在电力拖动系统中,存在着两个主要转矩,一个是生产机械的负载转矩TL,一个是电动机的电磁转矩T。这两个转矩与转速之间的关系分别叫做负载的机械特性n =f(TL)和电动机的机械特性n=f(T)。由于电动机和生产机械是紧密相连的,它们的机械特性必须适当配合,才能得到良好的工作状态。因此为了满足生产工艺过程的要求,正确选配变频调速拖动系统,除了研究电动机的机械特性外,还需要了解负载的机械特性。
生产机械的负载转矩TL,大部分情况下与电动机的电磁转矩T方向相反。不同负载的机械特性是不一样的,可以将其归纳以下几种类型。
恒转矩负载是指那些负载转矩的大小,仅仅取决于负载的轻重,而与转速大小无关的负载。带式输送机和起重机械都是恒转矩负载的典型例子,图8-4所示为带式输送机的工作示意。
图8-4 带式输送机工作示意
带式输送机负载阻转矩TL的大小决定于:
TL= Fr (8-12)
式中F-皮带与滚筒间的摩擦阻力;
r-滚筒的半径。
由于F和r都与转速的快慢无关,所以在调节
转速nL的过程中负载的阻转矩TL保持不变,即具有恒转矩的特点:
TL=常数
其机械特性曲线如图8-5a所示。
图8-5 恒转矩负载的机械特性和功率特性
必须注意:这里所说的转矩大小是否变化,是相对于转速变化而言的,不能与负载轻重变化时转矩大小的变化相混淆。或者说,恒转矩负载的特点是:负载转矩的大小,仅仅取决于负载的轻重,而与转速大小无关。就带式输送机来说,当传输带上的物品较多时,不论转速有多大,负载转矩都较大;而当传输带上的物品较少时,也不论转速有多大,负载转矩都较小。
恒转矩负载的机械功率PL与转矩TL、转速nL之间的关系,有
(8-13)
即负载功率与转速成正比,其负载功率线如图8-5b所示。
恒转矩负载下变频器的选择主要考虑以下几个方面。
1)依据调速范围。在调速范围不大、对机械特性的硬度要求也不高的情况下,可考虑选择较为简易的只有U/f控制方式的变频器,或无反馈的矢量控制方式。当调速范围很大时,应考虑采用有反馈的矢量控制方式。
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