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变频调速系统电动机容量选择中典型负载的计算
来源：艾特贸易2018-05-11
简介负载的特性形式多样，比较典型的有重力负载、摩擦负载、流体负载等。下面举例说明这几种负载的计算。 (1) 重力负载的计算 起重机、电梯、升降机、链式葫芦等使重物垂直移动的装
负载的特性形式多样，比较典型的有重力负载、摩擦负载、流体负载等。下面举例说明这几种负载的计算。
(1)重力负载的计算
起重机、电梯、升降机、链式葫芦等使重物垂直移动的装置所需要的功率可按下式计算：
式中 P-功率，kW；
v-提升速度，m/s；
W-额定重量十吊钩重量十钢丝绳重量，N；
η-齿轮变速箱的机械效率，0.5～0. 98。
(2)摩擦类负载的计算
起重机和升降机的横移、行走，在导轨上移动的台车，传送带等水平移动搬运机械都属于摩擦类负载，其功率计算式与重力负载大体上一样，只是重力的方向与重物移动的方向不同，并需要考虑每吨负载重量所遇到的摩擦阻力，用摩擦阻力系数表示。在导轨上移动的台车等，摩擦阻力系数μ=5~20kg/t。
式中v-负载移动速度，m/s；
W-负载重量，N；
η-机械效率。
(3)流体负载的计算
①泵类负载所需的驱动动力
式中γ-裕量系数，1. 1～1.2；
ρ-液体的密度，kg/m³，水为1.0kg/m³；
Q-流量，m³/min；
H-全扬程，m；
η-泵的效率，一般在0.6～0. 83之间。
②风机类负载所需的驱动动力
式中γ-裕量系数，1.1～1.5；
Q-风量，m³/min；
H-风压，Pa；
η-风机的效率，一般在0.3~0.75s之间。
(4)带式传送机的计算
带式传送机所要的动力P′为空载动力P1，与水平负载动力P2以及垂直负载动力P3的和，即
式中f-滚辊的旋转摩擦系数；
W-除载重物以外的运动部分的重量，N/m；
v-传送带速度，m/s；
L-传送带长度（驱动滚辊与卷取滚辊中心之间的水平距离），m；
L0-水平距离修正值，m；
h-扬程（上升或下降的垂直距离，其中上升为正，下降为负），m；
Q-搬运量，t/h。
实际的电动机容量P由下式确定
P= P′/η
式中η-机械效率（通常在0.7～0.8之间）。
表3-3和表3-4分别列出了机械装置的特性与f、带宽与重量的关系。
表3-3 机械装置的特性与f的关系
表3-4 带宽与重量的关系
负载阻转矩为TL=Fr，其中，F为带与滚子间的摩擦阻力；r为滚子的半径。由于F和r都与转速的快慢无关，所以在调节转速的过程中，转矩TL保持不变，即具有恒转矩的特点。
(5)升降机负载的计算
升降机是通过配重在载重的1/2时保持平衡，例如，升降机载货箱体的自重W0为1500kg，载重W为1000kg，设配重率为0.5，则配重WC=(1500+1000×0.5)kg=2000kg，额定载重时（即W =1000kg），箱体侧偏重500kg，无任何载重时的配重侧偏重也为500kg。因此，这种场合电动机驱动的负载与500kg载重的升降无异。从以上得知，升降机所需要的动力P为
P=1000Wβvη
式中 W-额定载重，N；
β-对额定载重的配重率（通常为0.5）；
v-升降速度，m/s；
η-升降机的总效率(蜗轮时为0.4～0.6，其他齿轮时0. 8～0. 85)。
(6)惯性负载的计算
电动机的输出功率大部分都消耗在惯性体的加减速方面的负载称之为惯性负载（或加速负载），如大型风机、吊车的横移、粉碎机、偏心分离机、偏心铸造机等都属于惯性负载。电动机负载的轴换算飞轮转矩GD²与电动机自身的飞轮转矩GD²相差近数十倍，因此，在决定电动机容量的时候，除容量之外，一定要确认实际的负载飞轮转矩GD²是否在电动机允许的负载飞轮转矩GD²的范围之内。一般在加速的场合，都使用电动机的额定转矩以上的过载区域，以求减小电动机的容量，在电动机启动时，电动机的平均转矩一般要在150%以上，所以，为了使负载速度增加达到所要求的速度，除了给予负载必要的动力以外，还必须提供使惯性体的GD²加速的动力。通常按下列经验公式计算惯性负载加速所需要的加速功率：
式中n-转速，r/min；
tA-加速时间，s。
当用传送带及台车搬运货物时会发生货物打滑或倒翻，在吊车横移时会发生被吊物摆动等情况，需要核算电动机的加速度大小，在时间fA内，速度由0到v，此时的加速度为：
式中a-加速度，m/S²；
v-速度，m/s；
fA-加速时间，s；
TAC-加速转矩，N·m；
GD²-折算到电机轴上的总飞轮转矩，kg·m²。
根据此加速度的大小可判断出是否会发生打滑、倒翻及摆动现象。加速时电动机产生的转矩与负载转矩的差作为惯性体的加速转矩TAC，减速时电动机产生的转矩与负载转矩的和作为减速转矩。
