电动机变频后的带负载特性Word文档格式.docx
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基频、基础频率、基底频率、最大电压频率
2.调整基本频率实例
图2-11 220V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)220V电动机配380V变频器
图2-12 270V、70Hz电动机配380V变频器
(2)270V、70Hz电动机配380V变频器
2.3.2 转矩提升的预置要点
图2-13 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
1.补偿后的电流-转矩曲线
2.选择举例
(1)风机的U∕f线选择
图2-14 风机的U∕f线
a)风机的机械特性 b)U∕f线的选择
(2)带式输送机的U∕f线选择
图2-15 带式输送机的U∕f线
a)负载示意图 b)负载机械特性 c)U∕f线的选择
(3)变频器从传输带上拆下接至风机的U∕f线调整
图2-16 变频器从传输带上拆下接至风机
a)变频器接至传输带 b)变频器接至风机
图2-17 离心浇铸机的U∕f线选择
a)离心浇铸机示意图 b)机械特性 c)U∕f线选择
(4)离心浇铸机的U∕f线选择
2.4 矢量控制方式
2.4.1 矢量控制的基本思想
1.直流电动机的特点
图2-18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
2.矢量控制的基本思路
图2-19矢量控制框图
a)频率给定 b)控制框图
2.4.2 电动机参数的自动测量
1.矢量控制需要的参数
(1)电动机的铭牌数据——电压、电流、转速、磁极对数、效率等。
(2)电动机的绕组数据——定子电阻、定子漏磁电抗、转子等效电阻、转子等效漏磁电抗、空载电流等。
2.自动测量的相关功能
表2-1 矢量控制相关功能(艾默生TD3000)
功能码
功能含义
数据码及含义
F1.00
电动机类型选择
0:
异步电动机
F1.01
电动机额定功率
F1.02
电动机额定电压
F1.03
电动机额定电流
F1.04
电动机额定频率
F1.05
电动机额定转速
F1.09
自测定保护
禁止测定 1:
允许测定
F1.10
自测定进行
无操作
1:
启动测定
2:
启动测定宏
2.4.3 有反馈矢量控制和无反馈矢量控制
图2-20有反馈矢量控制方式
a)有反馈矢量控制电路图 b)机械特性曲线簇
1.有反馈矢量控制接法
2.相关功能
表2-2 有反馈矢量控制的相关功能(艾默生TD3000)
功能码名称
数据码及含义(或范围)
Fb.00
编码器每转脉冲数
0~9999p∕r
Fb.01
编码器旋转方向
0—正方向;
1—反方向
Fb.02
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V∕F控制方式
图2-21 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
4.矢量控制方式的适用范围
(1)矢量控制只能用于一台变频器控制一台电动机的情况下。
(2)电动机容量和变频器要求的配用电动机容量之间,最多只能相差一个档次。
(3)磁极数一般以2、4、6极为宜。
(4)特殊电动机不能使用矢量控制功能。
变频调速后,
怎样描绘
不同频率下的
2.5 变频调速的有效转矩线
2.5.1有效转矩线的概念
图2-22 额定工作点与有效工作点
1.额定工作点与有效工作点
图2-23kU=kƒ时的有效转矩线
a)kU=kƒ时的U∕f线 b)有效转矩线的形成 c)有效转矩线
2.kU=kƒ时的有效转矩线
2.5.2电动机变频后的有效转矩线
图2-24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
1.ƒX≤ƒN的有效转矩线
图2-25 有效转矩线的改善
a)改善前后的有效转矩线 b)改善方法
2.有效转矩线的改善
2.ƒX>ƒN的有效转矩线
∵ 最大输出电压与功率不变U1X≡U1N,PM≯PMN
∴ fX↑→U∕ƒ比↓→主磁通Φ1↓→电磁转矩TMX↓
ƒX>ƒN时有效转矩的大小与转速成反比:
TMEX=
∝
图2-26 fX>fN时的机械特性和全频有效转矩线
a)额定频率以上的机械特性 b)全频有效转矩线
拖动系统
离不开
传动机构!
2.6 拖动系统的传动机构
图2-27常见的传动机构
a)连轴器 b)带轮 c)齿轮 d)减速箱 e)螺杆与螺母
2.6.1常见的传动机构
2.6.2 传动系统的折算
1.传动比
λ=
nL=
根据输能量守恒的原则,有:
=
TL=TM·
λ
2.转矩与转速的折算
(1)折算的必要性
图2-28电动机和负载的工作点
(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
nL’=nL·
λ=nM
2)转矩的折算
TL’=
3)飞轮力矩的折算
(GDL2)’=
2.6.3 调整传动比在实际工作中的应用
实例1 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2-29 重物园周运动
实例2 提高下限频率 某恒转矩负载,电动机容量是22kW,额定转速为1470r∕min,传动比λ=4,采用无反馈矢量控制变频调速,在最低工作频率(4Hz)时运行不稳定,怎样解决?
(满载运行频率范围为4~40Hz)
计算如表2-3。
表2-3 提高下限频率的计算
负载转速
29.4r∕min~294r∕min
原传动比λ=4
电动机转速
117.6r∕min~1176r∕min
工作频率
4Hz~40Hz
修改传动比λ=6
176.4r∕min~1764r∕min
6Hz~60Hz
实例3 传动比与电动机的起动
某锯片磨床,卡盘直径为2m,传动比λ=5;
电动机的容量为3.7kW。
1.存在问题
图2-30锯片磨床示意图
起动较困难,升速时间太长。
2.对策
将传动比增大为λ=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。
电动机的功率不变,
就可以任意地
变频调速么?
2.7 变频拖动系统的基本规律
2.7.1变频拖动系统必须满足的条件
1.电动机与负载的功率关系
图2-31拖动系统的功率关系
2.电动机与负载的转矩关系
图2-32 拖动系统的转矩关系
2.7.2 拖动系统的重要规律与常见误区
图2-33 电动机的有效功率与转速
a)拖动系统 b)高速时的功率 c)低速时的有效功率
1.电动机降速后的有效功率
(1)规律一 有效功率随转速下降
(2)常见误区 甩掉减速器
图2-34甩掉减速器
2.负载升速后的有效功率
(1)规律二 负载消耗功率与转速的关系
图2-35 负载功率与转速的关系
a)拖动系统 b)低速时的负载功率 c)高速时的负载功率
图2-36加大工作频率来提高生产率
(2)误区1 加大工作频率来提高生产率
图2-37 减小传动比来提高生产率
(3)误区2 减小传动比来提高生产率
3.电动机额定转矩与额定转速的关系
(1)基本关系
电动机的额定转矩与额定转速是:
TMN=
∴在PMN相同的前提下,电动机额定转矩的大小与额定转速有关。
以不同磁极对数的电动机为例,如表2-4所示。
表2-4 不同磁极对数电动机的额定转矩(75kW)
磁极数(2p)
额定转速(nMN)
额定转矩(TMN)
2
2970r∕min
241N·
m
4
1480r∕min
484N·
6
980r∕min
731N·
(2)误区1 减少磁极对数以减小体积
图2-38 减少磁极对数
a)原来为6极电动机 b)改变为4极电动机
(2)误区2 功率相符不等于带得动
某排粉机,原来用三相整流子电动机,容量:
160∕53.3kW,电流:
285∕175A,转速:
1050∕350r∕min。
改造为普通电动机变频调速时
电动机数据:
160kW,275A,1480r∕min。
运行情况:
转速为1050r∕min时,电动机过载,电流达316A。
(1)问题的关键 电动机的额定转矩不符
原电动机的额定转矩是:
TMN0=
=1455N·
改造后电动机的额定转矩是:
TMN=
=1032N·
(2)解决办法 选用6极电动机:
160kW,297A,980r∕min
TMN=
=1559N·
在1050r∕min时的工作频率:
fX=50×
=53.6Hz
在1050r∕min时的电动机转矩:
TMX=1559×
=1454N·
m
按变频器规格中的
“配用电动机容量”
选择变频器
有问题么?
2.8 变频器的选型
2.8.1 变频器容量的选择
1.电动机与变频器额定电流的比较
表2-5 电动机与变频器额定电流的比较
电动机容量(kW)
22.0
30.0
37.0
45.0
55.0
75.0
IMN(A)
2p=2
42.2
56.9
70.4
83.9
102.7
140.1
2p=4
42.5
69.8
84.2
102.5
139.7
2p=6
44.6
59.5
72.0
85.4
104.9
142.4
2p=8
47.6
63.0
78.2
93.2
112.1
152.8
变频器额定电流
康沃
60.0
91.0
112.0
150.0
森兰
115.0
英威腾
90.0
110.0
安邦信
61.0
艾默生
152.0
三菱
43.0
57.0
71.0
86.0
富士
安川G7
52.0
65.0
80.0
97.0
128.0
165.0
ABB-800
103.0
141.0
166.0
瓦萨CX
48.0
丹佛士
44.0
73.0
106.0
147.0
2.电动机工况与变频器的选择
图2-39 电动机的发热与散热
a)发热曲线 b)冷却曲线
(1)电动机的温升
图2-40 连续不变负载的容量选择
(2)连续不变负载
图2-41 连续变动负载与断续负载的容量选择
a)连续变动负载 b)断续负载
(3)连续变动负载与断续负载
图2-42 短时负载的容量选择
a)刨床的刀架与横梁 b)短时负载的温升曲线
(4)短时负载
3.一台变频器带多台电动机
(1)电路图
图2-43 一台变频器带多台电动机
(2)多台电动机同时起动和运行
IN>1.05~1.1×
ΣIMN
(3)多台电动机分别起动
IN>
IST─电动机的起动电流(为额定电流的5~7倍),A;
ΣIST─同时起动电动机的总起动电流,A;
K1─安全系数。
如后起动电动机都从停止状态起动时,K1=1.2;
如后起动电动机有可能从自由制动状态下重新起动时,K1=1.5~2;
K2──变频器的过载能力,K2=1.5。
2.8.2 变频器的类别与选择
表2-6 变频器的类别与应用
变频器类别
常见型号举例
主要特点
通
用
变
频
器
普通型
康沃:
CVF-G1、G2
森兰:
SB40、SB61
安邦信:
AMB-G7
英威腾:
INVT-G9
时代:
TVF2000
只有V∕F控制方式,故:
机械特性略“软”;
调速范围较小;
轻载时磁路容易饱和。
高性能型
CVF-V1
SB80
CHV
台达:
VFD-A、B
艾默生:
VT3000
富士:
5000G11S
安川:
CIMR-G7
ABB:
ACS800
A-B:
PowerFlex700
瓦萨:
VACON NX
丹佛士:
VLT5000
西门子:
440
具有矢量控制功能,故:
机械特性“硬”;
调速范围大;
不存在磁路饱和问题。
如有转速反馈,则:
机械特性很“硬”;
动态响应能力强;
调速范围很大;
可进行四象限运行。
专用变频器
风机水泵用
康沃、富士、安川等:
P系列
SB12
三菱:
FR-A140
TD2100
430
只有V∕F控制方式,但增加了:
节能功能;
和工频的切换功能;
睡眠和唤醒功能,等。
起重机械用
FR241E
ACC600
电梯用
TD3100
VS-676GL5
注塑机用
CVF-ZS∕ZC
INVT-ZS5∕ZS7
张力控制用
TD3300
三垦:
SAMCO-vm05