李順吉，常 云

（安陽鋼鐵集團(tuán)公司煉鐵廠，河南安陽455000）

0 概述

隨著變頻技術(shù)的推廣與應(yīng)用，交流電機(jī)恒功率調(diào)速變得十分方便。所謂交流電機(jī)恒功率調(diào)速就是在保持交流電機(jī)額定電流不變的前提下，電機(jī)的額定輸出功率（額定轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)速的乘積）恒定不變。只有在電機(jī)工頻運(yùn)行時(shí)的實(shí)際負(fù)載轉(zhuǎn)矩小于電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩時(shí)，才能對(duì)電機(jī)進(jìn)行恒功率變頻調(diào)速。

1 恒功率調(diào)速基本規(guī)律

交流電機(jī)恒功率調(diào)速的基本規(guī)律包括以下三個(gè)方面：

1）電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速隨頻率的升高而升高（正比關(guān)系）；

2）電機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩隨著頻率的升高而降低（反比關(guān)系）；

3）電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速降隨著頻率的升高而增加（正比關(guān)系）。

一般矢量控制變頻器通過設(shè)置相關(guān)參數(shù)控制變頻器輸出頻率，而用戶最終要求的是電機(jī)的轉(zhuǎn)速，這時(shí)就需要根據(jù)要求的電機(jī)轉(zhuǎn)速和實(shí)際負(fù)載轉(zhuǎn)矩計(jì)算求解變頻器的輸出頻率。

2 頻率計(jì)算

交流電機(jī)二倍額定頻率恒功率調(diào)速機(jī)械特性如圖1。

下面以安鋼煉鐵廠3#高爐布料器溜槽旋轉(zhuǎn)電機(jī)恒功率調(diào)速為例進(jìn)行頻率計(jì)算。

2.1 計(jì)算方法

設(shè)電機(jī)額定轉(zhuǎn)速ne=1370rpm，額定轉(zhuǎn)速降Δne=130rpm，負(fù)載實(shí)際轉(zhuǎn)矩M=0.5Me。那么，電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速為1500rpm時(shí)的電源頻率計(jì)算方法如下：

設(shè)電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速為1500rpm時(shí)的電源頻率f=x，則與工頻時(shí)的同步轉(zhuǎn)速no=1500rpm相比對(duì)應(yīng)的同步轉(zhuǎn)速為

工頻額定運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)速降為

1500-1370=130（rpm）

工頻運(yùn)行時(shí)的實(shí)際轉(zhuǎn)速降為

0.5 ×130=65（rpm）

頻率為x時(shí)的轉(zhuǎn)速降為

X÷50×65=1.3 x

頻率為x時(shí)的同步轉(zhuǎn)速為

(1)代入(2)得：

30 x=1500+1.3 x

解之得

x=52.264808(Hz)

電機(jī)實(shí)際運(yùn)行于圖2A點(diǎn)。

2.2 理論驗(yàn)算

當(dāng)f=52.264808(Hz)時(shí)，

電機(jī)同步轉(zhuǎn)速：

no1=52.264808÷50×1500=1568（rpm）

電機(jī)額定轉(zhuǎn)速降：

Δn1=52.264808÷50×130=135.888（rpm）

電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速降：

135.888 ×0.5=68（rpm）

電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速為：

1568-68=1500（rpm）

與計(jì)算值完全相符。

2.3 電機(jī)功率（發(fā)熱）效驗(yàn)

P=ωT=2πnT=2π × 1500/1370 × ne× 0.5TN=0.55PN＜PN

滿足功率（發(fā)熱）要求。

3 補(bǔ)充說明

1）先使電機(jī)在恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速范圍內(nèi)短暫運(yùn)行，負(fù)載轉(zhuǎn)矩可以從變頻器控制盤液晶顯示屏實(shí)際信號(hào)顯示模式中直接讀出。

2）只有在實(shí)際負(fù)載轉(zhuǎn)矩小于電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩的前提下，才能對(duì)電機(jī)進(jìn)行恒功率變頻調(diào)速，并且一定要進(jìn)行功率效驗(yàn)，否則電機(jī)可能發(fā)熱甚至燒毀。

[1]呂汀.變頻技術(shù)原理與應(yīng)用[M].2版.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2011.

[2]薛曉明.變頻器技術(shù)與應(yīng)用[M].北京：北京理工大學(xué)出版社，2009.