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交流变频调速的机械特性曲线 点击:9241 | 回复:89



李银午

    
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发表于:2011-02-13 18:53:53
楼主

本人用电脑对变频器一步步计算,画出变频器驱动电机的机械特性曲线到底如何。现在把变频器驱动交流电机整个变频调速过程中的机械特性曲线从2.5Hz到50Hz,每变化2.5Hz一条曲线上传。

变频器输出频率2.5Hz,输出电压11V时的机械特性曲线如下:

y轴为合成转矩为各次谐波分量产生的转矩总和,在电机启动时那个负的转矩尖脉冲本人分析是由于高次谐波分量造成的。



李银午

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发表于:2011-02-14 10:05:42
1楼
变频器输出频率5Hz,输出电压22V时的机械特性曲线如下:

刘志斌

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发表于:2011-02-14 11:09:41
2楼

y轴为合成转矩,X轴是什么?

李银午

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发表于:2011-02-14 12:39:41
3楼
回复内容:
对:刘志斌 关于

y轴为合成转矩,X轴是什么?

内容的回复:

X轴为转差率,0--4000表示转差率从0到1。我现在还有点疑惑,对应一些频率,启动转矩会出现负脉冲转矩,但怎么检查,计算上没有找出问题。

李银午

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发表于:2011-02-14 14:11:05
4楼
还要说明的是变频器的机械特性曲线是在母线电压为537V时计算的机械特性曲线,前面或略了这个问题。

刘志斌

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发表于:2011-02-14 15:22:04
5楼

1、应该先画出异步电机在工频运行的机械特性曲线,因为这个机械特性曲线是基本的,准确地,也是已知的;

刘志斌

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发表于:2011-02-14 15:22:35
6楼

2、机械特性曲线从50Hz到2.5Hz,每变化2.5Hz画一条曲线;

3、横轴X应该是转差,而不是转差率,否则你的机械特性曲线将严重失真,因为你用的计算公式是工频运行时的公式,其他频率运行的计算公式严重不同;

刘志斌

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发表于:2011-02-14 15:28:17
7楼

4、例如,当变频器输出频率恰好是额定转差、2倍的额定转差或三倍的额定转差时,其机械特性曲线应与工频时的稳定运行区相似;

5、而你现在画出的低频率时的机械特性曲线完全是错误的,正确的应该是转差率为1时,即转差恰好是额定转差、2倍的额定转差或三倍的额定转差时,电机转矩恰好是额定转矩、2倍的额定转矩、3倍的额定转矩或转矩很大的时候,且与工频稳定运行区相似或平行;

刘志斌

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发表于:2011-02-14 15:33:15
8楼
6、或者这样说,当变频器输出频率f恰好等于电机工频运行时的临界转差,那么转差率为1时即电机变频启动时的转矩恰为电机最大转矩

李银午

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发表于:2011-02-14 17:01:34
9楼
引用刘志斌 的回复内容:

1、应该先画出异步电机在工频运行的机械特性曲线,因为这个机械特性曲线是基本的,准确地,也是已知的;



工频运行的机械特性曲线对我这个电子文档来说简直是小意思了,你可以参看我的帖子,就有一工频运行的机械机械特性曲线:

http://www.gongkong.com/webpage/forum/201102/2011021213183600001-1.shtml

李银午

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发表于:2011-02-14 17:08:34
10楼
引用刘志斌 的回复内容:

 

3、横轴X应该是转差,而不是转差率,否则你的机械特性曲线将严重失真,因为你用的计算公式是工频运行时的公式,其他频率运行的计算公式严重不同;



我用的不是仅工频工频运行的公式,而是变频器的输出电压的一到十五次谐波,偶次谐波为零,七次谐波再分出正负序分量,一共三十条机械特性曲线,然后把这三十个机械特性曲线合成而得,这一切都有电子文档来完成。

李银午

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发表于:2011-02-14 17:11:02
11楼
就连各次谐波对于电机的实际转速的转差率都是各算各的。

李银午

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发表于:2011-02-14 17:19:16
12楼

我画的变频器的机械特性曲线总的方法本人还未发现问题,但由于公式用的烦杂,不敢保证每一情节无误,就如有的频率在转差率等于1时,也就是启动转矩为啥出现负的脉冲,自己还是有点疑惑。

最后还是要感谢刘老师回复,谢谢!

李银午

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发表于:2011-02-14 19:31:24
13楼
引用刘志斌 的回复内容:

4、例如,当变频器输出频率恰好是额定转差、2倍的额定转差或三倍的额定转差时,其机械特性曲线应与工频时的稳定运行区相似;

5、而你现在画出的低频率时的机械特性曲线完全是错误的,正确的应该是转差率为1时,即转差恰好是额定转差、2倍的额定转差或三倍的额定转差时,电机转矩恰好是额定转矩、2倍的额定转矩、3倍的额定转矩或转矩很大的时候,且与工频稳定运行区相似或平行;




我没记错的话,交流电机的机械特性曲线应该是有个临界转差率,临界转差率对应的转矩应该是最大转矩,转差率等于1时对应的转矩为启动转矩。转差率在零和临界转差率之间,是电机运行的稳定去。临界转差率和转差率1之间是不稳定区。

对于刘老师的上面两点没搞懂。怎么“当变频器输出频率恰好是额定转差、2倍的额定转差或三倍的额定转差时,其机械特性曲线应与工频时的稳定运行区相似;”?

刘志斌

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发表于:2011-02-14 22:50:40
14楼

引用李银午 的回复内容:……我用的不是仅工频工频运行的公式,而是变频器的输出电压的一到十五次谐波,偶次谐波为零,七次谐波再分出正负序分量,一共三十条机械特性曲线,然后把这三十个机械特性曲线合成而得,这一切都有电子文档来完成。


1、就是计算谐波的机械特性时,同样不能用工频时的转差率公式;

2、所以你画出的低频的机械特性曲线是错的;

3、低频段的机械特性和工频时的稳定区是平行关系;

4、或者这样说,当你画频率=临街转差时的机械特性时,画出来的机械特性曲线恰好是和工频时机械特性曲线的稳定区曲线段相同!

 

刘志斌

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发表于:2011-02-14 23:03:19
15楼
引用李银午 的回复内容:引用刘志斌 的回复内容:

……怎么“当变频器输出频率恰好是额定转差、2倍的额定转差或三倍的额定转差时,其机械特性曲线应与工频时的稳定运行区相似;”?


1、异步电机的转子感应电流,只与转差有关,与转差成正比,而与转差率没有关系!

2、所以电机转矩也只与转差有关,与转差成正比;

3、这实际上就是,你坐在转子上看异步电机的转子电流、电磁转矩的方法,也就是坐标变换的方法!

4、只要电机磁场恒定,转差一样,转子电流就一样,转矩就一样,实际上就是“矢量控制中说的矢量控制转矩电流”的说法,本质是控制转差,而并非矢量控制;

李银午

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发表于:2011-02-15 09:20:56
16楼
引用刘志斌 的回复内容:

 


 

1、就是计算谐波的机械特性时,同样不能用工频时的转差率公式;


我计算谐波机械特性时,根本没有用工频的转差率公式,而是用的各次谐波的转差率公式,如二次谐波,如果极对数为2的电机的转速是750RPM,那么对于工频转差率0.5,计算二次谐波机械特性时,转差率=(3000-750)/3000=0.75

刘老师,不知我讲清楚了吗?

李银午

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发表于:2011-02-15 09:33:56
17楼
引用刘志斌 的回复内容:引用李银午 的回复内容:引用刘志斌 的回复内容:

……怎么“当变频器输出频率恰好是额定转差、2倍的额定转差或三倍的额定转差时,其机械特性曲线应与工频时的稳定运行区相似;”?


 

1、异步电机的转子感应电流,只与转差有关,与转差成正比,而与转差率没有关系!

2、所以电机转矩也只与转差有关,与转差成正比;

3、这实际上就是,你坐在转子上看异步电机的转子电流、电磁转矩的方法,也就是坐标变换的方法!

4、只要电机磁场恒定,转差一样,转子电流就一样,转矩就一样,实际上就是“矢量控制中说的矢量控制转矩电流”的说法,本质是控制转差,而并非矢量控制;



对于第一点来说,刘老师说的没错,转子电流是和转差成正比,对没错。可刘老师如果将转子电流折算到定子侧呢,这个I2‘应该与转差率又关了吧。请参看:

http://unit.xjtu.edu.cn/sspdj/ybj/sec1204.htm

这上面有计算交流电机的相关公式,我完全是照这些公式计算的。至于矢量方面问题我也是再学习过程,退休之人知道一点算一点。

李银午

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发表于:2011-02-15 09:44:36
18楼
变频器输出频率5Hz,输出电压22V时的机械特性曲线如下:

刘志斌

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发表于:2011-02-15 09:51:41
19楼

引用李银午 的回复内容:……用的各次谐波的转差率公式,如二次谐波,如果极对数为2的电机的转速是750RPM,那么对于工频转差率0.5,计算二次谐波机械特性时,转差率=(3000-750)/3000=0.7、……

 


 

1、先画出工频机械特性曲线;

2、纵坐标Y为转子转速n2,这样n1到n2级为转差;

3、横轴坐标为转矩,这样就与一般机械曲线表示方法一致;

4、计算时注意先确定转差零点、额定转差、临界转差、零速转差对应的转矩点;

5、注意各个频率、电压下的机械特性曲线是平行的;

6、与工频特性曲线相比,高转差段依次被截去,直到只剩余稳定区段、额定转矩段、到零点!


刘志斌

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发表于:2011-02-15 09:58:27
20楼
7、你如果能做出各个频率段,SPWM波的平均电压正弦波形的能量与SPWM波的能量比,即效率,最好!

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