电机在额定转速以上运行
1.1 弱磁运行
通常情况下,对于额定频率为50Hz的异步电机而言,在变频驱动时,可以按电机的转速分为恒转矩调速和恒功率调速两种模式:
§ 恒转矩调速段,额定转速以下(50Hz以下)
§ 恒功率调速段,电机弱磁运行,额定转速以上(50Hz以上)
在恒功率调速段,随着电机转速上升,输出转矩会下降,输出功率不变,以1LA7060-4AB10为例,电机的特性曲线如下:
<图1-1> 1LA7060-4AB10特性曲线
1.2 87Hz运行
一般情况下,功率在45kW以下的西门子异步电机可以适用87Hz应用。电机可以在不弱磁的情况下,在额定转速以上运行(变频器输出到87Hz)。以1LA7060-4AB10为例:
<图1-2> 1LA7060-4AB10电机铭牌
电机参数如下:
§ 230V 角形/ 50Hz,0.73A, 0.12kW, 1350rpm,功率因数0.75
§ 400V 星形/ 50Hz,0.42A, 0.12kW, 1350rpm,功率因数0.75
以G120变频器为例,在STARTER软件中配置电机87Hz应用如下:
§ 电机绕组必须使用角形接法
§ 输入角形接法的额定电机参数,并勾选87Hz运行:
<图1-3> 电机参数配置界面
§ 配置完成后,可在p0133参数中确认。
2 87Hz运行探讨
那么,为什么电机可以不弱磁,87Hz运行,并且电机绕组需要使用角形接法呢?下文对此做一个简单的探讨:
2.1 电机的定子电压
众所周知,交流电机运行时,电机中会形成旋转磁场,产生电磁力,驱动电机旋转。同时,旋转的磁场在定子绕组上产生感应电动势E。电动势E的大小与磁通量Φ和磁场的旋转速度n满足一下关系:
在忽略绕组压降的情况下,电机绕组上的相电压等于电机的反电势。
2.2 电机在不同的绕组接法时,相电压与线电压对应关系
角形接法时,线电压与相电压相等,线电流是相电流的倍;星形接法时,线电压是相电压的
倍,线电流与相电流相等。
<图2-2> 电机的绕组接法
2.3 87Hz应用,电机绕组角形接法
以1LA7060-4AB10为例,87Hz运行时:
§ 如果电机仍然使用星型接法,电机不弱磁运行到87Hz时,要求变频器的输出电压为690V。对于实际应用来说,一般变频器供电电网电压已经固定,变频器无法输出690V电压;此外,1LA7060-4AB10电机也无法在690V电压下运行。
§ 如果将电机绕组改为角形接法,电机不弱磁运行到87Hz,根据前述内容,此时要求变频器输出的电压为400V。变频器可在原供电电网下运行,只需满足角形接法时的额定电流要求即可。
2.4 87Hz应用注意事项:
§ 电机需要使用角形接法
§ 变频器的功率需要比电机额定功率大:
87Hz运行时,电机的功率为额定功率的 倍,以1LA7060-4AB10电机为例,等效的电机参数如下:
电机额定电压=
电机额定电流 = 0.73A
电机额定功率 =
电机功率因数 = 0.75
电机额定频率 = 87Hz