恒转矩、恒功率、平方转矩负载电机设计问题

gaofeng001

电机驱动的负载主要有恒转矩、恒功率、平方转矩负载等几类，请教对于三相鼠笼异步电机来说，电机配这三类负载，在电机设计上应有所不同，分别应着重考虑哪些设计因素？最好这三类对比说一下。

标准答案

对恒转矩负载如起重机负载由于启动时轴上有较大的负载转矩，电机设计时应重点考虑启动特性要好。恒功率负载的特点是转速高时转矩低，转速低时转矩高，因此电机应设计的机械特性尽量的软，但无论怎么设计异步电机的机械特性也达不到恒功率特性，因此带恒功率负载时必须有变频器控制共同实现恒功率负载要求。至于平方转矩负载如风机、泵类负载是异步机常见的负载，没有什么需要特殊考虑的，只要功率、转速能满足要求就可以了。

张老五

这个问题其实很重要，但能找到的资料不太多
我也来抛个砖
先说平方转矩负载，这是最常见的，风机水泵一类。因为在额定点以下时，功率和转矩下降都很快，所以不用过多的考虑，甚至普通电机都能胜任。从设计角度而言，只要考虑变频器的谐波以及dv/dt的影响，所以要加强绝缘主要是匝间绝缘，适当降低齿磁密以减小由于谐波产生的铁耗。
恒转矩负载在额定点以下工作时，转矩保持不变，这也就意味着电流大体上保持不变，所以除上述要求外，还要考虑转速较低时的散热，当电机经常工作在比较低的频率下比如30HZ以下时，应该使用强迫风冷甚至水冷方式。另外当电机如有在极低频比如3-5HZ以下工作时，还要考虑磁路的饱和特性，那么齿磁密还需要进一步降低。
恒功率负载的特点就是转速越低，转矩反而越大，这也就意味着电流越大。所以恒功率负载的电机，必需用强迫风冷或者水冷。另外，为了保证低速时能够输出足够的转矩，则励磁反而要增加，因此其额定点的磁路必然是不饱和的。为了实现这一点，除了要增加齿宽外，还需要加大气隙，必要时增加第二气隙。

标准答案

我认为楼上也说的很全了，不过个人还是觉得有些地方值得商榷，主要是俺觉得楼上回答略微有点答非所问，楼主的问题只是说“对于三相鼠笼异步电机来说，电机配这三类负载，在电机设计上应有所不同，分别应着重考虑哪些设计因素？最好这三类对比说一下。”并没有说一定要配变频器，所以俺在2楼答复中只说到异步电机直接带这类负载时应该如何考虑。事实上大多电机不用变频器直接带恒转矩负载和平方转矩负载也是没有问题的，只是不能实现恒功率，所以俺在2楼答复中说到“无论怎么设计异步电机的机械特性也达不到恒功率特性，因此带恒功率负载时必须有变频器控制共同实现恒功率负载要求。”
当然俺注意到你在论坛周年活动中把问题改为“变频电机驱动的负载主要有恒转矩、恒功率、平方转矩负载等几类，请教对于三相鼠笼异步电机来说，电机配这三类负载，在选择电机时有什么不同。对于这三类负载，相应的在电机设计上应有所不同，分别应着重考虑哪些设计因素？最好这三类对比说一下。”有了“变频”做定语，您楼上的回答可谓完美无缺。完全同意！

renzhiguo

关注一下！

狂飙

我也在找相关的资料

flytogod2

2 3 4 楼说的很有道理，3楼张版说的原则 正好是 设计 大变比 变频电机时候 要考虑的原则哦！！

y1949b

这个讨论很有意义  张大哥 和李师爷  让小的很有收获！

张老五

回复 8# y1949b

我抛个砖而已。
其实这样的问题也经常会困扰我，当然主要还不是从设计角度，而是从选型的角度。我也希望能够从电机厂和设计人员口中听到更加权威的解答

xenetech

在找恒转矩电机的材料，50kw左右，希望有材料的提供一些

alvinnote1

恒转矩用DOL电机也比较普遍，一般压缩机有很多，其实就是启动转矩能达到要求就可以了，其实比较浪费能源，2次曲线风机水泵，你怎么做风机水泵电机就怎么设计，恒功率，并不一定要小风机，关键看客户的要求，比如50Hz-80Hz的恒功，只要有一台电机能在80Hz输出足够的转矩就可以了

其实是这样的，对电机厂来说，针对你的要求，会选一台既能符合你的转速要求，又相对来说体积最小的电机，所以很多都不是工频电机，而是针对具体客户设计的变频专用电机，就是弱磁频率不是工频的电机，这样尽量往你的转速转折点上靠，这样选出来的电机体积是最小的，成本也是最合算的
当然这是在有变频器的要求下
现在很多客户在过载能力上有要求，一般恒功率最大转速上很难输出大的过载转矩
另外过大的容量，过小的电压，比如3000kw以上，690v的变频电机，你的线负荷也会有问题，要考虑接线，出线盒，最近就做了个3出线盒，3变频器的电机，接头多，布线麻烦
机械上要考虑轴的强度，还有轴承绝缘，滑动轴承低转速油膜展不开的问题

1-1-1

螺杆压缩机才是恒转矩的,离心压缩机其实应该归于平方转矩负载.
至于设计方面,如果是平方转矩负载,普通电机和变频电机都可以的,设计相对比较简单,没有什么特殊的要求.对于轻载运行的场合,变频使用节能效果比较明显
恒转矩和恒功率负载的话,通常需要使用变频电机.严格来讲,如果电机的冷却不用考虑的话,电机的输出都应该是弱磁点之前为恒转矩,弱磁点之后为恒功率的.因此,对于常规风冷水冷电机来说,工作转速范围是有限的,如果需要宽的工作范围,应该采用强制通风冷却,或者制冷剂冷却(闭式压缩机使用).
另外,要针对恒转矩和恒功率转速范围,选择合适的弱磁点.对于同一电机来说,弱磁点过高,恒转矩范围增大,但若此扩速能力降低,若弱磁点选择过低,最大转矩倍数将减小.

normanleo

nice debate