第一讲知己知彼说变频.docx
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第一讲知己知彼说变频
第一讲知己知彼说变频
一.基本关系要牢记
(一)能量守恒是根本
图2-1拖动系统的功率
1.拖动系统的最基本条件
PMN≥PL
2.调速电动机的特点
(1)电动机的输出转矩不能增大
∵TM=KT·IM·Φ·cosφ
电流大了要“发烧”,磁通大了要饱和。
∴TM≯TMN
(2)在额定转速以下,有效输出功率随转速而下降
如果nMX↓
图2-2电动机调速的特点
必有PME=
↓
3.某些违反能量守恒的想法
图2-3能量失衡的实例1
(1)能否不要减速器,直接通过变频器降速?
图2-4能量失衡的实例2
(2)为了提高生产效率,能否通过提高频率来实现?
(一)能量守恒是基本
(二)能否拖动转矩争
图2-5带动负载比转矩
(一)能量守恒是基本
(二)能否拖动转矩争
(三)运行还要看温升
图2-6负载变化和散热
一.基本关系要牢记
二.负载条件是上帝
(一)转矩变化看特性
1.
图2-7恒转矩负载示例
恒转矩负载
TL=F·r
F──磨擦力,r──滚轮半径,都和nL无关。
PL=TLnL∕9550∝nL
特点:
TL=const
PL=KPnL
2.
图2-8恒功率负载示例
恒功率负载
TL=F·r
F──薄膜张力,要求恒定;v──薄膜线速度,也要求恒定。
r──卷取半径。
随着r越卷越大:
(1)∵F恒定,∴TL增大;(2)∵v恒定,∴nL必减小。
特点:
PL=const
TL=KT(PL/nL)=KT(1/nL)
3.
图2-9二次方律负载示例
(a)卷取机械(b)机械特性(c)功率特性
二次方律负载
特点:
TL=KT·nL2
PL=TL·nL∕9550
=KT·nL2·nL∕9550
=KP·nL3
4.混合特性负载
图2-10混合特性负载
(a)车的机械特性(b)龙门刨床的机械特性
混合型机械特性主要见于各类金属切削机床中。
特点:
(1)低速段:
阻转矩由切削力构成,具有恒转矩特性;
(2)高速段:
受床身机械强度的限制,只能恒功率调速。
(一)转矩变化看特性
(二)发热要由工况定
图2-11电动机的温升曲线
电动机的温升曲线
图中:
θN──额定状态下的稳定温升;
τ──发热时间常数。
曲线①──实际温升曲线;
曲线②──不散热情况下的温升曲线。
根据负载工况的不同,电动机的温升特点也不相同,一般说来,可分为:
1.连续负载如图2-9所示
图2-13连续负载
2.断续负载和短时负载
图2-14非连续负载
(a)断续负载(b)短时负载
短时负载举例
一.基本关系要牢记二.负载条件是上帝
三.变频本领须有底
(一)能力须瞧有效线
图2-16电动机的有效工作点
1.有效转矩线的定义
图2-17kU=kf时的有效转矩线
把不同频率下的有效工作点联接起来,便得到异步电动机在变频调速时的有效转矩线,如图2-16所示。
图2-18有效转矩线与工作点
有效转矩线只表明拖动系统能够正常运行的工作范围,拖动系统的工作点通常不在有效转矩线上,如图2-18所示。
(一)能力须瞧有效线
(二)低频散热是关键
图2-19完全补偿的有效转矩线
1.完全补偿的有效转矩线
图2-20功耗与散热对有效转矩线的影响
2.功耗与散热
图2-21实际有效转矩线
3.实际有效转矩线
(一)能力须瞧有效线
(二)低频散热是关键
(三)高频功率不能变
∵当ƒX>ƒN时,UX=UN=const
∴P1X=3UNINcosφ1≈PN=const
图2-22额频以上的有效转矩线
一.基本关系要牢记二.负载条件是上帝
三.变频本领须有底
四.传动机构细算计
(一)机械功率要传递
图2-23常见的传动机构
传动比:
λ=nM∕nL
(一)机械功率要传递
(二)能量守恒须牢记
PM=TMnM∕9550;PL=TLnL∕9550
PM≈PL
nL=nM∕λ
TL=TM·λ
可见,经传动机构减速后:
(1)负载侧的转速下降,
(2)但转矩增大。
图2-24电动机和负载的工作点
(一)机械功率要传递
(二)能量守恒须牢记
(三)折算为了坐标系
图中,电动机的工作点Q1:
(35,1500)
负载的工作点Q2:
(140,375)
折算公式:
nL’=nL·λ=nM
TL’=TL∕λ
(GD2)’=(GD2)∕λ2
物理意义
经传动机构减速后:
(1)电动机轴上的负载减轻;
(2)电动机轴上的飞轮力矩大为减小。
(一)机械功率要传递
(二)能量守恒须牢记
(三)折算为了坐标系
(四)遇事常想传动比
1.传动比与电动机的容量实例:
某负载:
TL=89N·m;nL=375r∕min;PL=3.5kW。
电动机:
2p=4;nMN≈nM0=1500r∕min,s≈0。
λ=1
(1)电动机的转速因为λ=1,所以:
nMX=nL=375r∕min
因p=2、s≈0,故工作频率:
ƒX=
=12.5Hz
(2)电动机的转矩
因为λ=1,所以:
TMN=TL=89N·m
(3)电动机的容量
图2-24λ=1
PMN=
=13.98kW
选用PMN=15kW的电动机。
(4)说明:
15kW的电动机运行在12.5Hz时,其输出功率只有3.75kW。
λ=2
(1)电动机的转速因为λ=2,所以:
nMX=nL’=375×2=750r∕min
工作频率因为
图2-25λ=2
p=2、s≈0,所以:
ƒX=
=25Hz
(2)电动机的转矩因为λ=2,所以:
TMN=TL’=89∕2=44.5N·m
(3)电动机的容量
PMN=
=7.0kW
选用PMN=7.5kW的电动机。
(4)说明:
7.5kW的电动机运行在25Hz时,其输出功率只有3.75kW。
λ=4
(1)电动机的转速
因为λ=4,所以:
nMX=nL’=375×4=1500r∕min=nMN
明显的是,因为电动机的转速等于额定转速,所以,其工作频率也必等于额定频率:
ƒX=ƒN=50Hz
(2)电动机的转矩因为λ=4,所以:
TMN=TL’=89∕4=22.25N·m
(3)电动机的容量
PMN=
=3.5kW
图2-26λ=4
选用PMN=3.7kW的电动机。
2.传动比与电动机的起动
某锯片磨床,卡盘直径达2m。
图2-27锯片磨床示意图
传动比为λ=5,电动机的容量为3.7kW。
存在问题:
起动较困难。
起动困难的原因:
卡盘的飞轮力矩(GD2)太大。
解决办法:
将传动比增大为λ=7.5。
将传动比增大后,卡盘可以在5s内起动起来。
一.基本关系要牢记二.负载条件是上帝
三.变频本领须有底四.传动机构细算计
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