Question

生产机械有哪几种负载类型？有什么特点？

Answer 1

在实践中将生产机械根据负载转矩特性分为以下三种类型。
(1)恒转矩负载：恒转矩负载中，负载转矩TL与转速n无关，任何转速下TL总保持恒定或基本恒定，负载功率则随着负载速度的增高而线性地增加。多数生产机械的负载转矩特性具有恒转矩特性，但在转速精度及动态性能等方面一般要求不高，例如挤压机、搅拌机、传送带、厂内运输电车、吊车的平移机构、吊车的提升机构和提升机等。选型时可选U/f控制方式的变频器，但是最好采用具有恒转矩控制功能的变频器。起重机类负载的特点是启动时冲击很大，因此要求选择的变频器有一定余量。同时，在重物下放时，会有能量回馈，因此要配套使用制动单元或采用共用母线方式。
变频器拖动恒转矩性质的负载时，低速时的输出转矩要足够大，并且要有足够的过载能力。而对不均性负载（其特性是负载有时轻，有时重）应按照重负载的情况来选择变频器容量，例如轧钢机机械、粉碎机械、搅拌机等。
对于大惯性负载，如离心机、冲床、水泥厂的旋转窑等，负载惯性很大，因此启动时可能会振荡，电动机减速时有能量回馈。应该用容量稍大的变频器来加快系统的启动以避免振荡，并要配套制动单元消除电动机减速时的再生能量。
电动机长期低速转动的系统，由于电动机发热量较高，风扇冷却能力降低，因此必须采用加大减速比的方式或改用6级电动机，使电动机运转在较高频率附近。对于低速运行时要求有较硬的机械特性和一定的调速精度，若对动态性能方面无较高要求时，可选用具有转矩控制功能的高功能型变频器，以实现恒转矩负载的调速运行。另外，对于恒转矩负载下的驱动电动机，如果采用通用型标准电动机，应考虑低速下电动机的强迫通风冷却，以避免电动机在低速运行时发热。
(2)恒功率负载：恒功率负载的特点是需求转矩TL与转速n成反比，转矩TL与转速n的乘积即功率近似保持不变。金属切削机床的主轴和轧机、造纸机、薄膜生产线中的卷取机、开卷机等，都属于恒功率负载。
恒功率性质的负载是针对一定的速度变化范围而言的，当速度很低时，受机械强度的限制，TL不可能无限增大，在低速下转动则变为恒转矩性质。负载的恒功率区和恒转矩区对传动方案的选择有很大的影响。电动机在恒磁通调速时，其最大允许输出的转矩不变，属于恒转矩调速；而在弱磁调速时，最大允许输出转矩与速度成反比，属于恒功率调速。若电动机的恒转矩和恒功率调速的范围与负载的恒转矩和恒功率范围相匹配的情况下，电动机的容量和变频器的容量均为最小。
(3)流体类负载：在各种风机、水泵、油泵类负载运行时，随叶轮的转动空气或液体在一定的速度范围内所产生的阻力大致与速度n的2次方成正比。随着转速的减小，转矩按转速的2次方减小。这种负载所需的功率与速度的3次方成正比。各种风机、水泵和油泵都属于典型的流体类负载。由于流体类负载在高速时功率增长需求快，即与负载转速的3次方成正比，所以这类负载不能超工频运行。
流体类负载在过载能力方面要求较低，由于负载转矩与速度的平方成反比，所以低速运行时负载较轻（罗茨风机除外）。又因为这类负载对转速精度要求不高，在变频器选型时通常以价格为主要原则，应选择普通功能型变频器．只要变频器容量等于电动机容量即可（空压机、深水泵、泥沙泵、快速变化的音乐喷泉需加大容量）。目前，部分变频器制造商也为此类负载研制开发了专用变频器可供选用。
由变频器构成的调速系统选用不同的控制方法，即可得到不同性能特点的调速特性。在选用变频器时除了考虑技术性和可靠性外还应考虑经济性，一般不要留有太大功率余量。变频器与电动机两者若实现功率匹配，不但经济，而且输出波型更好。