电动机在fx≤fN时的带负载能力

    1．连续负载。当电动机在低频下连续运行时，影响其带负载能力的主要因素是温升，而影响温升的因素有：    (1)电动机的功耗功耗是导致电动机发热的原因。低频运行时：    铜损-由于额定电流不变，故Pcu无变化。    铁损-不论是磁滞损耗，还是涡流损耗，都和频率有关，故低频时，PFe将减少。    机械损耗-摩擦损耗和风阻损耗都和转速有关，低速时，Pm也减小。    综合起来，电动机在低频运行时的功率损耗将有所下降，如图5-11所示。    (2)散热效果。一般情况下，电动机的散热主要靠自带的风扇叶和内部的通风。转速下降时，风扇叶的风量和内部的通风情况都将变差，散热效果下降，如图5-12所示（图中，a为热扩散率）。
    图5-11    功耗与频率的关系    比较图5-11与图5-12可知，低频运行时，散热效果的下降比功耗的下降快，故总体来说，电动机的带负载能力将下降。由于散热效果的下降具有非线性的特点，故对于电动机带负载能力的规定，通常是作分段近似处理的。    (1) fx=fN/3~fN。散热效果的下降与功耗的下降差别较小，一般认为：    1)矢量控制时，带负载能力不变，如图5-13中曲线①所示。    2) V/F控制时，由于ku>kf，励磁电流和磁通都大于正常值，增大了铜损和铁损，故带负载能力有所下降，但下降的幅度不大，通常认为，当fx=fN/3时，其带负载能力约为额定情况时的80%～90%，如图5-13中曲线②所示。
    图5-12    散热效果（热扩散率a）与频率的关系
    图5-13    fx≤fN时的带负载能力    ①-矢量控制②-V/F控制    (2) fx<fN/3散热效果下降较多，电动机的带负载能力也迅速下降。    1)矢量控制时，fx=fN/10时的带负载能力约为额定情况时的70%~80%。    2) V/F控制时，fx=fN/10时的带负载能力约为额定情况时的50%。    以上情况如图5-13所示。    2．短时负载对于短时负载，可以不考虑发热问题。电动机的带负载能力将主要取决于变频器的过载能力以及电动机在低频时产生电磁转矩的能力。    (1)矢量控制时，如工作时间不超过1min，则在变频的全范围内(fx=0~fN)，电动机的带负载能力都可以达到额定转矩的150%，如图5-14中的曲线①所示。如工作时间超过1min，则按反时限特性下降。    (2) V/F控制时，如工作时间不超过1min，则当fx=fN/3时，电动机的带负载能力约为额定转矩时的130%，而当fx=fN/10时，电动机的带负载能力约为额定转矩的105%，如图5-14中曲线②所示。若工作时间超过1min，则按反时限特性减小。    3．fx≤fN时的有效功率线按式（5-1）算出各种情况下的有效功率线，如图5 -15所示。图中，曲线①为连续负载、V/F控制时，曲线②为连续负载、矢量控制时，曲线③是短时负载、V/F控制时，曲线④是短时负载、矢量控制时的有效功率线。
    图5-14    短时负载时的带负载能力    ①-矢量控制②-V/F控制
    图5-15    fx≤fN时的有效功率线    ①-连续负载，V/F控制②-连续负载，矢量控制③-短时负载，V/F控制④-短时负载，矢量控制    如果改善电动机的散热条件（如电动机另带冷却风机），则即使是长期连续负载，所得结论也与上述“短时负载”时相同。