交流力矩电机软机械特性的应用
交流电机变频调速原理与应用
异步电动机的“多功能控制器”。
3．风机、泵类的调速节能
风机、泵类的调速节能是调压调速系统应用得最多的领域之一。
3 异步电动机变频调速基础
变频调速时s变化很小，效率最高，性能也最好。
变频调速是异步电机交流调速系统的主流。
3.1 变频时的电压控制方式及控制特性
xK
1．变频的同时为什么要变压
r1
x1
②交交变频
电 动
鼠笼式转子
调压调速
机 感应电动机
交流调压
电压源型
常规意义 同步电动机
①变频调速，他控式
②变频调速，矢量控 制
①交直交变频 （整流＋无源逆变） ②交交变频
①电流源型 ②电压源型
同 步
无换向器 电机
变频调速，自控式
电
动 机 无刷直流电动机 变频调速，自控式
开关磁阻电动机 变频调速，自控式
I1
定子每相电动势的有效值: E 14.44f1N 1kN 1 mU 1 U1
E1
x2
Im
xm
若f1↓，U1不变，则磁通Φm ↑ ，Im ↑ ↑ 。
rm
r2
I2 Er
若f1↑，U1不变，则磁通Φm↓，I不变时T ↓ 。
B m ,E1
结论：频率变化时，若不同时改变电压， 则会使电机的磁通 mN 大幅变化，这将使电机运行不正常甚至损坏电机，所以变频的
Ui
+
-
GT
U ct
+
TG
～ VVC
M 3~
Hale Waihona Puke 2.3 交流调压调速系统的制动
交调系统制动时，通常采用在定子绕组中通入直流电流（能耗制动）的方法。
力矩电机的作用
力矩电机的作用力矩电机是一种以转动力矩为主要输出特性的电机，它被广泛应用于各种领域，如工业、航空、汽车、机器人等等。
力矩电机的作用不仅仅是转动物体，它还可以控制物体的位置、速度、加速度等。
力矩电机的主要特点是输出力矩与输入电流成正比，因此它可以在不同负载下保持稳定的输出力矩。
与传统的DC电机相比，力矩电机具有更高的效率、更低的噪音和更长的寿命。
此外，由于力矩电机的控制系统较为简单，因此它在自动化控制领域具有广泛的应用前景。
力矩电机的作用之一是转动物体。
在机器人、工业自动化、航空等领域中，力矩电机被广泛应用于驱动机械臂、传送带、飞机螺旋桨等部件。
由于力矩电机的输出特性稳定，因此可以确保物体的运动轨迹、速度和位置的准确性，从而使设备的生产效率和质量得到提高。
力矩电机还可以用作位置控制器。
在机械加工、自动化控制等领域中，位置控制器被广泛应用于控制加工工具的位置。
通过控制力矩电机的输出力矩和转动角度，可以实现精确的位置控制，从而使加工精度得到提高。
力矩电机还可以用作速度控制器。
在汽车、电动车等领域中，力矩电机被广泛应用于驱动车轮。
通过控制力矩电机的输出力矩和转速，可以实现车轮的恒定转速，从而使车辆行驶更加平稳。
除了上述应用领域外，力矩电机还可以用于其他领域，如医疗、舞台灯光等。
在医疗领域中，力矩电机被应用于手术机器人的驱动系统，可以实现高精度的手术操作。
在舞台灯光领域中，力矩电机被应用于灯光设备的驱动系统，可以实现快速准确的灯光切换和运动。
力矩电机作为一种新型电机，具有稳定的输出特性、高效率、低噪音和长寿命等优点，因此在各个领域中得到了广泛的应用。
未来随着科技的不断发展，力矩电机的应用领域也将不断拓展，为人们的生产和生活带来更多的便利和效益。
带你了解3种常见的电机
带你了解3种常见的电机电机的重要性不言而喻，现代生活离不开电，自然也离不开电机。
电机是传动以及控制系统中的重要组成部分，随着现代科学技术的发展，电机在实际应用中的重点已经开始从过去简单的传动向复杂的控制转移；尤其是对电机的速度、位置、转矩的精确控制。
下面我们将逐步介绍电机中最有代表性、最常用、最基本的电机3种电机。
1. 力矩电机所谓的力矩电机是一种扁平型多极永磁直流电机。
其电枢有较多的槽数、换向片数和串联导体数，以降低转矩脉动和转速脉动。
力矩电机有直流力矩电机和交流力矩电机两种。
其中，直流力矩电机的自感电抗很小，所以响应性很好；其输出力矩与输入电流成正比，与转子的速度和位置无关；它可以在接近堵转状态下直接和负载连接低速运行而不用齿轮减速，所以在负载的轴上能产生很高的力矩对惯性比，并能消除由于使用减速齿轮而产生的系统误差。
交流力矩电机又可以分为同步和异步两种，目前常用的是鼠笼型异步力矩电机，它具有低转速和大力矩的特点。
一般地，在纺织工业中经常使用交流力矩电机，其工作原理和结构和单相异步电机的相同，但是由于鼠笼型转子的电阻较大，所以其机械特性较软。
2 开关磁阻电机开关磁阻电机是一种新型调速电机，结构极其简单且坚固，成本低，调速性能优异，是传统控制电机强有力竞争者，具有强大的市场潜力。
但目前也存在转矩脉动、运行噪声和振动大等问题，需要一定时间去优化改良以适应实际的市场应用。
5. 无刷直流电机无刷直流电机（BLDCM）是在有刷直流电机的基础上发展来的，但它的驱动电流是不折不扣的交流；无刷直流电机又可以分为无刷速率电机和无刷力矩电机。
一般地，无刷电机的驱动电流有两种，一种是梯形波（一般是“方波”），另一种是正弦波。
有时候把前一种叫直流无刷电机，后一种叫交流伺服电机，确切地讲也是交流伺服电机的一种。
无刷直流电机为了减少转动惯量，通常采用“细长”的结构。
无刷直流电机在重量和体积上要比有刷直流电机小的多，相应的转动惯量可以减少40%—50%左右。
电机的机械转矩的作用
电机的机械转矩的作用
电机转矩，简单的说，就是指转动的力量的大小。
但电动机的转矩与旋转磁场的强弱和转子笼条中的电流成正比，和电源电压的平方成正比所以转矩是由电流和电压的因素所决定的。
力矩电机是一种具有软机械特性和宽调速范围的特种电机。
这种电机的轴不是以恒功率输出动力而是以恒力矩输出动力。
力矩电机包括：直流力矩电机、交流力矩电机、和无刷直流力矩电机。
电机的机械转矩的定义是力乘以力臂，通俗的例子就是你用手和扳手拧螺栓的螺母，拧动同样大小的螺母，用大扳手会省力些，因为力臂增大了。
三个转矩，属于电动机的三个性能指标，简单叙述如下：
1、最大转矩指的是电动机能够保持正常运转时的转矩，通俗的讲就是所能带动的最大负载，实际上还有一个最小转矩的性能指标，也就是所能带动的最小负载。
超出这些性能指标，电机就不能正常运转：超出最大转矩后电机有烧毁的危险、超出最小转矩后电机属于耗能大出力小的运行状况。
2、额定转矩指的是在额定电流下（ 可理解为额定功率）的最佳运行状况，此时是电机的最佳工况，效率最高。
3、堵转转矩又叫短路转矩，指的是给电机施以额定电压，
但用外力迫使电机转不动时的转矩，它直接反映了电机的启动性能。
一般情况下，堵转转矩越大越好，但是堵转转矩太大会使启动电流同时增大，从而造成对电网的冲击。
所以，在国家标准中对堵转转矩做了最小限制、同时又对启动电流做了最大限制。
电动机的机械特性
电动机的机械特性1. 引言电动机是一种将电能转化为机械能的装置，广泛应用于工业、交通、家电等领域。
了解和研究电动机的机械特性对于正确选择和使用电动机具有重要意义。
本文将从转速、转矩和效率等方面介绍电动机的机械特性。
2. 转速转速是电动机机械特性中的重要参数之一，代表电动机旋转的快慢程度。
通常用单位时间内转动的圈数或角度来表示。
电动机的转速与供电电压、电枢参数以及负载情况等相关。
电动机的空载转速通常比额定转速稍高，称为额定转速差。
额定转速是指在额定负载下，电动机达到的稳定转速。
当负载增加时，转速会有所下降。
3. 转矩转矩是电动机机械特性中的另一个重要参数，表示电动机输出的力矩大小。
转矩与负载有关，负载增加时转矩也会增大。
电动机的最大转矩是指能够持续输出的最大力矩。
转矩与转速之间存在一定的关系，通常可以绘制转矩-转速曲线来描述电动机的转矩特性。
在低转速区域，电动机能够输出较大的转矩；而在高转速区域，转矩会逐渐降低。
4. 效率电动机的效率是衡量电能转化为机械能的效率。
通常用电动机输出的机械功率与输入的电功率之比表示。
电动机的总效率是指电能转换为机械能的总效率，包括电动机本身的效率和传动装置的效率。
电动机的效率与负载有关，负载增加时效率可能会下降。
通常绘制效率-负载曲线来表示电动机的效率特性。
电动机在额定负载下的效率通常会较高，而在轻载或过载情况下效率会较低。
5. 其他机械特性除了转速、转矩和效率外，电动机的机械特性还包括启动特性、制动特性和惯性特性等。
启动特性指电动机从停止状态转动起来的特性，通常通过启动时间和启动电流来描述。
启动时间越短、启动电流越小越有利于电动机的正常运行。
制动特性指电动机停止转动的特性，通常通过制动时间和制动力矩来描述。
制动时间越短、制动力矩越大越有利于电动机的停止。
惯性特性指电动机转动惯量的特性，惯性越大，转速变化时所需的力矩也越大。
6. 总结电动机的机械特性包括转速、转矩、效率以及其他特性。
力矩电机的特点
力矩电机的特点引言力矩电机是一种常见的电动机类型，广泛应用于工业生产、家用电器和汽车制造等领域。
本文将逐步介绍力矩电机的特点，包括其工作原理、优势和应用，以及与其他类型电机的比较。
工作原理力矩电机通过电磁感应原理转换电能为机械能，实现驱动装置的运动。
其基本工作原理如下：1.电磁感应：利用通过线圈的电流在磁场中产生力矩。
2.磁场产生：力矩电机通常采用永磁体产生恒定的磁场，也可以使用电磁铁产生可调节磁场。
3.线圈激励：通过线圈中的电流激励，产生与磁场相互作用的力矩。
4.输出转矩：力矩电机通过输出轴传递机械能，实现所需的转矩输出。
优势力矩电机相比其他类型的电机具有以下优势：1. 高效率力矩电机的高效率是其最显著的优点之一。
由于其结构紧凑，转子与定子的间隙小，能量传输效率高，能够将电能有效地转化为机械能。
2. 高起动转矩力矩电机在启动时能够产生很高的转矩，适用于需要瞬间启动的场合。
这使得力矩电机在自动化生产线和机械设备中得到广泛应用。
3. 广泛适应性力矩电机可根据不同需求进行设计和应用。
根据不同的工作环境和负载要求，可以调整电机参数、控制方式和传动装置，以满足特定的工作需求。
4. 高精度运动控制力矩电机具有优秀的运动控制性能，能够实现高精度的位置和速度控制。
这使得力矩电机广泛应用于需要精确定位和稳定性能的领域，如机器人、CNC数控机床等。
应用领域力矩电机在许多领域中得到广泛应用，包括但不限于以下方面：1. 工业自动化力矩电机在工业自动化生产线中担负着重要角色，用于驱动输送带、机械臂、卷取机等设备。
高效率和精确控制可以提高生产效率和质量。
2. 家用电器力矩电机在家电产品中广泛应用，如洗衣机、洗碗机、电饭煲等。
其高起动转矩和精确控制使得家电产品更加稳定可靠。
3. 汽车制造力矩电机在汽车制造中发挥重要作用。
其高转矩和精确控制特性可用于驱动电动汽车的车轮、驱动辅助设备等。
力矩电机在提高汽车性能和节能减排方面具有巨大潜力。
各种电机的特点及典型应用
各种电机的特点及典型应用电机是将电能转化为机械能的设备，广泛应用于工业、交通、农业等领域。
根据不同的工作原理和应用领域，电机可以分为直流电机、交流电机、步进电机和伺服电机等多种类型。
下面将详细介绍各种电机的特点及典型应用。
1. 直流电机（DC Motor）直流电机是利用直流电源供电，通过电流与磁场之间力的相互作用实现电力转换的电机。
其主要特点如下：-转速可调：转速与电压、电流成正比，通过调节电压或电流可以实现转速调节。
-启动和制动能力强：由于直流电机具有较高的起动扭矩，因此适用于大部分需要启动、制动频繁的场合。
-反向性好：通过改变电流的方向可以实现正转与反转。
-稳定性好：适用于对转速稳定性要求较高的场合。
典型应用：-电动汽车：直流电机因其较高的起动扭矩和调速灵活性，逐渐成为电动汽车的首选驱动电机。
-家电产品：如洗衣机、吸尘器、混合机等，直流电机在家电领域中应用广泛。
-动力传输：直流电机常被用于带动传送带、曳引机构等实现物料的输送和搬运。
2. 交流电机（AC Motor）交流电机是利用交流电源供电，通过电流与磁场之间的相互作用实现电力转换的电机。
其主要特点如下：-结构简单：交流电机结构简单，容量大，体积小。
-转速稳定：在额定电压、频率下运行，转速相对稳定。
-使用方便：交流电源广泛，适用于各种场合。
-成本低：与直流电机相比，交流电机制造成本更低。
典型应用：-空调、冰箱、电风扇等家电产品：交流异步电机被广泛应用于家电产品中。
-工业机械：如起重机、输送机、风机、压缩机等巨大的工业设备中，交流电机应用广泛。
-制冷与暖通设备：交流电机被应用于空调机组、冷水机组、风机盘管等机电设备中。
3. 步进电机（Stepper Motor）步进电机是一种将数字脉冲信号转换为角度或者线性位移的电动机。
其主要特点如下：-高精度：步进电机可以非常准确地控制转轴的位置。
-易于控制：步进电机只需提供驱动信号，无需反馈机制，控制比较简单。
机械特性分析
机械特性指的是动力力矩（或者动力）与速度的关系；如果阻力矩增大，这时动力力矩也随之增大，速度却不减小，保持恒速，就是机械硬特性；我们常用的异步电机，是机械硬特性，俗称恒速电机，机械特性曲线是一条水平下降的直线；如果阻力矩增大，这时动力力矩也随之增大，速度也随之减小，不能保持恒速，就是机械软特性；电机的机械软特性，原理就是大家常说的恒功率调速，电机的输出功率一定时，既：功率=转矩×转速，出力小时，速度会增大，出力大时，速度会减小；举例说：1）大家自驾车在高速公路上，如果遇到上坡路时，会减速，平路时会加速；2）又例如坐火车时，大家发现火车爬坡时，也会减速以增大爬坡时需要的大的牵引力；3）又例如，大家使用的手电钻，空开时，听到转速很高，重载钻时速度一下就降下来，因为他要使劲克服阻力；不管是直流还是交流调速系统，“电流闭环”调速时，机械特性为软特性！不管是直流还是交流调速系统，“速度闭环”调速时，机械特性为硬特性！加工机械，有时需要机械硬特性，有时需要软特性；钻，就需要机械软特性，机械硬特性就折钻头；切削，就需要机械硬特性，恒速，不留痕。
伺服电流闭环控制时，其机械特性为软特性：1）负载增大时，电流要增大，这时速度会减小，保持电流不变；2）负载减小时，电流要减小，这时速度会增大，保持电流不变；伺服速度闭环控制时，其机械特性为硬特性：1）负载增大时，这时速度要减小，增大力矩，保持速度不变；2）负载减小时，这时速度会增大，减小力矩，保持速度不变；异步电机的机械特性是硬特性，如果变频器调速控制异步电机时，电流闭环控制时，机械特性是软特性。
1）“电流闭环”，就是电流恒定；2）当负载增大时，就是阻力矩增大时，转子转速要降低，转差要增大，电流要增大，频率调节器调节输出频率下降，即转差不变，电流不变，转速降低；3）当负载减小时，就是阻力矩减小时，转子转速要升高，转差要减小，电流要减小，频率调节器调节输出频率上升，即转差不变，电流不变，转速升高；普通电机的特性是软特性，负载轻时转速高，转速能高到那里去？是有限的，不是无限的！对于机械硬特性的异步电机，速度几乎是恒速的，空载转速也不会高！用变频器的“电流闭环控制”可以获得机械软特性；用变频器的弱磁调速，既恒功率调速，不是机械软特性，是负载的性质：1）例如风机、水泵，转速高时，转矩是增加的，不适宜变频弱磁调速，这就说明变频器的弱磁调速，不是机械软特性的概念；2）如果负载的性质是，转速高，转矩小，成反比，那么这个负载才可以进入变频弱磁调速，否则是不允许的！可以根据额定功率计算转速和转矩，然后根据负载的性质确定是否允许弱磁调速；2、也就是说，变频调速时，不是随意可以进入弱磁调速，必须是负载机械特性既转矩与速度的关系所允许的；3、否则，进入弱磁调速的结果是过载、过流，电机、变频将过流、过载保护或损坏！。
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交流力矩电机软机械特性的应用
仪化瓶片生产中心钱伟
摘要：针对瓶片一装置自清洗系统的工作性质及对其驱动部分的要求，简要探讨了力矩电机软机械特性，提出了力矩电机的选型公式，讨论了力矩电机的最佳工作状态及合理的运用。
关键词：机械特性转矩力矩
前言
在我中心瓶片一装置CP生产线上，自清洗系统运行的正常与否，对生产起着十分重要的作用，自清洗系统如不能正常运行，就会影响真空系统，引起生产的不稳定。
以往我们利用直流力矩电机做为其驱动装置，但由于直流力矩电机输出转矩小，自身损耗大（电刷磨损十分厉害），且运行环境不适合，故使用寿命很短，在短短的半年内已报废了四台，在研究了交流力矩电机的机械特性后，我认为其十分适合做为自清洗系统的驱动装置。
1、概述
力矩电机是低转速、大转矩、在精度和准确性要求高的自动控
制系统中直接拖动的一类伺服电动机，也有交直流两大类之分。
三相力矩异步电机，是因其容量以堵转时能在轴上输出转矩（公斤·米）标志而得名。
它具有软的机械特性，在负载转矩增加时，能自动降低转速，并增加输出转矩。
根据用途和相应的机械特性，可分为卷绕特性（恒功率）和导辊特性（恒转矩）两大类。
它是异步电机的一种特殊应用，在结构上和鼠笼式电机有一定的区别，定子绕组和鼠笼电机相同，转子导条和端环是采用高电阻的H62黄铜组成或采用实心转子，在设计上气隙密度较一般鼠笼式电机为小（为鼠笼式电
机的0.3~0.8），因此形成了与普通鼠笼式电机不同的机械特性曲线。
气隙磁密低和转子高电阻率又使电机可堵转工作而不被烧坏，有高转矩特性，且能在低于同步转速的任意转速下运行，传动的力能指标低，一般效率和功率因数都小于0.5。
2、力矩电机机械特性
图A中1、2曲线分别是普通鼠笼式电机和力矩电机的机械特性。
M
M max
max0 （转速）
图 A
图A中：1—一般电机2—力矩电机
n0—同步转速M max—力矩电机堵转转矩
n max—一般电机在最大转矩是的转速
由图A中可看出，对于曲线1只能在稳定区n0—n max区间内运行，也就是说，普通电机的稳定范围很窄。
而曲线2可在整个曲线范围内运行，其最大力矩M max出现在n=0处。
从曲线还可以看出力矩电机的机械特性很软，当输出负载转矩增大时，电机的转速能自动降低，负载减小时，电机的转速又能自动升高。
一装置所选用的力矩电机属恒功率变速电机，其输出功率P的表
达式为：P=F*V，在用做清洗驱动部分时：
P=F*（πDn/60）
式中：F—附着物阻力N
V—刮板线速度m/s
D—附着物直径m
n—转速r/min
当P恒定且附着物阻力不变时，附着物半径与电机转速成反比，即附着物多时转速低，附着物少时转速高，F—V的变化关系如图B 所示：
000
图 B
图B中相交的阴影部分是两条曲线的匹配特性，其阴影部位力矩电机工作特性最为理想。
3、选用力矩电机的计算程序
只有合理地使用力矩电机才能使其工作在合理状态中。
力矩电机的选型应满足两个条件：一是转速范围和所需工作转速相适应；二是电机的输出转速应和负载所需转速相应。
最佳输出转速约为1/2的堵转转矩。
在选用力矩电机时，其输出力矩应在最大力矩的0.2~0.8倍
范围内，工作速度在0.3~0.7的同步转速区间内。
综上所述，我们选用力矩电机的计算程序如下：
1、确定力矩电机的转速范围（极数）。
（1）按工艺要的线速度计算空载时电机的转速：
n r=60*v*i n/（π*d）
式中：v—线速度m/s
d—滤芯直径m
i n—减速比（最小减速比）
（2）计算负载最大时电机的转速
n s=60*v*i m/（π*d m）
式中：i m—最大减速比
d m—负载最大时，附着物的最大直径m
（3）确定力矩电机的转速范围
n r≥0.3 n0n s≤0.7 n0
2 、确定力矩电机的堵转力矩M m
M s=M g/0.85
M m=(1.5—1.8)M s
式中：M g—轴输出力矩
通过以上计算，最后选定力矩电机，确定其堵转力矩和电机极数。
同时应注意，力矩电机的堵转力矩不能选得过大。
力矩电机不同于一般异步电机的大马拉小车。
一般异步电机在轻载下运行对容量上是个浪费，功率因数低对转动并无影响。
但力矩电机则不然，如选用力矩
规格过大，在轻载时，要满足附着物阻力的要求就要降低电机的输入电压，这就使得转矩—转速曲线变得平坦，使二者变化不灵敏，影响工作质量，一般最低电压不低于电机额定电压的50%为宜。
工作转速过低，将使最大力矩发挥不出来。
4、结论
瓶片一装置自从选用交流力矩电机做为自清洗系统的驱动装置后，取得了令人满意的效果，原先需三天拆洗一次清洗罐，现在工作周期已延长到了二十多天拆洗一次，且避免了直流力矩电机输出转矩小，电刷磨损厉害，电机寿命短的缺点。
同时也节省了人力，减轻了操作工的现场工作负荷。