D072(新12)第二章电动机带负载特性

1、30第2章电动机变频后的带负载特性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3机械特性与功率的关系图23机械特性与能量的关系a）机械特性曲线b）能量图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24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25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26 fXfN时的机械特性3改变频率的机械特性22VF控制方式221VF控制的含义图27低频时临界转矩减小的原因a）额定频率时b）电压

2、和频率都下降时1低频时临界转矩减小的原因图28电压补偿的原理a）电压补偿的含义b）电压补偿的结果2电压补偿（转矩补偿、转矩提升） 图29负载变化（减轻）的影响a）负载减轻的结果b）压频比可选3负载变化的影响222转差补偿图210转差补偿a）自然机械特性b）转差补偿及其效果23Uf线的选择与调整231基本频率的调整图211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212220V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）220V电动机配380V变频器图213270V、70Hz电动机配380V变频器 （

3、2）270V、70Hz电动机配380V变频器（3）降压节能图21450Hz大马拉小车的节能a）大马拉小车示意图b）节能途径c）加大基本频率的情形232转矩补偿后的电流变化规律图215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1补偿后的电流转矩曲线图216电动机的电流电压曲线a）负载一定时的电流电压曲线b）不同负载的电流电压曲线2电动机的电流电压曲线233Uf线的选择举例 1低速时负载较轻图217风机的Uf线a）风机的机械特性b）Uf线的选择2低速时负载较重图218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3低速轻载过电流举例（1）变频器从传输带上拆下接至风

4、机图219变频器从传输带上拆下接至风机a）变频器接至传输带b）变频器接至风机图220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（2）离心浇铸机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221 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2矢量控制的基本思路图222 矢量控制框图a）频率给定b）控制框图242电动机参数的自动测量1矢量控制需要的参数（1）电动机的铭牌数据通过功能预置输入电压、电流、转速、磁极对数、效率等。（2）电动机的绕组数据通过自动测量输入定子电阻、定子漏磁电抗、转子电阻、转子漏磁电抗、空载电流等。2自

5、动测量的相关功能表21矢量控制相关功能（艾默生TD3000）功能码功能含义数据码及含义F1.00电动机类型选择0：异步电动机F1.01电动机额定功率F1.02电动机额定电压F1.03电动机额定电流F1.04电动机额定频率F1.05电动机额定转速F1.09自测定保护0：禁止测定1：允许测定F1.10自测定进行0：无操作1：启动测定2：启动测定宏当F1.10预置为“1”时，按RUN键，变频器即执行自动测定功能。当F1.10预置为“2”时，变频器的面板将自动引导用户逐一设置所需的参数，进行自动测定。243有反馈矢量控制和无反馈矢量控制图223 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

6、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；1切换为开环VF控制方式图224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（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。25变频调速的有效转矩

7、线251 有效转矩线的概念图225额定工作点与有效工作点1额定工作点与有效工作点图226 U时的有效转矩线a）U时的Uf线b）有效转矩线的形成c）有效转矩线2U时的有效转矩线3有效转矩线与工作点图227 有效转矩线与工作点a）工作点在有效转矩线内b）工作点在有效转矩线外有效转矩线是说明电动机允许工作范围的曲线，而不是说明电动机工作状态的特性曲线。因此，不能在有效转矩线上决定工作点。252 电动机变频后的有效转矩线图228 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2XN的有效转矩线（1）XN时的特点输出电压不变U1XU1Nco

8、nstfX比主磁通1电磁转矩TMX电动机的最大输入功率基本不变1X3U1NIcos1Xconst（2）XN时的有效转矩线有效转矩的大小与转速成反比： MEX 图229fXfN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26拖动系统的传动机构图230 常见的传动机构a）连轴器b）带轮c）齿轮d）减速箱e）螺杆与螺母261 常见的传动机构262传动系统的折算传动比nL 根据输能量守恒的原则，有：TLTM·所以，经过传动机构减速以后，负载侧的转速比电动机侧减小了倍，而负载侧所得到的转矩则比电动机侧增大了倍。2转矩与转速的折算（1）折算的必要性 图231 电动机和

9、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，带负载能力也加大10%。但这时的上限频率应加大为49.5Hz。 图232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1470

10、rmin，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233 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

11、起动起来。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1电动机与负载的功率关系图234 拖动系统的功率关系2电动机与负载的转矩关系图235拖动系统的转矩关系272拖动系统的几个重要规律1电动机的有效功率与转速图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2负载的功率与转速图237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3电动机的额定转矩与额定转速电动机的额定转矩与额定转速是：TMN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24所示。表24不同磁极对数电动机的额定转矩（

12、75kW）磁极数（2p）额定转速（nMN）额定转矩（TMN）22970rmin241N·m41480 rmin484 N·m6980 rmin731 N·m4负载的折算转矩与传动比图238负载的折算转矩与传动比a）传动比为4b）传动比为6273常见误区举例1甩掉减速器图239 甩掉减速器2加大工作频率来提高生产率图240 加大工作频率来提高生产率3减小传动比来提高生产率图241减小传动比来提高生产率图242减少磁极对数a）原来为6极电动机b）改变为4极电动机4减少磁极对数以减小体积273变频调速取代其他调速电动机1直流电动机（1）变频调速系统的容量额定转速与异步电

13、动机的同步转速相等满足PMNPM0即可。例：某直流电动机：PMN07.5kW；nMN01500rminTMN047.75N·m用异步电动机取代时：PMN7.5kW；nMN1440rminTMN49.74N·m工作频率：052Hz图243变频调速取代直流电动机a）直流电动机b）两种电动机的机械特性c）异步电动机（2）变频器的选择直流电动机调速特点：机械特性硬、动态响应好、调速范围宽。应选用具有“有反馈矢量控制”功能的高性能变频器。图244电磁调速电动机a）电磁调速电动机的结构与原理b）电动机的机械特性2电磁调速电动机（滑差电动机） 主要特点：（1）轴上的输出额定功率约为拖动电

14、动机的80%：PMN0.8PMNO（2）最高转速约为拖动电动机的80%：nmax0.8nMNO（3）输出轴的额定转矩与拖动电动机的额定转矩基本相等：TMNTMNO（4）调速范围不大：nmaxnmin10；对电动机机械特性的要求也不高。选择通用变频器的“VF控制”方式即可。取代时的核心问题PLPMN如PMNPMNO则大马拉小车。实例：某带式输送机，原用电磁调速电动机，输出轴的最大功率为6.2kW；拖动电动机和功率为7.5kW。转速范围为1250250rmin，电动机的负荷率0.85。改用变频调速时，如何决定电动机容量？转矩计算原电动机最大输出转矩：TMNO47.4N·m负载的折算转矩为

15、：TL47.4×0.8540.3N·m方案1选7.5kW、1440 rmin的电动机则：TMN149.7N·mTL工作频率范围：43.48.7 Hz变频器容量：PN17.5kW试探方案2选5.5kW、970 rmin的电动机则：TMN254 N·mTL工作频率范围：64.412.8 Hz最高频率的转矩校核：TMH54×42 N·mTL变频器容量：PN25.5kW3三相整流子电动机某排粉机，原来用三相整流子电动机，容量：16053.3kW，电流：285175A，转速：1050350rmin。改造为普通电动机变频调速时电动机数据：160kW，275A，14