电机转矩计算

11第三章 沟通笼型电动机软起动设备的工程应用沟通电动机软起动参数计算根底沟通电动机软起动转矩平衡方程沟通电动机软起动转矩平衡方程也称电动机惯性系统运动方程。当负载转矩为M，电机转速额定值为N时，电动机惯性系统运动方程为LGD2 2Л dNM＝ · ·B 4g 60＝GD2 · dN

dt(kg·m) (3-1)375 dtMB

加速转矩＝M—MM

(kg—m)；M电机转矩 (kg—m)；MM负载转矩 (kg—m)；LN〔转／分；T〔秒；g重力加速度m2/s。加速、减速时间确实定3-1NtGD dNt＝ 2 ∫N375M O dtB

(3-2)tB

，而假设给出减速转矩，则加。假设计算式M＝常量，GD2为常减 L量，则

GD2Ct＝375(M－M)C

(N－0).

(3-3)下面举例说明：3.7KW,GD2＝0.212kgm2，

＝1.2kg·m；求电机加、减速时间。Lmax Lmin解：求取速度变化差ΔN〔其中0.03为转差率〕120×50ΔN＝ 4 (1－0.03)－0＝1450求取电机电磁转矩MMM＝975×3.7＝2.49kg·m.M 1450求取加速时间t＝ 0.212×1450加

＝1.07其中系数1.1为实际整定加速系数。t减0.212×1750减t＝375(2.06×0.2+1.2)减

其中系数0.2为减速系数例二：平方转矩下的加减速时间计算由于平方转矩的性质，负载转矩随速度大幅度变化，仅用平均加、减速转矩做为加速时的做功转矩，是不适宜。为此提出下面公式：GD2N加

max375•MAmin

〔秒〕 (3-4)MAmin

最小加速转矩(kg·m)Nmax

最高转速〔转／分〕t减

GD2Nmax375•MDmin 210t≥ 〔秒〕 (3-5)减NAmin

最小减速转矩(kg·m)式中N ，N可用图表示〔图3-1〕Amin DminM电机转矩M电机转矩TAmin负载转矩NmaxTDminN这里给出的只是工程整定前的预置参数。GD2使静止物体在肯定时间内加速到某一速度电机再生制动转矩时物体质量的度量，他与物体质量外形有图3-1 最小加减速转矩软起动参数整定时都要求设计者给出这一数值，本手册本章也给出通用负载的GD2参数值范GD2计算时，要考虑减速比的折算。如设减速器的效率100％。电机侧减速齿数G，负载侧减速齿数G1 2G1则N2＝ •NM2＝

G2 1G2G1•M1G1(GD2)＝( G2其中：G齿轮齿数；

GD2M，M2 1

负载侧，电机侧转矩；N，N2 1

负载侧，电机侧转速。承受软起动时根本参数工程整定斜坡电压起始值斜坡电压起始值Us

如图3-2所示，在计算中引用的参数定义见图3-3。UUUNUtem }

}

MMAMNMMOS

M 电机SKM MSKB负载MMUSi

MLO MBOS ML HnSYntacc

tR

n n nS K NML 负载转矩△n速度变化量 nN 额定速度〔转/分〕

MLO t=0时负载转矩SiU 起始电压Si

NU额定电压〔伏〕

MB 起始电压电机加速转矩MA-MLMA 电机固有特性的起动转矩〔即堵转转矩〕NU 端电压 M 电机额定转矩〔Kg·m〕NLOM 电机起始转矩〔Kg·m〕t 运行时间〔秒〕LORt 起动积分时间〔秒〕 I 起始电流〔安〕R图3-2电压斜坡

MN电机额定转矩MMOS软起动t=0时电机转矩MBOS软起动t=0时加速转矩要求:MBOS=MMOSMLO≥0.15MN图3-3典型沟通电动机与负载转矩-速度关系

M＋0.15M

〔3-6〕s N LO NMA其中MLO---t＝0时负载转矩MLO＋0.15MN---t＝0时加速转矩MA ---t＝0时全压起动时电机转矩UIS SUI＝I× S

〔3-7〕S D UNISID

施加起始电压后的起始电流全压起动时的起始电流3-63-3ΔnM。再依据电动机端电压与转矩关系〔式1-1〕ΔMαΔU2，转换推导出。关于BOSMBOS

工程上设定为：M＝M＋0.15M

〔3-8〕BOS LO N即是说要在负载转矩MLO

根底上留有15%MN

〔见图3-4〕M/MN 如图3-4，通过限压降低了起动电流，其1.0UN

结果压低了电机速度与转矩曲线，但由于电机特性在制动转矩的最低点〔n＝0〕有一负0.56 0.75UN0.25

0.5UN

阻不稳定工作区，因而要求电机转矩要高于0 图3-4 纯调压软起动全压起动电全压起动电机tR 端电斜坡时间 压tRt全压起动电机端电

15％，这是最低的要求。tR所谓斜坡上升时间，就是使电机从零速起到达额压 定转速所经过的时间。它可由下式算出。Ut＝t × N

〔3-9〕R DOL US其中：tDOLn

电机在Δ接法下全压起动时间〔秒〕机电 依据同样的原理，还可求得如图3-5中任一时刻t机转 1速t〔抑制惯量的时间。2t1t2 tR t全压起动I全压起动

1Δ＝ 1 ×J×n×9.55Δ

1MBOS1

BOS＝电 1 ×J×Δn× 〔3-10〕＝电机 9.55 电

＋0.15M流 LO N其中，J≤10×J电机tR t

3-3t1时刻的加速转矩M,计算出加速到

B1Δnt2MΒ1

加速转矩：(U－U)2×M－MΒ1 tem

M1 L1这是依据图3-2的比例关系和式1-1物理概念直接得出。t＝ 1 ×J×Δn× 1

〔3-11〕2 9.55 MB1其中：J—电动机＋负载〔计算到电机轴〕转动惯量公式，即对应限制电压下的起动时间J×n 1t≥ × 〔3-12〕2

〔U2×M×MU BavN

iav1.0U1.0UN0.75UN0.5UNIA=f(n·tA)I/IA

其中，JJ≥10J10Mterm—施加于电动机的端电压Mbav—电动机加速转发矩平均值图3-6带限流的软起动IIAIB

n Miav—负载转矩平均值起动电流限制值我们由其次章中知道实行限流方案可以使得起动电流的波形良好〔见图3-6压〔限压〕〔3-6。I额定 从图3-7可得出，限制起动电流的结果；t图3-7依电流掌握限制起动电流

起动电流限制值由下式算出 SI =I× S起动电流 UN或

〔3-13〕I＝I·

M＋(M×0.15)

〔3-14〕B A L NMsMS

—电动机堵转转矩；IBIA脉冲持续时间对于重载设备，也可通过软起动装置实现平滑起动，问题是在施加斜坡电压之始，〔3-8U，t/突跳电压保持时间。L LU IUN IAUL ILIBUSISI额定

I负载nt t t nnL R图3-8 带脉冲电流的起动例如对起重〔吊车〕传动要有足够的起动时间，实施起动时间约100～300ms，而对钢铁设备、压碎机等设备，这一时间大约需要１秒〔天传电子产品tL

可从0.25-2秒可调。各类选用软起开工程参数推举表本节将向用户推举一组常用装备软起动根本参数估算值，仅供参数。下面对这一推举表，作些说明：负载类型23本表中找到依此类推的参数，供您选择。只要您将您的负载归并到M=f〔n〕的那一类，查表即可。负载转矩的根本数据起动转矩与额定转矩相比的比例和总折合惯量／电机惯量的倍比，正如大家所知，这是估量起始电压，起始电流起动时间的重要依据。起始电压，起始电流，起动时间的推举动时间的估算。负载工艺特点及掌握要点供给便利。向本公司及代理商询问，我们竭成为您效劳。表3-1 各类负载选用软起开工程参数整定表应用机械

负载类型

动 合矩 矩定 机

负载工艺掌握要点

起动起动时间电流 〔秒〕%活塞式压缩机压机M活塞式压缩机压机Mαn50%1螺旋式压缩机压机Mαn10%1活塞泵泵类M=常量0.2～0.8风机风机或重载＞30S40%10离心风机风机Mαn240%15离心式压缩机风机或重载＞30SMαn250%15离心过滤(分别)机风机Mαn220%30冷缩机

泵类Mαn2MαnMαn2风机 M=n

40%

1

慢速停机,负载保护,防止相位颠倒保护供给停机制动转矩,检测堵塞物造成的过载(负载)防止相位颠倒保护,停顿自动排空气体防止相位颠倒保护,停顿自动排空气体防止相位颠倒保护,停顿自动排空气体防止相位颠倒保护,停顿自动排空气体检测泵运转方向即运行中的枯燥剂供给停机制动转矩,检测堵塞物造成的过载(负载)电机保护

30035010～4035010～4035010～4030010～403505～103003～203505～10300

5～1510～405～10M=常量100%M=常量100%10碾机M=常量100%10电梯提升机

检测故障的过载掌握或检测损 300坏的负载掌握检测故障的过载掌握或检测损坏的350负载掌握及变化负载恒定起动

3～105～10T螺旋输送机

皮带机M=常量皮带机Mαn

100%100%

10 恒定起动,检测堵塞过载掌握；软停车，制动掌握5

400300

2～103～10带锯＞30S带锯＞30SM=常量搅拌机碾机Mα1/n120%10工作电流显示搅拌材料密度3505～20拉丝机压机Mαn20%103505～40

快速制动

300

10～60粉碎机

碾机重载Mα1/n

100%

10 停机时限制振动，检测堵塞时 400过载掌握，高起止转矩

10～40热