浅析电动机在过载下电流扭矩等参数变化关系

浅析电动机在过载下电流扭矩等参数变化关系
Nd{)Y$BSxK$^)\H5k]0卢志华
.LZY!gs$vR0(中核工业二三建设有限公司 方家山项目部)
HjN8w,U0[摘 要]过载装置是电动机系统中的重要组成部分，它是在电动荷载超出预计界定值时，为维护电动机的安全而设置的保护装置。过载保护装置的应用在
3rS e;[8] jn$q0目前工业电动机中最为常见，常见的保护方式主要包含了扭矩限制器、扭矩保持器等。本文从过载保护器的概念和特点入手，阐述了电动机在过载电流扭矩条件下
,]? M`VV%uc0的参数变化关系。
\(n,\6E$[{iKn0[关键词]电动机 扭矩 过载保护器
(xe:}F ^#o]9N0电动机在运行的过程中经常会因为过载电流而产生机械故障，造成电动机
/cO(Y"{f9bP0设备损坏和耗能的增加。同时，也有些电动机在运行中受到故障的影响而产生
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o R3h^d~ [A4e0过载运行，如果不采取合理、有效的措施，不仅会造成电动机温度上升，甚至会中国论文网H2LI'tF/Dj
产生电动机烧毁事故。因此在目前的电动机工作中，过载保护装置的应用至关中国论文网l:ewR}lj V
重要，最简单的方法就是利用热继电器做相关的保护元件，当电动机发生过载
,~ I8_$xy3QA0的时候，通过继电器的电流整定值来发生组哟用，及时的释放有关电阻功能，从中国论文网bkc.V8\h;aVw*{r
而断开控制电源，使得电动机因为断电而被迫中止运行，有效保护电动机的质中国论文网bDA{1v5fe%h
量和安全性。但是，在有些时候电动机过载运行会因为有关原因而产生拒动现
_~r7i%\0象，这就需要我们对电动机在过载电流下的扭矩参数进行分析。
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|-h4GlVA&pd1q0一、电动机过载装置概述中国论文网8ObI{Y%f~4gT
过载保护顾名思义即载荷（负载）超出某一限定值，为了维护机器及设备的
3@4_M cv0安全而进行的保护。我们所指的过载保护装置主要是针对于机器和设备的扭矩
rV'h&P8bIp n0进行保护的扭矩限制器、扭矩保持器、对机器及设备轴向载荷（包括拉力和推
&m%J St$M0力）过载进行保护的直线限力器，对电机过载进行保护的电气式过载保护器。中国论文网%L Z-w*]3\3{
扭矩限制器又称安全离合器、安全联轴器，常用于安装在动力传动的主、被中国论文网*T-TVxW/~ f:l6s{ K
动侧之间，当发生过载故障时（扭矩超过设定值），扭矩限制器便会产生分离，从

p{K"bl&T#}N0而有效保护了驱动机械（如电机、减速机、伺服马达）以及负载，常见形式为：磨中国论文网*tP_khz
擦式扭矩限制器以及滚珠式扭矩限制器。扭矩限制器的安装结构形式有：轴-中国论文网 Ju'o:T0_3p.c+~`0wu
轴、轴-法兰、轴-同步带轮、轴-链轮、轴-齿轮、轴-带轮等。中国论文网/~ N`%Mw
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扭矩保持器也称扭力控制器、滑动联轴器。常用于安装在动力传动的驱动
&b'Aw!S$R%V i K0侧和负载侧之间，一旦传递扭矩达到设定值，扭矩保持器便会产生打滑，从而使
-|;Q0folpt0动力传动的主、被动侧以固定扭矩值传递动力。主要用于需要提供定扭矩值的中国论文网#@q)@g0fW:]t{]
间歇性滑移工况以及收放卷时的张力控制。
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gom8b0二、电动机过载保护常用方法中国论文网b_Lf+W&n
电动机过载保护是目前电动机工作中的常用保护措施，通常都是采用继电
$a ]p D2ww]qx@V F0器作为主要的保护装置。在工作中，继电器通过对流入电动机的电流进行检测，中国论文网$nx%i~8Gf XS
从而保护电动机电流支配。虽然在目前的电动机工作中，我们无法准确的检测中国论文网bcB!BHcp,q
出电动机绕组的温度，到那时在非频繁启动电动机条件下能够有效的保护电动
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\.Y9l|0机运行的稳定性和安全性，而且这种方法存在着控制线路简单、价格便宜的工
0d(c{(@g h~b7M0作优势。但是如果电动机操作频繁，那么整个继电器保护便产生一定的局限性中国论文网x3[d+sI^ M-D%D y
和差距，电动机过载保护效果并不明显。中国论文网`6e#`8m6g
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在目前的电动机过载保护中，扭矩限制器也是常见的一种，通常都是通过中国论文网\c#f(p/H*E6d
在预埋件温度中设置绕组，这种方法的应用能有效、准确的检测出电动机的工
*ll(B#b5gJ:uVP0作温度，对电动机实现有效的过载保护流程，但是在制造品工艺上还存在着一中国论文网$f'I4X:Cy!qfH
定的复杂现象，因此在目前的应用中经常都是在大型的电动机当中。
5G x7zN@~f&h-L:C0三、电动机过载电流下的扭矩参数分析
2B-Y2|%a`0在电动机运行当中，扭矩参数的设定十分关键，它通常都会在电动机过载
Q+irSp#LT/b0电流情况下产生电流跳闸，从而阻止了电动机的正常运行，保证了电动机的稳中国论文网GT9D[AJ
定和安全，避免电动机因为过电流而产生损坏。在目前的电动机运行工作中，做中国论文网'C']]t!t C-[/R
好过载电流下的扭矩参数分析至关重要，是解决电动机所需要扭矩问题的关中国论文网i'L.\#G?Ulw
键。在目前的工作中，通常需要从以下方面入手分析和研究。中国论文网n q\h_
1 、电动机扭矩功能的提升
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d.tk{ w0(1) 设置扭矩提升功能的原因
{&d.^,W(o6^@m ?6l0普通电动机采用的冷轧硅钢片铁芯,其导磁系数不是很高而且不是常数,中国论文网9{P5JMM]:P(G7CDfQ
正常情况下铁芯工作在其磁化曲线的附点以上至膝点附近的一段区域内,在这中国论文网l0KB#sF"XOdY|
段区域内导磁系数最高,在工频电源下能满足电机的正常运行要求.采用变频
"El2j3a$i)j,^ L#|0器供电时可以在低频段运行,在低频段虽然电机所承受的最高电压同高频段一
6y:{P*aK0样,但电机电流却是很小(有时比电机在工频下的空载电流还要低),使得这种冷
.hY4]5?]y'p0轧硅钢片铁芯工作在了磁化曲线的附点附近及以下，在这一段区域内铁芯的导
$X%TsZ,T{Q0磁系数相对较小。电机绕组中电流产生的磁通在定子铁芯和转子铁芯中闭合的
%I!d4V3QdyK3fP0数量会相对减少，表现为对铁芯的磁化力不足,导致电机的电磁扭矩严重下降,
'O-bw g6kP [2t(lz'C,U,M0实际运行时将可能因电磁扭矩不够或负载扭矩相对较大而无法起动和在无法
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FNB0在低频段运行。因此各种各样的变频器中均设置有相应的扭矩提升功能，为不中国论文网I N ~(ckbgYf
同的负载提供了不同的扭矩特性曲线，在不同的扭矩提升曲线中为低频段设定中国论文网?i3?%Rg"@J
了不同的扭矩提升量。
3N,r6Gdbrm%c0(2) 扭矩提升曲线的选择
M,i:N2Y.{^+J0变频扭矩提升曲线在调试时应按电机运行状态下的负载特性曲线进行选
/li1aBd*O O0择,泵类、恒功率、恒扭矩负载应在各自相应的扭矩提升曲线中选择。一般普通
1J3n.PMD7l3e0电机低频特性不好,如果工艺流程不需要在较低频状态下运行,应按工艺流程
{BF2Cw8tsFK0要求设置最低运行频率,避免电机在较低频状态下运行,如果工艺流程需要电中国论文网&]w`!F!sv
机在较低频段运行,则应根据电机的 实际负载特性认真选择合适的扭矩提升中国论文网4{q Lk.JZ4^8G+r@ B5U
曲线。而是否选择了合适的扭矩提升曲线，可以通过在调试中测量其电压、电中国论文网7M F;U Ks p
流、频率、功率因数等参数来确定，在调试中应 在整个调速范围内测定初步选中国论文网T\z,W_/q(W7n
定的的几条相近的扭矩提升曲线下的各参数数值，首先看是否有超差，然后对中国论文网qpC"opz/Xar
比确定较理想的数值。对扭矩提升曲线下的于某一频率运 行点来说，电压不中国论文网 e5e
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足(欠补偿)或电压提升过高(过补偿)都会使电流增大，要选择合适的扭矩提升中国论文网,EkLu&~^t
曲线，必须通过反复比较分析各种测定数据,才能找出真正符合 工艺要求、使
9f0qg1Q&GJv Pj6b0电动机能安全运行、功率因数又相对较高的扭矩提升曲线。中国论文网8}X K~O
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四、结束语中国论文网:cRx.y
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对于电动机系统而言，在过电流条件下应当首先考虑设置出合理的频率和中国论文网#B'_7P8X)Z.|(H
过电流参数，然后根据实际负载情况设置合理的扭矩提升曲线，这样的设置能中国论文网*cv1G'^k'@W0K
使得电动机更好的运行，并且达到优化状态，对电动机的节能运行有着重要的
0D]W.e%H T7t0意义。中国论文网/SZU
S@+t5bB4jJ
参考文献中国论文网2t9U:])_J+CZ3?
[1] 金海明,郑安平等编著.电力电子技术[M].北京邮电大学出版社,中国论文网#Bo{6V3D9g.a4}
2006.中国论文网.x2yB$v3s#e)bK
[2] (美)BimalK.Bose著,王聪等译.现代电力电子学与交流传动[M].机械
$\u)B/KEd3c0工业出版社, 2005.
,q`^9jh0[3] 陈伯时主编.电力拖动自动控制系统[M].机械工业出版社,2003.