小孙学变频学习笔记（十）异步电动机的低频带载能力

目录

• 一、小孙学变频学习笔记
• • [1. 异步电动机的低频带载能力](#1. 异步电动机的低频带载能力)
  • • • 低频运行时磁通会减少
      • 转矩提升
      • 转矩提升不能过分
      • 离心浇铸机的电机特性
  • 附学习参考网址
  • • 欢迎大家有问题评论交流 (* ^ ω ^)

一、小孙学变频学习笔记

1. 异步电动机的低频带载能力

• 保持磁通的原理
  
• 实际的情况
  
  
• 图中表示电压和频率成正比的u/f线被称为基本u/f线，表明变频器输出的最大电压为380V，与其对应的频率被称为基本频率，用fba表示
• 一般基本频率要等于电机的额定频率
• 电磁转矩的公式
  
• 在公式中电流不允许超过额定电流，那么负载能力就主要取决于磁通了
• 在异步电机定子绕组电路中，Ux和Ex之间的区别主要是绕组电阻的电压降
  
• 所以磁通的计算公式如下图所示
  
• 文章开头的两个式子的主要区别就是电阻的压降，这个压降和频率无关
• 所以电动势以频率fx运行时，磁通的大小和以下因素有关
  1. 变频器的输出电压U1x越大，磁通越大
  2. 电动机的负载越重，电流越大，磁通越小
  3. 频率下降时，电阻压降在电源电压中的比例越大，磁通越小

低频运行时磁通会减少

• 如图所示，在频率降低的情况下，磁通减小了
  
• 在ku=kf的前提下，频率下降理想空载点就会下移，但是电动机的机械特性基本不变，那么它的临界转矩就会减小，带负载能力会下降，重载启动可能会失败
  

转矩提升

• 低频得到额定磁通的途径主要是提高电压
  

• 在10Hz时想要得到额定磁通，反电动势应该有70V，加上电阻压降，变频器的输出电压需要有100V，所以补偿24V的电压就可以增加磁通，这种方法一般叫做电压补偿，转矩补偿或者转矩提升

• 通过提高SVPWM的占空比来提高电压
  

• 提高后可以使临界转矩和额定频率一样
  

转矩提升不能过分

• 离心浇铸机在重载运行时，加电压补偿就会报过电流，不加补偿反而能正常工作
  

• 如图所示：

  线段1:40hz以下的特性，电动机负载约为30%

  线段2:40hz以上的特性，负载约为97%

  曲线3：补偿15%，10hz时电压是额定电压的32%，磁通为120%，会产生尖峰电流

  曲线4：原理同上

• 根本问题在于轻载启动的时候，电流比较小，电阻压降也很小，此时补偿的电压会导致磁通大于额定磁通，磁路饱和，产生尖峰电压
  

离心浇铸机的电机特性

离心浇铸机通常采用三相异步电动机或永磁同步电机，其核心特性如下：

• 高启动转矩：需克服模具和金属液的惯性，启动转矩通常为额定转矩的1.5-2倍。
• 调速范围宽：转速调节范围需覆盖浇铸（低速）和离心成型（高速）阶段，比例可达1:10。
• 过载能力：瞬时负载波动大，电机需具备短期过载150%的能力。
• 散热设计：连续运行条件下要求强制风冷或水冷结构。

变频器的关键注意事项

参数匹配

• 变频器额定功率应比电机标称功率高20%-30%，以应对离心启动时的瞬时电流冲击。
• 载波频率建议设为8-12kHz，过高会导致电机发热，过低可能引起噪音。

控制模式选择

• 采用矢量控制模式而非V/F控制，确保低速时转矩稳定。
• 需配置速度闭环反馈（编码器或霍尔传感器），转速控制精度要求±0.5%。

保护功能配置

• 必须设置转矩限制功能，防止机械过载损坏模具。
• 配置直流制动功能，减速时间建议设定为30-60秒，避免急停导致材料偏析。

EMC防护

• 输出侧安装dv/dt滤波器，抑制高频谐波对电机绝缘的损害。
• 动力电缆与信号电缆间距需大于30cm，或采用屏蔽层接地。离心浇铸机

附学习参考网址

1. 为什么电机低速控制 (无速度传感器控制）很难

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