电力拖动系统方案与电动机选择

《电力拖动系统方案与电动机选择》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第13章电力拖动系统的方案与电动机选择刘锦波山东大学控制科学与工程学院电力拖动系统的方案选择；电动机的选择：电动机内部的发热与冷却规律、电动机的工作制以及各种工作方式下电动机额定功率的选取。内容简介13.1电力拖动系统的方案选择电力拖动系统是由电动机、供电电源、控制设备以及生产机械组成。因此，在电力拖动系统基本方案选择时，应该重点考虑如下几个方面的问题：电力拖动系统供电电源的考虑；电动机的选择；电动机与生产机械负载配合的稳定性考虑；调速方案的选择；电力系统的起、制动方法、正、反转方案的选择；经济指标的考虑，主要包括电网功率因数的考

2、虑、调速方案的选择以及电网污染的考虑；电力拖动系统控制策略的选择；可靠性的考虑。A、电力拖动系统供电电源的考虑电力拖动系统的供电电源可分为三大类：交流工频50Hz电源；独立变流机组电源；电力电子变流器电源。其中，电力电子变流器电源指的是由各类电力电子器件组成的整流器（直流电源）、变频器、交流调压器（交流电源）以及各式各样的逆变器等。B、电力拖动系统稳定性的考虑电机与所拖动的负载只有合理配合，才能确保电力拖动系统稳定运行。借助于电动机所提供的机械特性和生产机械的负载转矩特性便可以对电力拖动系统的稳定运行情况进行判别。图13.1给出了

3、由各种电动机组成的电力拖动系统的机械特性与恒转矩负载特性，旨在对电力拖动系统的稳定性进行判别。图13.1电力拖动系统电动机机械特性与负载转矩特性的配合C、调速方案的选择电动机的机械特性决定了拖动系统的调速方式，而且每一种调速方式又具有不同的调速性质。电动机的调速特性应与负载的转矩特性相一致，才能使电动机的功率得到充分利用。对于他励直流电动机，可以采用电枢回路串电阻调速、电枢调压调速以及弱磁调速。从调速性质来看：电枢回路串电阻调速与电枢调压调速属于恒转矩调速性质，因而适应于恒转矩负载；而弱磁调速属于恒功率调速性质，因而适应于恒功率负

4、载。对于同步电动机，只有改变同步电动机的供电频率实现调速。为确保电动机内部磁通以及最大电磁转矩不变，一般要求在改变定子频率的同时改变定子电压。一旦供电频率超过基频以上，则保持供电电压为额定值不变。从调速性质来看：基频以下属于恒转矩调速，适应于恒转矩负载；而基频以上则属于恒功率调速，适应于恒功率负载对于异步电动机，可以采用变频调速、变极调速和改变转差率调速。其中，转差率的改变可以通过改变定子电压、转子电阻、在转子绕组上施加转差频率的外加电压（如双馈调速与串级调速）等方法来实现。从调速性质来看：变频调速与变极调速属于恒转矩调速，适应于

5、恒转矩负载；而变极调速则属于恒功率调速，适应于恒功率负载。改变转差率调速则视具体调速方式有所不同，其中，改变定子电压的调速方式既非恒转矩也非恒功率调速，而转子串电阻的调速则属于恒转矩调速，双馈调速则属于恒转矩调速。D、起、制动和正、反转与相应方案的选择电力拖动系统的过渡过程包括起、制动、正、反转、加减速以及负载变化等，它与系统的快速性、生产率的提高、损耗的降低、可靠性的保证等密切相关。a、起动电力拖动系统对起动过程的基本要求是：电动机的起动转矩必须大于负载转矩；起动电流要有一定限制，以免影响周围设备的正常运行。对于鼠笼式异步机，其

6、起动性能较差。容量越大，起动转矩倍数越低，起动越困难。若普通鼠笼式异步机不能满足起动要求，则可考虑采用深槽转子或双鼠笼转子异步机。若起动能力不能满足要求，可考虑采用软起动或变频起动。直流电动机与绕线式异步电动机的起动转矩和起动电流是可调的，仅需考虑起动过程的快速性。而同步电动机的起动和牵入同步则较为复杂，通常仅适用于功率较大的机械负载。对于同步电动机，可以采用变频、辅助电动机或自耦调压器起动。b、制动制动方法的选择主要应从制动时间、制动实现的难易程度以及经济性等几个方面来考虑。对于交、直流电动机（串励直流电动机除外），均可考虑采用

7、反接、能耗和回馈三种制动方案。c、反转对拖动系统反转的要求是：不仅能够实现反转，而且正、反转之间的切换应当平稳、连续。一般来讲，直流电动机比交流电动机优越。但随着电力电子变流器技术的发展，交流电机包括无刷直流电动机、开关磁阻电动机等均可实现正、反转之间的平滑切换。d、平稳性与快速性根据第3章，电力拖动系统的动力学方程式可表示为：（13-4）利用上式便可得到电动机起、制动或调速过程所需要的时间表达式为：（13-5）结论：若希望缩短起、制动过程，应使尽可能大。这是选择电动机的一个重要依据。从运行的平稳性上看，则希望电动机的惯量与负载惯

8、量相匹配，亦即电动机的惯量要超过负载的惯量，即：（13-6）若负载惯量是变化的（如工业机械手负载等），为确保系统平稳运行，则要求负载飞轮矩的变化量应小于电动机飞轮矩的1/5，即：（13-7）为了提高电动机的力矩惯量比，可选用小惯量电动机。但根据惯量