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1、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1自然机械特性2拖动系统的工作点3机械特性的“硬”与“软”212异步电动机的人工机械特性1转子串联电阻的机械特性2改变电压的机械特性3改变频率的机械特性（kU=kf）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222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
2、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控制方式231VF控制的基本思想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3转矩提升存在的问题232 变频器提供的Uf线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
3、.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
4、% 0.1max%（4）根据运行情况进行调整。2提升不足2提升过分（1）提升过分时的IMf（TL）曲线（2）提升过分的实例之一（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（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2电源电压与基本频率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1直流电动机的特
5、点2矢量控制的基本思路242电动机参数的自动测量（auto-tuning）1矢量控制需要的参数2电动机的空载和堵转试验3自动测量的相关功能（1）安川G7系列表21自动测量相关功能（安川CIMRG7A）功能码功能含义数据码及含义T101自动测量模式0：旋转自测量；1：静止自测量T102电动机额定功率T103电动机额定电压T104电动机额定电流T105电动机额定频率T106电动机的磁极数T107电动机额定转速旋转自测量：电动机脱离负载。变频器通电，按下RUN键，先让电动机停止1分钟，再让电动机旋转1分钟（转速约为额定转速的50%80%）。按下STOP键，中止自测量。静止自测量：电动机不脱离负载。变
6、频器通电，按下RUN键，让电动机停止1分钟。按下STOP键，中止自测量。（2）V5H系列表22自动测量相关功能（V5H系列）功能码功能含义数据码及含义P901电动机的磁极数P902电动机额定转速P903电动机额定功率P904电动机额定电流P915参数自整定1：静止自整定；2：旋转自整定自整定过程中，如出现过电流或过电压，可适当延长加、减速时间。变频器与电动机容量不匹配时，应选择静止自整定。此外，在静止自整定时，电动机的空载电流应预置为额定电流的40%。243有反馈矢量控制和无反馈矢量控制图227 有反馈矢量控制方式a）直接安装与接线b）过渡轴c）过渡轴套d）联接附件有反馈矢量控制：外部有转速反
7、馈的矢量控制。转速反馈器件：旋转编码器，有轴型和轴套型之分。变频电动机：选用轴套型编码器，直接套在电动机输出轴上。普通电动机：须通过过渡轴套或过渡轴以安装编码器。联接附件：如变频器不具备直接与编码器相接的端子，则通过专用的联接附件与编码器相接。1有反馈矢量控制接法2相关功能（艾默生TD3000）功能码功能码名称数据码及含义（或范围）Fb00编码器每转脉冲数09999prFb01编码器旋转方向0正方向；1反方向Fb02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VF控制方式3无反馈矢量控制图229不宜采用的场合a）带多台电动机b）容量差两档以上c）8极以上d）特殊电机要点：矢量控制在进
8、行矢量变换时，部分变换系数是按照4极的配用电动机容量来设定的。因此，当电动机的磁极数和实际容量的差别较大时，矢量变换将出现较大误差。4矢量控制方式的适用范围25增大转矩的对策之三直接转矩控制方式251控制框图252主要优、缺点1优点（1）动态响应能力强；（2）只需一个参数（定子绕组电阻），初次通电就能测定。2缺点（1）转矩有脉动，低频时较显著。（2）脉冲频率较低，噪音较大。何谓有效转矩？26变频调速的有效转矩线261 有效转矩线的概念图231额定工作点与有效工作点有效转矩：非额定状态下，允许长时间运行的最大转矩。1额定工作点与有效工作点2U时的有效转矩线262 电动机变频后的有效转矩线1XN的
9、有效转矩线2有效转矩线的改善3 XN的有效转矩线最大输出电压与功率不变U1XU1N，PMPMN图235fXfN时的机械特性和有效转矩线a）2倍频以下线b）额频以上机械特性c）有效转矩线高频时有效转矩的恒功率性质一方面：因变频器的输出电压不可能超过额定电压，故fXfN时，比减小，磁通减小，临界转矩也减小。另一方面：频率升高转速升高因功率不能增加，故有效转矩减小。fX比主磁通1临界转矩TKX27电动机机械特性的调整271机械特性变硬（转差补偿）1转差补偿的含义2转差补偿的应用举例272机械特性变软（下垂特性）图238下垂特性a）电动扶梯上升b）负载重，转速低下垂特性的含义：加大转差，使机械特性变软
10、。下垂特性的作用：重负载时降低转速。1下垂特性的含义2下垂特性的应用举例休息15分钟28传动机构是拖动系统的组成部分281传动机构及其作用图240传动机构的作用a）传动比为1b）传动比为5传动比增大时：（1）转速降低（2）转矩增大传动机构的作用2原理nL根据能量守恒的原则，有：TLTM减速器输出轴上的转矩比电动机的输出转矩增大了倍！282传动系统为啥要折算？折算的必要性 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 nLnLnM（2）转矩的折算 TL（3）飞轮力矩的折算（GDL2）经减速器减速后，电动机轴
11、上的飞轮力矩减小了2倍！十分有利于电动机的起动。经减速器减速后，相当于使电动机轴上的负载减轻了倍！实例：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244重物园周运动加大传动比的结果： 使变速箱输出轴的转矩增大。或使折算到电动机轴上的负载转矩减小。传动比改变后，工作频率的计算举例负载转速传动比电动机转速电动机额定转速工作频率296（不变）25921480（不变）20.441184405148050nN1500148020r/minfX29
