交流電動機(jī)及變頻調(diào)速技術(shù)資料

1、交流電動機(jī)及變頻調(diào)速技術(shù)周國興教授第1頁共35頁交流電動機(jī)及變頻調(diào)速技術(shù)周國興教授第一章交流電動機(jī)與電力拖動基礎(chǔ)知識第一節(jié) 交流電機(jī)的工作原理異步電動機(jī)和同步電動機(jī)一三相異步電動機(jī)U aia三相交流電U b三相對稱繞組ibU cic旋轉(zhuǎn)磁場 m旋轉(zhuǎn)速度為： n160 fp圖 1 異步電動機(jī)p1n1轉(zhuǎn)分3000/當(dāng) f 50 Hzp2n1轉(zhuǎn)分1500/p3n1轉(zhuǎn)分1000/旋轉(zhuǎn)方向由 A,B,C 相序而變。表示為鼠籠，感應(yīng)出電勢e 2=BLv,方向右手定則判斷。i 2F BLi 2 ( 左手 )，產(chǎn)生力矩使轉(zhuǎn)子跟隨旋轉(zhuǎn)磁場方向，旋轉(zhuǎn)速度為 n2n1 ，所以叫異步電機(jī)。第2頁共35頁若 n2n1

2、， e20 ， i 20 ，就沒有力矩了。所以 n2n1 ， n=n1n2轉(zhuǎn)差率： sn1n1n2100% ，如 1000 9604%1000二三相同步電機(jī)定子與異步電機(jī)一樣為三相對稱繞組。iaib旋轉(zhuǎn)磁場 mic轉(zhuǎn)子為直流勵(lì)磁的電磁鐵。如圖示：因此，轉(zhuǎn)子就跟隨定子圖 2旋轉(zhuǎn)磁場， 以同樣的速度 n1 旋轉(zhuǎn)，所以叫同步電動機(jī)。這種轉(zhuǎn)子勵(lì)磁的同步電機(jī)，目前主要用于發(fā)電機(jī)，及大功率的同步電動機(jī)。目前有一種轉(zhuǎn)子為永磁的同步電動機(jī)，稱為永磁同步電動機(jī)，在中小功率和伺服電機(jī)方圖 3面發(fā)展很有前途。這種電動機(jī)定子與異步電動機(jī)一樣，只是將轉(zhuǎn)子表面貼有（或嵌有）永磁鐵（銣鐵硼）。因此，轉(zhuǎn)子就沒有滑環(huán)和電刷了。

3、見圖 3。因?yàn)橥诫妱訖C(jī)的特性好，再加上永磁的磁場可以設(shè)計(jì)得較高，因此同步電動機(jī)的功率密度可以做得較大。也就是同容量的永磁同步電動機(jī)比異步電動機(jī)小很多。另外，可以做成多極，扁形，適宜制成低速大力矩的無齒輪系統(tǒng)，目前已廣泛用于電梯。如 通力電梯中16 極， P=8 , n1n2100r. p.m .第3頁共35頁所以p.n18 100f13.03Hz （變頻器輸出）60這樣的電梯曳引機(jī)就沒有齒輪箱了。第二節(jié) 交流異步電機(jī)的參數(shù)和機(jī)械特性一等值電路圖 4 等效電路圖所以，異步電機(jī)有定子， 轉(zhuǎn)子和勵(lì)磁共 6 個(gè)參數(shù)。 這些參數(shù)難以檢測， 而且是非線性的，又可能隨時(shí)而變化，這就是異步電動機(jī)難以控制的原

4、因。幾個(gè)公式：U1E1I 1r1jI 1x1E1I1Z1E1I 0 (rmjxm ) I 0 Z m4.44 f1 w1 mf 2sf1 （轉(zhuǎn)子頻率）I 1I0 I2所以，當(dāng)負(fù)載增加時(shí)，n2，sE2I 2I 1 產(chǎn)生足夠力矩滿足負(fù)載需要。二異步電動機(jī)的功率關(guān)系1P13U1 I1 cos 1輸入功率2去掉：定子損耗3I 12 r1勵(lì)磁損耗 3I2rmm剩下電磁功率 Pe 通過感應(yīng)傳遞到轉(zhuǎn)子。3機(jī)械輸出功率 P2Pe 減掉轉(zhuǎn)子損耗。第4頁共35頁一個(gè)電動機(jī)名牌上標(biāo)明10KW ，即是軸上能輸出額定功率 10KW。其效率= P2P14幾個(gè)力學(xué)公式： 功率：PT2 nTn(w)Tn(kw)T 60955

5、09.55式中： T,Nm，n=轉(zhuǎn) /分9550 975=9.8P(kw)P(kw)或 T(Nm) 9759550(kgm)n(rpm )n(rpm )GD 2經(jīng)驗(yàn) 力矩平衡：TdT fdn， Td 電動機(jī)力矩， T f 負(fù)載力矩375 dt當(dāng) TdT f加速GD2= GD 2d+ GD 2fTdT f恒速負(fù)載折算到電動機(jī)軸上的TdT f減速GD2f 一般情況下不知道，dn375(TdTf)可以認(rèn)為 GD2f GD2dGD 2dtGD 2nGD 2 (n2n1 )tTf )375(TdTf)375(Td根據(jù)上式 ,可以計(jì)算電動機(jī)的起、制動時(shí)間和加速、減速時(shí)間。注意： 負(fù)載力矩 Tf 的或與負(fù)載

6、性質(zhì)和工作狀態(tài)有關(guān)。三、異步電動機(jī)的機(jī)械特性（nf (T ) 的關(guān)系曲線）Sn10nesmaxT2TmaxSSmaxSmaxS1T0TeTQ T max1機(jī)械特性曲線上4 個(gè)點(diǎn)的說明：點(diǎn)同步轉(zhuǎn)速點(diǎn)（即理想空載轉(zhuǎn)速點(diǎn)）；點(diǎn)額定工作點(diǎn)或工作點(diǎn)；點(diǎn)最大力矩工作點(diǎn)（極限） ；點(diǎn)起動點(diǎn)，這時(shí)的力矩即為起動力矩；2 TU 12 ，因此定子電壓下降會造成力矩以平方關(guān)系的下降3起動點(diǎn)，電流很大，但TQ 并第5頁共35頁不大。圖 5：異步機(jī)機(jī)械特性4 Tmax 為最大力矩點(diǎn)，超過這一力矩電機(jī)就堵轉(zhuǎn)四異步電動機(jī)調(diào)速方法：nn1nn1sn1n1 (1S)60 f1 (1 S)p調(diào)極對數(shù)p 雙速，多速電動機(jī)調(diào)速方法調(diào)

7、頻率 f1平滑調(diào)速調(diào)轉(zhuǎn)差率S （包括定子調(diào)壓，轉(zhuǎn)子調(diào)電阻），很少用了圖 6 變頻調(diào)速第6頁共35頁五、電氣制動方法 電源反接制動（起重機(jī)上有用，制動電流很大，必須采取技術(shù)措施） 回饋制動： nn1 ，減速過程，車輛下坡，重物下放。如電梯上從 6 極繞組切換到 24 極繞組時(shí)，回饋制動。n1000 rm p960 rm p6 p240 rm p24 pT1圖 7：回饋制動過程轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n1（ 24極），發(fā)電狀態(tài)4右手判定電勢方向，左手判定力矩方向。說明：轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流產(chǎn)生的力矩是阻止轉(zhuǎn)子的慣性速度的，所以很快制動減速，直到轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速1n1 。（24 極）4能耗制動：定子繞組某兩相突然送入直流電，形成電

8、磁鐵，轉(zhuǎn)子的慣性使轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生電流，產(chǎn)生制動力矩。見圖：用右手判斷轉(zhuǎn)子感應(yīng)電勢（電流） 方向。左手判斷力矩為阻止電機(jī)轉(zhuǎn)子原有的慣性運(yùn)行方向，所以很快制動，能量消耗在轉(zhuǎn)子電阻中。準(zhǔn)確停車也叫直流制動第7頁共35頁防止倒溜圖 8：能耗制動第三節(jié)同步電動機(jī)轉(zhuǎn)子直流勵(lì)磁式和轉(zhuǎn)子永磁式兩類一勵(lì)磁式同步電動機(jī)（為圖 2）定子為三相對稱繞組，送入三相電流后產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，其轉(zhuǎn)速為n160 f ；p轉(zhuǎn)子因?yàn)槭请姶盆F， 所以就跟隨著定子旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)動，且 n2n1 ，所以稱同步電動機(jī)。圖 9從矢量圖上的幾何關(guān)系，可知定子電流I s 及其分量i smI s cos ss cos 1 i smisti s sin s

9、I s轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流IIfmi f cosfcos1 iRismfI fi f sinftf定子電流 is 與 A 軸夾角fs ，ti fti stU s 與 is 的夾角即為功率因數(shù)角，且90s 。因此我們可以在控制系統(tǒng)中，可以設(shè)定i s 的勵(lì)磁分量 i sm ，以調(diào)節(jié)角，即調(diào)節(jié)第8頁共35頁功率因數(shù)。如希望 ism =0 ，即 cos1。這就是勵(lì)磁同步電動機(jī)至今在大型電力拖動系統(tǒng)中，還是有市場的原因之一，它一方面可以作功，同時(shí)也能調(diào)節(jié)功率因數(shù)。同步電動機(jī)力矩 TCi 。這就是同步電動機(jī)可用矢量變換的辦法進(jìn)行mRst力矩控制的原理。二永磁式同步電動機(jī)（圖3）目前常用的為銣鐵硼 （ Nd.Fe.

10、B）永磁材料，1983 年制成這種材料。 全球 85%的儲量在中國，因此我國有發(fā)展永磁同步電機(jī)的有利條件。圖 10我們要設(shè)法檢測轉(zhuǎn)子的位置dt 。然后希望 I s 與 d 軸，即與 M 軸的夾角s90 ，這樣：I smI dI mI s cos s0 ，即定子電流沒有勵(lì)磁分量。I stI QI s sin sI s ，即定子電流完全為力矩分量。TCICImRstmRs所以永磁同步電動機(jī)，必須有轉(zhuǎn)子位置檢測器。隨時(shí)檢測到轉(zhuǎn)子的位置dt 。然后控制定子電流矢量：iaI s cos(90)I s sin第9頁共35頁ibI s sin(120 )icI s s i n (2 4 0)以這樣的三相電流

11、作為指令，組成一個(gè)電流跟蹤型變頻調(diào)速系統(tǒng)，如圖11：PI 調(diào)節(jié)器直流控制圖 11：電流跟蹤型正弦波永磁同步電機(jī)調(diào)速系從圖 11 可見：這種自控式電流跟蹤型正弦波永磁同步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，有以下優(yōu)點(diǎn)：1）、控制系統(tǒng)組成很簡單，不用普通的PWM 形成器，而用電流跟蹤的辦法通過二位式調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)PWM 控制。而且不需矢量控制這么復(fù)雜的坐標(biāo)變換。2）、電機(jī)軸上裝轉(zhuǎn)子位置檢測器， 檢測轉(zhuǎn)子永磁極的位置， 然后指令變頻器工作，使定子電流矢量I s 與轉(zhuǎn)子位置夾角s7090 既不容易失步，又能產(chǎn)生較大的力矩，使動態(tài)性能大大提高。3）、由于電機(jī)本身的特點(diǎn)，功率密度高，體積比同容量異步電機(jī)小30%左右，轉(zhuǎn)子沒有發(fā)熱損

12、耗，效率高10%，無滑環(huán)、可靠性也好。第10頁共35頁4）、便于制成扁型多級結(jié)構(gòu)，低速性能好，過載倍數(shù)大，宜于無齒輪直接轉(zhuǎn)動。5）、對電梯、起重類負(fù)荷，出現(xiàn)停電或超速時(shí)，只要把定子三相繞組自行短接，就能實(shí)現(xiàn)低速“溜車” ，不會產(chǎn)生重大事故。第二章變頻調(diào)速基本知識第一節(jié)變頻調(diào)速原理一、什么叫變頻調(diào)速 ?n60 f6P 電機(jī)(1 s) ，改變電源頻率就能使電動機(jī)平滑調(diào)速，如p5Hz圖 12：變頻調(diào)速50Hzn1=1000rpm25Hzn1=500 rpm5Hzn1=100 rpm1Hzn1=20 rpm所以平滑調(diào)節(jié)電動機(jī)的供電頻率，就能平滑調(diào)節(jié)其速度。二、為什么變頻調(diào)速能節(jié)能？運(yùn)行在轉(zhuǎn)差率s 很小

13、的條件下從圖 12 可見，異步電動機(jī)的變頻調(diào)速機(jī)械特性平行下移。都工作在轉(zhuǎn)差率S很小的條件下，如 6p 電機(jī)，頻率從 50Hz 調(diào)節(jié)到 5Hz 轉(zhuǎn)速從 960rpm 下降到 96rpm（恒轉(zhuǎn)矩），他們的轉(zhuǎn)差率S1000960100964% ， n 都不大。1000100如果采用其它調(diào)速方法改變S，如定子調(diào)壓，從960rpm 調(diào)到 96rpm 時(shí)1000960，這時(shí)的 n 100096 900rpm ，因此轉(zhuǎn)子感應(yīng)很大S0.9 90%1000的電壓，形成很大的電流而發(fā)熱。第11頁共35頁三、怎樣實(shí)現(xiàn)變頻？工業(yè)用電頻率一般為50Hz，要得到一個(gè)頻率可以連續(xù)調(diào)節(jié)的變頻電源，過去曾使用 變頻發(fā)電機(jī)組

14、。隨著技術(shù)的進(jìn)步， 現(xiàn)在都用大功率半導(dǎo)體開關(guān)器件來實(shí)現(xiàn)電子式變頻，常用的是AC 1 DCAC2 模式，即交直交模式。如單相變頻電路，見圖13圖 13：單相變頻原理圖開關(guān)管 1、2 和 3、4，兩組輪流導(dǎo)通，就把直流變成交變的方波。這也就是交流了。如果控制工作周期，也即可以改變輸出頻率。圖 14 為典型的三相橋式180變頻器（常用）RtR圖 14三相橋式180 度變頻器第12頁共35頁Uab圖 15180導(dǎo)通型變頻器工作原理第13頁共35頁說明：180導(dǎo)通型變頻器，每管工作 180， 6 個(gè)管子互差 60依次觸發(fā)導(dǎo)通。同一時(shí)刻有三個(gè)管子同時(shí)導(dǎo)通，如t 1 時(shí)刻（ 60范圍內(nèi)），管 1、5、6 同

15、時(shí)導(dǎo)通。從等效電路上看出三相的電壓分配。 U ao0.471U oU ab0.816U oU o1.35 380v 465v ，如電容足夠大，則 U o2 380v 536v 。大電容（電解） C，是儲能電容 ，起到恒壓源的作用。不僅容量要大，而且耐壓要高，而且能經(jīng)受大電流沖擊，不能稱它為濾波電容 。電阻 R 為限制大容量充電電流過大的限流電阻，充電后短路掉。IGBT 模塊IPM 新一代智能功率模塊IGBT 等效：場效應(yīng)管（ MOSFET ）電壓觸發(fā)加GTR （大功率三極管）的耐壓高，管壓降小。T7 管為泵升電壓限制，驅(qū)動能耗制動電阻Rt ，在減速過程中電動機(jī)轉(zhuǎn)速 n1（旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速） 電機(jī)的

16、機(jī)械慣性使其發(fā)電通過6 個(gè)續(xù)流二極管把發(fā)出的交流電整流為直流電向大電容充電充電到一定限值為700v 時(shí)控制器發(fā)出信號觸發(fā)T7 管，使 Rt 接入，電容放電。這樣重復(fù)充放電，把能量在電阻上消耗掉一些，同時(shí)，對電機(jī)起到能耗制動作用。第14頁共35頁第二節(jié)變頻調(diào)速基本問題一、為什么要用變頻調(diào)速？前述能平滑調(diào)速，且節(jié)能，這是基本點(diǎn)。另外：異步電動機(jī)本身堅(jiān)固、便宜、無維修。 已經(jīng)解決了靜、動態(tài)性能問題可與直流調(diào)速系統(tǒng)媲美。 在特大、特小功率系統(tǒng)中有優(yōu)勢，交流電機(jī)可以制成高壓，特大容量、小電機(jī)可以用永磁同步電機(jī)。 實(shí)現(xiàn)超高速運(yùn)行的可能性、如f50Hz ， n13000rpm 。 防爆等特殊環(huán)境下運(yùn)行。 實(shí)

17、現(xiàn)軟起動，無觸點(diǎn)快速正反轉(zhuǎn)，快速制動等。 多電機(jī)同步運(yùn)行二、恒磁通控制問題異步電動機(jī)力矩公式：TCm m I 2 cos 2沒有獨(dú)立的勵(lì)磁繞組，如何維持m 恒定？I 2 和 cos 2 都與轉(zhuǎn)差率 S 有關(guān)，是一個(gè)時(shí)間變量所以異步機(jī)的力矩不像直流機(jī)那么容易控制。根據(jù)： E1 4.44 f1w1 mE1K m常數(shù)f1但 E1 是定子繞組的每相反電勢，無法直接測量，而極電壓V1 與 E1 差 I1Z1。而且是矢量關(guān)系。所以在頻率較低時(shí)，電壓必須提升。U1 E1 I1Z1為補(bǔ)償 I1Z1 ，以使 U 1E1K m 常數(shù)ff1第15頁共35頁U o 是電壓提升，也即力矩提升，所以在調(diào)頻的時(shí)候，同時(shí)要調(diào)

18、電壓。即 UfK m 常數(shù)。這是一種最簡單的維持m 恒定的控制方法。在開環(huán)運(yùn)行低頻范圍內(nèi)必須加“電壓提升”，20%否則起動力矩不夠。為了維持 UfK m C，所以在調(diào)頻的過程中， 必須同時(shí)調(diào)壓，這就是 VV 、VF，即 3VF 的由來。三、脈寬調(diào)制問題：（ S.P.W.M，正弦波脈寬調(diào)制）1、什么叫脈寬調(diào)制？把變頻器輸出的交流方波， 斬波成為不同寬度的小方波組合，得到等效的正弦波。并控制其脈寬周期，實(shí)現(xiàn)調(diào)頻。圖 16 為正弦脈寬調(diào)制波形等效正弦波圖 16 SPWM 波形第16頁共35頁2、為什么要把方波變成SPWM 波形？ 諧波?。ǜ哳l調(diào)制， 調(diào)制頻率可達(dá) 16KC），以使輸出電流基本為正弦波

19、，使電機(jī)的脈動力矩（電流）小。 一個(gè)逆變器，同時(shí)實(shí)現(xiàn)VV常數(shù)的控制。VFcos 較高。動態(tài)響應(yīng)快（開關(guān)頻率高） 。低速性能好。3、SPWM 的實(shí)現(xiàn)把方波調(diào)制成等效正弦波是基于等面積的概念。圖 17SPWM 等效正弦波原理方法： 正弦波與波( 三角波 ) 相調(diào)制被調(diào)制波調(diào)制波硬件專用芯片HEF4752、Siemens 4520等。第17頁共35頁單片機(jī)80C196MC電流跟蹤型SPWM圖 17： SPWM 的形成第三節(jié)異步電機(jī)的“矢量控制”（一）、基本思想尋找等效直流電機(jī)圖 18 定子勵(lì)磁恒定前述異步電動機(jī)： T Cm m I 2 cos 2第18頁共35頁圖 19異步電機(jī)模型U 1 E1 4.

20、44 f 1 W1 mU 14.44W1 W1 C常數(shù)f 1VV . VF3VF變壓 .變頻所以，調(diào)頻時(shí)一定要調(diào)壓雙輸入（ U1， f1） ,雙輸出（m ，） ,是多變量系統(tǒng)，而且相互交叉耦合的異步電機(jī)沒有獨(dú)立的勵(lì)磁繞組I1I mI 2難U1，i1 都是獨(dú)立的時(shí)間變量，其夾角也在變。磁通也是一個(gè)正弦分布的空間旋轉(zhuǎn)矢量。希望尋找：一個(gè)分量決定磁通兩個(gè)獨(dú)立的變量一個(gè)分量決定力矩并能直觀和測量， 并分別進(jìn)行控制， 但又不失其交流電機(jī)的本質(zhì) （等功率，等旋轉(zhuǎn)磁場）。方法：Im (勵(lì)磁分量 無功分量 )把 I1分解It (力矩分量有功分量)分別進(jìn)行閉環(huán)控制還原成交流量來控制交流電動機(jī)。這就是交流電機(jī)的坐

21、標(biāo)變換控制法簡稱“矢量控制”。 1971 年 Blascheke 發(fā)明。第19頁共35頁圖 20 異步電動機(jī)等效變換示意圖三相電動機(jī)兩相電動機(jī)直流電動機(jī)等效條件：產(chǎn)生同樣的旋轉(zhuǎn)磁場 ia功率不變1.ii MibiiciT三相異步機(jī)， a,b,c坐標(biāo)兩相異步機(jī)， , 坐標(biāo)等效直流機(jī)（虛擬） ， m,t 坐標(biāo)（固定）（固定）（旋轉(zhuǎn)）（二）、坐標(biāo)變換3/2變換圖 21 三相變兩相投影圖ii A i B cos 60oiC cos60oi A1 iBiC122第20頁共35頁ii B cos30oiC cos30o3iB iC322矩陣表達(dá)式：1,11iii,AA22KiBK A iBi0,3 ,3

22、iCiC22同理，電壓、磁通都可以32 變換矩陣系數(shù)： A=C 3/2、2相3 相變換iA1,01 ,3iiiBBiB C2322iiC3,2 矢量旋轉(zhuǎn)VD或VRimicosisiniticosisiniim cosit siniim sinit cos圖 22 矢量旋轉(zhuǎn)第21頁共35頁imcos,sini矩陣表達(dá)式：itsin,cosiicos,sini misin,cosi t矢量分析VAcossin22coss i n圖 23 矢量分析（三）、異步電動機(jī)坐標(biāo)變換結(jié)構(gòu)圖第22頁共35頁圖 24 等效異步電機(jī)內(nèi)部是控制等效直流電機(jī)i m 閉環(huán)，維持恒定 i t 閉環(huán)，實(shí)現(xiàn)間接力矩控制實(shí)現(xiàn)速度

23、的高動態(tài)響應(yīng) TD TfGD 2dn / dt375（四）、矢量控制原理框圖圖 25 矢量控制典型框圖第23頁共35頁（六）、典型的矢量控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)速、力矩、磁通閉環(huán)的矢量控制系統(tǒng)imit26 轉(zhuǎn)子磁鏈?zhǔn)噶靠刂瓶驁D2LmimPT 21T PnLmLrit 2. .itLm,.sit2 i tT 2 2L m第24頁共35頁 優(yōu)點(diǎn)：得到了直流雙閉環(huán)的特性和效果，補(bǔ)償了磁通閉環(huán)的不足。缺點(diǎn)：受電機(jī)參數(shù)的影響，T2L2 ， Lm 等R2電機(jī)轉(zhuǎn)子參數(shù)的變化和不可測性，影響系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩控制精度。為此引進(jìn)了許多方法，形成了多種方案。第25頁共35頁第三章典型生產(chǎn)機(jī)械及其變頻調(diào)速系統(tǒng)第一節(jié)典型生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載轉(zhuǎn)矩

24、特性一. 恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載反抗性（摩擦性）恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載這種負(fù)載性質(zhì)，其轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速無關(guān)，而且總是反對運(yùn)動的方向。如金屬壓延，機(jī)床臺面行走。圖 27 反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載圖 28 位能性轉(zhuǎn)矩負(fù)載位能性負(fù)載（電梯、起重機(jī)）電梯、起重機(jī)類負(fù)載為位能性負(fù)載， 其特點(diǎn)是負(fù)載力矩總是由重力決定， 因此其方向總是的，不隨轉(zhuǎn)速方向而改變。第26頁共35頁二.通風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載n其特點(diǎn)是TKn 2pKn 3T三. 恒功率負(fù)載圖 29通風(fēng)機(jī)負(fù)載特性有些生產(chǎn)機(jī)械的工藝要求，如車床。粗切消小 ， T 大p小T大精切消大 ， T 小p大T小因此可以認(rèn)為PT常數(shù)nTTnnPT ( m )恒轉(zhuǎn)矩區(qū) 恒功率區(qū)f050Hz圖 30恒功率負(fù)載特

25、性由圖 30 可見，這種負(fù)載在額定頻率 （轉(zhuǎn)速）以下為恒磁通， 恒轉(zhuǎn)矩性質(zhì)。在 50Hz 以上，進(jìn)入弱磁區(qū)，即恒功率區(qū)。第27頁共35頁第二節(jié)電梯的變頻調(diào)速系統(tǒng)一、位能性負(fù)載的四象限運(yùn)行G1= 較廂自重： 1000kgG2= 載重，如1000kg1PG1G 21500kg平衡重2為什么這樣配置，以便獲得較小的曳引功率如空較廂時(shí)：兩邊力差500k滿載時(shí)：兩邊力差也為500k如果不用平衡重，就變成卷揚(yáng)機(jī)了，因此在滿載時(shí)要有2000kg 的提升力，這樣電機(jī)的功率就要增加倍。圖 31電梯示意圖圖 31 電梯示意圖電梯要完成四種工作狀態(tài)：1、重載上升n， T處于第一象限，電動運(yùn)行狀態(tài)2、空（輕）載上升n

26、，pG1 ，較廂上升越來越快nn1 ，到第二象限，電機(jī)再生制動，3、空載下降，反轉(zhuǎn)電動狀態(tài)：第三象限4、重載下降， T重物勻速下降，電機(jī)處于制動狀態(tài)第28頁共35頁n圖 32電梯四象限運(yùn)行二、電梯電動機(jī)功率選擇G v(12)對 1000kg（ 15 人）p102 總=1ms平衡系數(shù)0.5總 =0.55蝸輪蝸桿0.75斜齒輪1m0.85無齒輪代入上式1000kgs (10.5)kwp0.559.64102選擇 11.2kw 的電梯專用電動機(jī)25A6p（p=3）金茂大廈電梯 G2500mg ， v9m無鑿 =0.85s25009ms(1 0.5)p129.75kw0.85102實(shí)際選永磁同步電動機(jī)

27、：130kw， 270v， 325A， 157r.p.m， 41.9Hz，32 極60 f60 41.9n1157rpmp16第29頁共35頁以 1m s 電梯為例，校驗(yàn)計(jì)算機(jī)機(jī)械部分參數(shù)轉(zhuǎn)動比i30.5n960r p m繩輪直掛 D 600mm由圖 31 可見： 2960rpm31.5rpm31.50.525轉(zhuǎn)30.560秒電梯的運(yùn)行線速度，即為繩輪的線速度v rD 2 n2D n20.6m 0.525 mm1m2s 0.99 ss三、電梯的運(yùn)行曲線電梯是垂直交通工具，因此有一個(gè)平穩(wěn)和舒適的問題，當(dāng)然可靠性是第一位的?？刂破饎佣? t3制動段t4 t7 的所謂S 形曲線，就是為了限制其加速度和加加速度，以使人感到舒適。一般 a 0.8 m2s因此要求變頻器有S 曲線功能， 或電腦控制板有 S 曲線的速度指令曲線。要實(shí)現(xiàn)速度的S 曲線，關(guān)鍵是電動機(jī)的力矩控制，特別是起動和制動這一階段電動機(jī)必須有適當(dāng)?shù)膭討B(tài)力矩，以控制dn dt 。為此電梯需用“矢量控制”變頻器，并且要在現(xiàn)場適當(dāng)?shù)卣{(diào)整到“舒適” 為止。圖 33 電梯運(yùn)行速度圖第30頁共35頁第三節(jié)風(fēng)機(jī)和水泵的節(jié)能調(diào)速風(fēng)機(jī)水泵的電力消耗約占全國總發(fā)電量的30%，因此其節(jié)電調(diào)速的意義很重大。過去風(fēng)機(jī)和泵常用恒速電機(jī)驅(qū)動，控制流量靠閥門或擋板， 這樣浪費(fèi)很多電能。風(fēng)機(jī)和泵類負(fù)載的主要參數(shù)有：流量