图5中，曲线①是负载恒转矩段的机械特性;曲线②是负载恒功率段的机械特性;曲线③是电动机在额定频率时的有效转矩线;曲线④是电动机在额定频率以上时的有效转矩线。由图可知，在800r/min以下各档，电动机都将带不动负载。
(4) 解决办法
要想在低频时能带动负载，只有两种办法:
l 加大传动比
则电动机的最高转速应为:
nmmax＝nlmax.λ
＝2000×2.6＝5200r/min
电动机的最高工作频率为:
对于普通异步电动机来说，使用在这么高的频率下，是不适宜的。
l 加大电动机容量
为了使电动机能在最低速档也能带动负载，电动机的容量应加大为
pm’＝2.2×
＝6.4kw
取 pmn’＝7.5kw
即，电动机的容量必须加大3倍多，电动机的外壳将增大很多，无法安装。
3.2 两档传动比方案的考虑
由于车床对转速的调节，只在停机时进行，在车削过程中并不调速。因此，可考虑将传动比分为两档。
(1) 低速档
当电动机的工作频率从fmin～fmax’时，负载转速从nlmin~nlmid(nlmid是高速档与低速档之间的分界速);
(2) 高速档
当电动机的工作频率从fmin’～fmax”时，负载转速从nlmid~nlmax。
如计算准确，可使电动机的有效转矩线与负载的机械特性曲线十分贴近，如图6所示。为了便于观察，图6中，是把电动机轴上的转矩折算到负载轴上了。
图6 fx≤2fn，两档传动比的分析
图6中，曲线①是负载恒转矩段的机械特性;曲线②是负载恒功率段的机械特性;曲线③是低速档电动机在额定频率时的有效转矩线;曲线④是低速档电动机在额定频率以上时的有效转矩线;曲线⑤是高速档电动机在额定频率时的有效转矩线;曲线是⑥高速档电动机在额定频率以上时的有效转矩线。
由图知，所需电动机容量与面积oa’d’b’成正比，与负载功率(负载功率与面积oadb成正比)十分接近。
(3) 低速档的频率范围
l 确定中间转速
因为nl≤300r/min为恒转矩区，所以，在低速档，电动机的额定频率与第4档转速(300r/min)相对应。则:
由于第6档转速(800r/min)与第4档转速的比值为(800/300)＝2.7，对应的工作频率达50×2.7＝135hz，普通电动机不适宜在这样高的频率下长期运行。
所以取第5档转速(500r/min)作为中间转速。
l 最低工作频率
fmin＝fn·
＝12.5hz
l 最高工作频率
fmax＝fn·
＝83.3hz
(4) 高速档的频率范围
因为普通电动机的工作频率不宜超过额定频率的2倍，故负载的最高转速(flmax＝2000r/min)应该与50×2＝100hz相对应。则电动机的额定频率(50hz)与第7档转速(1000r/min)相对应。所以，在高速档:
l 最低工作频率
fmin’＝fn·
＝40hz
l 最高工作频率
fmax’＝fn·
＝100hz
3.3 确定传动比
(1) 拖动系统的工作区
综合上述，拖动系统的工作区如表2所示。
表2 拖动系统的工作区
(2) 低速档的传动比
λl＝1440/300＝4.8
取 λl＝5
(4) 高速档的传动比
λh＝1440/1000＝1.44
取 λh＝1.5
3.4 电动机容量不变的可行性核算
(1) 核算公式
l 电动机的转速
(4)
式中，fx—电动机的工作频率，hz;
nx—与fx对应的转速，r/min;
p—电动机的磁极对数;
s—转差率。
l 低速档负载的折算转矩(即折算到电动机轴上的转矩)
(5)
式中，tlx’─第ｘ档转速时负载转矩的折算值，nm;
tlx─第ｘ档转速时负载轴上的转矩，nm。
l 高速档负载的折算转矩
(6)
l 额定频率以上电动机的有效转矩
(7)
式中，tmx─第ｘ档转速时的电动机转矩，nm;
tmn─电动机的额定转矩，nm;
kf—频率调节比，当工作频率为fx时，
kf＝fxfn(fn是额定频率)。
l 电动机的过载能力
(8)
式中，βx─电动机在第ｘ档转速时的过载能力;
βmn─电动机的额定过载能力。
(2) 核算结果
根据上述公式，将计算结果列于表3中。
表3 各档转速的转矩核算结果
与表3中的各档负载转矩相比，可以看出:
l 除第6档(nl＝800r/min)时，电动机的有效转矩与负载转矩相比，略显逊色外，其余各转速档电动机的有效转矩与过载能力都能满足要求;
l 在第6档，电动机的有效转矩为负载转矩的14.6/15.9＝0.92，在实际工作中，已能满足要求。
故得出结论:不更换电动机是完全可行的，如图7所示。图7是根据实际数据画出的，为便于观察，也把电动机轴上的转矩换算到负载轴上。由图可知，电动机的有效转矩与负载的机械特性是十分贴近的。
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