《变频器应用基础 第2版 教学课件 ppt 作者 石秋洁 项目十》由会员分享，可在线阅读，更多相关《变频器应用基础 第2版 教学课件 ppt 作者 石秋洁 项目十（65页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、一、学习目标 二、问题的提出 一、变频调速系统设计的基本要求 二、变频调速系统中电动机的有效转矩线和有效功率线 一、恒转矩负载的基本特点 二、系统设计的主要问题 三、电动机和变频器的选择 一、恒功率负载的基本特点 二、系统设计的主要问题 三、电动机和变频器的选择,一、二次方律负载的基本特点 二、系统设计的主要问题 三、电动机与变频器的选择 一、了解设计变频调速系统的基本要点 二、掌握各类负载变频调速系统的设计要点,一、学习目标,1.了解变频调速拖动系统设计的基本要求。 2.掌握有效转矩线、有效功率线在变频调速拖动系统设计中的作用。 3.掌握恒转矩负载变频调速系统设计的要点。 4.掌握恒功率负载
2、变频调速系统设计的要点。 5.掌握二次方率负载变频调速系统设计的要点。,二、问题的提出,一、变频调速系统设计的基本要求,(一)在机械特性方面的要求 (二)在运行可靠性方面的要求 (三)设计拖动系统的主要内容,(一)在机械特性方面的要求,1.对调速范围的要求,1)负载的机械特性。 2)电动机在变频调速后的有效转矩线。 2.对机械特性“硬度”的要求 3.对加、减速过程及动态响应的要求 1)负载对起动转矩的要求。 2)负载对制动过程的要求。 3)负载对动态响应的要求。,(二)在运行可靠性方面的要求,1.对于过载能力的要求 2.对机械振动和寿命的要求 1)避免机械谐振的问题； 2)高速(超过额定转速)
3、时，机械的振动以及各部分轴承及传动机构的磨损问题等。,(三)设计拖动系统的主要内容,1)选择电动机的类型、容量及磁极对数等。 2)选择变频器的类型、容量及型号等。 3 )选择拖动系统运行的相关参数，如升速与降速的时间和方式等。 4)确定电动机与负载之间的传动比。 5)设计主电路，并确定外围选配件的主要规格。 6)设计控制电路，并选定外围所需要的选配件。,二、变频调速系统中电动机的有效转矩线和有效功率线,(一)有效转矩线 (二)有效功率线,(一)有效转矩线,1)有效转矩和有效转矩线：电动机在某一转速(频率)下能够长期、安全、稳定地输出的最大电磁转矩，称为有效转矩，用TMEX表示。 2)fxfN时
4、的有效转矩线：在fxfN的范围内得到的有效转矩线如图10-1a所示，如果给予一定的补偿，并强制通风，其有效转矩线可变为图10-1b所示曲线，具有是恒转矩特征。,图10-1 全频范围的有效转矩线,(一)有效转矩线,3)fxfN时的有效转矩线：fxfN时的有效转矩线具有恒功率的特性。,图10-2 负载的运行段,(一)有效转矩线,4)有效转矩线包围负载机械特性曲线：要使拖动系统在全调速范围内都能正常运行，必须使有效转矩线把负载机械特性曲线的运行段包围在内。,(二)有效功率线,1.有效功率,2.有效功率线,(二)有效功率线,图10-3 有效转矩线和有效功率线,一、恒转矩负载的基本特点,1.转矩特点 2
5、.功率特点,一、恒转矩负载的基本特点,一、恒转矩负载的基本特点,图10-4 恒转矩负载及其特性,1.转矩特点,2.功率特点,二、系统设计的主要问题,(一)工作频率范围 (二)调速范围与传动比 (三)传动比的选择举例,二、系统设计的主要问题,图10-5 有效转矩线举例,二、系统设计的主要问题,二、系统设计的主要问题,(一)工作频率范围,1.最低工作频率,表10-1 各种控制方式的最低工作频率,2.最高工作频率,(二)调速范围与传动比,1.调速范围和负荷率的关系,表10-2 不同负荷率时的转速范围表,2.负荷率与传动比的关系 3.调速范围与传动比的关系 1)当电动机轴上的负荷率为100%时，允许的
6、调速范围是比较小的。 2)在负载转矩不变的前提下，传动比越大，则电动机轴上的负荷率越小，调速范围(频率调节范围)越大。,(三)传动比的选择举例,(三)传动比的选择举例,图10-6 负荷率为0.96时的情形,解：,(三)传动比的选择举例,1.计算负荷率 1)电动机的额定转矩。,2)电动机满载时的负荷率。,2.核实允许的变频范围,3.选择传动比 1)由图10-5知，如果负荷率为70%，则允许频率范围为670Hz，调频范围为,(三)传动比的选择举例,2)电动机轴上的负载转矩应限制在下列范围内：,3)确定传动比：,(三)传动比的选择举例,4.校核 1)电动机的转速范围。,(三)传动比的选择举例,图10
7、-7 负荷率为0.7时的情形,2)工作频率范围。,(三)传动比的选择举例,三、电动机和变频器的选择,(一)电动机的选择 (二)变频器的选择,(一)电动机的选择,1.可供选择的方法 1)原有电动机不变，增大传动比，如上例所述。 2)原有电动机不变，增加外部通风，并采用带转速反馈的矢量控制方式。 3)选择同容量的变频调速专用电动机，并采用带转速反馈的矢量控制方式。 4)采用普通电动机，不增加外部通风，也不采用带转速反馈的矢量控制方式，而是增大电动机容量。,2.选择原则 1)如果属于旧设备改造，则应尽量不改变原有电动机。,(一)电动机的选择,2)如果是设计新设备，则应尽量考虑选用变频调速专用电动机，
8、以增加运行的稳定性和可靠性。 3)如果在增大传动比以后，电动机的工作频率过高，则可考虑采取增大电动机容量的方法。 3.电动机最高工作频率的确定 1)2p4的普通电动机。,2)2=2的普通电动机。,(一)电动机的选择,(二)变频器的选择,1.容量的选择 1)对于长期恒定负载。 2)对于长期变化负载、断续负载和短时负载。,2.类型及控制方式的选择 1)调速范围。 2)负载转矩的变动范围。 3)负载对机械特性的要求。,一、恒功率负载的基本特点,1.功率特点 2.转矩特点,1.功率特点,1.功率特点,图10-8 恒功率负载及其特性,2.转矩特点,二、系统设计的主要问题,(一)实例 (二)减小容量的对策
9、,(一)实例,图10-9 电动机拖动恒功率负载,解：,(一)实例,1.最高转速时的负载功率,2.最低转速时的负载功率,(一)实例,3.所需电动机的容量,(一)实例,(一)实例,(二)减小容量的对策,1.基本考虑 2.频率范围扩展至fx2fN时的系统容量 1)电动机的额定转矩。,(二)减小容量的对策,图10-10 两挡传动比 带恒功率负载,(二)减小容量的对策,2)电动机的额定转速，仍为960r/min。 3)电动机的容量：,3.fx 2fN (1)分挡方法 1)低速挡。 2)高速挡。,(二)减小容量的对策,表10-3 工作频率、电动机转速和负载转速之间的关系,(2)分界速(nLmid)的计算,
10、(二)减小容量的对策,三、电动机和变频器的选择,1.电动机的容量 2.电动机的类别 3.变频器的容量和类别,一、二次方律负载的基本特点,一、二次方律负载的基本特点,图10-11 二次方律负载及其特性,二、系统设计的主要问题,1.节能效果与U/f曲线的关系 2.节能效果与变频器台数的关系,1.节能效果与U/f曲线的关系,图10-12 电动机的有效转矩线与低减U/f比,1)U/f比选用曲线01。,1.节能效果与U/f曲线的关系,2)适当加大起动频率。,三、电动机与变频器的选择,1.电动机的选择 2.变频器的选择,2.变频器的选择,1)过载能力较低。 2)配置了进行多台控制的切换功能。 3)配置了一
11、些其他专用于水泵控制的功能。,一、了解设计变频调速系统的基本要点,1.在额定频率以下 2.在额定频率以上,1.在额定频率以下,1)如果采用有反馈的矢量控制方式，并且通风良好的话，可以实现完全的恒转矩调速。 2)如果采用其他控制方式，并且外部没有强迫通风的话，则低频段的有效转矩将有所减小。,二、掌握各类负载变频调速系统的设计要点,1.所谓恒转矩负载，是指当转速改变时，负载的阻转矩基本不变的负载。 2.所谓恒功率负载，是指当转速改变时，负载的功率基本不变，其机械特性呈抛物线形。 3.所谓二次方律负载，是指阻转矩的大小和转速二次方成正比的负载，典型例子是风机和水泵。 1.试分析起重机械的负载性质。 2.某恒转矩负载，最高转速为1000r/min，要求调速范围n=8，试为该拖动系统选择电动机和变频器的容量，并确定传动比。 3.某卷取机械，要求被卷物的线速度为150m/min，张力为5N。,二、掌握各类负载变频调速系统的设计要点,4.某水泵向水塔泵水，电动机容量为5.5kW，泵水时的负荷率为90%。,2.所谓恒功率负载，是指当转速改变时，负载的功率基本不变，其机械特性呈抛物线形。,解决好这个问题的关键是把工作频率提高到额定频率以上，使电动机的有效转矩线尽量靠近负载的机械特性曲线。,
