变频电机的选择及校验

以本钢不锈钢35/5t—25m—A6桥式起重机为例,主要参数如下： 起升速度:12m/min 大车运行速度:100m/min 小车运行速度：40m/min 起重量：38t（含吊钩组) （1） 起升机构

①功率计算（采用等效接电持续率经验法)

PQvq1000389.81283KW

600.9PN起升机构工作级别M6对应的接电持续率40％，计算S3、JC=40%基准工作制下所需的电动机功率:

PnKPN18383KW

K—-作业频繁系数，与机构工作级别对应,见表41：

表41 作业频繁系数 机构工作级别 K M5以下 0。9～1 M6 1 M7 1.2 M8 1.3 注：M5及以下K值可选1是因为太小的K值会在负荷试车的静载试验时，机构不能起吊1.25倍额定载荷。

初选YZPF280S2-4 90KW（S3—40%）

式中：

PN——电动机的稳态起升功率，单位为千瓦（KW)； PQ-—额定起升载荷，单位为牛顿（N)；

vq——额定起升速度，单位为米每秒(m/s);

—-起升机构总效率。

②过载校验

PQvqH2.2389.812••49.2KW mm10003.7600.9PN式中：

PN—-电动机的额定功率，单位为千瓦(KW）;

H-—系数，按有电压损失（交流电动机-15%，直流电动机和变频电

动机不考虑）、最大转矩或堵转转矩有允差（绕线转子异步电动机-10％，笼型异步电动机—15%,直流电动机和变频电动机不考虑)、起升额定载荷等条件确定.绕线转子异步电动机和笼型异步电动取H=2。5；变频异步电动机取H=2.2；直流电动机取H=1.4；

过载校验的准则：所选电动机的最大加速（起动）转矩应不小于机构加速所需的最小加速转矩。

H=2。2含义（当所选电动机的额定功率PnPN时）：

为了保证电动机的安全运行,电动机的最大运行（起动）转矩与转矩之间应保留30%的安全距离，即：

Mmax1或Mmax0.77mMn。mMn1.3对于变频电动机n=0时的最小起动转矩的要求是Mdmin1.4MN,在实际应用中考虑到110%动载试验和125％的静载试验对起动转矩的要求，

Mmax1.41.25MN1.7MN，m1.7MN2.2。

0.77MnS(N*)0SeSm30%10MmaxM*λmMe（1.3Mmax）

m——电动机台数；

m——相对于PN时的电动机最大转矩倍数（电动机制造商提供），对

于直接全压起动的笼型电动机，堵转转矩倍数m2.2；

PQ-—额定起升载荷，单位为牛顿(N）;

vq——额定起升速度，单位为米每秒（m/s）;

——起升机构总效率。

③发热校验

按表P.2查出机构所需的电动机的等效接电持续率，电动机在相应的接电持续率下的输出功率大于等于静功率,则电动的发热校验通过。

表P。2 机构工作级别与等效接电持续率JC

机构工作级别 M1～M3 M4～M5 M6 M7~M8 电动机等效接电持续率JC/％ 15~25 25 40 60 （2） 小车运行机构

①功率计算（稳态计算功率法） 稳态运行功率:

PNPjvy1000m(PmPaPWI)vy1000mPd2fKDCfvy1000m400.0212020.618359.81.54.48KW4501000600.95

式中：

PN——电动机的稳态运行功率，单位为千瓦（KW）； m——电动机台数；

Pj——稳态运行阻力，单位为牛顿（N）；

vy——起重机（或小车）的运行速度，单位为米每秒（m/s）;

——运行机构总效率；

Pm—-运行摩擦阻力(N)；

Pa-—坡道阻力（N);

PW——按计算风压P1算得的风阻力（N）； n——电动机额定转速，单位为转每分（r/min）；

S3 40％所需功率：

PNS3KPN1.34.485.8KW

表42 综合因素系数（仅对室内轨道式运行机构）

运行速度vm/min ≤30 加速时间ta/s K 5 1。2 60 6 1.6 90 6.5(8） 2。0 120 7。5(10) 2。2 150 180 8（11。9（12） 5） 2。4 2。6 电动机初选：对于提供S3—40%功率的电动机，直接按工作制进行选择(如江特YZPF132M—4 7.5KW)；对于S1工作制的电机，如SEW减速电机，在周期工作制下运行时，允许输出功率应是额定功率与功率增长系数K的乘积。

工作制 S3 负载持续率（CDF） 60％ 40% 25% 15% 功率增长系数K 1.1 1.15 1.3 1.4 初选 K107DV132S4 5.5KW（允许输出功率5.51.156.325KW） ②过载校验

9.3QGv29.3371039.80.6822JkJ1J2m1.10.01580.150.985kg.mn2143020.95 公式第二项来源：

mv2J2'9.3Qv2 22n2n9.860Qv2PN1mASvyJn210.985143024.48PmaPWII6.7KW100091200t11.7912003.2q 过载未通过,电机功率增大一档，选用K107DV132M4 7。5KW 减速电机.

式中:

AS—-相对于PN的平均起动转矩倍数。其值应根据所选电动机的m值及其控制系统方案确定。通常情况下可参考下列取值：绕线转子异步电动机取1。7，采用频敏变阻器时取1,笼型异步电动机取0.9m（相对于PN时的电动机最大转矩倍数，由电动机制造商提供)，串励直流电动机取1.9，复励直流电动机取1。8,他励直流电动机取1。7，变频调速电

动机取1.7；

P—-运动部分所有质量的重力，包括吊运物品和起重机或小车等质

量的重力，单位为牛顿（N）；

—-运行阻力系数.车轮为滑动轴承的0.015，车轮为滚动轴承时

0.006；

ma——坡道阻力系数;

即包含直线运动质量和传动机构J——机构对电动机轴的总惯量，

的全部质量的惯量折算到电动机轴上的转动惯量和电动机轴上自身的转动惯量之和，单位为千克平方米（kg•m2）;

ta-—运行机构起动时间，单位为秒（s）.

③发热校验

运行机构电动机初选时是根据运行速度的大小给稳态运行功率(阻性功率）乘以一个大于1的系数得出，为了方便发热校验采用如下校验方法:

PSP阻0.5P惯vy0.5Jn20.50.98514302PmaPWII7.93KW4.48100091200t912003.2q

式中:

PS

P阻 P惯

S1工作制下的减速电机K107DV132M4在S3 JC=40％下的输出功率为7.51.158.6257.93KW，发热校验通过。 （3） 大车运行机构

①功率计算 稳态运行功率：

PNPjvy1000m(PmPaPWI)vy1000mPd2fKDCfvy1000m1000.01513020.8110.5359.81.55.55KW6001000600.954

S3-40％所需功率:

PNS3KPN2.075.5511.49KW

初选 R137DV160M4 11KW（允许输出功率111.1512.65KW） ②过载校验

9.3QGv29.3145.51039.81.6722JkJ1J2m1.10.1060.1518.26kg.mn2146020.95PN1mASvyJn2118.26146025.55PmaPWII100091200tq91200841.78.66KW

过载校验通过。

③发热校验

PSP阻0.5P惯vy10.5Jn20.518.26146021PmaPWII)8.04KW(5.5m100091200t4912008q S1工作制下的减速电机R137DV160M4在S3 JC=40%下的输出功率为111.1512.658.04KW,发热校验通过。

（4） 选择变频电机的其它因素

①环境条件

电机的额定功率取决于环境温度和安装海拔高度，铭牌上的额定功率对应海拔1000m以下和40℃以内的环境温度,如果环境温度更高或安装海拔更高，电机额定功率将相应减小，可用下列公式修正：

PNredPNfTfH

SEW减速电机系数fT和fH参考下图：

fT1.0fH1.00.90.90.80.80.70.730405060t[℃]1000200030004000H[m]

SEW所有单速电机是以绝缘等级B级作为设计标准，根据要求也可采用纸张等级F或H级.

②转矩曲线

变频控制的交流电机转矩取决于操作方式、冷却方式（自冷或强冷风机）以及频率范围.

变频器电压400V、4极SEW电机的转矩曲线如下图:

2.031.5M/Mn1.0210.550010001500200025003000Min -1050Hz100

图中1为S1工作制自冷方式（无强冷风扇)，2为强冷方式（带冷却风扇），3为减速电机的转矩范围。

大车电机自冷转矩（功率)校验： 第一步：计算负载需要的力矩：

TL9550P5.55955036.3Nm n1460第二步：计算低频5Hz时需要的最小力矩：

5Hz时SEW电机的热负载能力是0。55

TminTL66Nm 0.55需要的最小功率:

PTminn66146010KW 95509550第三步：选择电动机R137DV160M4 11KW 22A

Te9550P11955071.9Nm n1460近似电流

imTL36.3Ie2211.1A Te71.9第三步：计算加速转矩

加速时间8s，电机转动惯量0.106kgm2

Tdyn2n23.141460j0.1062.02Nm 60t608结论

TeTdynTL 合格

西门子电机的转矩曲线如下图:

恒磁区域弱磁区域M/Mn%10090外通风706050按温度级F使用按温度级B使用01020304050607080f [Hz]自通风电机（如1LA）允许转矩典型曲线

ATV71 转矩曲线

在一拖二（或一拖多)控制时变频器只能采用VVVF控制方式，低频运行时由于电压降低,相对定子铜损加大，造成输出力矩不足.