电力拖动基础课件.ppt

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1、第1章电力拖动基础1.1电力拖动系统的运动方程1.2电力拖动系统的机械特性1.3他励直流电动机的起动、调速与制动1.4异步电动机的起动、调速与制动用各种原动机带动生产或工作机械（负载）产生运动，以完成一定的任务。1.1.1电力拖动系统的构成1.1电力拖动系统的运动方程一、“电力拖动”的概念1.拖动：用各种电动机作为原动机的拖动方式。电力拖动控制系统：1.电机及负载2.电力电子变换器（主电路）3.控制器4.检测、反馈装置电力拖动系统,四个组成部分：1.电动机2.电机控制装置3.机械传动机构4.工作机械二、电力拖动系统的构成三、电力拖动控制系统结构框图2.电力拖动

2、：1.1.2机械传动机构与工作机械的折算物理量：转矩（力）、转速（速度）、转动惯量（质量）单位：Nm（N）、rad/s（m/s)、kg/m2(kg)1．折算的概念及折算原则1）折算的概念：折算——把一个多轴系统用一个单轴系统或单拖动（推动）系统来取代。a）保持折算前后两个系统传送的功率相同b）保持折算前后两个系统储存的动能相同2）折算原则：3）折算的物理量：折算多轴系统单轴系统能量守恒例，负载轴的动能在折算前后相等，有：2.折算到电机旋转轴上（1）负载转矩Tl的折算Ⅰ.电动机工作在电动状态时Ⅱ.电动机工作在发电制动状态时根据功率相等原则：传动损耗由电动机承担，传动

3、损耗功率由工作机构承担传动效率η得负载转矩折算式为：得负载转矩折算式为：式中，速比（2）转动惯量J的折算根据动能相等原则，系统储存的动能相等。总转动惯量是J为：得：例，把电机轴的旋转动能折算为直线运动动能后，两者相等：3.折算到直线运动的工作机构上以电动汽车为例，把旋转的量折算到工作机械方。（1）拖动力F的折算（2）运动质量m的折算有：根据功率相等原则：根据动能相等原则，系统储存的动能相等。得直线运动质量为：总拖动质量为：总拖动质量m是电动汽车总质量加上旋转部分的折算值1.1.3电力拖动系统的运动方程对直线运动，运动方程为对旋转运动，运动方程为式中：G——重量（N

4、）；g——重力加速度，g=9.81m/s2；D——惯性直径（m）；——惯性半径（m）的实用形式为称为飞轮矩两式中的三项都是有方向的工程上，习惯使用工程单位：转速为n(r/min)，转动惯量用飞轮矩GD2(Nm2)。375具有加速度量纲1.1.4速度控制的本质是对转矩的控制一、由运动方程式可知：当T=Tl时，dΩ/dt=0，电力拖动系统处在匀速旋转（含静止不动）的稳态中。，当T>Tl时，dΩ/dt>0，电力拖动系统处在加速（或反向减速）状态。当T

5、使系统稳定运行在某一个转速n1时，必须在n1转速下使T=Tl。若要使系统稳定在一个更高的转速时，则首先在原转速下使T>Tl，电机加速。当到达新转速后，再使T=Tl，则电机就在新的转速下稳定运行。三、重要结论：电动机速度控制的本质是对其输出转矩的控制。四、例：他励直流电动机调压调速的物理过程原状态：新状态：负载转矩Tl恒定1.2电力拖动系统的机械特性1.2.1机械特性1.机械特性是指转速与转矩之间的关系曲线，即机械特性负载机械特性电动机机械特性固有机械特性人为机械特性2.运行状态：转速n、转矩T都有正、负值,要选定参考正方向。电动：转矩与转速的方向一致制动：转矩与转

6、速的方向相反3.四象限运行：1.2.2负载的机械特性a)反抗性b）位能性c）粘滞摩擦力d）流体阻力e）恒功率阻力例：实际风机的负载机械特性：实际的机械装置则是多种性质的负载转矩的组合1.2.3电动机的固有机械特性a）他励直流电动机b）异步电动机e）同步电动机1.2.4电力拖动系统稳定运行条件条件1.电机机械特性曲线及负载机械特性曲线的交点条件2.且在交点处满足稳定点不稳定点交点处满足，所以判别方法：1.3他励直流电动机的起动、调速与制动1.3.1他励直流电动机的人工机械特性他励直流电动机方程固有机械特性方程（额定参数时）人为机械特性固有机械特性1.3.2他励直流电

7、动机的调速1．调速方法①电枢回路串电阻调速；②改变电枢端电压调速；③弱磁调速。分别改变则得到三组不同的人为机械特性曲线族所允许的最大输出转矩1.3.2他励直流电动机的调速2．调速时的转矩与功率图1-11调速时转矩与功率曲线所允许的最大输出功率电机允许流过的最大电流受制于电机的散热条件，一般为额定电流IaN。自然冷却，自扇冷式，他扇冷式，水外冷，水内冷，蒸发冷却，超导，等不变下降不变与转速成正比在nnN的区域，磁通Φ减小，…，Pmax不变，称恒功率调速区域。电机的冷却方式：1．调速方法1.3

8、.3他励直