交流电机恒功率调速频率计算

李顺吉，常 云

（安阳钢铁集团公司炼铁厂，河南安阳455000）

0 概述

随着变频技术的推广与应用，交流电机恒功率调速变得十分方便。所谓交流电机恒功率调速就是在保持交流电机额定电流不变的前提下，电机的额定输出功率（额定转矩与额定转速的乘积）恒定不变。只有在电机工频运行时的实际负载转矩小于电机额定转矩时，才能对电机进行恒功率变频调速。

1 恒功率调速基本规律

交流电机恒功率调速的基本规律包括以下三个方面：

1）电机的同步转速随频率的升高而升高（正比关系）；

2）电机的额定转矩随着频率的升高而降低（反比关系）；

3）电机的额定转速降随着频率的升高而增加（正比关系）。

一般矢量控制变频器通过设置相关参数控制变频器输出频率，而用户最终要求的是电机的转速，这时就需要根据要求的电机转速和实际负载转矩计算求解变频器的输出频率。

2 频率计算

交流电机二倍额定频率恒功率调速机械特性如图1。

下面以安钢炼铁厂3#高炉布料器溜槽旋转电机恒功率调速为例进行频率计算。

2.1 计算方法

设电机额定转速ne=1370rpm，额定转速降Δne=130rpm，负载实际转矩M=0.5Me。那么，电机实际转速为1500rpm时的电源频率计算方法如下：

设电机实际转速为1500rpm时的电源频率f=x，则与工频时的同步转速no=1500rpm相比对应的同步转速为

工频额定运行时的转速降为

1500-1370=130（rpm）

工频运行时的实际转速降为

0.5 ×130=65（rpm）

频率为x时的转速降为

X÷50×65=1.3 x

频率为x时的同步转速为

(1)代入(2)得：

30 x=1500+1.3 x

解之得

x=52.264808(Hz)

电机实际运行于图2A点。

2.2 理论验算

当f=52.264808(Hz)时，

电机同步转速：

no1=52.264808÷50×1500=1568（rpm）

电机额定转速降：

Δn1=52.264808÷50×130=135.888（rpm）

电机实际转速降：

135.888 ×0.5=68（rpm）

电机实际转速为：

1568-68=1500（rpm）

与计算值完全相符。

2.3 电机功率（发热）效验

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

满足功率（发热）要求。

3 补充说明

1）先使电机在恒转矩调速范围内短暂运行，负载转矩可以从变频器控制盘液晶显示屏实际信号显示模式中直接读出。

2）只有在实际负载转矩小于电机额定转矩的前提下，才能对电机进行恒功率变频调速，并且一定要进行功率效验，否则电机可能发热甚至烧毁。

[1]吕汀.变频技术原理与应用[M].2版.北京:机械工业出版社，2011.

[2]薛晓明.变频器技术与应用[M].北京：北京理工大学出版社，2009.