交流電機恒功率調速頻率計算

李順吉，常 云

（安陽鋼鐵集團公司煉鐵廠，河南安陽455000）

0 概述

隨著變頻技術的推廣與應用，交流電機恒功率調速變得十分方便。所謂交流電機恒功率調速就是在保持交流電機額定電流不變的前提下，電機的額定輸出功率（額定轉矩與額定轉速的乘積）恒定不變。只有在電機工頻運行時的實際負載轉矩小于電機額定轉矩時，才能對電機進行恒功率變頻調速。

1 恒功率調速基本規律

交流電機恒功率調速的基本規律包括以下三個方面：

1）電機的同步轉速隨頻率的升高而升高（正比關系）；

2）電機的額定轉矩隨著頻率的升高而降低（反比關系）；

3）電機的額定轉速降隨著頻率的升高而增加（正比關系）。

一般矢量控制變頻器通過設置相關參數控制變頻器輸出頻率，而用戶最終要求的是電機的轉速，這時就需要根據要求的電機轉速和實際負載轉矩計算求解變頻器的輸出頻率。

2 頻率計算

交流電機二倍額定頻率恒功率調速機械特性如圖1。

下面以安鋼煉鐵廠3#高爐布料器溜槽旋轉電機恒功率調速為例進行頻率計算。

2.1 計算方法

設電機額定轉速ne=1370rpm，額定轉速降Δne=130rpm，負載實際轉矩M=0.5Me。那么，電機實際轉速為1500rpm時的電源頻率計算方法如下：

設電機實際轉速為1500rpm時的電源頻率f=x，則與工頻時的同步轉速no=1500rpm相比對應的同步轉速為

工頻額定運行時的轉速降為

1500-1370=130（rpm）

工頻運行時的實際轉速降為

0.5 ×130=65（rpm）

頻率為x時的轉速降為

X÷50×65=1.3 x

頻率為x時的同步轉速為

(1)代入(2)得：

30 x=1500+1.3 x

解之得

x=52.264808(Hz)

電機實際運行于圖2A點。

2.2 理論驗算

當f=52.264808(Hz)時，

電機同步轉速：

no1=52.264808÷50×1500=1568（rpm）

電機額定轉速降：

Δn1=52.264808÷50×130=135.888（rpm）

電機實際轉速降：

135.888 ×0.5=68（rpm）

電機實際轉速為：

1568-68=1500（rpm）

與計算值完全相符。

2.3 電機功率（發熱）效驗

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

滿足功率（發熱）要求。

3 補充說明

1）先使電機在恒轉矩調速范圍內短暫運行，負載轉矩可以從變頻器控制盤液晶顯示屏實際信號顯示模式中直接讀出。

2）只有在實際負載轉矩小于電機額定轉矩的前提下，才能對電機進行恒功率變頻調速，并且一定要進行功率效驗，否則電機可能發熱甚至燒毀。

[1]呂汀.變頻技術原理與應用[M].2版.北京:機械工業出版社，2011.

[2]薛曉明.變頻器技術與應用[M].北京：北京理工大學出版社，2009.