第2章电动机变频后的带负载特性2．1 异步电动机的机械特性2．1．1 异步电动机的自然机械特性1．自然机械特性
2．机械特性的含义
2．1．2 异步电动机的人工机械特性 1．转子串联电阻的机械特性
2．改变电压的机械特性
3．改变频率的机械特性2．2 V∕F控制方式
1．低频时临界转矩减小的原因
Ù1＝－È1＋ΔÙ1 U1≈E1＋ΔU1
2．电压补偿（转矩补偿、转矩提升）3．负载变化的影响
4．U∕f线举例
U∕f线选择的功能名称
转矩提升、转矩补偿、U∕f比选择、U∕f增益设定等。
2．3 U∕f线的选择与调整
2．3．1 基本频率的调整
1．基本频率的定义
2．调整基本频率实例
（1）220V电动机配380V变频器
（2）270V、70Hz电动机配380V变频器
2．3．2 转矩提升的预置要点
1．补偿后的电流－转矩曲线
2．选择举例
（1）风机的U∕f线选择
（2）带式输送机的U∕f线选择
（3）变频器从传输带上拆下接至风机的U∕f线调整
（4）离心浇铸机的U∕f线选择
2．4 矢量控制方式
2．4．1 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
2．4．2 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、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
2．4．3 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
3．无反馈矢量控制
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２、４、６极为宜。
（4）特殊电动机不能使用矢量控制功能。
2．5 变频调速的有效转矩线
2．5．1 有效转矩线的概念 1．额定工作点与有效工作点2．ｋU＝ｋƒ时的有效转矩线
2．5．2 电动机变频后的有效转矩线
1．ƒX≤ƒN的有效转矩线
2．有效转矩线的改善
2．ƒX＞ƒN的有效转矩线
∵最大输出电压与功率不变U1X≡U1N，PM≯PMN ∴ fX↑→Ｕ∕ƒ比↓→主磁通Φ1↓→电磁转矩TMX↓ ƒX＞ƒN时有效转矩的大小与转速成反比：ＴMEX＝9550PMN1∝ nMXnMX
2．6 拖动系统的传动机构
2．6．1 常见的传动机构
2．6．2 传动系统的折算
１．传动比
λ＝
nM nLnL＝nMλ 根据输能量守恒的原则，有：TM∙nMT∙n＝LL 95509550TMn1＝L ＝λTLn M TL＝TM·λ
2．转矩与转速的折算
（1）折算的必要性
（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
nL’＝nL·λ＝nM
2）转矩的折算
TL’＝TL
λ 2 3）飞轮力矩的折算 GD（GDL2）’＝2Lλ
2．6．3 调整传动比在实际工作中的应用
实例1 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。
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
1470r∕min，传动比λ＝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4～40 Hz）
计算如表2－3。
实例3 传动比与电动机的起动某锯片磨床，卡盘直径为２ｍ，传动比λ＝５；电动机的容量为３.７ｋＷ。
1．存在问题
起动较困难，升速时间太长。
2．对策
将传动比增大为λ＝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。
2．7 变频拖动系统的基本规律
2．7．1 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2．电动机与负载的转矩关系
2．7．2 拖动系统的重要规律与常见误区
1．电动机降速后的有效功率
（1）规律一有效功率随转速下降（2）常见误区甩掉减速器
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
（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
3．电动机额定转矩与额定转速的关系
（1）基本关系
电动机的额定转矩与额定转速是：
TMN＝9550PMN nMN
∴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2－4所示。
（2）误区1 减少磁极对数以减小体积
（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：160∕53.3kW，电流：285∕175A，转速：1050∕350r∕min。
改造为普通电动机变频调速时
电动机数据：160kW，275A，1480 r∕min。
运行情况：转速为1050r∕min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＝9550PMN9550⨯160＝＝1455N·m 1050nMN改造后电动机的额定转矩是： TMN＝
TMN＝9550⨯160＝1032N·m 14809550⨯160＝1559N·m 980
1050＝53.6Hz 980（2）解决办法选用6极电动机：160kW，297A，980 r∕min
在1050r∕min时的工作频率： fX＝50×在1050r∕min时的电动机转矩： TMX＝1559×50＝1454 N·m 53.6
2．8 变频器的选型
2．8．1 变频器容量的选择
1．电动机与变频器额定电流的比较
2．电动机工况与变频器的选择（1）电动机的温升
（2）连续不变负载
（3）连续变动负载与断续负载
（4）短时负载
3．一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 IN＞1. 05～1.1×ΣIMN （3）多台电动机分别起动 IN＞ 1.05~1.1⨯∑IMN+K1⨯∑IST K2
IST─电动机的起动电流（为额定电流的5～7倍），A；ΣIST─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，K1＝1.2；如后起动电动机有可能从自由制动状态下重新起动时，K1＝1.5～2；
K2──变频器的过载能力，K2＝1.5。
2．8．2 变频器的类别与选择。