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DMASS带你学变频器:恒功率变频调速方式

2020-5-8 10:24:57      点击:

       恒功率调速,是调速时的输出功率能力不变,通常只适于超同步调速,实际上是指输出转矩能力随转速升高而减小。当供电频率在基频以上时,电压U,受额定电压的限制不能再升高,只能保持额定值不变,这样,必然使磁通量电,随着fl的上升而减小,使电机处于弱磁状态,其输出转矩也跟着减小。

       一、变频电机基频之上恒功率调速的意思是什么?

       就是在额定转速以上转动时,电机的输出功率保持不变,转速越大,输出力矩越小.基频以下,电机可持续输出最大扭矩为电机的额定扭矩,为恒扭矩区,由于转速低于额定转速,电机输出功率小于额定功率。基频以上,转速增加,电机电压不可能大于额定电压,所以电机可输出最大功率不变,为电机的额定功率,此时由于转速高于额定转速,最大输出扭矩会下降,转速越高,可输出最大扭矩值下降越多。

       二、恒功率调速的特点

       恒功率负载的特点是比如机床主轴和轧机、造纸机、塑料薄膜生产线中的卷取机、开卷机等要求的转矩,大体与转速成反比,这就是所谓的恒功率负载。负载的恒功率性质应该是就一定的速度变化范围而言的。当速度很低时,受机械强度的限制,转矩不可能无限增大,在低速下转变为恒转矩性质。


       负载的恒功率区和恒转矩区对传动方案的选择有影响,电动机在恒磁通调速时,最大容许输出转矩不变,属于恒转矩调速;而在弱磁调速时,最大容许输出转矩与速度成反比,属于恒功率调速。如果电动机的恒转矩和恒功率调速的范围与负载的恒转矩和恒功率范围相一致时,即所谓"匹配"的情况下,电动机的容量和变频器的容量均最小。这一点从直流电机特性来理解更容易。

       除了上述两类负载一般还有风机、泵类负载,他的特点是转矩和速度的2次方成正比。随着转速的减小,转矩按转速的2次方减小。这种负载所需的功率与速度的3次方成正比。

      三、恒功率应用场景

     恒功率在负载比较轻的场合为多用,恒转矩则多用在重负载。

     恒功率调速是指电机低速时输出转矩大,高速时输出转矩小,即输出功率是恒定的;

    恒转矩调速是指电机高速、低速时输出转矩一样大,即高速时输出功率大,低速时输出功率小。

    额定负载就是额定功率,带有额定负载的电机就是说负载的功率达到了电机额定功率,这个时候是恒功率调速。


       四、恒转矩调速和恒功率调速

      恒转矩调速,就是说让磁通保持一个不变的值,V/F=Q(磁通)是一个不变的值,为什么叫恒转矩调速,就是说负载的转矩是个定值,我们要求电机输出的转矩值也是个定值,看公式:T=K*I*Q,如今Q不变,那么电机输出转矩就和I成正比,因为Q这个值我们通过铭牌就可以计算出来的V(额定电压)/50HZ,所以在Q确定且不变的情况下,我们线圈的额定电流(不论有无负载,最大通过电流)确定的情况下,该电机能输出的最大力矩也就能够确定(也就能确定电机能带动多大转矩的恒负载),所以我们电机的过流能力就体现了电机的过载(转矩)能力。

      在恒转矩调速下,我们也只需要通过变频器向电机输送经过调制的一定频率的电压(这个比是磁通,是个定值),负载的转矩也是个定值,那么N一定,T一定,输入的功率P也就定了。如果F增大,转速N增大,那么功率P也就变大了,因为转矩T是不会因为速度增大而变大的(这个也叫恒转矩负载,如传送带。恒转矩负载的特点是负载转矩与转速无关,任何转速下转矩总保持恒定或基本恒定。应用的场合比如传送带、搅拌机,挤压机等摩擦类负载以及吊车、提升机等位能负载)

       还有一点,额定转速这个值是电机空转时所得到的值,这个值对于我们的意义来说,在达到额定电压的情况下,在达到额定功率的情况下,这个值越大,输出转矩就越小,这个就是恒功率调速的一个特点。公式T=9550*P/N(额定转速)。所以在F>50HZ的情况下,(这个时候已经输出为最大功率了),我们在使N变大的时候,要注意T在变小,要避免T太小而小于负载转矩引起事故。在恒功率调速时,我们是通过减小磁通来达到减小输出转矩从而提高速度的这样的过程来调速,所以这个也叫弱磁调速。

       五、恒功率与恒转矩比对

对于恒转矩负载来讲,我们调速范围一般就定义在基本频率以下(一般50HZ)。对50HZ以下的调速,一般是不能达到额定功率的。比如说起重,在达到额定功率后,我们继续要求速度加大,那么输出力矩就会下降,那如何加速(因为加速的话要输出力矩大于负载力矩),所以这个命题是矛盾的。在达到P/T(额定负载)的转速后,将不能继续增大转速了,否则将带不动负载。这个不同于恒功率负载,恒功率负载是转速越快,所需的负载转矩是越小。

       对于恒功率负载来讲,他的调速范围会经历两个区间。在低速时,某个频率以下时,我们可以认为他是恒转矩调速,因为按照输出功率恒定来看,速度很低时,电机不可能输出一个无穷大的转矩,这个时候我们应该认为负载转矩应该是一个恒定值,即恒转矩性质,而输出功率来说也不会直接就为额定功率。而当频率加大到某个频率以上时,输出为额定功率了,那么那个时候就为恒功率调速了。