第5讲 负载转矩特性及其与调速方式的配合—杜.ppt

1.4 负载转矩特性及其与调速方式的配合 负载的转矩特性是指生产机械负载的静态阻转矩和转速之间的关系。 生产机械的种类不同，工艺要求不同，它们的转矩特性也各不相同。 比较典型的负载转矩特性通常可分为三种： 恒转矩负载、恒功率负载和平方转矩负载 恒转矩负载： 传送带、搅拌机、挤压机等摩擦类负载 起重机、提升机等重力负载。 空气压缩机、罗茨鼓风机、球磨机、注塑机、往复式注塞泵等。 1. 恒转矩负载 1. 恒转矩负载调速系统 2. 恒功率负载 2. 恒功率负载 变频器供电异步电动机在驱动恒功率负载时，通常考虑在某转速以下采用恒转矩调速方式，而在高于该转速时才采用恒功率调速方式。 应根据生产机械的特性和工艺要求仔细选择传动方案的恒转矩区和恒功率区。 在恒转矩区变频器应控制电动机运行于恒磁通调速条件下，最大允许输出转矩保持不变； 3.平方转矩负载 在各种风机、水泵、油泵中，随着叶轮的转动，空气或液体在一定的速度范围内所产生的阻力大致与转速n的二次方成正比。随着转速的减小，转矩按转速的二次方减小，即 平方转矩负载所需的功率与速度的3次方成正比，即 二、调速方式 电机常用的有两种典型调速方式，即恒转矩调速方式和恒功率调速方式。 如果输出转矩和转速无关，则为恒转矩调速方式。 如果输出转矩和转速成反比，则为恒功率调速方式。 三、调速方式与负载特性的配合 为了充分利用电动机，恒转矩调速方式适合拖动恒转矩负载；恒功率调速方式适合拖动恒功率负载。 三、调速方式与负载特性的配合 三、调速方式与负载特性的配合 三、调速方式与负载特性的配合 * * 第 一 章 主讲教师：杜春水 山东大学 （一）恒转矩负载 式中，PL是负载功率（kW）。 恒转矩负载的静负载转矩在任何转速下总保持恒定或基本恒定 ，其基本特点是 一、负载转矩特性分类 一、负载的转矩特性 恒转矩负载特点： 转矩特点：在不同的转速下，负载的阻转矩基本恒定，即负载转矩的大小与转速无关； 功率特点：负载功率与速度成正比。 1.恒转矩负载 式中，PL是负载功率（kW）。对于恒转矩负载来说，其负载功率PL与转速成正比变化 （1-55） 以传送带为例，其静负载转矩的大小决定于 （1-56） 上式中，F是滚轮与皮带之间的摩擦力；r是滚轮的半径，两者都与转速无关，所以在调节转速的过程中，转矩TL保持不变 负载要求：低速区的转矩要足够大，并且要有足够的转矩过载能力。 1. 恒转矩负载 通用变频器（U/f控制）--利用转矩提升功能--既满足低速起动和低速稳定运行的需要，又不会过励磁。 恒转矩负载的功率与转速成正比，转速越高，负载所需的功率越高，电动机的功率应满足最高转速下的负载功率要求。 1. 恒转矩负载 如果需要在低速下稳速运行，应该考虑到由于负载转矩不变，电动机定子电流亦基本不变，而通用标准（非变频专用）异步电动机的散热能力却变坏的特点，采取相应的措施。 开环人为调节工作频率 闭环自动调节工作频率 （二）恒功率负载 2. 恒功率负载 恒功率负载的特点： （1）负载转矩与转速大致成反比 （2）负载功率基本保持不变，与转速无关 TL 0 PL nL TL，PL 图1-25 恒功率负载的特性 负载：轧钢机、造纸机、塑料薄膜生产线中的卷取机、开卷机等。 各种机床也属于恒功率负载，其特点：粗加工时进刀量大，转矩大，转速低，精加工时进刀量小，转矩小，转速高。 上式中，F是被卷物的张力，r是被卷物的半径。 在卷绕过程中，要求线速度v和张力F保持恒定，因此，拖动系统的功率保持不变： 以薄膜卷取机为例，其负载转矩的大小决定于 （1-59） 若要保证线速度v和张力F恒定，转速需与转矩大小成反比变化。 当速度很低时，受设备机械强度的限制，TL不可能无限增大，因此负载的恒功率性质应该是就一定的速度变化范围内而言的，一般是在较高转速范围内，低速下则转变为恒转矩性质。 2. 恒功率负载 在恒功率区变频器应控制电动机进行弱磁升速，保持输 出功率基本不变。 2. 恒功率负载 随着转速的降低，平方转矩负载所需的转矩以平方的比例减小，所以低频时的负载电流很小，即使使用普通异步电动机也不会发生过热现象。 （1-61） 3.平方转矩负载 一般U/f控制变频器都预先设置了平方转矩负载用的U/f特性。 由于负载机械不同，飞轮惯量GD2差别较大，当GD2较大且起动较快时，应事先校核起动转矩是否满足要求。 由于高速时所需功率随转速增长过快，所以通常不应使风机、水泵类负载超工频运行，以免发生过载。考虑电动机的容量时，应按机械最高可能转速（