DN02（新27）第二章电动机带负载特性

1、怎样描绘拖动系统的带负载能力？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211异步电动机的自然机械特性图21异步电动机的自然机械特性a）自然机械特性b）机械特性的含义1自然机械特性从电动机的角度看，转速降低，产生的电磁转矩将增大。图22机械特性的含义之二a）拖动系统的工作点b）机械特性的含义2拖动系统的工作点从拖动系统的角度看，负载转矩增加，拖动系统的转速将下降：TLTMTLnMTMTMTL在已经降低了的转速下达到新的平衡。3机械特性的“硬”与“软”图23机械特性的“硬”与“软”a）硬特性b）软特性212异步电动机的人工机械特性图24转子串联电阻的机械特性a）转子串联电阻的电路b）

2、机械特性1转子串联电阻的机械特性图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a)变频调速 b)变频机械特性簇3改变频率的机械特性（kU=kf）转矩变小的关键在磁通！22低频时临界转矩减小的原因图27有效转矩与磁通221有效转矩与磁通222与磁通有关的因素223频率下降时的磁通变化（kUkf）假设：（1）U30VI1I1N（约3040V）（2） U1XU1图28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25Hz c）运行频率为10Hz当kUkf，I1I1N时，在不同频率下的磁通量fX（Hz）U1X（V）1X（%）fX（

3、Hz）U1X（V）1X（%）503801002015287403049810766630228945382323增大转矩的对策之一VF控制方式231VF控制的基本思想1设置转矩提升功能图29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2转矩提升量UC%100%图210转矩提升量的定义a）基本Uf线b）转矩提升量图211负载变化（减轻）对磁通的影响a）负荷率减轻至20%b）正常时励磁电流c）饱和时励磁电流3转矩提升存在的问题232 变频器提供的Uf线图212 Uf线的类型之一a）Uf线类别b）恒转矩类Uf线c）二次方类Uf线1Uf线的类型之一2Uf线的类型之二图2

4、13 Uf线的类型之二a）二次方类b）一次方类c）恒转矩类3Uf线的类型之三图214 Uf线的类型之三a）三点式Uf线b）多点式Uf线c）折线的预置 图214自动转矩提升a）自动Uf线b）手动提升过程c）自动提升过程4自动转矩提升233关于预置转矩提升功能的讨论图215塑料挤出机1提升不足把转矩提升量增大为20.0，IM40A2提升过分（1）提升过分时的IMf（TL）曲线图216转矩补偿后的电流转矩曲线a）电压补偿线b）补偿后的电流曲线图217转矩提升预置过分a）风机的机械特性b）Uf线的预置（2）提升过分的实例之一图218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（

5、3）提升过分的实例之二（4）提升过分的实例之三图219带式输送机改风扇a）电动机拖动传输带b）电动机拖动风扇c）Uf线选择休息15分234关于预置基本频率的讨论1电动机额定电压不符时的处理图220220V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 （2）270V、70Hz电动机配380V变频器图221270V、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额定频率时降压节能图222额定频率时“大马拉小车”的降压节能a）大马拉小车b）降压方法c）降压效果3“高频”区加大带负载能力图22340H

6、z时加大带载能力a）40Hz时带重负载b）转矩提升的结果c）减小基本频率变频效颦赛“西施”！24增大转矩的对策之二矢量控制方式241矢量控制的基本思想图224 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1直流电动机的特点2矢量控制的基本思路图225 矢量控制框图242电动机参数的自动测量（auto-tuning）1矢量控制需要的参数图226矢量控制所需参数a）铭牌数据b）等效电路参数图227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（1）安川G7系列表21自动测量相关功能（安川CIMRG7A）功能码功能含义数据码

7、及含义T101自动测量模式0：旋转自测量；1：静止自测量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电动机额定转速旋转自测量：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50%80%）。按下STOP键，中止自测量。静止自测量：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）V5H系列表22自动测量相关功能（V5H系列）功能码功能含义数据码及含义P901电动机的磁极数P902电动机额定转速P903电动机额定功率P9

8、04电动机额定电流P915参数自整定1：静止自整定；2：旋转自整定自整定过程中，如出现过电流或过电压，可适当延长加、减速时间。变频器与电动机容量不匹配时，应选择静止自整定。此外，在静止自整定时，电动机的空载电流应预置为额定电流的40%。243有反馈矢量控制和无反馈矢量控制图228 有反馈矢量控制方式a）直接安装与接线b）过渡轴c）过渡轴套d）联接附件1有反馈矢量控制接法2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22

9、9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无反馈矢量控制图230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4矢量控制方式的适用范围拖动负载的要害是什么？25变频调速的有效转矩线251 有效转矩线的概念图231额定工作点与有效工作点1额定工作点与有效工作点图232 kUk时的有效转矩线a）kUk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252 电动机变频后的有效转矩线图233 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234有效转矩线的改善a）改善前后的有

10、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3 XN的有效转矩线最大输出电压与功率不变U1XU1N，PMPMNfX比主磁通1电磁转矩TMX图235fXfN时的机械特性和有效转矩线a）2倍频以下线b）额频以上机械特性c）有效转矩线253 电动机在额定转速以上的恒功率性质1额定转速以上，有效转矩为啥减小？PMXPMN即如nMXnMN则TMEXTMN2基本频率与有效转矩线图236基本频率与有效转矩线a）BA=50Hzb）BA=45Hz c）BA=100Hz3不同磁极对数的有效转矩线（功率相同）图237不同磁极对数的有效转矩线线：二极电动机线：四极电动机线：六极电动机休息15分钟电气工程师

11、勿忘传动机构！26传动机构是拖动系统的组成部分261传动机构及其作用图238 常见的传动机构a）连轴器b）带轮c）减速齿轮常见传动机构2传动比及其作用nL根据能量守恒的原则，有：TLTM减速器输出轴上的转矩比电动机的输出转矩增大了倍！图239传动比与有效转矩（从负载侧看）a）拖动系统举例b）有效转矩线262传动系统为啥要折算？图240 电动机和负载的工作点折算的必要性 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 nLnLnM（2）转矩的折算 TL经减速器减速后，相当于使电动机轴上的负载减轻了倍！图241

12、传动比与有效转矩（从电动机侧看）a）拖动系统举例b）有效转矩线实例：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242重物园周运动图243传动比与工作频率a）传动比较小b）加大传动比传动比改变后，工作频率的计算负载转速传动比电动机转速电动机额定转速工作频率2962592148020.441184405148050（3）飞轮力矩的折算（GDL2）图244传动比与飞轮力矩a）2p4，1b）2p4，21.5

13、1c）2p6，1d）有效转矩线经减速器减速后，电动机轴上的飞轮力矩减小了2倍！十分有利于电动机的起动。实例：某锯片磨床，卡盘直径为2，传动比5；电动机的容量为3.7。图245 锯片磨床示意图起动较困难，升速时间太长。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哪些条件？图246 拖动系统的功率关系1电动机与负载的功率关系2电动机与负载的转矩关系图247拖动系统的转矩关系272拖动系统的重要规律与常见误区 误区一 可以甩掉减速器吗？图248 甩掉减速器错误原因电动机降

14、速后的有效功率要随转速下降图249 甩掉减速器 误区二 通过加大工作频率来提高生产率，可以吗？图250加大工作频率来提高生产率a）原工作状态 b）加大工作频率错误原因负载升速后所需功率加大图251 加大工作频率来提高生产率a）原有数据码 b）频率加大后数据为什么容量相同，有的电动机会冒烟？为什么容量较大电动机反而带不动？ 误区三 能否拖动，主要看转矩图252 用4极电动机代替6极电动机a）6极电动机拖动 b）4极电动机拖动实例1：用4极电动机代替6极电动机实例2：用大容量电动机代替小容量电动机图253 用15kW电动机代替11kW电动机a）11kW 、6极电动机拖动 b）15kW 、4极电动机

15、拖动综合实例 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TMN01455Nm负载转矩TL TMN0A14550.821194 NmTLTL 119422388 Nm负载最高速 nLmax525 rmin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 PMEPMN160114 kW （3）电动机的转矩TMN1032Nm图254 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