1、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自然机械特性图 21异步电动机的自然机械特性22机械特性的含义212a）负载较轻b）对应的工作点异步电动机的人工机械特性1转子串联电阻的机械特性图 22机械特性的含义c）负载较重图 23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32改变电压的机械特性a）电路图b）机械特性3改变频率的机械特性图 25fXfN 时的机械特性图 24改变电压的机械特性422VF 控制方式1低频时临界转矩减小的原因111U1E1U1a）电压补偿的含义b）25Hz 时的补偿量2电压补偿（转矩补偿、转矩提升）图 27
2、电压补偿的原理c）10Hz 时的补偿量图 26低频时临界转矩减小的原因a）运行频率为 50Hzb）运行频率为 25Hzc）运行频率为 10Hz53负载变化的影响4Uf 线举例a）康沃变频器b）艾默生变频器c）日立变频器Uf 线选择的功能名称转矩提升、转矩补偿、Uf 比选择、Uf 增益设定等。图 28负载变化（减轻）对磁通的影响a）负载减轻后b）100%负荷率c）60%负荷率d）20%负荷率图 29Uf 线举例623Uf 线的选择与调整231基本频率的调整1基本频率的定义a）基本 Uf 线b）变频器的对应关系c）电动机的对应关系 基本频率别称：基频、基础频率、基底频率、最大电压频率2调整基本频率
3、实例（1）220V 电动机配 380V 变频器图 210基本频率的定义图 211220V 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7（2）270V、70Hz 电动机配 380V 变频器232转矩提升的预置要点1补偿后的电流转矩曲线图 213转矩补偿后的电流转矩曲线a）电压补偿线b）补偿后的电流曲线图 212270V、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82选择举例（1）风机的 Uf 线选择（2）带式输送机的 Uf 线选择图 215带式输送机的 Uf 线a）负载示意图b）负载机械特性c）Uf 线的选择图 214风机
4、的 Uf 线a）风机的机械特性b）Uf 线的选择9（3）变频器从传输带上拆下接至风机的 Uf 线调整a）变频器接至传输带b）变频器接至风机（4）离心浇铸机的 Uf 线选择图 216变频器从传输带上拆下接至风机图 217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1024矢量控制方式241矢量控制的基本思想1直流电动机的特点2矢量控制的基本思路图 218 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）调速后机械特性图 219 矢量控制框图a）频率给定b）控制框图11242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、
5、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 21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0：禁止测定1：允许测定F1.10自测定进行0：无操作1：启动测定2：启动测定宏12243有反馈矢量控制和无反馈矢量控制1有反馈矢量控制接法2相关功能 表 22有反馈矢量控制的相关功能（艾默生 TD3000）图 220
6、 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133无反馈矢量控制a）无反馈矢量控制示意图b）机械特性曲线簇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、极为宜。（4）特殊电动机不能使用矢量控制功能。图 221无反馈矢量控制方式1425变频调速的有效转矩线251
7、 有效转矩线的概念1额定工作点与有效工作点图 222额定工作点与有效工作点152U时的有效转矩线252电动机变频后的有效转矩线1XN 的有效转矩线图 223 U时的有效转矩线a）U时的 Uf 线b）有效转矩线的形成c）有效转矩线图 224 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162有效转矩线的改善fX比主磁通1电磁转矩 TMXnMXnMXXN 时有效转矩的大小与转速成反比：MEX 9550PMN 1 图 226fXfN 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）全频有效转矩线图 225有效转矩线的改善a）改善前后的有效
8、转矩线b）改善方法2XN 的有效转矩线最大输出电压与功率不变U1XU1N，PMPMN1726拖动系统的传动机构261 常见的传动机构图 227 常见的传动机构b）带轮c）齿轮d）减速箱a）连轴器e）螺杆与螺母18262传动系统的折算传动比 nMnL根据输能量守恒的原则，有：nL nM95509550TM nM TL nLTM nL 1TLnM2转矩与转速的折算（1）折算的必要性TLTM图 228 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nLnLnM2）转矩的折算TL TL3）
9、飞轮力矩的折算（GDL ）222GDL19263实例 1调整传动比在实际工作中的应用某电动机，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 229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 1470rmin，传动比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 440 Hz）计算如表 23。表 23提
10、高下限频率的计算负载转速29.4rmin294rmin原 传 动 比=4电动机转速 117.6rmin1176rmin工作频率4Hz40Hz修改传动比=6电动机转速 176.4rmin1764rmin工作频率6Hz60Hz20实例 3传动比与电动机的起动 某锯片磨床，卡盘直径为，传动比；电动机的容量为.。1存在问题 起动较困难，升速时间太长。图 230 锯片磨床示意图2对策 将传动比增大为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。2127变频拖动系统的基本规律271 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 231 拖动系统的功
11、率关系222电动机与负载的转矩关系2721电动机降速后的有效功率（1）规律一有效功率随转速下降图 232拖动系统的转矩关系拖动系统的重要规律与常见误区图 233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23（2）常见误区甩掉减速器图 234 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 235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24（2）误区 1加大工作频率来提高生产率（3）误区 2减小传动比来提高生产率图 236 加大工作频率来提高生产率图 237减小传动比来提高生产率253电动机额定转矩与额定转速的关
12、系（1）基本关系 电动机的额定转矩与额定转速是：TMN 9550PMNnMN 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 24 所示。表 24不同磁极对数电动机的额定转矩（75kW）（2）误区 1减少磁极对数以减小体积图 238减少磁极对数a）原来为 6 极电动机b）改变为 4 极电动机磁极数（2p）额定转速（nMN）额定转矩（TMN）22970rmin241Nm41480 rmin484 Nm6980 rmin731 Nm26（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：16053.3kW，电流：285175A
13、，转速：1050350rmin。改造为普通电动机变频调速时 电动机数据：160kW，275A，1480 rmin。运行情况：转速为 1050rmin 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 9550PMN 9550 160 1455NmnMN改造后电动机的额定转矩是：1050TMN 9550 160 1032Nm1480选用 6 极电动机：160kW，297A，980 rmin（2）解决办法TMN 9550 160 1559Nm980在 1050rmin 时的工作频率：fX50 1050 53.6Hz980在 1050rmin 时
14、的电动机转矩：TMX1559 50 1454 Nm53.62728变频器的选型281变频器容量的选择1电动机与变频器额定电流的比较表 25电动机与变频器额定电流的比较电动机容量（W）22.030.037.045.055.075.0电 动 机 额 定电流 IMN（A）2242.256.970.483.9102.7 140.12442.556.969.884.2102.5 139.72644.659.572.085.4104.9 142.42847.663.078.293.2112.1152.8变 频器 额定 电 流康沃45.060.075.091.0112.0150.0森兰45.060.075.
15、091.0115.0150.0英威腾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45.060.075.091.0112.0150.0安川 G752.065.080.097.0128.0 165.0ABB80055.072.086.0103.0 141.0 166.0瓦萨 CX48.060.075.090.0110.0150.0丹佛士44.061.073.090.0106.0 147.0282电动机工况与变频器的选择（1）电动机的温升a）发热曲线b）
16、冷却曲线（2）连续不变负载图 240连续不变负载的容量选择图 239电动机的发热与散热29（3）连续变动负载与断续负载a）连续变动负载b）断续负载（4）短时负载图 241连续变动负载与断续负载的容量选择图 242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303一台变频器带多台电动机（1）电路图（2）多台电动机同时起动和运行IN1.051.1IMN（3）多台电动机分别起动IN 1.05 1.1 I MN K1 I STK 2IST电动机的起动电流（为额定电流的 57 倍），A；IST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，K11.2；如后
17、起动电动机有可能从自由制动状态下重新起动时，K11.52；K2变频器的过载能力，K21.5。图 243一台变频器带多台电动机31282变频器的类别与选择表 26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：CVFG1、G2 森兰：SB40、SB61 安邦信：AMBG7 英威腾：INVTG9 时代：TVF2000只有 VF 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。高性能型康沃：CVFV1具有矢量控制功能，森兰：SB80英威腾：CHV故：台达：VFDA、B机械特性“硬”；艾默生：VT3000 富士：5000G11S调速范围大；不存在磁路饱和
18、问题。安川：CIMRG7如有转速反馈，则：ABB：ACS800机械特性很“硬”；AB：Power Flex 700动态响应能力强；瓦萨：VACONNX调速范围很大；丹佛士：VLT5000可进行四象限运行。西门子：440专 用 变 频 器风机水泵用 康沃、富士、安川等：P 系列 只有 VF 控制方式，森兰：SB12但增加了：三菱：FRA140节能功能；艾默生：TD2100 西门子：430 和工频的切换功能；睡眠和唤醒功能，等。起重机械用 三菱：FR241E ABB：ACC600电梯用艾默生：TD3100 安川：VS676GL5注塑机用康沃：CVFZSZC 英威腾：INVTZS5ZS7张力控制用 艾默生：TD3300 三垦：SAMCOvm05
