3.1 交流电动机软起动转矩平衡方程
交流电动机软起动转矩平衡方程也称为电动机惯性系统运动方程。当负载转矩为ML,电机转速额定值为N时,电动机惯性系统运动方程为:
MB = (GD2/9.55) (ΔN / t)
其中:
- MB:加速转矩(kg·m)
- MM:电机转矩(kg·m)
- ML:负载转矩(kg·m)
- GD2:电机飞轮转矩 + 换算到电机轴上的负载飞轮转矩(kg·m²)
- N:转速(转/分)
- t:时间(秒)
- g:重力加速度(m²/s²)
3.2 加速、减速时间的确定
由式3-1可知:
t = (GD2 ΔN) / (9.55 MB)
根据此式,如果给出加速转矩MB,则可以求出加速时间t加;如果给出减速转矩,则可以求出减速时间t减。
在计算式3-2积分时,若以最简单的情况(阻力矩ML = 常量,GD2 = 常量),则:
t = (GD2 ΔN) / (9.55 MB)
实际上,需考虑到转矩的变化,转矩M用其平均值给出。
示例一:传送带传动电机
传送带的传动电机为3.7KW四极电机,归算到电机轴上的转动总惯量GD2 = 0.212kg·m²,负载转矩最大MLmax = 1.5kg·m,最小负载转矩MLmin = 1.2kg·m;求电机加、减速时间。
解:
- 求速度变化差ΔN(其中0.03为转差率):ΔN = (1 - 0.03) - 0 = 1450转/分
- 求电机电磁转矩MM = 2.49kg·m
- 求加速时间t加 = 1.07秒(其中系数1.1为实际整定加速系数)
- 求减速时间t减 = 0.13秒(其中系数0.2为减速系数)
此例讨论的是负载转矩为恒值常数的情况。而对于平方转矩负载,请见下例。
示例二:平方转矩下的加减速时间计算
由于平方转矩的性质,负载转矩随速度大幅度变化,仅用平均加、减速转矩作为加速时的做功转矩是不合适的。为此,提出以下公式:
加速时间t加 = (GD2 Nmax) / (9.55 MAmin)
减速时间t减 ≥ (GD2 NAmin) / (9.55 MBOS)
其中:
- MAmin:最小加速转矩(kg·m)
- Nmax:最高转速(转/分)
- NAmin:最小减速转矩(kg·m)
实际上,除设计者外,多数都不计算,这里给出的只是工程整定前的预置参数。
3.3 惯性转矩GD2
惯性转矩有时也称飞轮转矩,它是为使静止物体在一定时间内加速到某一速度时物体质量的度量,他与物体质量形状有关,工业应用的是以kg·m²为单位。
在软起动参数整定时,一般都要求设计者给出这一数值。本手册本章也给出通用负载的GD2参数值范围。
还需指出的是,若电机通过齿轮机与负载相联,那么在GD2计算时,要考虑减速比的折算。
(GD2) = (G1/G2)² GD2
其中:G为齿轮齿数。
3.4 采用软起动时基本参数工程整定
3.4.1 斜坡电压起始值
斜坡电压起始值Us如图3-2所示,在计算中引用的参数定义见图3-3。Us = UN × (ΔMα / MLO)
其中:
- MLO---t = 0时负载转矩
- MLO + 0.15MN---t = 0时加速转矩
- MA---t = 0时全压起动时电机转矩
- US:起始电压
- UN:额定电压
- ΔMα:电机转矩与起始电压对应的转矩变化量
起始电流ISIS = ID × (US / UN)
其中:
- ISIS:施加起始电压后的起始电流
- ID:全压起动时的起始电流
式3-6是根据图3-3所示,使电机由某一速度加速到某一速度,转速变化量Δn时,所需加速转矩MBOS。再根据电动机端电压与转矩关系(式1-1>
对于一般的负载,自由停止和软停止都可以使用
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