DD02(新17)第二章电动机带负载特性

1、第2章电动机变频后的带负载特性怎样描绘电动机的带负载能力？21异步电动机的机械特性图21异步电动机的自然机械特性211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22机械特性的含义a）负载较轻b）对应的工作点c）负载较重212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23转子串联电阻的机械特性a）转子串联电阻的电路b）机械特性图24改变电压的机械特性a）电路图b）机械特性2改变电压的机械特性图25 fXfN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（kU=kf）怎样提高低频时的带负载能力？22VF控制方式221 低频时临界转矩减小的原因与对策1基本关系（

2、1）1KF·（2）1112工频运行时的情形（1）负载不变（I1C）：U1E11I1U1E11I1（2）电压不变（U1C380V）：I1U1E11I1U1E113变频运行时的数据举例图26低频时临界转矩减频运行时的小的原因a）运行频率为50Hzb）运行频率为10HzÙ1È1Ù1U1E1U13对策（电压补偿、转矩补偿、转矩提升）图27电压补偿的原理a）电压补偿的含义b）10Hz时的补偿量图28负载变化（减轻）对磁通的影响a）负载减轻至20%负荷率b）磁化曲线c）励磁电流4负载变化的影响222 变频器的Uf线举例图29Uf线举例a）康沃变频器b）艾默生变频器c

3、）日立变频器 23Uf线的选择与调整231基本频率的调整图210基本频率的定义a）基本Uf线b）变频器的对应关系c）电动机的对应关系1基本频率的定义2调整基本频率实例图211220V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 （1）三相220V电动机配380V变频器图212270V、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）270V、70Hz电动机配380V变频器232 转矩提升的预置要点图213带式输送机的Uf线a）负载示意图b）负载机械特性c）Uf线的选择1低频重载时2低频轻载时（1）补偿后的电流转矩曲线图214转矩补

4、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215风机的Uf线a）风机的机械特性b）Uf线的选择（2）风机的Uf线选择图216离心浇铸机的Uf线选择a）离心浇铸机示意图b）机械特性c）Uf线选择（3）离心浇铸机的Uf线选择（4）决定转矩提升的方法图217决定转矩提升的方法a）微调给定频率 b）转矩提升由小渐大休息10分钟24矢量控制方式241矢量控制的基本思想1直流电动机的特点图218 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219 矢量控制框图2矢量控制的基本思路242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

5、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。图220电动机的空载和堵转试验a）空载试验b）堵转试验2电动机的空载和堵转试验3自动测量的相关功能表21自动测量相关功能（安川CIMRG7A）功能码功能含义数据码及含义T100电动机12选择1：电动机1；2：电动机2T101自动测量模式0：旋转自测量；1：停止自测量T102电动机额定功率T103电动机额定电压T104电动机额定电流T105电动机额定频率T106电动机的磁极数T107电动机额定转速T108自测量的脉冲数4自动测量的操作（1）旋转自测量（相当于空载试验）电动机脱离负载。变

6、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（相当于堵转试验）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。243有反馈矢量控制和无反馈矢量控制图221 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1有反馈矢量控制接法2相关功能表22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）Fb00编码器每转脉冲数09999prFb01编码器旋转方向0正方向；1反方向Fb02编码器断线后处理方法0以自由制动方式停机

7、；1切换为开环VF控制方式图222无反馈矢量控制方式a）无反馈矢量控制示意图b）机械特性曲线簇3无反馈矢量控制4矢量控制方式的适用范围图223不宜采用的场合a）带多台电动机b）容量差两档以上c）8极以上d）特殊电机（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、极为宜。（4）特殊电动机不能使用矢量控制功能。变频调速后，怎样描绘不同频率下的带负载能力？25变频调速的有效转矩线251 有效转矩线的概念图224额定工作点与有效工作点1额定工作点与有效工作点图225 U时的有效转矩线a）U时的Uf线b）

8、有效转矩线的形成c）有效转矩线2U时的有效转矩线252 电动机变频后的有效转矩线图226 散热和有效转矩线的关系a）各种损失与转速的关系b）散热系数与转速的关系c）低频时的有效转矩线1XN的有效转矩线图227有效转矩线的改善a）改善前后的有效转矩线b）外部强制冷却c）变频电动机2有效转矩线的改善253XN的有效转矩线最大输出电压与功率不变U1XU1N，PMPMN图228fXfN时的机械特性和全频有效转矩线a）额定频率以上的机械特性b）全频有效转矩线fX比主磁通1电磁转矩TMX休息10分钟传动机构是拖动系统的重要组成部分！26拖动系统的传动机构261传动机构及其作用图229 常见的传动机构a）连

9、轴器b）带轮c）减速齿轮常见传动机构2传动比及其作用nL根据输能量守恒的原则，有：TLTM·262传动系统的折算折算的必要性 图230 电动机和负载的工作点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 nLnL·nM（2）转矩的折算 TL（3）飞轮力矩的折算（GDL2）263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

10、力也加大10%。但这时的上限频率应加大为49.5Hz。 图231重物园周运动实例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1470rmin，传动比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440 Hz）计算如表23。表23提高下限频率的计算负载转速29.4rmin294rmin原传动比=4电动机转速117.6rmin1176rmin工作频率4Hz40Hz修改传动比=6电动机转速176.4rmin1764rmin工作频率6Hz60Hz实例3传动比与电动机的起动某锯片磨床，卡盘直径为，传动比；电动机的容量为.。1存在问题图

11、232 锯片磨床示意图起动较困难，升速时间太长。2对策将传动比增大为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。能量守恒须牢记！27变频拖动系统的基本规律271 变频拖动系统必须满足的条件图233 拖动系统的功率关系1电动机与负载的功率关系图234拖动系统的转矩关系2电动机与负载的转矩关系272拖动系统的重要规律与常见误区 误区一 甩掉减速器图2-35 甩掉减速器1错误原因电动机降速后的有效功率要随转速下降图236电动机的有效功率与转速a）拖动系统b）高速时的功率c）低速时的有效功率图237 甩掉减速器2具体分析 误区二 加大工作频率来提高生产率图

12、238加大工作频率来提高生产率a）原工作状态 b）加大工作频率1错误原因负载升速后所需功率加大图239负载功率与转速的关系a）拖动系统b）低速时的负载功率c）高速时的负载功率图240 加大工作频率来提高生产率a）原有数据码 b）频率加大后数据2具体分析 误区三 功率相同就可以图241 用4极电动机代替6极电动机a）6极电动机拖动 b）4极电动机拖动错误原因电动机额定转矩与额定转速的关系TMN表24不同磁极对数电动机的额定转矩（75kW）磁极数（2p）额定转速（nMN）额定转矩（TMN）22970rmin241N·m41480 rmin484 N·m6980 rmin731

13、N·m综合实例 某排粉机，原拖动系统数据:三相整流子电动机额定功率: 160kW;额定电流：285A，工作电流：234A，负荷率：A0.82;额定转速：1050350rmin; 传动比：2改造为普通电动机变频调速时：电动机数据：160kW，275A，1480 rmin。运行情况：转速为1050rmin时，电动机过载，电流达316A。1原拖动系统的计算数据额定转矩TMN01455N·m负载转矩TL TMN0·A1455×0.821194 N·mTLTL· 1194×22388 N·m负载最高速 nLmax525 rm

14、in最大功率PL131 kW2改造后拖动系统的计算数据（1）工作频率 fX35.7Hz（2）有效功率 PMEPMN·160·114 kW （3）电动机的转矩TMN1032N·m图242 改造前后的数据a）改造前的数据 b）改造后的数据【解决办法】方法一加大传动比 当nM= nMN=1480 rmin时PM= PMN=160kW 令：负载转速等于最高转速时，电动机的转速等于额定转速：则2.8（1.4）TL 853N·mTMN（1032 N·m）电动机的上限工作频率等于额定频率：fXfN50Hz图243 加大传动比前后的数据a）改造前的数据 b）加

15、大传动比后的数据方法二改选6极电动机电动机数据160kW，297A，980 rminTMN1559N·m在1050rmin时的工作频率：fXfN×50×53.6Hz在1050rmin时的电动机转矩：TMXTMN×1559×1454 N·m TL（1194 N·m）图244 加大磁极对数前后的数据a）改造前的数据 b）加大磁极对数后的数据按变频器规格中的“配用电动机容量”选变频器有问题么？28变频器的选型281变频器容量的选择1电动机与变频器额定电流的比较表25电动机与变频器额定电流的比较电动机容量（W）22.030.037.

16、045.055.075.0电动机额定电流IMN（A）2242.256.970.483.9102.7140.12442.556.969.884.2102.5139.72644.659.572.085.4104.9142.42847.663.078.293.2112.1152.8变频器额定电流康沃45.060.075.091.0112.0150.0森兰45.060.075.091.0115.0150.0英威腾45.060.075.090.0110.0150.0安邦信61.090.0150.0艾默生45.060.075.090.0110.0152.0三菱43.057.071.086.0110.0富士

17、45.060.075.091.0112.0150.0安川G752.065.080.097.0128.0165.0ABB80055.072.086.0103.0141.0166.0瓦萨CX48.060.075.090.0110.0150.0丹佛士44.061.073.090.0106.0147.02电动机工况与变频器的选择图245电动机的工况a）连续不变负载b）连续变动负载 c）断续负载图246变频器容量和电动机负载的关系a）电动机发热，变频器跳闸 b）电动机发热，变频器不跳闸3变频器容量和电动机负载的关系（1）变频器的容量与电动机的运行电流无关；（2）加大变频器的容量，可防止过电流跳闸。4一台

18、变频器带多台电动机图247多台电动机同时升、降速（1）多台电动机同时起动和运行IN1. 051.1×IMN（2）多台电动机分别起动图248多台电动机分别起、制动IN282变频器的类别与选择表26变频器的类别与应用变频器类别常见型号举例主要特点通用变频器普通型康沃：CVFG1、G2森兰：SB40、SB61安邦信：AMBG7英威腾：INVTG9时代：TVF2000只有VF控制方式，故：机械特性略“软”；调速范围较小；轻载时磁路容易饱和。高性能型康沃：CVFV1森兰：SB80英威腾：CHV台达：VFDA、B艾默生：VT3000富士：5000G11S安川：CIMRG7ABB：ACS800AB：Power Flex 700瓦萨：VACONNX丹佛士：VLT