《电力拖动》知识重点

根据电动机的分类，电力拖动分为交流拖动系统和直流拖动系统。用交流异步电动机和交流同步电动机拖动生产机械的系统称为交流拖动系统；以直流电动机拖动生产机械的系统称为直流拖动系统。

根据系统中电动机的数量，电力拖动又分为单机拖动系统和多机拖动系统。单机拖动系统结构简单，应用较广；多机拖动常用于大功率和有特殊控制要求的系统中。

什么是电力拖动？电力拖动系统由哪几部分组成？各部分有何作用？电力拖动是以电力为原动力，通过电气设备（如电动机等）带动生产机械来完成一定的生产任务。电力拖动系统由电源、电动机、生产机械和控制设备等4个基本部分组成。电源的作用是用以向拖动系统提供能源。电动机是生产机械的原动力，它的作用是将电能转变为机械能带动生产机械工作。生产机械是电动机拖动的对象，如提升机、通风机、水泵等。有时生产机械需要改变运行方式传递动力，电动机通过传动装置拖动生产机械完成生产工艺。控制设备是按照生产机械的要求去控制电动机的启动、调速、制动等运行过程的。

采用电动机拖动有哪些优点？

（1）电能输送方便、经济、便于分配

（2）可满足不同类型生产机械的需要，并且拖动效率高；

（3）拖动性能好，能达到生产工艺要求的最佳工作状态；

（4）能进行远距离监视、测量和控制，便于集中管理，容易实现生产过程的自动化。

机械特性：拖动系统中的转矩改变时，将导致系统速度的变化，它们之间的这种关系称为系统的转矩—转速特性，也称为机械特性。

电动机的机械特性可用特性方程式或特性曲线图表示，它是生产机械选配电动机和分析拖动系统的重要依据。

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固有机械特性：固有机械特性也称为自然特性，它是在电动机额定电压、额定频率（交流电动机）、额定励磁电流（直流电动机）的条件下，电动机回路无附加电阻或电抗时得到的机械特性。

人为机械特性：人为机械特性也称人工特性，是通过改变电动机的电压、频率、励磁电流以及串接电阻、电抗的方法而得到的机械特性。利用人为特性可以满足不同生产工艺过程的需要。

稳定工作点是指当拖动系统受到瞬时外来干扰后，系统能自动恢复到原来的静态工作点；否则为不稳定工作点。

工作点的稳定性是由电动机的机械特性和生产机械的机械特性二者之间的配合关系所决定的。

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直流电动机可将直流电转换为机械能，所以它需要直流电源供电。

直流电动机的结构主要由定子和转子两部分组成。定子用于产生磁场；转子通过换向器输入直流电流与磁场相互作用产生电磁转矩。直流电动机的转子通常称为电枢。

根据定子励磁绕组和电枢绕组连接方式的不同，直流电动机可分为他

励、串励、并励和复励4种。他励电动机的励磁绕组与电枢绕组分别由两组电源供电，串励、并励和复励电动机的两个绕组分别接成串联、并联和混合串并联形式，由同一个电源供电。

直流电动机具有良好的调速性能。不同类型的直流电动机其机械特性不同。

只要人为地改变电动机电枢端电压U、改变磁通Φ或在电枢回路串接附加电阻R A,都可以改变电动机的机械特性。

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启动：电动机从静止到稳定运行的过程称为启动。

电动机拖动生产机械正常启动的条件是：在启动的全过程应满足电动机的启动转矩大于负载转矩，其次是要有平稳的启动过程。

他励直流电动机常用的启动方法有：直接启动、电枢回路串接电阻启动及降低电枢端电压启动。

他励直流电动机直接启动：直接启动是不采取任何限流措施，将额定电压直接加在电枢两端，使电动机在较大的电流下启动。这种启动方法只用于小容量直流他励电动机。

电动机对电力拖动系统的制动一般分为两类，即限速制动和减速制动。限速制动：为了限制下放速度，应使电动机产生一个与系统旋转方向相反的转矩，当这个转矩与负载转矩相等时，系统达到稳定的下放速度。这种状态称为限速制动运行状态。

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电动机是一种电能与机械能相互转换的电气设备。电动状态和制动状

态是电动机可以相互转换的两种基本工作状态。

直流他励电动机常用的三种制动方式是发电反馈制动、动力制动、反接制动。它们都是通过改变电枢电流方向的方法实现的。

当电动机的转速在生产机械的作用下超过理想空载转速时（如提升机下放重物），电动机由电动状态变为发电反馈制动状态。所以，产生发电反馈制动的条件是n>n0。

发电反馈制动的优点是不改变电动机的接线方式，而且能将机械能转变为电能反馈回电网，因此经济效益好。

在电动机制动过程中，电枢回路串接的电阻越小，制动转矩越大，但对电动机的冲击也越大。所以，在制动时可以逐渐减小附加电阻，以增大制动转矩缩短制动时间。

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电枢反接制动：工作在电动状态下的电动机，制动时突然改变电枢电压极性，使电动机工作在发电状态产生制动转矩，由于这种制动方法是改变电枢电压极性，故称电枢反接制动。

(P16)直流他励电动机有两种工作状态：电动状态与发电状态。电动状态又分正转工作状态和反转工作状态，其特点是电动机产生的电磁转矩与其转速方向相同，工作在机械特性的第一象限和第三象限，电枢电流与电源电压方向相同，电动机将电能转换为机械能带动负载转动。调速：根据生产过程的要求，人为或自动地改变电动机的转速称为调速。

调速的实质是改变拖动系统的稳定运行点，即从某一稳定转速过渡到

另一稳定转速。实现调速的方法是改变电动机的运行条件。

静差率是反映系统的负载变化时引起电动机转速变化的程度，即反映电动机的相对稳定性。静差率越小，相对稳定性越好。静差率的大小，与电动机机械特性的硬度和理想空载转速有关。

(P18)直流串励电动机电路的特点是励磁绕组与电枢绕组串联，所以励磁电流就是电枢电流，因而磁通Φ将随电枢电流而变化。

根据直流串励电动机的机械特性方程n=K1U/√￣M - K2R可知，当转矩M为零时，串励电动机的转矩n趋于无穷大。实际上由于电动机铁心总有剩磁存在和机械摩擦阻力的影响，电动机的空载转速可达到额定转速的5~6倍。这样高的转速会造成电动机及其拖动设备的损坏。因此串励电动机不允许空载启动和空载运行。为保证这一点，串励电动机将不得采用皮带传动或链传动，以防止皮带断裂或链脱落造成电动机的空载运行。同时在串励电动机检修后，不能在额定电压下进行空载试运转。

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交流异步电动机也称为感应电动机。它可将交流电能转换为机械能，所以采用正弦交流电源供电。异步电动机的结构主要包括转子和定子两部分。按转子结构的不同，异步电动机可分为鼠笼式和绕线式两种。鼠笼式异步电动机具有结构简单、使用方便、价格低、运行中不产生火花等优点。绕线式异步电动机的转子绕组通过滑环引出，可外接附加电阻，用以改善电动机的调速性能。

为了防止电动机过载，定义Mm与M N之比为电动机的过载倍数λ，一