恒功率负载的变频调速时减小功率的对策

    1．基本考虑电动机在fx>fN时的有效转矩线也具有恒功率性质，应考虑利用电动机的恒功率区来带动恒功率负载，使两者的特性比较吻合。    2．fx≤2fN时的电动机功率。以fmax=2fN为例，因为电动机的最高转速比原来增加了一倍，则传动比λ′也必增大一倍，为λ′=6。图5-18b画出了传动比增大后的机械特性曲线。其计算结果如下：    (1)电动机的额定转矩。因为λ′=2A，所以负载转矩的折算值减小了一半：    TMN≥T′Lmax =30N·m    (2)电动机的额定转速。因为电动机在额定转速时，负载的转速降低了一半：
    (3)电动机功率
    取 PMN = 3. 7kW。    可见，所需电动机的功率减小了一半。由于电动机的工作频率过高，会引起轴承磨损及动平衡等方面的问题，故对于卷取机一类的必需连续调速的机械来说，电力拖动系统的电动机功率已经不大可能进一步减小了。    3．fx≤2f、两挡传动比时的电动机功率。有些机械对转速的调整只在停机时进行，而在工作过程中并不调速，如车床等金属切削机床的调速。对于这类负载，可考虑将传动比分为两挡，如图5-19所示。图中，为了便于观察，将电动机轴上的转矩和转速折算到负载轴上：T′MN和n′MN分别为在低速挡时电动机额定转矩和额定转速的折算值；T″MN和T″MN分别为高速挡时电动机额定转矩和额定转速的折算值。
    图5-19    fx≤2fN，两挡传动比带恒功率负载    (1)低速挡当电动机的工作频率为fmin~fmax时，负载转速为nLmin~nLmid.mid（nLmid是高速挡与低速挡之间的分界速）。    (2)高速挡当电动机的工作频率为fmin~fmax时，负载转速为nLmin~nLmax。    (3)中间转速nLmid的计算忽略电动机转差率变化的因素，则在低速挡有     (5-13)式中αf-频率调节范围。    在高速挡有    （5-14）    由式(5-13)和式(5-14)得
    从而，频率调节范围与负载调速范围之间有如下关系：    (5-15)    所以，中间速的计算如下：     (5-16)    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，则所需电动机功率也与负载所需功率接近，如图5-19中的面积OA′H″G″。