电机与液力耦合器联合工作特性分析

　　0引言

　　对于大功率、长运距的带式输送机，采用电机直接启动，则使输送机启动加速度过快，输送带松边拉紧装置反应速度滞后， 输送带下垂度加大，储带仓内多层输送带层间相互碰撞、摩擦，导致输送带磨损快、寿命短、传动不平衡。 所以在实际生产中，通常采用电机与液力耦合器联合启动作为改善其启动条件的主要手段，以确保带式输送机安全可靠地平稳运行。 本文重点分析了电机和液力耦合器联合工作输出特性的转矩—转速(M-n)曲线图、驱动力-速度(F-v)曲线图，为在实际生产中很好地控制输送机启动过程的稳定性和安全性具有指导意义。

　　1交流电机和液力耦合器机械特性

　　(1)交流电机的机械特性可表示为

式中M———电机在任意转速下的转矩;

　　M_m———电机输出的最大转矩;

　　q———与电机定子转子电阻有关的常数;

　　S———电机任意转速下的转差率。

　　由此可得出电机直接启动的转矩与转速的数学模型

式中M_e———电机的额定转矩;

　　S_m———电机的最大滑差;

　　S_e———电机的额定转差率;

　　n₀———电机同步转速;

　　n_d———电机任意时刻的转速;

　　n_e———电机额定转速;

　　λ———过载系数;

　　P_e———电机额定输出功率。

　　也可将电机的输出特性用驱动力和速度表示。对于带式输送机、驱动力和速度之间的关系为

　　由式(3)联立可得电机直接驱动的驱动力与速度之间的关系式

式中F₁、i、η、v———驱动力、减速比、传动系统的效率、输送带的速度。

　　(2)液力耦合器的输出扭矩计算方程为

式中λ———泵轮扭矩系数;

　　ρ———工作介质的密度;

　　D———液力耦合器的涡轮外径;

　　n_B———液力耦合器的泵轮转速，与电机的输出转速相等。

　　当泵轮和涡轮转差率恒定时，可得

　　将式(1)和式(6)联立得到电机和液力耦合器的联合工作特性曲线方程

式中C_i——相应涡轮与泵轮不同转差率的C 值。

　　电机和液力耦合器联合输出的机械特性可以用n 段直线拟合为下列函数关系

其中(M_i，n_i)和M_i+1，ni+1)是曲线相邻两点的坐标值。

　　也可以将输出特性用驱动力和速度表示。对于带式输送机，滚筒周边的驱动力F 和线速度v 的关系式为