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1、38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）机械特性的含义电动机的机械特性：描绘电磁转矩和转速之间关系的曲线。自然机械特性：在不改变任何参数时的机械特性。理想空载点：阻转矩和损耗转矩都等于0时的工作点。起动点：刚合上电源，尚未起转时的工作点。临界点：产生最大转矩的工作点。机械特性说明的问题：从电动机的角度看，转速降低，产生的电磁转矩将增大。1自然机械特性图22机械特性的含义之二a）拖动系统的工作点b）机械特性的含义负载的机械特性：描绘负载的阻转矩与转速之间关系的曲线（曲线
2、）。拖动系统工作点：电动机机械特性（曲线）与负载机械特性（曲线）的交点。负载增大的过程：TLTMTLnMTMTMTL在已经降低了的转速下达到新的平衡。拖动系统的观察结果：负载转矩增加，拖动系统的转速将有所下降。2拖动系统的工作点3机械特性的“硬”与“软”图23机械特性的“硬”与“软”a）硬特性b）软特性硬特性：负载变化时，转速的变化不大。软特性：负载变化时，转速的变化较大。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）机械特性特点：临界转矩不变，临界转速下降，起动转矩增大。优点：有利于起动。缺点：机械特性变软。1转子串联电阻的机械特性2改变电压的机械特性图
3、25改变电压的机械特性a）电路图b）机械特性特点：临界转速不变，临界转矩减小，起动转矩减小。优点：可平滑起动。缺点：不利于起动。图26 fXfN时的机械特性a)变频调速 b)变频机械特性簇理想空载点：随频率的减小而下移。临界转矩：略有减小。机械特性硬度：基本不变。优点：可平滑调速。缺点：低频时带负载能力略有减小。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（1）电磁转矩总是和负载转矩（包括损耗转矩）相平衡的。（2）电磁转矩正比于转子电流和磁通的乘积。（3）电流是不允许超过额定电流的。（4）临界转矩与磁通成正比。221有效转矩与磁通22
4、2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低频时临界转矩减小的原因a）运行频率为50Hzb）运行频率为25Hz c）运行频率为10Hz低频时运行特点变频器的输出电压：随频率的减小而下降。电动机的阻抗压降：如负载不变，则阻抗压降也基本不变。反电动势：有所减小。磁通：有所减小。临界转矩：有所减小。当kUkf，I1I1N时，在不同频率下的磁通量fX（Hz）U1X（V）1X（%）fX（Hz）U1X（V）1X（%）503801002015287403049810766630228945382323增大转矩的对策之一VF控
5、制方式231VF控制的基本思想图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时的补偿量转矩提升的基本思想：低频时适当补偿电压，使反电动势保持不变。1设置转矩提升功能图210转矩提升量的定义a）基本Uf线b）转矩提升量基本Uf线：kUkf时的Uf线。基本频率：与最大输出电压对应的频率。转矩提升量：UC%100%2转矩提升后的Uf线图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）饱和时励磁电流变频器的输出电压：只和频率有关，与负载无关。阻抗压降：负载减小时，阻抗压降也随之减小。反电动势：负载减小时，将有所增加。磁通：负载减小时，将有所增加，
6、甚至可使磁路饱和，励磁电流产生尖峰波。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线第一步：预置Uf线类别。第二步：预置转矩提升量。1Uf线的类型之一图213 Uf线的类型之二a）二次方类b）一次方类c）恒转矩类二次方律负载预置范围：0.10.9（0.9对应于10%）。一次方律负载预置范围：1.01.9（1.9对应于10%）。恒转矩负载预置范围：2.020.0（20.0对应于10%）。2Uf线的类型之二3Uf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）折线的预置第一步：作出所需Uf线。第二
7、步：作出近似折线。第三步：预置近似折线各拐点的坐标。 图215自动转矩提升a）自动Uf线b）手动提升过程c）自动提升过程手动提升特点：提升量预置后，不同频率时的补偿量也就确定。自动提升特点：不论频率多大，每次自动搜索的增量都相同。优点：起动转矩大。缺点：容易引起振荡。4自动转矩提升233关于预置转矩提升功能的讨论1转矩提升量的初定（1）满负荷时的最大提升量为：UC%10%（2）测量负载在运行过程中的最大负荷率：max%100%100%（3）转矩提升量约为：UC%10%max% 0.1max%（4）根据运行情况进行调整。图216塑料挤出机转矩提升不足：磁通小于额定磁通，故电流大于额定电流。增大提
8、升量：磁通接近于额定磁通，电流接近于工频运行电流。2提升不足2提升过分图217转矩补偿后的电流转矩曲线a）电压补偿线b）补偿后的电流曲线转矩提升量过大的现象负荷较重时：磁路未饱和，转矩电流居主导地位，负载轻，电流小。负荷较轻时：磁路饱和，励磁电流居主导地位，负载越轻，电流越大。（1）提升过分时的IMf（TL）曲线图218转矩提升预置过分a）风机的机械特性b）Uf线的预置针对二次方律负载：低频运行时负荷率很低，应进行负补偿。（2）提升过分的实例之一图219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40Hz以下：浇铸机处于轻载状态，不必补偿。40Hz以上：浇铸机虽然处于重
9、载状态，因已接近于基本频率，也不必补偿。（3）提升过分的实例之二休息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通过增大基本频率，使与50Hz对应的电压为220V。（1）三相220V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第一步：作出所需基本Uf线OA。第二步：延长OA至B，B点对应380V。第三步：算出与B点对应的基本频率。（2）270V、70Hz电动机配380V变频器图222电源电压与基本频率a）电源电压偏低
10、b）降压节能电源电压偏低：为了保证额定磁通和转矩，应降低基本频率。额频时降压节能：“大马拉小车”时，适当加大基本频率，可减小与50Hz对应的电压，实现降压节能。2电源电压与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223 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）调速后机械特性直流电动机的特点：（1）有两个互相垂直的磁场。（2）两个电路互相独立。1直流电动机的特点2矢量控制的基本思路图224 矢量控制框图第一步：将给定信号分解成两个互相垂直的磁场信号。第二步：通过一系列等效变换，得到三相旋转磁场信号。实现：（1）转子磁通和主磁通互相垂直；（2）主磁通保持不变。242电动机参数的自动测量（auto-tuning）图225矢量控制所需参数a）铭牌数据b）等效电路参数铭牌数据：额定容量、额定电压、额定电流、额定转速、效率等。等效电路参数：定子绕组的电阻和漏磁电抗；转子等效电路的电阻和漏磁电抗，空载电流。1矢量控制需要的参数图226电动机的空载和堵转试验a）空载试验b）堵转试验
