对于恒转矩负载
高转子电阻电动机 调压时的人为机械特性
好处：
其调速范围扩大了，且堵转时也 不致烧坏电动机。
弊端：
机械特性变得很软， 负载变化时的静差率很大；低速 时过载能力较低。
2018年10月9日星期二
返回目录
返回第一张
上一张幻灯片
下一张幻灯片
第2章
速度负反馈构成闭环系统的引入
方法二：
根据自控原理知识，调压调速要获得较好调速性能， 应引入速度负反馈构成闭环系统。 详见2.2
第2章
问题与分析
（1）调压调速对于恒转矩负载，调速范围很小（A-B-C）， 而对于风机类负载调速范围则较大（F-E-D）。 （2） 随着定子电压的降低，T（max）与定子电压的平方成 正比地降低，而sm与U1无关，保持不变。
2018年10月9日星期二
返回目录
返回第一张
上一张幻灯片
下一张幻灯片
第2章
2018年10月9日星期二
返回目录
返回第一张 上一张幻灯片 下一张幻灯片
第2章
失控区
需要指出，这种系统存在失控区(见图2-7阴影线部分)。 右边极限：在额定电压U1N下的机械特性； 左边极限：最小输出电压U1(min)下的机械特性； 当负载变化达到两侧极限时，闭环系统便失去控制能力， 回到开环机械特性上工作。
第2章
第二章 异步电动机调压调速系统
第一节 调压调速的原理和方法
第二节 闭环控制的异步电动机调压调速系统
第三节 电磁转差离合器调速系统
2018年10月9日星期二
返回目录
返回第一张
上一张幻灯片
下一张幻灯片
第2章
第一节 调压调速的原理与方法
一. 异步电动机调压调速原理
第二章 电力拖动系统的动力学基础
1 2 GD f 4g
2
GD f
2
，动能为
)
2
(
2n f 60
折合到电机转轴上后的飞轮矩 动能 2 1 GDF 2n
( 2 4g
2 GDF
GDF
2
，其
)
2
60
化简后得到
GD f j
2
2
工作机构转轴上有转速 nb 的轴，其飞轮矩 2 为 GDb ，动能为
1 2 GDb 4g
损耗有：
TF
GR j
T 1 )
GR j
(
GRห้องสมุดไป่ตู้j
(2
GR j
重物下放时传动机构效率为： 2
1
电机轴上电磁转矩为T 、折算后负载转矩 为 GR 、传动机构损耗为 T 。
j
忽略空载转矩，三者关系有：
提升重物时电机负担 T ，则
TF GR j
提升重物
T
电机轴上电磁转矩为T 、折 算后负载转矩为 GR 、
j
传动机构损耗为 T 。
忽略空载转矩，三者关系有：
重物下放时负载负担 T，则：
TF
GR j
T
下放重物
2.3 负载转矩特性与电力拖动系统稳定运行条件
生产机械运行常用负载转矩标志其负载的大 小。不同的生产机械的转矩随转速变化规律不同， 用负载转矩特性来表征，即生产机械的转速n与 n f (TL ) 负载转矩TL之间的关系 。 各种生产机械特性大致可归纳为以下3类。
结论：若两条特性曲线有交点（必要条件），且在工 作点上满足 在T
TL 处
变频器、减速机、电机、负载、转矩、转速之间的负载关系
变频器、减速机、电机、负载、转矩、转速之间的负载关系变频器、减速机、电机、负载，转矩、转速的关系是如何的呢，在我们工控过程中往往搞不清楚，到达谁决定谁，谁是本质的问题，今天我们就好好讨论下！1、首先说说变频器的，它是改变电源频率的器件，频率决定这电机的转速，属于调速的功能。
2、减速机，它的功能是降低电机的转速，同时能够提高输出转矩，由公式P=T*N，在负载相同情况下，减速机降低了输出转速，输出转矩就提高了。
有的同学在这里似乎有点乱，因为电机是有最大输出转矩的，怎么会随提高呢，我们以下面的表格来说明下：减速机对比我们假设电机额定功率转矩为7Nm，额定转矩1400r/min，负载转矩等于额定转矩为7Nm。
现在分析下电机侧和负载侧转矩和转速的对比，首先从负载侧开始，负载相同都等于7Nm，没有减速机(减速比为2)的情话下，负载转速等于电机转速1400；有减速机，负载转速等于电机转速的一般700,这里应该都没有问题。
再看下电机侧，没有减速机的电机侧的转矩和转速和负载侧一样；有减速机情况下，转速等于额定转速，由公式P=T*N，电机输出功率等于负载功率得知，电机此时输出的转矩等于负载转矩的一半3.5Nm。
由上面的例子可以看出增加减速机并非提高电机自身的输出转矩，而是提高了给负载侧的输出转矩。
通俗的讲就是添加减速机这个环节电机会更“省力”。
3、电机，电机一旦完成生产，它的额定转速、额定转矩、额定功率等参数就确定了，不能人文因素的改变。
这里有一个误区就是采用变频器调速时，经常误以为变频器可以调高输出转矩，电机有多大的力量是有其本身的结构决定的，而不是变频器。
在实际应用中经常发现采用变频器控制电机驱动负载会出现电机转不动的过载行为，很多人把问题都纠结在变频器上面。
电机带不带动负载就两个方面，一就是电机功率太小，二就是负载太大，简单说就是不匹配的问题。
这里还是要强调下：1电机的实际输出转矩由负载决定。
2电机能够输出的转矩由电机结构决定。
生产机械的负载转矩特性分析
生产机械的负载转矩特性分析杨勇【摘要】The equation of motion of electric drive system including the relationship between electromagnetic torque, mechanical production ofthe load torque and rotational speed, which quantitatively describe the motion law of drive system. However, to solve the equations of motion, we must first know the mechanical properties of the motor and the load characteristic. Load torque characteristic refers to the function relationship between speed and torque producing mechanical work mechanism. Machiner. Machinery for the production of different characteristics of the load torque is not the same, this paper mainly for the typical load torque characteristics were introduced and analyzed.%电力拖动系统的运动方程式中包括了电动机的电磁转矩、生产机械的负载转矩与转速之间的关系，定量的描述了拖动系统的运动规律。
但是，要对运动方程式求解，首先必须知道电动机的机械特性和负载特性。
负载转矩特性是指生产机械工作机构的转矩与转速之间的函数关系，即。
恒转矩负载
恒转矩负载
对于传送带、搅拌机、挤压成形机等摩探负载，吊车或升降机等重力负载．无论其速度变化与否，负载所需要的转矩大体上是—个定值、称此类负载为恒转矩负载。
其特性如图4—3所示。
例如，吊车所吊起的重物、无论升降速度大小，其重量在地球引力的作用下而产生的重力是永远不变的，即为恒转矩负载。
电动机的功率户可以表达为卢＝rA／g75，其中7为转矩，n为转速，转速和转矩之积为功率，那么恒转矩持性负载消耗的能量与转速成正比。
风扇、风机、泵等流体机械(风机水力机械)，在低速时出于流体的流速低、所以负载只需很小的转矩，而随着电动机转速的增加流速加快，所需转矩越来越大，其转矩大小以转速的平方的比例增减，这样的负载特性称之为平方降转矩负载，其特性如图4—4所示。
在这种场合，因为负载所消耗的能量正比于转速的三次方，所以通过变频器控制流体机械的转速可以得到显著的节能效果。
西门子变频器机床的主轴驱动，纸机、塑料胶片生产机械的中央传动部分，卷扬机等(如图4—5所示)输出功率为恒伍，与转速允关，这样的负载特件称为恒功率负载。
例如，卷纸机要求以——定的速度和相同的张力卷取纸张。
在卷取初期由于纸卷的直径较小，所以为保持恒速纸卷必须以较高速度旋转．而转矩可以较小；但随着纸卷直径的逐渐变大．纸卷的转速也应随之变低，而转矩则必须相应增大。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
恒转矩负载
对于传送带、搅拌机、挤压成形机等摩探负载，吊车或升降机等重力负载．无论其速度变化与否，负载所需要的转矩大体上是—个定值、称此类负载为恒转矩负载。
其特性如图4—3所示。
例如，吊车所吊起的重物、无论升降速度大小，其重量在地球引力的作用下而产生的重力是永远不变的，即为恒转矩负载。
电动机的功率户可以表达为卢＝rA／g75，其中7为转矩，n为转速，转速和转矩之积为功率，那么恒转矩持性负载消耗的能量与转速成正比。
风扇、风机、泵等流体机械(风机水力机械)，在低速时出于流体的流速低、所以负载只需很小的转矩，而随着电动机转速的增加流速加快，所需转矩越来越大，其转矩大小以转速的平方的比例增减，这样的负载特性称之为平方降转矩负载，其特性如图4—4所示。
在这种场合，因为负载所消耗的能量正比于转速的三次方，所以通过变频器控制流体机械的转速可以得到显著的节能效果。
西门子变频器机床的主轴驱动，纸机、塑料胶片生产机械的中央传动部分，卷扬机等(如图4—5所示)输出功率为恒伍，与转速允关，这样的负载特件称为恒功率负载。
例如，卷纸机要求以——定的速度和相同的张力卷取纸张。
在卷取初期由于纸卷的直径较小，所以为保持恒速纸卷必须以较高速度旋转．而转矩可以较小；但随着纸卷直径的逐渐变大．纸卷的转速也应随之变低，而转矩则必须相应增大。