分享

关于电机在弱磁状态下的调速问题

 吉水书院 2011-05-12


什么叫弱磁呢?什么情况下应该考虑这个问题呢?

答:当电机需要超过额定转速运行时,需要用到弱磁,

弱磁出现在直流控制中的较多,直流电机在满磁下在额定速度下可以输出最大转矩,要想得到更高的速度就得减小励磁,但是是以减小转矩为代价的.一般直流调速器用到的多.

弱磁的概念来自于直流传动控制,在其速度计算公式中速度与磁场的强度成反比。一般电机的控制在其达到额定转速之前是按照恒转矩方式进行控制的,电机速度与电枢电压成正比,而达到了额定转速后则按照恒功率方式进行控制,电枢电压恒定,电机速度与磁场强度成反比。交流电机的矢量控制是根据直流电机的模型进行控制的,因以沿用了直流电机的概念。

变频器输出电压不会超过进线电压.现在一般电机额定电压是380额定频率是50,电源电压一般也是380,当频率超过50.但输出电压不能超过380,导致磁通变小,自然回导致力矩下降.

若电机额定频率是100HZ额定电压380,那在100HZ以上才是弱磁区.

转矩闭环是相对于电流闭环而言的(不讨论转速闭环,因这和转速闭环不冲突)。对恒磁通情况,转矩是正比于电流的。但对于变磁通方式,转矩并不只正比于电流,还与磁通(并不是励磁电流)成反比。

在电流闭环情况下,当电机弱磁时,功率不变,但转矩降低,降低的原因是电流受控制系统限制不再增加,而磁通却减小了。

在转矩闭环情况下,当电机弱磁时,为保证转矩不降低,输出电流要相应的增加以弥补磁通减小的损失。此时电机会处于过载状态,输出功率也就相应的增大了。

电机输出高于额定功率的功率不是什么稀奇的事,只要电机能承受,闭环系统的优越性就可以发挥的淋漓尽致!

关于电机在弱磁状态下的调速问题

在电机应用上必须保证在额定转速以下呢?如果要超过了额定转速应该调整有关弱磁方面的哪些参数呢?

在传动专业,调速范围和弱磁升速尽管是专业术语,但也是热点专业知识,就是说,大量应用的专业知识。如果一个电机,讨论它的调速范围和驱动能力的话,不会不涉及弱磁调速、恒转矩特性、恒功率特性等概念,因为一个电机的外特性,就把这个电机的特性包括了。我们在讨论一个电机的基础知识的时候,总是要涉及讨论对象----电机的机械特性。对应一个电机,就对应一个电机模型和机械特性(电机的外特性是机械特性的极限状态)

上述这些,都是电机和传动知识的基础概念,那么变频器的控制是怎么来实现对一个特定电机的机械特性的呢?这就是变频器对电机做静态和动态识别后,通过对电机模型的计算和自动参数设置来实现的。有了这个特定的电机模型,变频器即可完成对该电机的精确控制,使电机按照建立的模型(机械特性)输出自己的能力。

电机建模对于操作者来说是很简单的,它的测试与计算完全是由变频器自动完成的,不需要人去干涉。比如:把一个电机的铭牌数据准确的输入,通过变频器的辨识参数(P115=1/2/4/5)执行就可以了。这里,电机的额定电压、额定电流、额定转矩、额定功率、额定功率因数、额定转速(或者额定滑差)、最高转速、转速传感器相关参数的设置,都是必要的。不要设置错误,否则会引起建模的误差,导致机械特性的偏移,影响电机的驱动特性。在这里,没有什么特定的弱磁参数要去设置,都是系统自动计算的、自动执行的特性,没有人为的干预。

不过要说明的是,交流调速控制方式对电机机械特性的影响需要注意:

采用V/F控制方式时,电机的机械特性不变,但是在转速0--15Hz范围,不能实现恒转矩调节特性,在额定转速至最高转速弱磁范围,转矩是不可控的,恒功率特性不能自动实现,需要人为监控和调节负载实现,否则会因电流超限而引起过载事故;

采用SLVC(无转速传感器的矢量控制)控制方式时,电机的机械特性不变,在转速0-5Hz范围,不能实现恒转矩特性,其后完全满足电机的机械特性控制要求,特别是弱磁升速的恒功率范围,恒功率调节是自动的,不会超载,因为,变频器对功率作了限制,如果过载,转速会自动跌落,而保持功率恒定。

采用VC(有转速传感器的矢量控制)控制方式时,电机的机械特性不变,在转速1Hz以上即可完全满足电机的机械特性控制要求。即额定转速以下恒转矩调节;额定转速以上恒功率调节。

综上,我们讨论弱磁问题,其实就是讨论变频器对电机矢量控制的问题(当然现在还有一种控制叫DTC----直接转矩控制,也能自动的满足电机机械特性调速的要求。这里不涉及)。交流传动的弱磁调速也好,恒转矩调速也好,都与矢量控制有不解之缘。  

弱磁里指的超过额定转速,实际上指的是电机磁场转速超过了额定转速,并不是转子的转速。 比如:某台变频器驱动电机,电机额定频率50HZ,速度闭环控制,做了转矩限幅,在外力的作用下电机的转子被拉到高速80HZ,但此时实际给这台变频器的给定频率只有40HZ,一直处于发电状态,这种情况下是不能算做弱磁的。可以说电机磁场转速超过了额定频率就开始弱磁,但磁场转速可不是给定频率,磁场的旋转速度就是同步转速呀,要是异步机应该还比转速快呢。 2、对于所说的制动工况,道理也是一样。只要磁场速度没有超过额定频率,就算不得弱磁。 斜坡制动,转矩与转子速度相反,但磁场方向和转子方向是一致的。 反接制动,转矩与转子速度相反,磁场方向和转子方向也是相反的。 电机的转矩并不是只和磁通有关,还与电流有关。制动时的转矩一定并不是因为磁通下降了,而是因为电流限幅的原因,电机不能提供更高的转矩,太高电机发热会很严重。这也是一些变频器样本里提出制动力矩指标的原因之一。


    本站是提供个人知识管理的网络存储空间,所有内容均由用户发布,不代表本站观点。请注意甄别内容中的联系方式、诱导购买等信息,谨防诈骗。如发现有害或侵权内容,请点击一键举报。
    转藏 分享 献花(0

    0条评论

    发表

    请遵守用户 评论公约

    类似文章 更多