無刷電動機 AC調(diào)速電動機的轉(zhuǎn)速-轉(zhuǎn)矩特性

AC調(diào)速電動機

AC調(diào)速電動機通常具有如下圖所示的轉(zhuǎn)速-轉(zhuǎn)矩特性。

AC調(diào)速電動機

① 連續(xù)運行領(lǐng)域
在規(guī)格額定內(nèi)可以連續(xù)運行的領(lǐng)域。

② 使用限制領(lǐng)域
在連續(xù)使用限制領(lǐng)域內(nèi)連續(xù)運行時,電動機殼體溫度可能會超過90℃。在使用限制領(lǐng)域內(nèi)使用時,請確保電動機殼體溫度在90℃以下。

③ 起動轉(zhuǎn)矩
表示電動機可以啟動的轉(zhuǎn)矩大小。

④ 容許轉(zhuǎn)矩
表示在安裝減速機使用時可以驅(qū)動的負(fù)載轉(zhuǎn)矩大小。在特性圖的范圍內(nèi)使用。

變頻器

變頻器通常具有如下圖所示的轉(zhuǎn)速-轉(zhuǎn)矩特性。
變頻器通過改變施加到電動機的電壓頻率來改變轉(zhuǎn)速,因此,與感應(yīng)電動機的特性相同,負(fù)載轉(zhuǎn)矩也會導(dǎo)致轉(zhuǎn)速的變化。

變頻器

關(guān)于使用界限線和減速機連接時的容許轉(zhuǎn)矩

調(diào)速電動機的輸入會根據(jù)負(fù)載和轉(zhuǎn)速而變化。
負(fù)載越大,轉(zhuǎn)速越低,溫度上升越高。
AC調(diào)速電動機和變頻器的轉(zhuǎn)速-轉(zhuǎn)矩特性圖中有“使用界限線”,該線下方為連續(xù)運行領(lǐng)域。
“使用界限線”表示在不超過電動機的容許最高溫度下連續(xù)(對于可逆電動機是30分鐘)運行的極限,由電動機的溫度決定。
是否在實際的負(fù)載和轉(zhuǎn)速下使用,需要通過測量電動機殼體溫度來判斷。通常,如果電動機殼體溫度在90℃以下,則根據(jù)繞組絕緣等級可以連續(xù)運行。但是,電動機溫度越低,電動機壽命越長,因此建議在盡可能降低電動機溫度的條件下使用。
使用減速機時,請使用低于“減速機連接時的容許轉(zhuǎn)矩”的轉(zhuǎn)矩。如果使用減速機并超出此轉(zhuǎn)矩運行,可能會導(dǎo)致壽命縮短或損壞。

可變速度范圍(速度比)和負(fù)載率

AC調(diào)速電動機的可變速度范圍內(nèi),最低轉(zhuǎn)速和最高轉(zhuǎn)速的比作為速度比,負(fù)載率(起動轉(zhuǎn)矩與負(fù)載轉(zhuǎn)矩的比)較小的范圍內(nèi),速度比可以大到1:15(如下圖的負(fù)載率40%的情況),可以在較寬的范圍內(nèi)運行。
相反,負(fù)載率較大時,速度比會減小。

負(fù)載率與速度比

讓我們來看看負(fù)載率與速度比的關(guān)系。實際使用時,通常會與減速機組合使用,這里也以這個例子來解釋。

從圖中讀取的MSD系列的負(fù)載率40%和負(fù)載率50%時的連續(xù)運行領(lǐng)域和速度比如下表所示。
負(fù)載率40%時可以有很大的速度比,但負(fù)載率50%時速度比會減小。這樣,AC調(diào)速電動機通常無法在寬范圍內(nèi)運行。如果想要在寬范圍內(nèi)運行,請選擇起動轉(zhuǎn)矩較大的電動機(安裝尺寸大一個等級的電動機)。
對于無刷電動機,這種情況則不存在,可以像虛線那樣在寬范圍內(nèi)運行。

負(fù)載率與速度比
負(fù)載率 
[%]
連續(xù)運行領(lǐng)域 速度比
最低轉(zhuǎn)速 
[r/min]
最高轉(zhuǎn)速 
[r/min]
40 18 280 1:15
50 70 275 約1:4

使用減速比大的減速機時的速度比

起動轉(zhuǎn)矩也受到減速機最大容許轉(zhuǎn)矩的限制,因此,在減速比大的減速機使用時,負(fù)載率是相對于減速機的最大容許轉(zhuǎn)矩的負(fù)載轉(zhuǎn)矩。
在前面的例子中,我們使用了減速比5的減速機,這里我們確認(rèn)使用減速比100的減速機時的速度比。

使用減速比大的減速機時的速度比

減速比為100的減速機4GN100K最大容許轉(zhuǎn)矩為8n·m,負(fù)載比率30%和負(fù)載比率50%時的速度比如下表所示。

負(fù)載率
[%]
連續(xù)運行領(lǐng)域 速度比
最低轉(zhuǎn)速
[r/min]
最高轉(zhuǎn)速
[r/min]
30 0.9 14.2 1:15
50 0.9 14.0 1:15

這樣,使用減速比大的減速機和組合使用時,不需要過多考慮負(fù)載率,就可以進行速度比大的運行。