电机负载特性

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

图2－1异步电动机的自然机械特性

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

1．转子串联电阻的机械特性

图2－3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3．改变频率的机械特性（k U=k f）

图2－5f X≤f N时的机械特性

a)变频调速 b)变频机械特性

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 11&&∆- ＝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

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 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

4．负载变化的影响

图2－8负载变化（减轻）对磁通的影响2．2．2 变频器的U∕f线

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

2．3U∕f线的选择与调整

2．3．1调整U∕f线的实质

1．基本频率

图2－10基本频率的定义

2．U ∕f线与输出电压

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

图2－12220V电动机配380V变频器2．270V、70Hz电动机配380V变频器

图2－13270V、70Hz电动机配380V变频器

2．3．3转矩提升的预置要点

1．低频重载时

图2－14带式输送机的U∕f线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

（2）风机的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

（3）离心浇铸机的U∕f线选择

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

图2－18 直流电动机的调速2．矢量控制的基本思路

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

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）

功能码功能含义数据码及含义

T1—00 电动机1∕2选择1：电动机1；2：电动机2

T1—01 自动测量模式0：旋转自测量；1：停止自测量

T1—02 电动机额定功率

T1—03 电动机额定电压

T1—04 电动机额定电流

T1—05 电动机额定频率

T1—06 电动机的磁极数

T1—07 电动机额定转速

4．自动测量的操作

（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

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

3．无反馈矢量控制

图2－22无反馈矢量控制方式

4．矢量控制方式的适用范围

图2－23不宜采用的场合

（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。