DD02(新17)第二章電動(dòng)機(jī)帶負(fù)載特性

1、第2章電動(dòng)機(jī)變頻后的帶負(fù)載特性怎樣描繪電動(dòng)機(jī)的帶負(fù)載能力？21異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性圖21異步電動(dòng)機(jī)的自然機(jī)械特性211異步電動(dòng)機(jī)的自然機(jī)械特性1自然機(jī)械特性2機(jī)械特性的含義圖22機(jī)械特性的含義a）負(fù)載較輕b）對(duì)應(yīng)的工作點(diǎn)c）負(fù)載較重212異步電動(dòng)機(jī)的人工機(jī)械特性1轉(zhuǎn)子串聯(lián)電阻的機(jī)械特性圖23轉(zhuǎn)子串聯(lián)電阻的機(jī)械特性a）轉(zhuǎn)子串聯(lián)電阻的電路b）機(jī)械特性圖24改變電壓的機(jī)械特性a）電路圖b）機(jī)械特性2改變電壓的機(jī)械特性圖25 fXfN時(shí)的機(jī)械特性a)變頻調(diào)速 b)變頻機(jī)械特性3改變頻率的機(jī)械特性（kU=kf）怎樣提高低頻時(shí)的帶負(fù)載能力？22VF控制方式221 低頻時(shí)臨界轉(zhuǎn)矩減小的原因與對(duì)策1基本關(guān)系（

2、1）1KF·（2）1112工頻運(yùn)行時(shí)的情形（1）負(fù)載不變（I1C）：U1E11I1U1E11I1（2）電壓不變（U1C380V）：I1U1E11I1U1E113變頻運(yùn)行時(shí)的數(shù)據(jù)舉例圖26低頻時(shí)臨界轉(zhuǎn)矩減頻運(yùn)行時(shí)的小的原因a）運(yùn)行頻率為50Hzb）運(yùn)行頻率為10HzÙ1È1Ù1U1E1U13對(duì)策（電壓補(bǔ)償、轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償、轉(zhuǎn)矩提升）圖27電壓補(bǔ)償?shù)脑韆）電壓補(bǔ)償?shù)暮xb）10Hz時(shí)的補(bǔ)償量圖28負(fù)載變化（減輕）對(duì)磁通的影響a）負(fù)載減輕至20%負(fù)荷率b）磁化曲線c）勵(lì)磁電流4負(fù)載變化的影響222 變頻器的Uf線舉例圖29Uf線舉例a）康沃變頻器b）艾默生變頻器c

3、）日立變頻器 23Uf線的選擇與調(diào)整231基本頻率的調(diào)整圖210基本頻率的定義a）基本Uf線b）變頻器的對(duì)應(yīng)關(guān)系c）電動(dòng)機(jī)的對(duì)應(yīng)關(guān)系1基本頻率的定義2調(diào)整基本頻率實(shí)例圖211220V電動(dòng)機(jī)配380V變頻器a）對(duì)基本頻率的設(shè)定b）變頻器與電動(dòng)機(jī)的對(duì)應(yīng)關(guān)系 （1）三相220V電動(dòng)機(jī)配380V變頻器圖212270V、70Hz電動(dòng)機(jī)配380V變頻器a）對(duì)基本頻率的設(shè)定b）變頻器與電動(dòng)機(jī)的對(duì)應(yīng)關(guān)系 （2）270V、70Hz電動(dòng)機(jī)配380V變頻器232 轉(zhuǎn)矩提升的預(yù)置要點(diǎn)圖213帶式輸送機(jī)的Uf線a）負(fù)載示意圖b）負(fù)載機(jī)械特性c）Uf線的選擇1低頻重載時(shí)2低頻輕載時(shí)（1）補(bǔ)償后的電流轉(zhuǎn)矩曲線圖214轉(zhuǎn)矩補(bǔ)

4、償后的電流轉(zhuǎn)矩曲線a）電壓補(bǔ)償線b）補(bǔ)償后的電流曲線圖215風(fēng)機(jī)的Uf線a）風(fēng)機(jī)的機(jī)械特性b）Uf線的選擇（2）風(fēng)機(jī)的Uf線選擇圖216離心澆鑄機(jī)的Uf線選擇a）離心澆鑄機(jī)示意圖b）機(jī)械特性c）Uf線選擇（3）離心澆鑄機(jī)的Uf線選擇（4）決定轉(zhuǎn)矩提升的方法圖217決定轉(zhuǎn)矩提升的方法a）微調(diào)給定頻率 b）轉(zhuǎn)矩提升由小漸大休息10分鐘24矢量控制方式241矢量控制的基本思想1直流電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)圖218 直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速a）直流電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖b）直流電動(dòng)機(jī)電路c）調(diào)速后機(jī)械特性圖219 矢量控制框圖2矢量控制的基本思路242電動(dòng)機(jī)參數(shù)的自動(dòng)測(cè)量1矢量控制需要的參數(shù)（1）電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)電壓、電流、轉(zhuǎn)

5、速、磁極對(duì)數(shù)、效率等。（2）電動(dòng)機(jī)的繞組數(shù)據(jù)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。圖220電動(dòng)機(jī)的空載和堵轉(zhuǎn)試驗(yàn)a）空載試驗(yàn)b）堵轉(zhuǎn)試驗(yàn)2電動(dòng)機(jī)的空載和堵轉(zhuǎn)試驗(yàn)3自動(dòng)測(cè)量的相關(guān)功能表21自動(dòng)測(cè)量相關(guān)功能（安川CIMRG7A）功能碼功能含義數(shù)據(jù)碼及含義T100電動(dòng)機(jī)12選擇1：電動(dòng)機(jī)1；2：電動(dòng)機(jī)2T101自動(dòng)測(cè)量模式0：旋轉(zhuǎn)自測(cè)量；1：停止自測(cè)量T102電動(dòng)機(jī)額定功率T103電動(dòng)機(jī)額定電壓T104電動(dòng)機(jī)額定電流T105電動(dòng)機(jī)額定頻率T106電動(dòng)機(jī)的磁極數(shù)T107電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速T108自測(cè)量的脈沖數(shù)4自動(dòng)測(cè)量的操作（1）旋轉(zhuǎn)自測(cè)量（相當(dāng)于空載試驗(yàn)）電動(dòng)機(jī)脫離負(fù)載。變

6、頻器通電，按下RUN鍵，先讓電動(dòng)機(jī)停止1分鐘，再讓電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)1分鐘（轉(zhuǎn)速約為額定轉(zhuǎn)速的一半）。按下STOP鍵，中止自測(cè)量。（2）停止自測(cè)量（相當(dāng)于堵轉(zhuǎn)試驗(yàn)）電動(dòng)機(jī)不脫離負(fù)載。變頻器通電，按下RUN鍵，讓電動(dòng)機(jī)停止1分鐘。按下STOP鍵，中止自測(cè)量。243有反饋矢量控制和無反饋矢量控制圖221 有反饋矢量控制方式a）有反饋矢量控制電路圖b）機(jī)械特性曲線簇1有反饋矢量控制接法2相關(guān)功能表22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）Fb00編碼器每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)09999prFb01編碼器旋轉(zhuǎn)方向0正方向；1反方向Fb02編碼器斷線后處理方法0以自由制動(dòng)方式停機(jī)

7、；1切換為開環(huán)VF控制方式圖222無反饋矢量控制方式a）無反饋矢量控制示意圖b）機(jī)械特性曲線簇3無反饋矢量控制4矢量控制方式的適用范圍圖223不宜采用的場(chǎng)合a）帶多臺(tái)電動(dòng)機(jī)b）容量差兩檔以上c）8極以上d）特殊電機(jī)（1）矢量控制只能用于一臺(tái)變頻器控制一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的情況下。（2）電動(dòng)機(jī)容量和變頻器要求的配用電動(dòng)機(jī)容量之間，最多只能相差一個(gè)檔次。（3）磁極數(shù)一般以、極為宜。（4）特殊電動(dòng)機(jī)不能使用矢量控制功能。變頻調(diào)速后，怎樣描繪不同頻率下的帶負(fù)載能力？25變頻調(diào)速的有效轉(zhuǎn)矩線251 有效轉(zhuǎn)矩線的概念圖224額定工作點(diǎn)與有效工作點(diǎn)1額定工作點(diǎn)與有效工作點(diǎn)圖225 U時(shí)的有效轉(zhuǎn)矩線a）U時(shí)的Uf線b）

8、有效轉(zhuǎn)矩線的形成c）有效轉(zhuǎn)矩線2U時(shí)的有效轉(zhuǎn)矩線252 電動(dòng)機(jī)變頻后的有效轉(zhuǎn)矩線圖226 散熱和有效轉(zhuǎn)矩線的關(guān)系a）各種損失與轉(zhuǎn)速的關(guān)系b）散熱系數(shù)與轉(zhuǎn)速的關(guān)系c）低頻時(shí)的有效轉(zhuǎn)矩線1XN的有效轉(zhuǎn)矩線圖227有效轉(zhuǎn)矩線的改善a）改善前后的有效轉(zhuǎn)矩線b）外部強(qiáng)制冷卻c）變頻電動(dòng)機(jī)2有效轉(zhuǎn)矩線的改善253XN的有效轉(zhuǎn)矩線最大輸出電壓與功率不變U1XU1N，PMPMN圖228fXfN時(shí)的機(jī)械特性和全頻有效轉(zhuǎn)矩線a）額定頻率以上的機(jī)械特性b）全頻有效轉(zhuǎn)矩線fX比主磁通1電磁轉(zhuǎn)矩TMX休息10分鐘傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是拖動(dòng)系統(tǒng)的重要組成部分！26拖動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)261傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及其作用圖229 常見的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)a）連

9、軸器b）帶輪c）減速齒輪常見傳動(dòng)機(jī)構(gòu)2傳動(dòng)比及其作用nL根據(jù)輸能量守恒的原則，有：TLTM·262傳動(dòng)系統(tǒng)的折算折算的必要性 圖230 電動(dòng)機(jī)和負(fù)載的工作點(diǎn)2折算的基本原則 穩(wěn)態(tài)過程：折算前后，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)所傳遞的功率不變。動(dòng)態(tài)過程：折算前后，旋轉(zhuǎn)部分儲(chǔ)存的動(dòng)能不變。3折算公式（1）轉(zhuǎn)速的折算 nLnL·nM（2）轉(zhuǎn)矩的折算 TL（3）飛輪力矩的折算（GDL2）263調(diào)整傳動(dòng)比在實(shí)際工作中的應(yīng)用實(shí)例1某電動(dòng)機(jī)，帶重物作園周運(yùn)動(dòng)，如圖所示。運(yùn)行時(shí)，到達(dá)A點(diǎn)后電動(dòng)機(jī)開始過載，到達(dá)B點(diǎn)時(shí)容易堵轉(zhuǎn)，怎樣解決？（上限頻率為45Hz）將傳動(dòng)比加大10%，則在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩相同的情況下，帶負(fù)載能

10、力也加大10%。但這時(shí)的上限頻率應(yīng)加大為49.5Hz。 圖231重物園周運(yùn)動(dòng)實(shí)例2提高下限頻率某恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，電動(dòng)機(jī)容量是22kW，額定轉(zhuǎn)速為1470rmin，傳動(dòng)比4，采用無反饋矢量控制變頻調(diào)速，在最低工作頻率（4Hz）時(shí)運(yùn)行不穩(wěn)定，怎樣解決？（滿載運(yùn)行頻率范圍為440 Hz）計(jì)算如表23。表23提高下限頻率的計(jì)算負(fù)載轉(zhuǎn)速29.4rmin294rmin原傳動(dòng)比=4電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速117.6rmin1176rmin工作頻率4Hz40Hz修改傳動(dòng)比=6電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速176.4rmin1764rmin工作頻率6Hz60Hz實(shí)例3傳動(dòng)比與電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)某鋸片磨床，卡盤直徑為，傳動(dòng)比；電動(dòng)機(jī)的容量為.。1存在問題圖

11、232 鋸片磨床示意圖起動(dòng)較困難，升速時(shí)間太長(zhǎng)。2對(duì)策將傳動(dòng)比增大為7.5，可使折算到電動(dòng)機(jī)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(dòng)起來。能量守恒須牢記！27變頻拖動(dòng)系統(tǒng)的基本規(guī)律271 變頻拖動(dòng)系統(tǒng)必須滿足的條件圖233 拖動(dòng)系統(tǒng)的功率關(guān)系1電動(dòng)機(jī)與負(fù)載的功率關(guān)系圖234拖動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩關(guān)系2電動(dòng)機(jī)與負(fù)載的轉(zhuǎn)矩關(guān)系272拖動(dòng)系統(tǒng)的重要規(guī)律與常見誤區(qū) 誤區(qū)一 甩掉減速器圖2-35 甩掉減速器1錯(cuò)誤原因電動(dòng)機(jī)降速后的有效功率要隨轉(zhuǎn)速下降圖236電動(dòng)機(jī)的有效功率與轉(zhuǎn)速a）拖動(dòng)系統(tǒng)b）高速時(shí)的功率c）低速時(shí)的有效功率圖237 甩掉減速器2具體分析 誤區(qū)二 加大工作頻率來提高生產(chǎn)率圖

12、238加大工作頻率來提高生產(chǎn)率a）原工作狀態(tài) b）加大工作頻率1錯(cuò)誤原因負(fù)載升速后所需功率加大圖239負(fù)載功率與轉(zhuǎn)速的關(guān)系a）拖動(dòng)系統(tǒng)b）低速時(shí)的負(fù)載功率c）高速時(shí)的負(fù)載功率圖240 加大工作頻率來提高生產(chǎn)率a）原有數(shù)據(jù)碼 b）頻率加大后數(shù)據(jù)2具體分析 誤區(qū)三 功率相同就可以圖241 用4極電動(dòng)機(jī)代替6極電動(dòng)機(jī)a）6極電動(dòng)機(jī)拖動(dòng) b）4極電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)錯(cuò)誤原因電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)速的關(guān)系TMN表24不同磁極對(duì)數(shù)電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩（75kW）磁極數(shù)（2p）額定轉(zhuǎn)速（nMN）額定轉(zhuǎn)矩（TMN）22970rmin241N·m41480 rmin484 N·m6980 rmin731

13、N·m綜合實(shí)例 某排粉機(jī)，原拖動(dòng)系統(tǒng)數(shù)據(jù):三相整流子電動(dòng)機(jī)額定功率: 160kW;額定電流：285A，工作電流：234A，負(fù)荷率：A0.82;額定轉(zhuǎn)速：1050350rmin; 傳動(dòng)比：2改造為普通電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速時(shí)：電動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)：160kW，275A，1480 rmin。運(yùn)行情況：轉(zhuǎn)速為1050rmin時(shí)，電動(dòng)機(jī)過載，電流達(dá)316A。1原拖動(dòng)系統(tǒng)的計(jì)算數(shù)據(jù)額定轉(zhuǎn)矩TMN01455N·m負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL TMN0·A1455×0.821194 N·mTLTL· 1194×22388 N·m負(fù)載最高速 nLmax525 rm

14、in最大功率PL131 kW2改造后拖動(dòng)系統(tǒng)的計(jì)算數(shù)據(jù)（1）工作頻率 fX35.7Hz（2）有效功率 PMEPMN·160·114 kW （3）電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩TMN1032N·m圖242 改造前后的數(shù)據(jù)a）改造前的數(shù)據(jù) b）改造后的數(shù)據(jù)【解決辦法】方法一加大傳動(dòng)比 當(dāng)nM= nMN=1480 rmin時(shí)PM= PMN=160kW 令：負(fù)載轉(zhuǎn)速等于最高轉(zhuǎn)速時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速等于額定轉(zhuǎn)速：則2.8（1.4）TL 853N·mTMN（1032 N·m）電動(dòng)機(jī)的上限工作頻率等于額定頻率：fXfN50Hz圖243 加大傳動(dòng)比前后的數(shù)據(jù)a）改造前的數(shù)據(jù) b）加

15、大傳動(dòng)比后的數(shù)據(jù)方法二改選6極電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)160kW，297A，980 rminTMN1559N·m在1050rmin時(shí)的工作頻率：fXfN×50×53.6Hz在1050rmin時(shí)的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩：TMXTMN×1559×1454 N·m TL（1194 N·m）圖244 加大磁極對(duì)數(shù)前后的數(shù)據(jù)a）改造前的數(shù)據(jù) b）加大磁極對(duì)數(shù)后的數(shù)據(jù)按變頻器規(guī)格中的“配用電動(dòng)機(jī)容量”選變頻器有問題么？28變頻器的選型281變頻器容量的選擇1電動(dòng)機(jī)與變頻器額定電流的比較表25電動(dòng)機(jī)與變頻器額定電流的比較電動(dòng)機(jī)容量（W）22.030.037.

16、045.055.075.0電動(dòng)機(jī)額定電流IMN（A）2242.256.970.483.9102.7140.12442.556.969.884.2102.5139.72644.659.572.085.4104.9142.42847.663.078.293.2112.1152.8變頻器額定電流康沃45.060.075.091.0112.0150.0森蘭45.060.075.091.0115.0150.0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43.057.071.086.0110.0富士

17、45.060.075.091.0112.0150.0安川G752.065.080.097.0128.0165.0ABB80055.072.086.0103.0141.0166.0瓦薩CX48.060.075.090.0110.0150.0丹佛士44.061.073.090.0106.0147.02電動(dòng)機(jī)工況與變頻器的選擇圖245電動(dòng)機(jī)的工況a）連續(xù)不變負(fù)載b）連續(xù)變動(dòng)負(fù)載 c）斷續(xù)負(fù)載圖246變頻器容量和電動(dòng)機(jī)負(fù)載的關(guān)系a）電動(dòng)機(jī)發(fā)熱，變頻器跳閘 b）電動(dòng)機(jī)發(fā)熱，變頻器不跳閘3變頻器容量和電動(dòng)機(jī)負(fù)載的關(guān)系（1）變頻器的容量與電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行電流無關(guān)；（2）加大變頻器的容量，可防止過電流跳閘。4一臺(tái)

18、變頻器帶多臺(tái)電動(dòng)機(jī)圖247多臺(tái)電動(dòng)機(jī)同時(shí)升、降速（1）多臺(tái)電動(dòng)機(jī)同時(shí)起動(dòng)和運(yùn)行IN1. 051.1×IMN（2）多臺(tái)電動(dòng)機(jī)分別起動(dòng)圖248多臺(tái)電動(dòng)機(jī)分別起、制動(dòng)IN282變頻器的類別與選擇表26變頻器的類別與應(yīng)用變頻器類別常見型號(hào)舉例主要特點(diǎn)通用變頻器普通型康沃：CVFG1、G2森蘭：SB40、SB61安邦信：AMBG7英威騰：INVTG9時(shí)代：TVF2000只有VF控制方式，故：機(jī)械特性略“軟”；調(diào)速范圍較?。惠p載時(shí)磁路容易飽和。高性能型康沃：CVFV1森蘭：SB80英威騰：CHV臺(tái)達(dá)：VFDA、B艾默生：VT3000富士：5000G11S安川：CIMRG7ABB：ACS800AB：Power Flex 700瓦薩：VACONNX丹佛士：VLT