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介绍了负载的转矩特性和变频器驱动下电动机的转矩特性，在本节中将以V/f控制方式的变频器为主对如何根据负载类型设计变频器驱动系统以及应该注意哪些问题进行说明。 1.驱动恒转矩负载 恒转矩负载，如传送带、升降机等，所需转矩不随转速的变化而改变，基本保持恒定。采用变频器驱动普通异步电动机的场合，其电机转矩特性如图所示。与直接由电网供电时相比，由于高次谐波的原因，电机的温升要有些增大，此外由于低速时风扇的冷却效果变差，在选择电机时，根据频率的不同，转矩要作相应的折扣，因此电动机容量要适当增大。另外，由于是恒转矩负载，即使转速变化，电动机的电流也基本不变，若电机构造为全封闭外扇型，则低速运转时电机的冷却能力下降，会发生过热现象，为此要注意下列事项： (1)考虑为恒转矩负载选用变频器专用电机； (2)加装专用冷却风扇； (3)增大一挡电机容量，降低负载率。 若增大了电动机的容量，空载电流或起动电流及波动电流也随之增加，有时也要同时增大变频器的容量。 2.驱动平方降转矩负载 对于以风扇、风机、泵为代表的平方降转矩负载来说，随着转速的降低，所需转矩以平方的比例下降，所以低频时的负载电流很小，即使选用普通异步电动机也不会发生过热现象，因此一般的风机水力机械很适合控制的变频器进行驱动。一般的控制变频器都预先设置了平方降转矩负载用的V/f特性。但是由于机械种类不同飞轮转矩GD2有很大不同，比如，由于负载GD2很大，必须设定很长的加速时间，或者，再起动时可能出现超出预想的大起动转矩等特殊事例，所以需事先仔细斟酌。另外应该注意的一点是，当电动机以超过基频转速以上的速度运转时，负载所需的动力随转速的提高而急剧增加，极易超出电机和变频器的容量，导致运行中断或发生过热现象，所以应避免高频运转。 电动机通常采用普通异步电动机，根据安装环境的不同，可选择防爆型、防腐型、户外型等外壳的保护方式。 3.驱动恒功率负载 变频驱动系统在基频转速（50Hz或60Hz）以上的范围内，可由变频器控制其输出电压为一定值，使电机产生的转矩性质为恒功率特性，所以，在基频转速以上，采用普通异步电动机和通用变频器，能满足像机床主轴那样高速时转矩变小的特性。而在基频转速以下的范围内，由于变频器采用V/f恒值控制，电机的输出功率与转速成正比，电机产生的转矩与负载所需转矩相反。我们知道，电动机产生的转矩为磁通乘以转子电流，所以，在驱动恒功率负载时，为了确保低速高转矩，需要加大磁通量和电机转子电流（当然也要加大电机的定子电流），这就必须大大增加电机和变频器的容量。 4.驱动四象限运行的负载 以起重机、电梯、吊车等为代表的机械设备要求在四象限运转。例如，吊车将重物提升与放下时需要克服地球的引力（重力）。 当电动机的能量输出为正时，电动机将电能转换为势能，反之，输出为负时，重物受地球引力的作用，势能反馈回电机或由抱闸吸收。所以驱动四象限的负载时，必须考虑到电动机和变频器小仅能进行电动驱动，而且也能进行回馈制动，在回馈制动频繁的场合，需特别注意制动电阻容量的选定。与此同时，确定抱闸动作的时序以及电机能否产生足够的制功转矩和认真考虑驱动系统的运转顺序也非常重要。 5.驱动脉动转矩负载 往复式压缩机中，利用曲轴将电机的旋转运动转换成往返运动，转矩随着曲轴的角度而变动。在这种情况下，电动机的电流随负载的变动而产生大的脉动，若脉动电流的尖峰达到了使变频器防失速功能动作的程度，就有可能由于变频器防失速功能动作而迫使频率下降导致系统不能加速到所规定的速度。在这种场合，可采用加大飞轮的方法平滑脉动转矩，但此时的GD2很大，加减速时间必须设定得长一些。此外，因为减速时的回馈能量变大，所以在需要短减速时间时，必须再新考虑变频器的回馈放电回路。 6.驱动冲击负载 对冲压机械等用离合器开合的负载机械来说，重负载被瞬间加上，电动机的速度瞬问下降，电流急剧增加，所以为了避免变频器因过流保护动作而跳闸，一般采取增加变频器容量和加装大飞轮等措施。 7.驱动大惯性负载 离心分离机等惯性负载GD2比较大，若加速时间设定得太短，则在起动时防失速功能动作而不能加速，因此应适当加大加速时间，否则变频器会因过流而跳闸。而在减速时出于回馈能量很大，减速时间过短也会使变频器产生过压跳闸的现象，此时，可将加减速时间设定得长些。希望比自由停止快些停止时，确认回馈放电回路和核算制动电阻的容量。 8.驱动高速运转的负载 木工机械、机床、纺织机械、印刷机械、离心分离机、真空泵、电子部件加上机及电动工具用电动机等一般使用3600~30000 r/min的高速电机。若采用PWM控制的通用变频器驱动，则由于电机的电流波形失真较大，极易发生电机过热、变频器跳闸、加速时防失速功能动作而无法加速等现象。因此，需考虑变频器容量的选定以及在变频器输出端设置减少电流波动用的电抗器，或采用PAM控制方式的驱动器。 由于普通异步电动机在进行50Hz以上的高速运转时，会发生强烈振动、共振、轴承的寿命下降、噪声、过热、旋转部件的破损等问题，一定要在厂家允许的频率下运转。 |
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发表于 2017-5-11 03:24:00