电力拖动系统

主要内容： 主要内容：
鼠笼式转子异步电动机定子降压调速； 鼠笼式转子异步电动机定子降压调速； 绕线式转子异步电动机转子串电阻调速； 绕线式转子异步电动机转子串电阻调速； 鼠笼式转子异步电动机变极调速； 鼠笼式转子异步电动机变极调速； 变频调速（通常是鼠笼式转子异步电动机）。 变频调速（通常是鼠笼式转子异步电动机）。
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降压调速
原理：降压调速属于改变转差率调速。 原理：降压调速属于改变转差率调速。∵ 降低定子电压U 和临界转差率S 降低定子电压U，n0和临界转差率Sm=R2/X20 不变， 减小。对于恒转矩型负 不变，但Tmax∝U2减小。对于恒转矩型负 减小， 减小，从而达到调速目的。 载，T减小，则n减小，从而达到调速目的。 特点：这种方法对于恒转矩型负载 恒转矩型负载调速范 特点：这种方法对于恒转矩型负载调速范 围很小，而对于通风机型负载， 围很小，而对于通风机型负载，调速范围 则比较大，如右图所示。 则比较大，如右图所示。 实现方法： 实现方法： 1. 定子串联带抽头的饱和电抗器； 定子串联带抽头的饱和电抗器； 2. 反并联晶闸管交流调压器； 反并联晶闸管交流调压器； 3. 定子绕组 定子绕组∆/Y换接； 换接； 换接 适用场合： 通风机型负载的电动机。 适用场合： 带通风机型负载的电动机。 ->乳源高级中学通用技术实验室<http://www.rygz.net/tyjs
绕线式转子串电阻调速
原理：转子串电阻调速属于改变转差率调速。 原理：转子串电阻调速属于改变转差率调速。 ∵转子电路 外串联电阻R 不变，而临界转差率S 外串联电阻RS后，n0和Tmax不变，而临界转差率Sm随RS而变 机械特性越软， 化，RS↓→Sm↑机械特性越软，转速越低。 S 机械特性越软 转速越低。 特点： 种调速方法简单，能够满足一般多级调速要求， 特点：这种调速方法简单，能够满足一般多级调速要求，有 级调速（转速只能逐档变化），调速和起动电阻可共用。 ），调速和起动电阻可共用 级调速（转速只能逐档变化），调速和起动电阻可共用。 缺点： 功耗大，轻载调速范围窄， 缺点：RS功耗大，轻载调速范围窄，有 低速∵ 级，低速∵特性软负载波动对转速影响 大运行不平稳，电刷滑环易出故障， 大运行不平稳，电刷滑环易出故障，维 护工作量大。 护工作量大。 适用场合： 额定负载起动， 适用场合： 带额定负载起动，如起重设 备等。 备等。 注意：调速电阻是长期工作制。 注意：调速电阻是长期工作制。
学习应该注意的点
学习应注意的几个问题： 学习应注意的几个问题： 1.如何判断电力拖动系统稳定运行 ？条件是什么？ 如何判断电力拖动系统稳定运行 条件是什么？ 2.电力拖动系统的运动方程是什么？需要进行什么折算？ 电力拖动系统的运动方程是什么？ 电力拖动系统的运动方程是什么 需要进行什么折算？ 3.负载机械特性有哪些类型 ？ 负载机械特性有哪些类型 4.交、直流调速有哪些类型 ？其方法和特点如何 ？ 交 5.限制电动机输出的因素是什么？ 限制电动机输出的因素是什么？ 限制电动机输出的因素是什么 6.电气制动的方法和机械特性各有哪些？ 电气制动的方法和机械特性各有哪些？ 电气制动的方法和机械特性各有哪些 7.电动机有哪些工作制？选择电动机的依据是什么？ 电动机有哪些工作制？ 电动机有哪些工作制 选择电动机的依据是什么？ 本章主要是原理性的概念不要求计算。 本章主要是原理性的概念不要求计算。 相对比较难的点： 相对比较难的点： 1.拖动系统稳定运行判断；2.电气制动方法和机械特性。 拖动系统稳定运行判断； 电气制动方法和机械特性 电气制动方法和机械特性。 拖动系统稳定运行判断
负载与电动机机械特性都是拖动系统工作的依据， 负载与电动机机械特性都是拖动系统工作的依据， 应知道类型。 应知道类型。
稳定运行： 稳定运行：
稳定运行是系统追求的目的， 稳定运行是系统追求的目的，应该掌握判断的依 据和方法。 据和方法。
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电力拖动系统
§1.电力拖动的基本概念 电力拖动的基本概念 §2.交流电力拖动的调速 交流电力拖动的调速 §3.直流电力拖动的调速 直流电力拖动的调速 §4.电力拖动系统的制动 电力拖动系统的制动 §5.电动机的温升与维护管理 电动机的温升与维护管理
小结
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拖动系统的调速方法： 机械调速； 电气调速。 拖动系统的调速方法：1. 机械调速；2. 电气调速。电 气调速就是改变电动机的转速， 气调速就是改变电动机的转速，交流电动机可分为 —— 两 改变转差率调速（同步转速不变）； ）；2. 种：1. 改变转差率调速（同步转速不变）； 改变同步转 速调速。 速调速。
一、电力拖动系统的运动方程
单轴系统的运动方程： 单轴系统的运动方程： 书P.86.式（1-1） 式 ） T-TL=Jd /dt=(GD2/375) dn/dt —— 从牛顿定律演化而来。 从牛顿定律演化而来。 其中： 其中：375=120g/π（g=9.81，重力加速度常数） （ ，重力加速度常数） 分析多轴系统的问题： 一轴一个方程，解微分方程组较难。 分析多轴系统的问题：—— 一轴一个方程，解微分方程组较难。 解决办法：折算，将其它轴折算到电动机轴上， 解决办法：折算，将其它轴折算到电动机轴上， 原则：能量守衡。 等效为一个单轴系统 单轴系统。 原则：能量守衡。—— 等效为一个单轴系统。 需要折算的量：飞轮矩（转动惯量） 变速比的平方， 需要折算的量：飞轮矩（转动惯量）—— 变速比的平方， —— 变速比。 负载转矩 变速比。 运动方程说明的问题： 结论） 运动方程说明的问题： （结论） 由运动方程可见，电动机所产生的电磁转矩T 除用于克服稳态负 由运动方程可见，电动机所产生的电磁转矩 载转矩T 载转矩 L外，还要平衡系统加速或减速时所产生的动态惯性阻转矩 （∆T=T－TL），所以系统的运动状态是由电动机的电磁转矩和负载 － ），所以系统的运动状态是由电动机的电磁转矩和负载 转矩共同所决定的。 ΔT=0：恒速， ΔT≠0： 转矩共同所决定的。—— ->乳源高级中学通用技术实验室<- ：变速。 ΔT=0：恒速， ΔT≠0 变速。
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二、负载的机械特性
负载机械特性类型： ）恒转矩（ 负载机械特性类型：1）恒转矩（反抗性和位能性 ）； 2）变转矩（通风机和恒功率 ）。通风机型又称泵类。 ）。通风机型又称泵类 通风机型又称泵类。 ）变转矩（ 负载机械特性总汇： 负载机械特性总汇：T = knα α = 0：恒转矩型；α＞ 0：通风机型；α＜ 0：恒 恒转矩型； ＞ 通风机型； ＜ 功率型。 功率型。
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§1.电力拖动的基本概念 电力拖动的基本概念
本节的主要内容有三大部分： 本节的主要内容有三大部分： 运动方程： 运动方程：
是分析电力拖动系统的工具， 是分析电力拖动系统的工具，为了简化分析应该 折算。 折算。
负载机械特性： 负载机械特性：
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稳定性的判断
分析异步电动机的机械特性，根据稳定判断条件： 分析异步电动机的机械特性，根据稳定判断条件： △ △T/△n ＜ △TL/△n ，对其带恒转矩负载进行稳定性 △ 判断可知： 点是稳定的； 点则不稳定。 判断可知： a 点是稳定的；对于 b 点则不稳定。 结论： 恒转矩负载而言， 结论：对恒转矩负载而言，异步 而言 电动机特性曲线临界转差率以下的部 为不稳定区。 分，为不稳定区。 注意：应用△ △ 注意：应用△T/△n ＜ △TL/△n △ 时， △T、△TL和△n都应该连同其 、 都应该连同其 符号一起代入。 符号一起代入。
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变极调速
注意：变极调速只能是特殊鼠笼异步电机 每相有2 注意：变极调速只能是特殊鼠笼异步电机，每相有2个半相绕 特殊鼠笼异步电机， 属于改变同步转速。 组。属于改变同步转速。 半相绕组特点：两种不同连接可得两种不同极对数。YY连接 半相绕组特点：两种不同连接可得两种不同极对数。YY连接 极对数减少一半，且相序变反。 YY：属于恒功率调速； 时：极对数减少一半，且相序变反。△-YY：属于恒功率调速； YY：属于恒转矩调速。 属于” Y-YY：属于恒转矩调速。—— “属于”理解为“适用于 负 属于 理解为“适用于…负 载”。 记法： YY时 绕组的U 未变，不是恒功率， 恒转矩。 记法：Y-YY时，绕组的U、I未变，不是恒功率，∴恒转矩。 原理： 原理：改变定子绕组连接可改变其产生 Y-YY △-YY 的磁极对数，从而改变同步转速。 的磁极对数，从而改变同步转速。 特点：设备简单，特性较硬，运行平稳。 特点：设备简单，特性较硬，运行平稳。 但属于有级调速。 但属于有级调速。 用途：起货机、锚机等。 国产常为△ 用途：起货机、锚机等。 国产常为△YY（ ）；国外常为 YY（ YY（恒P）；国外常为 Y-YY（恒T）。
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稳定性与负载有关
对于恒转矩负载， 点不稳定， 对于恒转矩负载，b 点不稳定， 点则稳定。 但对于通风机型负载 b 点则稳定。 因为，对于b 因为，对于 点附近相同的正转 速偏差△ ，由图可见， 速偏差△n，由图可见，电磁转矩 偏 偏差△ 对于b 差△T＜负载转矩 偏差△TL ；对于 ＜ 点附近相同负转速偏差△ 点附近相同负转速偏差△n ，电磁转 矩偏差△ ＜负载转矩偏差△ 矩偏差△T＜负载转矩偏差△TL（负 的偏差越大说明其值越小）。 的偏差越大说明其值越小）。
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一、三相异步电动机的调速方法
定义：所谓电气调速，就是人为改变电动机的机 定义：所谓电气调速， 械特性达到改变电动机的转速。 械特性达到改变电动机的转速。 调速分类：根据异步电机转速公式： 调速分类：根据异步电机转速公式：n=n0（1-s） 可知，三相异步电动机电气调速可分为两大类：1.改 可知，三相异步电动机电气调速可分为两大类：1.改 变同步转速调速；2.改变转差率调速 改变转差率调速。 变同步转速调速；2.改变转差率调速。 改变同步转速的方法：1.改变电动机绕组的极对 改变同步转速的方法：1.改变电动机绕组的极对 只适合鼠笼式）；2.改变电源频率 ）；2.改变电源频率。 数（只适合鼠笼式）；2.改变电源频率。 改变转差率调速的方法：1.降压调速 2.绕线式 降压调速； 改变转差率调速的方法：1.降压调速；2.绕线式 异步电动机转子回路串电阻调速。 异步电动机转子回路串电阻调速。 学习这部分内容时，主要注意：调速的方法（ 学习这部分内容时，主要注意：调速的方法（原 理）和调速时电动机的机械特性的变化。 和调速时电动机的机械特性的变化。
位能性恒转矩 反抗性恒转矩 通风机型 恒功率
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三、系统运行的稳定性
系统运行的稳定性是指：原来系统在机械特性上 系统运行的稳定性是指： 的某点运行，由于某种原因（如干扰等）， ），使工作点 的某点运行，由于某种原因（如干扰等），使工作点 发生变化，若造成工作点变化的原因去除后， 发生变化，若造成工作点变化的原因去除后，系统能 够回到原来的工作点运行， 够回到原来的工作点运行，则系统是稳定的否则系统 就是不稳定的。 本书只讨论“静态稳定” 就是不稳定的。—— 本书只讨论“静态稳定”。 必要条件：电动机和负载机械特性有交点。 必要条件：电动机和负载机械特性有交点。 充分条件：干扰消失后能回到原来交点。 充分条件：干扰消失后能回到原来交点。 判断： 判断：—— dT/dn ＜ dTL/dn。 。 或： △T/△n ＜ △TL/△n。 △ △ 。 注意： 注意：系统是否稳定与电动机和负载两者的机械特性 有关。电动机带不同的负载，其稳定性可能不同。 有关。电动机带不同的负载，其稳定性可能不同。
通风机型负载
[ 第一节要点 ] ：运动方程（多轴折算）；负载机械特 运动方程（多轴折算）； ）；负载机械特 性类型； 性类型；稳定条件及判别 。
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§2.交流电力拖动的调速 交流电力拖动的调速
本节主要内容是四种常见的电气调速方法： 本节主要内容是四种常见的电气调速方法：