电机转矩计算 - 图文

第三章 交流笼型电动机软起动设备的工程应用

3.1 交流电动机软起动参数计算基础

3.1.1 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＝ · · ＝ · (kg·m) (3-1)

375

dt

4g GD2

60 dN

dt

GD2

2Л

dN

式中MB 加速转矩＝MM — ML (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； N 转速（转／分）； T 时间（秒）； g 重力加速度m2/s。 3.1.2 加速、减速时间的确定

由式3-1可知由于由零速加速至速度N所用的时间t

N t＝ ∫O (3-2) GD2

375MB

dN

dt

根据式3-2，如能给出加速转矩MB，则能求出加速时间t加，而若给出减速转矩，则能求出减速时间t减。若计算式3-2积分时，以最简单的情况，当阻力矩ML＝常量，GD为常量，则

GD2

t＝ (3-3) (N－0).

375 (M－MC)

1

2

实际上考虑到转矩的变动，转矩M用其平均值给出。 下面举例说明：

例一：一传送带的传动电机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：求取速度变化差ΔN（其中0.03为转差率） 120×50

ΔN＝ (1－0.03)－0 ＝1450转／分

4 求取电机电磁转矩MM

975×3.7

MM＝ ＝2.49kg·m.

1450 求取加速时间

0.212×1450

t加＝ ＝1.07秒

375×(2.06×1.1－1.5) 其中系数1.1为实际整定加速系数。

求取减速时间t减

0.212×1750

t减＝ ＝0.13秒

375(2.06×0.2+1.2)

其中系数0.2为减速系数

显然本例讨论的是负载转矩为恒值常数。而对平方转矩负载，可见下例。 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、减速转矩做为加速时的做功转矩，是不合适。为此提出下面公式：

GD2 Nmax

加速时间t加＝ （秒） (3-4)

375?MAmin 其中MAmin最小加速转矩(kg·m) Nmax最高转速（转／分） 减速时间t减

GD2 Nmax 375?MDmin

2

t减≥ （秒） (3-5) 其中NAmin最小减速转矩(kg·m) 式中NAmin，NDmin可用图表示（图3-1）

M 实际上除设计者外，多数都不计算，

电机转矩 TAmin这里给出的只是工程整定前的预置参数。 3.1.3 惯性转矩GD2

负载转矩 惯性转矩有时也称飞轮转矩，它是为

NmaxTDmin使静止物体在一定时间内加速到某一速度

N电机再生制动转矩 时物体质量的度量，他与物体质量形状有

图3-1 最小加减速转矩

关，工业应用的是以kg·m２为单位。一般在

软起动参数整定时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。这里还需指出的是,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。

如设减速器的效率100％。 电机侧减速齿数G1，负载侧减速齿数G2 G1

则 N2＝ ?N1

G2 G2

M2＝ ?M1

G1 G1 2 22

(GD)＝( )? GD

G2 其中：G齿轮齿数；

M2 ，M1负载侧，电机侧转矩； N2 ，N1负载侧，电机侧转速。

3.2 采用软起动时基本参数工程整定

3

3.2.1 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。

U MU MAMKMSMMMB电机UNUtemUSi}taccUtem-Uini}tR负载MNMMOSMLOMBOSUN-UiniMLnSnKnNHSY△n 速度变化量 nN 额定速度（转/分）tUSi 起始电压 UN 额定电压（伏）U 端电压 MN 电机额定转矩（Kg·m）MLO 电机起始转矩（Kg·m） t 运行时间（秒）tR 起动积分时间（秒） I 起始电流 （安） 图3-2 电压斜坡ML 负载转矩 MLO t=0时负载转矩MB 起始电压电机加速转矩 MA - ML MA 电机固有特性的起动转矩（即堵转转矩） MN 电机额定转矩 MMOS 软起动t=0时电机转矩MBOS 软起动t=0时加速转矩 要求: MBOS=MMOS -MLO≥0.15MN 图3-3 典型交流电动机与负载转矩-速度关系n

Us＝UN× （3-6） MLO＋0.15MN MA 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 与US起始电压对应的起始电流IS

S

US

I＝ID× （3-7）

UN

其中IS — 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）ΔMαΔU2，转换推导出。关于MBOS工程上设定为：

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