電動機變頻后的帶負(fù)載特性

1、29第2章電動機變頻后的帶負(fù)載特性2. 1異步電動機的機械特性2. 1. 1異步電動機的自然機械特性1.自然機械特性2.機械特性的含義a)b)c)圖2 2機械特性的含義a）負(fù)載較輕b）對應(yīng)的工作點c）負(fù)載較重2. 1. 2異步電動機的人工機械特性1 .轉(zhuǎn)子串聯(lián)電阻的機械特性a）b）圖2 3轉(zhuǎn)子串聯(lián)電阻的機械特性a）轉(zhuǎn)子串聯(lián)電阻的電路b）機械特性2.改變電壓的機械特性圖2 4改變電壓的機械特性 a）電路圖 b）機械特性3.改變頻率的機械特性圖2 5fxWfN時的機械特性2 . 2 V/F控制方式1.低頻時臨界轉(zhuǎn)矩減小的原因2=a + uiU產(chǎn)Ei+山i/ f工燈 Hia)b)cJ圖2 7電壓補償

2、的原理a）電壓補償?shù)暮xb） 25Hz時的補償量 c） 10Hz時的補償量2.電壓補償（轉(zhuǎn)矩補償、轉(zhuǎn)矩提升）圖2 6低頻時臨界轉(zhuǎn)矩減小的原因a）運行頻率為50 Hzb）運行頻率為25Hz c）運行頻率為10Hz3 .負(fù)載變化的影響/= MHeGb)c)d)圖2 8負(fù)載變化(減輕)對磁通的影響a)負(fù)載減輕后 b) 100%負(fù)荷率 c) 60%負(fù)荷率 d) 20%負(fù)荷率4. U/f線舉例U/f線選擇的功能名稱轉(zhuǎn)矩提升、轉(zhuǎn)矩補償、U / f比選擇、U / f增益設(shè)定等。2. 3 U/f線的選擇與調(diào)整2. 3. 1 基本頻率的調(diào)整1 .基本頻率的定義）卜）G圖210基本頻率的定義a）基本U/f線 b）

3、變頻器的對應(yīng)關(guān)系c）電動機的對應(yīng)關(guān)系基本頻率別稱：基頻、基礎(chǔ)頻率、基底頻率、最大電壓頻率2 .調(diào)整基本頻率實例（1） 220V電動機配380V變頻器R U幻b）圖2 11 220V電動機配380V變頻器a）對基本頻率的設(shè)定b）變頻器與電動機的對應(yīng)關(guān)系(2) 270V、70Hz電動機配380V變頻器3m0一尸I 艮口a)b)圖212 270V、70Hz電動機配380V變頻器a)對基本頻率的設(shè)定b)變頻器與電動機的對應(yīng)關(guān)系取W2. 3. 2轉(zhuǎn)矩提升的預(yù)置要點1.補償后的電流一轉(zhuǎn)矩曲線yj-J打HT / 一勵的電流主導(dǎo):轉(zhuǎn)矩越流主導(dǎo)JgAI aa)圖213轉(zhuǎn)矩補專a)電壓補償線 1b)l備后的電流一

4、轉(zhuǎn)矩曲線b)補償后的電流曲線2.選擇舉例(1)風(fēng)機的U/f線選擇圖214風(fēng)機的U/f線a)風(fēng)機的機械特性b) U/f線的選擇(2)帶式輸送機的U/f線選擇圖215帶式輸送機的U/f線a)負(fù)載示意圖b)負(fù)載機械特性 c) U/f線的選擇(3)變頻器從傳輸帶上拆下接至風(fēng)機的U / f線調(diào)整a)b)圖2-16變頻器從傳輸帶上拆下接至風(fēng)機 a)變頻器接至傳輸帶 b)變頻器接至風(fēng)機(4)離心澆鑄機的U/f線選擇b)圖217離心澆鑄機的U/f線選擇a)離心澆鑄機示意圖b)機械特性 c) U/f線選擇2. 4矢量控制方式2. 4. 1矢量控制的基本思想1 .直流電動機的特點2 .矢量控制的基本思路50. 0

5、0 MOD ALM F REVFREQ.srf-FREQ, 5：(EKTER)ifjOTp) (ruF)a) A-j&y圖219矢量控制框圖a）頻率名定 b）控制框圖2. 4. 2電動機參數(shù)的自動測量1 .矢量控制需要的參數(shù)(1)電動機的銘牌數(shù)據(jù)一一電壓、電流、轉(zhuǎn)速、磁極對數(shù)、效率等。(2)電動機的繞組數(shù)據(jù)一一定子電阻、定子漏磁電抗、轉(zhuǎn)子等效電 阻、轉(zhuǎn)子等效漏磁電抗、空載電流等。2 .自動測量的相關(guān)功能表2 1 矢量控制相關(guān)功能(艾默生 TD3000)功能碼功能含義數(shù)據(jù)碼及含義F1.00電動機類型選擇0:異步電動機F1. 01電動機額定功率F1. 02電動機額定電壓F1.03電動機額定電流F1

6、. 04電動機額定頻率F1.05電動機額定轉(zhuǎn)速F1.09自測定保護(hù)0:禁止測定1:允許測定F1. 10自測定進(jìn)行0:無操作1:啟動測定2:啟動測定宏2. 4. 3有反饋矢量控制和無反饋矢量控制1 .有反饋矢量控制接法M& e oa) E B A A 8圖2- 20有反饋矢量控制方式a）有反饋矢量才5制電路圖b）機械特性曲線簇2.相關(guān)功能表2 2有反饋矢量控制的相關(guān)功能（艾默生 TD3000）功能碼功能碼名稱數(shù)據(jù)碼及含義（或范圍）Fb. 00編碼器每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)0 9999p/rFb. 01編碼器旋轉(zhuǎn)方向0正方向；1反方向Fb. 02編碼器斷線后處理方法0一以自由制動方式停機；1一切換為開環(huán)V/F控

7、制方式3 .無反饋矢量控制a)b)圖2-21無反饋矢量控制方式a)無反饋矢量才5制示意圖b)機械特性曲線簇4 .矢量控制方式的適用范圍(1)矢量控制只能用于一臺變頻器控制一臺電動機的情況下。(2)電動機容量和變頻器要求的配用電動機容量之間，最多只能相 差一個檔次。(3)磁極數(shù)一般以2、4、6極為宜。(4)特殊電動機不能使用矢量控制功能。2. 5變頻調(diào)速的有效轉(zhuǎn)矩線2. 5. 1有效轉(zhuǎn)矩線的概念1.額定工作點與有效工作點2. ku= k?時的有效轉(zhuǎn)矩線圖2 23 ku=k?時的有效轉(zhuǎn)矩線a） ku= k?時的U/f線b）有效轉(zhuǎn)矩線的形成c）有效轉(zhuǎn)矩線2. 5. 2電動機變頻后的有效轉(zhuǎn)矩線1. ?

8、XW?N的有效轉(zhuǎn)矩線圖2 24散熱和有效轉(zhuǎn)矩線的關(guān)系a）各種損失與車速的關(guān)系 b）散熱系數(shù)與轉(zhuǎn)速的關(guān)系 c）低頻時的有效轉(zhuǎn)矩線2.有效轉(zhuǎn)矩線的改善圖225有效轉(zhuǎn)矩線的改善a）改善前后的有效轉(zhuǎn)矩線b）改善方法2.?X?N的有效轉(zhuǎn)矩線;最大輸出電壓與功率不變Uix=UiN, Pm Pmnfx T - U / ?比J -主磁通i J -電磁轉(zhuǎn)矩Tmx J?X ?N時有效轉(zhuǎn)矩的大小與轉(zhuǎn)速成反比：9550Pmn 0c 11 MEX -5nMXnMX圖2 26 fX fN時的機械特性和全頻有效轉(zhuǎn)矩線a）額定頻率以上的機械特性b）全頻有效轉(zhuǎn)矩線2. 6拖動系統(tǒng)的傳動機構(gòu)2. 6. 1常見的傳動機構(gòu)圖2 27

9、常見的傳動機構(gòu)a）連軸器 b）帶輪 c）齒輪 d）減速箱 e）螺桿與螺母2. 6. 2傳動系統(tǒng)的折算1 .傳動比上nM nL 根據(jù)輸能量守恒的原則，有：Tm nMnL= nMTl ”l95509550TM _ nL _ 1T LnMTl = TM ,入2.轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的折算(1)折算的必要性（,口 叫） n 4r ItoQ網(wǎng) N*m 、 r/iLi二S)U1L 匚1200J5M知Nn1 , （N*m）ni圖2 28電動機和負(fù)載的工作點(2)折算的基本原則穩(wěn)態(tài)過程：折算前后，傳動機構(gòu)所傳遞的功率不變動態(tài)過程：折算前后，旋轉(zhuǎn)部分儲存的動能不變(3)折算公式1)轉(zhuǎn)速的折算nL = nL nM2)轉(zhuǎn)矩的

10、折算T, = Tl3)飛輪力矩的折算（GDl2）2. 6. 3調(diào)整傳動比在實際工作中的應(yīng)用實例1某電動機，帶重物作園周運動，如圖所示。運行時，到達(dá) A 點后電動機開始過載，到達(dá)B點時容易堵轉(zhuǎn)，怎樣解決？（上限頻率為 45Hz）將傳動比加大10%,則在電動機轉(zhuǎn)矩相同的情況下，帶負(fù)載能力也 加大10%。但這時的上限頻率應(yīng)加大為 49.5Hz。實例2提高下限頻率某恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，電動機容量是 22kW,額定轉(zhuǎn)速為1470r/min,傳動比 仁4,采用無反饋矢量控制變頻調(diào)速，在 最低工作頻率（4Hz）時運行不穩(wěn)定，怎樣解決？（滿載運行頻率范圍 為440 Hz）計算如表2 3。表2- 3提高下限頻率的計算負(fù)

11、載轉(zhuǎn)速29. 4r / min294r/ min原傳動比?=4電動機轉(zhuǎn)速117. 6r / min 1176r/ min工作好4Hz40Hz修改傳動比?=6電動機轉(zhuǎn)速176 4r / min 1764r/ min工作頻率6Hz60Hz實例3傳動比與電動機的起動某鋸片磨床，卡盤直徑為2 m,傳動比入=5 ;電動機的容量為3.7 kWo1 .存在問題起動較困難，升速時間太長。圖2 30鋸片磨床示意圖2 .對策將傳動比增大為 上7.5,可使折算到電動機軸上的飛輪力矩減小為 原來的44%。結(jié)果，卡盤可以在5s內(nèi)起動起來。2.7變頻拖動系統(tǒng)的基本規(guī)律2. 7. 1變頻拖動系統(tǒng)必須滿足的條件1 .電動機與

12、負(fù)載的功率關(guān)系圖2 31拖動系統(tǒng)的功率關(guān)系2.電動機與負(fù)載的轉(zhuǎn)矩關(guān)系圖2 32拖動系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩關(guān)系2. 7. 2拖動系統(tǒng)的重要規(guī)律與常見誤區(qū)1 .電動機降速后的有效功率(1)規(guī)律一有效功率隨轉(zhuǎn)速下降(2)常見誤區(qū) 甩掉減速器r7寫 kM3入二5減 速黑0門井 五?石3麗r/ninLr/min484 Nm5。Hz甩掉減圖2 34甩#I I I15kl/f4I ；沁犀_八為先 申陽Mid、第，296IJ / r/Jiii-tik1 丫 ？ ？ 1 J *, 484 NinRS Tuf/Ln v1 :jJdJHz /速器？聿減速器2.負(fù)載升速后的有效功率(1)規(guī)律二負(fù)載消耗功率與轉(zhuǎn)速的關(guān)系a)拖動系統(tǒng)

13、b)低速時的負(fù)載功率c)高速時的負(fù)載功率30(2)誤區(qū)1加大工作頻率來提高生產(chǎn)率胭二 4-84- Mrri&二蜜這陽J1480r/mln班8N口i/nin充一委p S TUF nv v加大工作頻率來提高生產(chǎn)率?ZJltWX而W Nm 355 1 r/mln1 r/min圖2-36加大工作頻率來提高生產(chǎn)率(3)誤區(qū)2減小傳動比來提高生產(chǎn)率5口Hz圖2-37減小傳動比來提高生產(chǎn)率減小傳動比未提高生產(chǎn)率?373.電動機額定轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)速的關(guān)系（1）基本關(guān)系電動機的額定轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)速是：TMN =9550PmnnMN在Pmn相同的前提下，電動機額定轉(zhuǎn)矩的大小與額定轉(zhuǎn)速有關(guān) 以不同磁極對數(shù)的電動機為例，

14、如表 2 4所示。a)b)表2 4不同磁極對數(shù)電動機的額定轉(zhuǎn)矩（75kW）磁極數(shù)（2p）額定轉(zhuǎn)速（nMN ）額定轉(zhuǎn)矩（Tmn ）22970r / min241N m41480 r / min484 N m6980 r / min731 N m（2）誤區(qū)1減少磁極對數(shù)以減小體積圖2-38 減少磁極對數(shù)a）原來為6極電動機 b）改變?yōu)?極電動機(2)誤區(qū)2功率相符不等于帶得動某排粉機，原來用三相整流子電動機，容量：160/ 53. 3kW,電流:285/ 175A,轉(zhuǎn)速：1050/ 350r/min。改造為普通電動機變頻調(diào)速時電動機數(shù)據(jù)：160kW, 275A, 1480 r/min。運行情況：轉(zhuǎn)

15、速為1050r/min時，電動機過載，電流達(dá)316A。(1)問題的關(guān)鍵電動機的額定轉(zhuǎn)矩不符原電動機的額定轉(zhuǎn)矩是：T= 9550PMN = 9550 父160 = 1455N mnMN1050改造后電動機的額定轉(zhuǎn)矩是：TMN = 95*0 = 1032N-m 1480(2)解決辦法 選用6極電動機：160kW, 297A, 980 r/minTMN = 955 = 1559N.m980在1050r/ min時的工作頻率：fX=50X 1050=53. 6Hz980在1050r/ min時的電動機轉(zhuǎn)矩：,-50, 一53.6Tmx = 1559X 包=1454 N m2. 8變頻器的選型2. 8.

16、 1變頻器容量的選擇1.電動機與變頻器額定電流的比較表2-5電動機與變頻器額定電流的比較電動機容量(k W)22. 030.037. 045.055.075. 0電動機額 定電流I MN (A)2 P = 242. 256.970. 483.9102. 7140. 12 P = 442. 556.969. 884.2102. 5139.72 P = 644. 659. 572. 085.4104. 9142.42 P = 847. 663.078. 293.2112 1152.8變頻 器額 定電 流康沃45. 060.075. 091.0112 0150.0森蘭45. 060.075. 091

17、.0115. 0150.0英威騰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. 0171. 086.0110. 0富士45. 060.075. 091.0112 0150.0安川G752. 065.080. 097.0128. 0165.0ABB 80055. 072. 086. 0103. 0141. 0166.0瓦薩CX48. 060.075. 0r90.0110. 0150.0丹佛士44. 061.073. 090.0106. 0147. 02.電動機工況與

18、變頻器的選擇 (1)電動機的溫升(2)連續(xù)不變負(fù)載圖2 40連續(xù)不變負(fù)載的容量選擇(3)連續(xù)變動負(fù)載與斷續(xù)負(fù)載寫A % (加大一檔)a)b)圖2-41連續(xù)變動負(fù)載與斷續(xù)負(fù)載的容量選擇a)連續(xù)變動負(fù)載b)斷續(xù)負(fù)載(4)短時負(fù)載圖2 42短時負(fù)載的容量選擇a)刨床的刀架與橫梁b)短時負(fù)載的溫升曲線a)Z5Kb)3. 一臺變頻器帶多臺電動機 (1)電路圖(2)多臺電動機同時起動和運行In1. 051. 1X EImn(3)多臺電動機分別起動In1.051.1 1 ImnK2K1 三 I ST I SI1st一電動機的起動電流(為額定電流的 57倍)，A;2 1st一同時起動電動機的總起動電流， A ；K1一安全系數(shù)。如后起動電動機都從停止?fàn)顟B(tài)起動時，6 = 1.2;如后起動電動機有可能從自由制動狀態(tài)下重新起動時，