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关于电机恒转矩调速和恒功率调速的分析

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标    签:电机调速恒功率恒转矩

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讨论了一些恒功率和恒转矩条件下电机的启动,以及在不同场合下点击的使用注意事项和选用原则

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 首先要记住一点,我们出厂设计的电机,都是按照在工频电压下(380V,50HZ)的给定下,所得到的额定转速值,如果我们在实际工况当中,没有达到380V,比如说只有300V,50HZ,那么这是一个欠压的情况,肯定是不能达到额定的转速值,因为按照这个电机的设计,50HZ的频率下,一定要有380V的电压来励磁,如今没有在额定电压下,没有达到应有的磁场强度,磁通偏小,那么肯定会影响速度的,不能因为那个60f/p这个公式来看速度的变化。又比如说在380V的40HZ的输入的情况下,根据公式E=K*F*Q,E不变,f降低了,那么Q磁通变大了,这是一种过压的情况,过大的励磁,磁通在长时间下,会使电机发热并有可能烧毁的。所以说磁通这个值不能过大,这个值是根据我们电机在设计的时候就决定了其承载磁通能力。我们通常在恒转矩调速时(50HZ以下),此时的磁通为额定磁通,也称为满磁,如果电压/频率变大,则会超过这个磁通值,造成电机发热。 下面说恒转矩调速和恒功率调速 恒转矩调速,就是说让磁通保持一个不变的值,V/F=Q(磁通)是一个不变的值,为什么叫恒转矩调速,就是说负载的转矩是个定值,我们要求电机输出的转矩值也是个定值,看公式:T=K*I*Q,如今Q不变,那么电机输出转矩就和I成正比,因为Q这个值我们通过铭牌就可以计算出来的V(额定电压)/50HZ,所以在Q确定且不变的情况下,我们线圈的额定电流(不论有无负载,最大通过电流)确定的情况下,该电机能输出的最大力矩也就能够确定(也就能确定电机能带动多大转矩的恒负载),所以我们电机的过流能力就体现了电机的过载(转矩)能力。 在恒转矩调速下,我们也只需要通过变频器向电机输送经过调制的一定频率的电压(这个比是磁通,是个定值),负载的转矩也是个定值,那么N一定,T一定,输入的功率P也就定了。如果F增大,转速N增大,那么功率P也就变大了,因为转矩T是不会因为速度增大而变大的(这个也叫恒转矩负载,如传送带。恒转矩负载的特点是负载转矩与转速无关,任何转速下转矩总保持恒定或基本恒定。应用的场合比如传送带、搅拌机,挤压机等摩擦类负载以及吊车、提升机等位能负载) 还有一点,额定转速这个值是电机空转时所得到的值,这个值对于我们的意义来说,在达到额定电压的情况下,在达到额定功率的情况下,这个值越大,输出转矩就越小,这个就是恒功率调速的一个特点。公式T=9550*P/N(额定转速)。所以在F>50HZ的情况下,(这个时候已经输出为最大功率了),我们在使N变大的时候,要注意T在变小,要避免T太小而小于负载转矩引起事故。在恒功率调速时,我们是通过减小磁通来达到减小输出转矩从而提高速度的这样的过程来调速,所以这个也叫弱磁调速。 摘录一: 恒转矩负载的特点是负载转矩与转速无关,任何转速下转矩总保持恒定或基本恒定。应用的场合比如传送带、搅拌机,挤压机等摩擦类负载以及吊车、提升机等位能负载。 恒功率负载的特点是比如机床主轴和轧机、造纸机、塑料薄膜生产线中的卷取机、开卷机等要求的转矩,大体与转速成反比,这就是所谓的恒功率负载。负载的恒功率性质应该是就一定的速度变化范围而言的。当速度很低时,受机械强度的限制,转矩不可能无限增大,在低速下转变为恒转矩性质。 负载的恒功率区和恒转矩区对传动方案的选择有影响,电动机在恒磁通调速时,最大容许输出转矩不变,属于恒转矩调速;而在弱磁调速时,最大容许输出转矩与速度成反比,属于恒功率调速。如果电动机的恒转矩和恒功率调速的范围与负载的恒转矩和恒功率范围相一致时,即所谓"匹配"的情况下,电动机的容量和变频器的容量均最小。这一点从直流电机特性来理解更容易。 除了上述两类负载一般还有风机、泵类负载,他的特点是转矩和速度的2次方成正比。随着转速的减小,转矩按转速的2次方减小。这种负载所需的功率与速度的3次方成正比。 摘录二: 恒功率在负载比较轻的场合为多用,恒转矩则多用在重负载。 摘录三: 恒功率调速是指电机低速时输出转矩大,高速时输出转矩小,即输出功率是恒定的; 恒转矩调速是指电机高速、低速时输出转矩一样大,即高速时输出功率大,低速时输出功率小。 总结四: 额定负载就是额定功率,带有额定负载的电机就是说负载的功率达到了电机额定功率,这个时候是恒功率调速。 12月11日增添内容: 对于上面所提到的恒转矩负载来讲,我们调速范围一般就定义在基本频率以下(一般50HZ)。对50HZ以下的调速,一般是不能达到额定功率的。比如说起重,在达到额定功率后,我们继续要求速度加大,那么输出力矩就会下降,那如何加速(因为加速的话要输出力矩大于负载力矩),所以这个命题是矛盾的。在达到P/T(额定负载)的转速后,将不能继续增大转速了,否则将带不动负载。这个不同于恒功率负载,恒功率负载是转速越快,所需的负载转矩是越小。 对于恒功率负载来讲,他的调速范围会经历两个区间。在低速时,某个频率以下时,我们可以认为他是恒转矩调速,因为按照输出功率恒定来看,速度很低时,电机不可能输出一个无穷大的转矩,这个时候我们应该认为负载转矩应该是一个恒定值,即恒转矩性质,而输出功率来说也不会直接就为额定功率。而当频率加大到某个频率以上时,输出为额定功率了,那么那个时候就为恒功率调速了。   电机的定子电压: U = E + I×R (I为电流, R为电子电阻, E为感应电势); 而:E = k×f×X  (k:常数, f: 频率, X:磁通); 对异步电机来说: T=K×I×X  (K:常数, I:电流, X:磁通); 则很容易看出频率f的变化,也伴随着E的变化,则定子的电压也应该是变化的,事实上常用的变频器调速方法也就是这样的,频率变化时,变频器输出电压,也就是加在定子两端的电压也是随之变化的,是成正比的,这就是恒V/f比变频方式。这三个式子也可用于前面的分析,可得出相同结果。   恒功率电机-功率是恒定的,转速快时力矩小,转速慢时力矩大。     恒转矩电机-转矩是恒定的,转速块时功率大,转速慢时功率小。         功率=转矩x转速         例如普通异步电动机,额定电压380v,额定频率50Hz。使用变频器调速时,一般在50Hz以下为恒转矩运行状态(v/f曲线为直线时),     50Hz以上为恒功率运行状态。         无论在何种方式下运行,绕组的电流都不能超过额定电流,否则电动机发热严重。         当电动机运行在50Hz以下,输出到电动机的电压必须适当的降低,否则电动机的磁通过大。电压下降,而电流又不能超过额定电流,此时电动机的功率必然会降低,转矩基本保持不变。         当电动机运行在50Hz时,电动机运行额定频率、额定电流下,输出额定转矩。     当电动机运行在50Hz以上时,要保持转矩达到额定转矩(50Hz的转矩)就必须提高变频器输出到电动机的电压,提高电压容易引起绝缘的击穿。所以电压不能提高,随着频率的提高,电动机转速提高,转矩也在下载,电动机工作在恒功率区。

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