变频器及电机拖动的负载类型和特性介绍

2019-06-21

说到电机拖动的负载类型,先来和大家一起回忆一下电力拖动系统的概念,凡是以电动机将电能转换成机械能,拖动生产机械,并完成一定工艺要求的系统,都称为电力拖动系统。

 

最简单的电力拖动系统如日常生活中的电风扇、电动车等;工业生产中的轧钢机、水泵、机床等等,无论很么样的机械,都遵循着动力学的基本规律。

 

电力拖动系统的简图和各个物理量方向的规定

 

1、 电力拖动系统单轴的简图:

图1 电力拖动系统单轴简图

 

 

2、  转速n、转矩 M、负载转矩Mfz、方向的规定如图:

 

图2 负载转矩正方向规定

 

 

3、 正方向的规定:一般习惯上规定转速n对观察者顺时针为正,转矩M与转速n的方向相一致,则为正,负载转矩Mfz与n的正方向相反为正。

 

负载转矩的定义

 

广义的负载转矩是指生产机械的负载转矩Mfz与生产过程中的某些因素,比如转速、行程时间等的关系。而在电力拖动系统中,为了使电动机的机械特性与负载转矩特性相配合,研究电动机的各种运行状态所涉及到的负载转矩特性,指负载转矩Mfz与转速n的关系,在此定义下,典型的负载转矩特性分为:恒转矩负载特性、恒功率负载特性、风机泵类负载。

 

恒转矩负载特性

 

1、 所谓恒转矩负载特性,指负载转矩Mfz与转速n无关,无论转速n如何变化,负载转矩始终保持为常数,在恒转矩负载中,又可以分为反抗性恒转矩负载位能性恒转矩负载两种。

 

2、 反抗性恒转矩负载:反抗性恒转矩负载的转矩作用方向总是阻碍运动的方向,因此随着转速方向的改变而改变,属于这一类的生产机械比如起重机的大车、小车平移机构、皮带运输机、龙门刨床的主传动。

 

3、 位能性恒转矩负载:因为位能性恒转矩负载的转矩受重力作用产生的,所以具有固定不变的方向。典型的位能性负载是起重机的提升机构,无论是提升重物升高还是下放,重力的作用方向总是向下的,所以重力产生的位能性负载转矩方向是固定不变的。

 

恒功率负载

 

1、所谓恒功率负载,是当转速n变化时,从电机吸收的功率基本不变,负载从电动机吸收的功率也就是电动机轴上输出的功率。

 

2、典型的恒功率负载有车床的主轴、轧钢机的主传动。

 

风机泵类负载

 

1、风机泵类负载也叫流体类负载,典型负载有离心式鼓风机、离心式水泵。负载特性为:负载转矩Mfz与转速的二次方成正比,轴功率与转速的三次方成正比。

 

2、风机泵类负载曲线:

 

综合

 

以上三种典型的负载转矩特性,即恒转矩、恒功率、风机泵类,在实际的生产机械中,负载转矩特性可能是以上典型特性的综合,比如鼓风机由于轴承上有一定的摩擦转矩Mm,是反抗性质的负载特性,需要电机克服了这个转矩之后,才能使风机转动,实际的负载转矩特性如图7虚线所示。再比如起重机的提升机构,其实也是反抗性与位能性两种特性的综合。

 

1、 在变频器调试过程中,实际上就是针对上述典型负载特性,将变频器驱动电机,然后和负载适配的过程;

 

2、 往往一些特殊设备名称与实际的转矩特性并不一致,比如罗茨风机、柱塞泵等等,表面上名称是风机泵,但实际负载特性却是恒转矩特性, 所以在变频器选型、调试过程中,需要特别注意。

 

针对负载特性调试注意事项:

 

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