变频调速拖动系统

第7章变频调速拖动系统7.1异步电动机变频调速的原理7.1.1异步电动机变频调速工作原理磁场旋转的转速(即同步转速)n0可用下式表示：

(7-1)式中

fI——电流的频率；

p——旋转磁场的磁极对数。如果频率调节成fx，则同步转速n0x也随之调节成

(7-2)这就是变频调速的理论依据。《变频器原理与应用（第2版）》第7章7.1.2三相异步电动机的机械特性机械特性是指电动机在运行时，其转速与电磁转矩之间的关系，即

n＝f(T)。

三相异步电动机的机械特性曲线如图7-1所示。

图7-1三相异步电动机的机械特性曲线《变频器原理与应用（第2版）》第7章

1．起动转矩Tst

在n=0(s=1)，T=Tst点，这点的转矩称为起动转矩Tst，也称为堵转转矩。当电动机的负载转矩大于Tst时，电动机将不能起动。

2．额定转矩TN

在n=nN(s=sN)，T=TN点，这点的转矩称为额定转矩TN。当电动机工作在额定转矩TN时，sN通常在0.02～0.06之间，转速在很小的范围内变化时，转矩即可在很大的范围内变化，即工作于额定转矩TN时，电动机具有很硬的机械特性。《变频器原理与应用（第2版）》第7章

3．最大转矩TM

在n=nL(s=sL)，T=TM点，这点的转矩称为最大转矩TM。TM的大小象征着电动机的过载能力，用过载倍数λ表示，λ＝TM／TN。在任何情况下，电动机的负载转矩都不能大于TM，否则电动机转速将急剧下降，致使电动机堵转停止，因此，这一点称为临界转速点。临界转速nL的大小决定了L点的上下位置，从而反映了机械特性的硬度。《变频器原理与应用（第2版）》第7章7.1.3三相异步电动机的起动

起动时定子电流Ist也很大，一般会达到额定电流IN的4～7倍，除了小容量的三相异步电动机能直接起动外，一般要采取不同的方法起动，变频器用降低频率f1从而也降低了U1的方法来起动电动机。如图7-2所示为低频起动时电动机的机械特性曲线。图7-2低频起动时电动机的机械特性曲线《变频器原理与应用（第2版）》第7章7.1.4三相异步电动机的制动电动机的制动状态是指电磁转矩T与转速n方向相反的状态。

1．直流制动电动机制动时，切断电动机的三相电源，在定子绕组中通入直流电，产生一恒定磁场，如图7-3所示。

a)直流制动的原理b)直流制动的机械特性曲线图7-3直流制动的原理与机械特性《变频器原理与应用（第2版）》第7章

2．回馈制动由于某些原因，当n＞n1时，转子切割旋转磁场的方向和电动运行状态n＜n1正好相反，转子中感应电动势和电流的方向也相反，电磁转矩T也就和n反向，为制动转矩。回馈制动是将轴上的机械能转换成电能，回馈给电源。图7-4回馈制动的机械特性曲线《变频器原理与应用（第2版）》第7章7.2异步电动机的调速方式

7.2.1异步电动机的调速

1．调速与速度改变

1）调速是在负载没有改变的情况下，根据生产过程需要人为地强制性地改变拖动系统的转速。

2）速度改变速度改变是由于负载的变化而引起拖动系统的转速改变。

《变频器原理与应用（第2版）》第7章

2.调速指标

1）调速范围指电动机在额定负载时所能达到的最高转速nLmax与最低转速nLmin之比，即

(7-4)2)调速的平滑性是指相邻两级转速的接近程度。

3）调速特性①

静态特性主要是指调速后机械特性的硬度。工程上常用静差度δ来表示

(7-5)②

动态特性指过渡过程中的性能。《变频器原理与应用（第2版）》第7章7.那2.皂2异步赖电动霸机的国调速体方式1.变极款调速三相兴异步桌电动碑机的窃变极程调速抬属于欺有级赵调速而，通返过改轮变磁亲极对让数p得到界。2.变转膀差率做调速变转烟差率蔽调速断一般宁适用舅于绕质线型监异步匠电动饼机或治转差先电动箭机。印具体筒的实插现方轰法很沉多，左比如情：转滋子串检电阻塔的串舅级调枯速、资调压唐调速遍、电浩磁转氏差离斑合器薯调速做等。变频劳率调皱速《变陵频器皂原理仿与应愁用（配第2侨版）游》第饺7章7.按3对不直同负柄载类绪型变葡频器抱的选仰择在电孔力拖驳动系摇统中步，存动在着旺两个当主要棕转矩杀，一钉个是思生产俭机械荡的负板载转沸矩TL，一歇个是渠电动轮机的忍电磁傅转矩T。这把两个铁转矩嚷与转刊速之近间的流关系骨分别凉叫做蛛负载幸的机异械特声性n＝f(TL)和电责动机男的机得械特蚊性n＝f(T)。由橡于电疯动机池和生谢产机楼械是逢紧密遍相连蜻的，路它们放的机骡械特阵性必牢须适咱当配霜合，妇才能欧得到目良好猫的工振作状鼠态。《变克频器叫原理抛与应第用（缘瑞第2赤版）害》第屈7章7.隙3.绩1恒转鸭矩负槐载变识频器雪的选稼择1.恒转网矩负厉载特桃性恒转区矩负摔载是济指那亭些负逼载转负矩的幅大小避，仅晚仅取艇决于洞负载弯的轻愁重，疮而和窗转速迟大小蝴无关诵的负婆载。胖带式考输送朽机和睛起重曾机械哀都是丈恒转祖矩负号载的吊典型闲例子肢。a)饭b)图7-坚8恒转涝矩负拨载的泛机械惠特性想和功梳率特污性a)机械嘱特性b)功率拉特性《变摆频器茄原理疾与应转用（派第2充版）舅》第领7章2.恒转璃矩负载黎的基貌本特亡点1)恒转胸矩幼由海于F和r都和蝇转速妙的快瓣慢无湾关，活所以慎在调役节转扑速nL的过坦程中筝负载谜的阻李转矩TL保持裂不变房诚，即白具有祝恒转短矩的唇特点混：TL＝常蕉数2)负载罗功率殖与转宪速成商正比零根据绵负载菠的机朴械功册率PL和转鞭矩TL、转垂速nL之间逝的关您系，住有：(7佣-1袄2)3.恒转定矩负菠载下蔬变频喇器的委选择1）依庭据调点速范半围。2）依雄据负宵载转沿矩的窜变动醋范围尊。3）考糕虑负框载对周机械绑特性白的要忘求。《变富频器呈原理它与应膛用（柄第2约版）萍》第仓7章7.保3.折2恒功此率负卖载变灿频器套的选浆择恒功涂率负睛载是涝指负岸载转漫矩TL的大歪小与掏转速n成反汤比，艳而其仰功率运基本歼维持兆不变雕的负继载。恒功首率调针速的劈燕两成男含义涌：（1衣）恒功幼率的屯转矩堆-转稼矩特传性指程的是亦负载施在速害度变驴化时论需要稼电动荷机提犬供的窝功率夫为恒蛙定，绸比如1）颈运输肌机械汁在运恳输重优载时篇速度棉慢，森轻载宗时速京度快潜。无让论是丢高速鲁还是汉低速锹，所跟需动灾力不餐变.（2甜）电动筐机具垦有输际出恒姑功率骑能力殃。当躲电动第机电站压随励频率敬增加苹时的琴情况怜。总结温：异患步电沟动机法变压刺变频较调速兴时，芹通常冈在基揪频以钉下采磁用恒双转矩缴调速孙，基巡寿频以夜上时娇采用惹恒功彼率调祥速。《变渔频器墨原理灶与应情用（大第2锋版）醉》第哪7章7.企3.摊2恒功棉率负组载变笑频器男的选不择a）机械降特性b)功率旧特性图7-基10恒功稻率负寸载的汽机械蔬特性欠和功驼率特百性《变污频器为原理牢与应肌用（睬第2医版）鸟》第疑7章恒功器率负剂载的绪特点（1）功朝率恒挽定恒功桂率负奴载的推力F必须防保持婶恒定咱，且曲线速戚度v保持平恒定赤。所弄以，射在不照同的窜转速窜下，叔负载别的功围率基撕本恒女定：PL=F古v＝常逗数（2）负嘉载阻滴转矩些的大精小与室转速钩成反慕比负载姜阻转扭矩的笑大小善决定速于：TL=F其r(7万-1毫3)式中F——卷取陡物的写张力赠；r——卷取蚊物的贱卷取拜半径晚。根据喊负载鸭的机粱械功担率PL和转崖矩PL、转策速nL之间访的关麦系，师有：(7江-1舟4)即，浊负载诉阻转址矩的配大小健与转周速成泡反比释。《变去频器滴原理别与应踢用（密第2肌版）毒》第行7章2.恒功娇率负荐载变伍频器感的选还择对恒傲功率叮负载纽奉，一职般可絮选择枯通用逮型的终，采械用V/f控制纳方式泼的变咱频器越。但界对于包动态攀性能咸有较菠高要炼求的颂卷取传机械所，则侵必须艇采用顷具有渣矢量宁控制庙功能击的变霸频器达。《变交频器绩原理各与应隶用（箱第2忽版）矿》第箩7章7.缝3.虾3二次必方律闲负载香变频需器的急选择二次衔方律久负载刮是指臂转矩丑与速秆度的为二次截方成肥正比饶例变拐化的记负载朝，例选如：缺风扇维、风计机、奋泵、绑螺旋咐桨等素机械餐的负则载转绪矩，狼机械驻特性善和功亿率特甚性如辽图7-塌12所示缝。a)机械馒特性b)功率助特性图7-钉12二次饥方律鞭负载骨的特雕性《变点频器征原理柔与应壮用（银第2都版）叹》第葛7章1.二次搬方律狮负载删的特肌点二次塘方律柳负载夏机械穴在低理速时跳由于汽流体幼的流届速低炎，所此以负胳载转岔矩很适小，雪随着毒电动倘机转后速的召增加雁，流戒速增象快，热负载己转矩浑和功羊率也革越来侍越大之，负叹载转台矩TL和功可率PL可用纪下式左表示聪：(7办-1驻5)(7由-1驳6)式中T0、P0——分别舒为电选动机仗轴上乓的转末矩损篮耗和塞功率永损耗撕；KT、KP——分别壶为二检次方涝律负词载的置转矩狂常数雁和功堂率常慌数《变摘频器锈原理种与应寨用（鸦第2协版）遵》第态7章2.二次违方律稳负载甚变频种器的暗选择可以住选用凯“风童机、姜水泵伪用变弦频器缸”。哄这是他因为筋：1)风机演和水下泵一径般不炒容易汽过载术，所肥以，届这类利变频咏器的鬼过载挡能力岭较低步。为12阻0％，1m诵in犁(通用霞变频按器为15慕0％，1m简in辨)。因嚼此在私进行猫功能及预置拣时必谜须注汇意。黑由于懂负载拣转矩随与转雕速的宁平方紧成正赚比，到当工笛作频流率高桶于额石定频咱率时越，负谋载的舟转矩圈有可主能大皆大超泛过变寄频器蜂额定善转矩滚，使辛电动圣机过榨载。吹所以近，其惩最高兽工作辛频率筒不得竹超过罢额定逆频率魂。2)配置违了进依行多喂台控哭制的够切换般功能扔。3)配置忙了一担些其逐他专养用的贪控制叛功能财，如求“睡玩眠”弃与“班唤醒浑”功倦能、PI是D调节街功能声。《变疾频器乞原理笨与应笔用（疮第2证版）棉》第垒7章7.铅3.茅4直线恰律负砍载变掀频器幅的选捕择轧钢祖机和羡辗压静机等靠都是傲直线矮负载茄。1.直线碍律负咳载及迈其特醒性(1摄)转矩图特点延。负涂载阻叹转矩TL与转强速nL成正拦比：(7退-1寄7)(2蜘)功率吊特点驾。负打载的蛋功率PL与转腔速nL的二蚊次方音成正焰比。（7-园18）式中粗，钉和——直线尾律负蔽载的料转矩路常数愁和功寸率常严数。《变林频器但原理辱与应恋用（骆第2揉版）士》第尊7章其机胸械特傍性曲画线如扮图7-戏13所示极。a)辗压折机示膊意图b)机械舱特性c)功率楚特性图7-娱13直线趋律负起载及伙其特敢性《变良频器半原理辆与应势用（洽第2裙版）衡》第钟7章2．变竟频器育的选草择直线怜律负僻载的做机械侍特性仓虽然牢也有钳典型营意义驱．但绪在考梨虑变县频器狗时的坚基本伶要点居与二旗次方宫律负母载相污同，哪故不低作为多典型坐负载池来讨车论。《变去频器蚂原理量与应驰用（漆第2涌版）摆》第河7章7.隔3.寇5特殊末性负芬载变转频器楚的选恶择大部棒分金抓属切怕削机内床属村于混奴合特仔殊性塞负载催。1．混递合特讽殊性矛负载惊及其怎特性金属罚切削焦机床盈中的较低速票段，丘由于泽工件膜的最崭大加叶工半丸径和功允许得的最榨大切章削力雨相同呢，故浮具有适恒转娱矩性影质；员而在修高速塔段，露由于挨受到坑机械网强度讲的限熔制，爸将保秃持切踩削功惜率不献变，叫属于甩恒功桌率性衫质。《变乎频器闪原理航与应绳用（妖第2才版）诊》第喷7章特殊市性负潜载机械卫特性鉴和功组率特愈性则察如图7-须14所示询。a)机械适特性b)功率岔特性图7-它14混合茫负载坦的机元械特盼性和陕功能阔特性《变保频器翻原理蝇与应野用（年第2庆版）贺》第齐7章2．变悄频器群的选幼择金属予切削垄机床拾除了杠在切仗削加戒工毛佩坯时扰，负顿载大怖小有价较大心变化激外，削其他少切削依加工祸过程壳