港迪公司港口電氣傳動基礎(chǔ)(1)

1、一一.港口電氣傳動基礎(chǔ)港口電氣傳動基礎(chǔ) 在現(xiàn)代港口的裝卸作業(yè)中，大量的港在現(xiàn)代港口的裝卸作業(yè)中，大量的港口機械是由電動機拖動運轉(zhuǎn)的。電動口機械是由電動機拖動運轉(zhuǎn)的。電動機的運行總是和其各個機構(gòu)聯(lián)系在一機的運行總是和其各個機構(gòu)聯(lián)系在一起起 ，電動機和工作機構(gòu)兩者之間的，電動機和工作機構(gòu)兩者之間的機械傳動構(gòu)成了一個機電運動的整體，機械傳動構(gòu)成了一個機電運動的整體，稱為電氣傳動系統(tǒng)?，F(xiàn)對港口電氣傳稱為電氣傳動系統(tǒng)。現(xiàn)對港口電氣傳動介紹如下動介紹如下第一節(jié)第一節(jié) 電動機的分類電動機的分類第二節(jié)第二節(jié) 異步電動機的結(jié)構(gòu)及等效電路異步電動機的結(jié)構(gòu)及等效電路第三節(jié)第三節(jié) 電力拖動系統(tǒng)的組成電力拖動系統(tǒng)的組成

2、第四節(jié)第四節(jié) 負載的類型及運行特點負載的類型及運行特點 第一節(jié)第一節(jié) 電動機的分類電動機的分類。 電動機 直流電動機 他勵磁 可調(diào)性好 并勵磁 特性可調(diào) 復(fù)勵磁 由他勵磁、并勵磁組成。 串勵磁 用于電機車等。 交流電動機 同步電動機 異步電動機 籠型電動機 普通型 深槽型 多速變極型 繞線型電機 提刷式 不提刷式 。 第二節(jié)第二節(jié) 異步電動機的結(jié)構(gòu)及等效電路異步電動機的結(jié)構(gòu)及等效電路 一、異步電動機的結(jié)構(gòu)一、異步電動機的結(jié)構(gòu) 二、異步電動機的型號、額定值二、異步電動機的型號、額定值三、異步電動機的運行原理三、異步電動機的運行原理 四、異步電動機的功率及轉(zhuǎn)矩四、異步電動機的功率及轉(zhuǎn)矩 一、異步電

3、動機的結(jié)構(gòu) 異步電動機由定子、轉(zhuǎn)子及其他附件組成。 (一)定子 由定于鐵心和三相繞組構(gòu)成，其中三相繞組在空間上互差23電角度，且均勻地安放在定子鐵心的槽內(nèi)。三相繞組按適當方式(Y或)連接后與三相電源相接，從電源吸收電功率。 (二)轉(zhuǎn)子 主要由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組構(gòu)成，是電動機輸出機械能、帶動負載旋轉(zhuǎn)的部分。其中，轉(zhuǎn)子繞組自行閉合，不與電源相接；轉(zhuǎn)子的功率是由定子吸收的電功率經(jīng)電磁感應(yīng)而得來的。 根據(jù)轉(zhuǎn)子繞組的形式不同，異步電動機又可以分為籠型和繞線轉(zhuǎn)子兩種，籠型轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)見圖l2。 由圖知，籠型轉(zhuǎn)子繞組由銅條或鋁條構(gòu)成，其端部用導(dǎo)體環(huán)連接成閉合回路。而繞線轉(zhuǎn)子繞組是將三相對稱轉(zhuǎn)子繞組接成Y，三相繞

4、組的端點 分別與三個集電環(huán)相連，集電環(huán)再通過電刷和外接電阻連接閉合，用來改善三相異步電動機的起動性能和調(diào)速性能。變頻調(diào)速的對象絕大多數(shù)是籠型電動機，如果對于某些繞線轉(zhuǎn)子電動機也要進行變頻調(diào)速的話，可以將轉(zhuǎn)子三相繞組短接，為避免電刷與集電環(huán)之間因接觸不良而引起的故障，一般在集電環(huán)之前將它們短接，如圖13所示。 二、異步電動機的型號、額定值每臺異步電動機在其機座上都有一塊銘牌，銘牌上標有電動機的型號、額定值、工作制等，如表11所示。1.型號：由字母或數(shù)字組成，用來表示電動機的種類、規(guī)格和用途等。如：普通籠型異步電動機：Y1產(chǎn)品代號，表示異步電動機 112M-2規(guī)格代號，表示中心高112mm，中機座

5、，兩極電機、 變頻調(diào)速專用電動機：為了適應(yīng)變頻驅(qū)動系統(tǒng)的需要，許多廠家還生產(chǎn)了不同型號、不同類型的變頻調(diào)速專用電動機。如上海眾華特種電機廠生產(chǎn)的YVT315M14就是其中的一種。2.額定值額定值是指在保證電動機設(shè)計壽命的前提下，能夠長期、安全、穩(wěn)定運行時，電動機能承受的最大值。 電動機銘牌上的額定值主要包括：額定電壓UN：指電動機在額定情況下運行時，外加于定子繞組上的線電壓。額定頻率fN：我國交流電源的頻率是50Hz，所以國產(chǎn)電動機的fN均為50Hz。額定功率PN：是指在額定電壓、額定頻率下運行時，電動機軸上能夠長期、安全、穩(wěn)定輸出的最大機械功率。額定電流IN：是指在額定電壓、額定頻率下運行時

6、，電動機定子繞組中能夠長期、安全、連續(xù)通過的最大線電流。 額定轉(zhuǎn)矩TN：該值在電動機的名牌上沒有數(shù)據(jù)，但卻是一個非常重要的參數(shù)，它是指在額定電壓、額定頻率下運行時， 電動機能夠長期、安全、穩(wěn)定輸出的最大轉(zhuǎn)矩。三相異步電動機的額定功率與其他額定數(shù)據(jù)之間有如下關(guān)系：式中 額定功率因數(shù) 額定效率NNNNNIUPcos3 電動機的額定值戶PN、TN表明了電動機帶負載的能力，額定值越大允許電動機帶的負載也越大。當所帶負載小于額定值時，對電動機的運行影響不大，只是電動機的能力沒有得到充分發(fā)揮，這就是欠載。如果電動機實際所帶的負載超過額定值，電動機仍然可以運行，但由于超過了其正常的帶負載能力，電動機的發(fā)熱加

7、劇，允許行的時間會大大縮短，還會影響到電動機的壽命，這就是過載。不管是過載還是欠載，都是電動機的一種運行狀態(tài)，從充分發(fā)揮電動機的能力出發(fā)，電動機工作在其額定值附近是比較理想的。3變頻后有效輸出值當頻率調(diào)節(jié)到fx時，電動機的外加電壓也會發(fā)生改變，此時的電動機已不是在額定情況下運行，也就不能再用額定功率PN和額定轉(zhuǎn)矩TN等額定值來衡量電動機的帶負載能力，我們將電動機在任意頻率人下能夠長期、安全、穩(wěn)定輸出的功率和轉(zhuǎn)矩稱做有效功率和有效轉(zhuǎn)矩。在變頻調(diào)速中，是用有效輸出值這個概念來衡量電動機的帶負載能力的。在fx頻率下，如果電動機實際所帶的負載超過了有效輸出值，電動機就處于過載的工作狀態(tài)。三、異步電動機

8、的運行原理三、異步電動機的運行原理(一)異步電動機的旋轉(zhuǎn)原理1.旋轉(zhuǎn)磁場在空間上互差23電角度的三相定子繞組U1U2、V1V2、W1W2中通人在時間上互差23相位角的三相交變電流 iu iv iw。后，它們合成的磁場是一個旋轉(zhuǎn)磁場，如圖14所示。磁場旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速(即同步轉(zhuǎn)速)n0可用下式表示式中 f 1電流的頻率； P 旋轉(zhuǎn)磁場的磁極對數(shù)。pfn1060 如果頻率調(diào)節(jié)成fx，則同步轉(zhuǎn)速n0 x。也隨之調(diào)節(jié)成：pfnx1060pfnx1060pfnx1060pfnx1060pfnx1060這是變頻調(diào)速的基本原理。這是變頻調(diào)速的基本原理。 這是變頻調(diào)速的基本原理。 這是變頻調(diào)速的基本原理。 2異步電

9、動機的旋轉(zhuǎn)在圖15中，轉(zhuǎn)子繞組切割旋轉(zhuǎn)磁場，可以看作是磁場靜止，轉(zhuǎn)子繞組向反方向旋轉(zhuǎn)切割磁力線，由右手定則可判斷轉(zhuǎn)子繞組中的電流方向。載流的轉(zhuǎn)子繞組在磁場中受到電磁力的作用，形成電磁轉(zhuǎn)矩T，根據(jù)左手定則可判斷了的方向(見圖15)。在了的作用下轉(zhuǎn)子“跟著”定子的旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)起來。 3轉(zhuǎn)差率由于轉(zhuǎn)子繞組和旋轉(zhuǎn)磁場之間必須要有相對運動，轉(zhuǎn)子繞組才能切割磁力線，才能有感應(yīng)電流產(chǎn)生，進而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。因此轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n與旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速n0之間一定存在著一個差值， 我們把這個差值叫轉(zhuǎn)差，用n表示，即n = n0n轉(zhuǎn)差n0n的存在是異步電動機運行的必要條件。如果頻率調(diào)節(jié)成fx，則轉(zhuǎn)差n可用下式表示：nx= n0

10、xnx (1-2)式中nx頻率fx 時的比值為轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)差n0n同步轉(zhuǎn)速n0的比值稱為轉(zhuǎn)差率，用s表示，即轉(zhuǎn)差率的大小同樣也能反映轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和電動機的工作狀態(tài)。由上式可知：00nnns)1 (60)1 (10spfsnn電動機在額定狀態(tài)時，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n通常與n0相差不大，因此額定轉(zhuǎn)差率一般都比較小，其范圍sN001005之間。 轉(zhuǎn)差率s是異步電動機的一個基本參數(shù)，它對電動機的運行有著極大的影響，其值越大，轉(zhuǎn)差也越大，轉(zhuǎn)子繞組切割磁力線的速度也越大。轉(zhuǎn)子繞組中的感應(yīng)電動勢E2S、感應(yīng)電流I2S和頻率f2都會增加，轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩了也會增加。因此，轉(zhuǎn)子繞組中的E2S、I2S及它們的頻率f2，電磁轉(zhuǎn)矩T

11、的大小，在一定的范圍內(nèi)隨s的增加而增大(轉(zhuǎn)子回路的有些參數(shù)帶有下標，表示該參數(shù)的大小與轉(zhuǎn)速有關(guān))。 (二)異步電動機的等效電路1.等效電路異步電動機的轉(zhuǎn)子能量是通過電磁感應(yīng)而得到的。定子和轉(zhuǎn)子之間在電路上沒有任何聯(lián)其電路可用圖16來表示。 定子的相電壓； 定子的相電流；r1 、 x1 定子每相繞組的電阻和漏抗(漏磁感抗)； x2S分別為轉(zhuǎn)子電路中產(chǎn)生的電動勢、電流、漏電抗；1U1ISE2SI2 每 相定子繞組的反電動勢，它是定子繞組切割旋轉(zhuǎn)磁場而產(chǎn)生的，其有效值可計算如下： (1-3)式中KN1與繞組結(jié)構(gòu)有關(guān)有常數(shù)； N1每相定子繞組的匝數(shù)。SE2MNNkfE111144. 4由電動機的基礎(chǔ)知

12、識可知：轉(zhuǎn)子回路的頻率f2=s f1與轉(zhuǎn)差率成正比，所以轉(zhuǎn)子回路中的各電量也都與轉(zhuǎn)差率成正比。為了方便定量分析定、轉(zhuǎn)子之間的各種數(shù)量關(guān)，應(yīng)將定子、轉(zhuǎn)子回路的頻率、繞組、匝數(shù)不同，故必須進行折算，折算后，異步電動機的等效電路如圖17所示。 圖中rm 勵磁電阻，是表征異步電動機鐵心損耗的等效電阻：xm勵磁電抗，是表征鐵心磁化能力的一個參數(shù)；I0勵磁電流； RL機械負載的等效電阻， 在上消耗的功率就相當于異步電動機輸出的機械功率； I2 , E 2 r 2 x 2 等參數(shù)經(jīng)過折算后的轉(zhuǎn)子參數(shù)。 2平衡方程式 從圖17中可以很方便地得到異步電動機在運行過程中的關(guān)系式：(1) 定子側(cè)的電動勢平衡方程式

13、U1=E1+I(r1+jx1) （1-4） 由于E1和I(r1+jx1)用來平衡電源電壓U1，而在額定頻率下I(r1+jx1)占的比例很小，可忽略，所以電壓和電動勢的有效值近似相等：LR21rSSRL(2)轉(zhuǎn)子電動勢平衡方程 E2=I2RL+I2R2JI2X2（1-5） 如果將上式乘以E2I2，為通過氣隙傳送到轉(zhuǎn)子上的電磁功率I22RL，為轉(zhuǎn)子軸上輸出的總機械功率，I22r2為轉(zhuǎn)子銅耗，由于轉(zhuǎn)子銅耗所占的比例很小，所以轉(zhuǎn)子的功率絕大部分都轉(zhuǎn)換成了機械功率。 (1 (3) 電流方程 I1=_I2+I0（1-6） 上式表明：定子電流可以分成兩部分，其中很小一部分入用來建立主磁通m，而大部分用來平衡

14、轉(zhuǎn)子側(cè)的感應(yīng)電流，使轉(zhuǎn)子能夠得到足夠的能量拖動負載。 四、異步電動機的功率及轉(zhuǎn)矩 由異步電動機的等效電路可以清楚地看到，三相異步電動機的功率傳遞過程是：由定子向電源吸取電功率，經(jīng)電磁感應(yīng)傳遞到轉(zhuǎn)子，稱為電磁功率，該功率使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，從而轉(zhuǎn)換成機械功率，帶動負載旋轉(zhuǎn)。 1異步電動機的功率傳遞異步電動機在功率傳遞的過程中，不可避免地會有功率損耗，可用圖18來表示三相電動機的功率流程。 圖中 P1定子向電源吸收的電功率pem傳遞到轉(zhuǎn)子的電磁功率Pm電動機軸上的總機械功率P2傳遞給負載的機械功率；Pcu1,Pcu2定子、轉(zhuǎn)子銅損,是在定、轉(zhuǎn)子繞組上的損耗,Pfe-鐵損，是在鐵心上的損耗，Pm,.

15、Ps-機械損耗、附加損耗。 1PMP2P （1-7）由于損耗的存在，在功率傳遞的過程中，要不斷地扣除各種損耗，則負載得到的機械功率P2可用下式表示： （1-8）由于不斷地扣除損耗，負載得到的機械功率P2比電動機向電源吸取電功率P1要小。電動機的效率可用下式表示：=P2/P1srIIEPem2222223cos3)(2smMppPP2.異步電動機的轉(zhuǎn)矩 (1) 轉(zhuǎn)矩平衡方程式將式（1-8）兩邊同除以機械角速度后得到:sMMppPP2即 式中 T 電動機的電磁轉(zhuǎn)矩（ ）；T2電動機的輸出機械轉(zhuǎn)矩，也等于負載的阻轉(zhuǎn)矩，即T0電動機的空載轉(zhuǎn)矩TL和T0均為制動轉(zhuǎn)矩，它們與電磁轉(zhuǎn)矩方向相反，只有滿足轉(zhuǎn)矩

16、平衡方程式后電動機才能以一定的轉(zhuǎn)速 穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。為簡便分析起見，認為TL中包括T0，所以轉(zhuǎn)矩平衡方程式可表示為 02TTTMMemPPTLTT2LTT 1) 電磁轉(zhuǎn)矩的表達式電磁轉(zhuǎn)矩基本公式 （1-9）nPPTMM9550式中Pm的單位為KW；T的單位為Nm2)電磁轉(zhuǎn)矩的物理表達式式中CT轉(zhuǎn)矩常數(shù)；主磁通。22cosICTMT 3)電磁轉(zhuǎn)矩的參數(shù)表達式 （1-11）式中 p 磁極對數(shù)； U1電源的相電壓； f1x 電源頻率。)()(2322122211221xxsrsrfsrpUTx第三節(jié)第三節(jié) 電力拖動系統(tǒng)的組成及特性：電力拖動系統(tǒng)的組成及特性： 一、拖動系統(tǒng)的組成一、拖動系統(tǒng)的組成 二、傳動

17、機構(gòu)的作用及系統(tǒng)參數(shù)折算二、傳動機構(gòu)的作用及系統(tǒng)參數(shù)折算三、異步電動機的機械特性三、異步電動機的機械特性四、異步電動機的起動和制動四、異步電動機的起動和制動一、拖動系統(tǒng)的組成(一)組成由電動機帶動生產(chǎn)機械運行的系統(tǒng)稱做電力拖動系統(tǒng)；一般由電動機、傳動機械、生產(chǎn)機械、控制設(shè)備等部分組成，如圖121所示。 1生產(chǎn)機械生產(chǎn)機械是電力拖動系統(tǒng)的服務(wù)對象，對電力拖動系統(tǒng)工作情況的評價，將首先取決于生產(chǎn)機械的要求是否得到了充分滿足。同樣我們設(shè)計一個拖動系統(tǒng)最原始的數(shù)據(jù)也是由生產(chǎn)機械提拱的。2電動機及其控制系統(tǒng)電動機是拖動生產(chǎn)機械的原動力。控制系統(tǒng)主要包括控制電動機的起動、調(diào)速、制動等相關(guān)環(huán)節(jié)的設(shè)備和電路。

18、如在變頻調(diào)速控制系統(tǒng)中，用于控制轉(zhuǎn)速的就是變頻器。 3傳動機構(gòu)傳動機構(gòu)是用來將電動機的轉(zhuǎn)矩傳遞給工作機械的裝置。大多數(shù)的傳動機構(gòu)都具有變速功能，常見的傳動機構(gòu)有帶與帶輪、齒輪變速箱、蝸輪與蝸桿、聯(lián)軸器等。 (二二)系統(tǒng)飛輪力矩。系統(tǒng)飛輪力矩。眾所周知，旋轉(zhuǎn)體的慣性，常用轉(zhuǎn)動慣量來量度，在工程上，我們一般用飛輪力矩GD2來表示。拖動系統(tǒng)的飛輪力矩越大，系統(tǒng)起動、停止就越困難。可以看出，飛輪力矩是影響拖動系統(tǒng)動態(tài)過程的一個重要參數(shù)。適當減小飛輪力矩對拖動系統(tǒng)的運行是有幫助的。二、傳動機構(gòu)的作用及系統(tǒng)參數(shù)折算二、傳動機構(gòu)的作用及系統(tǒng)參數(shù)折算(一一)傳動比傳動比大多數(shù)的傳動機構(gòu)都具有變速的功能，如圖1

19、22所示。變速的多少由傳動比來衡量。常用表示： （1-19）式中nmax電動機的最高轉(zhuǎn)速； nlmax負載的最高轉(zhuǎn)速。且1時傳動機構(gòu)為減速機構(gòu)；1，通過上述的折算公式可以得知，不僅折算到電動機軸上的負載轉(zhuǎn)矩變小了，折算過后的飛輪力矩也大幅減小。因此選擇一個合適的傳動比，就可以用較小的動力轉(zhuǎn)矩去驅(qū)動一個較大的負載轉(zhuǎn)矩，與此同時也使拖動系統(tǒng)的動態(tài)性能得到優(yōu)化。 在變頻調(diào)速系統(tǒng)中，如果拖動的是恒轉(zhuǎn)矩或恒功率負載，多數(shù)情況下是保留傳動機構(gòu)的，因為使用傳動機構(gòu)可以減小電動機和變頻器的容量，在滿足負載要求的前提下，降低了成本。對風機、水泵等二次方律負載來說，除聯(lián)軸器外，一般不采用其他的傳動機構(gòu)。三、異步電

20、動機的機械特性三、異步電動機的機械特性(一)機械特性由（式11）所決定的n=f(S)曲線變換而來。機械特性是指電動機在運行時，其轉(zhuǎn)速與電磁轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系它可由 異步電動機工作在額定電壓、額定頻率下，由電動機本身固有的參數(shù)所決定的 n=f(T)曲線，叫做電動機的自然機械特性。其曲線如圖1-9所示。只要確定曲線上的幾個特殊點，就能畫出電動機的機械特性。1理想空載點理想空載點圖中的E點，在這點上，電動機以同步轉(zhuǎn)速n0運行(s0)，其電磁轉(zhuǎn)矩T0。2起動點起動點圖中的S點，在起動點上，電動機已接通電源，但尚未起動。對應(yīng)這一點的轉(zhuǎn)速n0(s=1)，電磁轉(zhuǎn)矩稱起動轉(zhuǎn)矩起動時帶負載的能力一般用起動倍數(shù)來表示

21、，即Kst=Tst/Tn式中，T為額定轉(zhuǎn)矩。3臨界點臨界點臨界點K是一個非常重要的點，它是機械特性穩(wěn)定運行區(qū)和非穩(wěn)定運行區(qū)的分界點。電動機運行在K點時，電磁轉(zhuǎn)矩為臨界轉(zhuǎn)矩TK,它表示了電動機所能產(chǎn)生的最大轉(zhuǎn)矩，此時的轉(zhuǎn)差率叫臨界轉(zhuǎn)差率，用SK 表示TK、SK根據(jù)式(111)用求極值的辦法求出，即：由dTds=0可得212221212)(xxrxxrrsK)(43)(2321121221211121xxfpUxxrrfpUTK電動機正常運行時，需要有一定的過載能力，一般用m即 (1-14)普通電動機的在2.02.2之間，而對某些特殊用途電動機，其過載能力可以更高一些。NKmTT上述分析說明：TK

22、的大小影響著電動機的過載能力,TK越小，為了保證過載能力不變，電動機所帶的負載就越小。由nK=n0(1SK )知：SK 越小，nK越大，機械特性就越硬。因此在調(diào)速過程中，TK、SK的變化規(guī)律常常是關(guān)注的重點。特別在研究變頻后的機械特性時，TK、SK就顯得尤其重要。 (二二)電動機的穩(wěn)定運行電動機的穩(wěn)定運行 1電動機穩(wěn)定運行狀態(tài)電動機穩(wěn)定運行狀態(tài)當電動機穩(wěn)定運行時：T=TL。由于電動機的額定轉(zhuǎn)矩是，電動機軸上所帶的最大負載轉(zhuǎn)矩也只能在電動機的額定轉(zhuǎn)矩的附近變化，見圖110中的A點。A點的轉(zhuǎn)矩平衡方程可近似寫成：T=TNNTNT2電動機工作點的動態(tài)調(diào)整過電動機工作點的動態(tài)調(diào)整過程程 由于負載波動使

23、負載轉(zhuǎn)矩增大為TL。此時電磁轉(zhuǎn)矩TTL電動機將減速。轉(zhuǎn)速的下降又使電動機的電磁轉(zhuǎn)矩增大，當T=TL時，轉(zhuǎn)速不再下降，電動機在C點穩(wěn)定運行。即：TTLnTT=TL時穩(wěn)定運行。四、異步電動機的起動和制動四、異步電動機的起動和制動(一一)異步電動機的起動異步電動機的起動電動機從靜止狀態(tài)一直加速到穩(wěn)定轉(zhuǎn)速的過程，叫做起動過程。電動機起動時起動電流很大，可以達到額定電流的57倍，而起動轉(zhuǎn)矩TST卻并不很大，一般Tst= (1.82) 。為了減小起動電流常用降低電壓的方法來起動?；\型異步電動機常見的減壓起動方法有：自耦變壓器減壓起動Y起動、定子串電阻或串電抗減壓起動等。(二二)異步電動機的制動異步電動機的

24、制動電動機在工作過程中，如電磁轉(zhuǎn)矩方向和轉(zhuǎn)子的實際旋轉(zhuǎn)方向相反，就稱作制動狀態(tài)。制動有再生制動、直流制動和反接制動，后兩種常用在使電動機迅速停止的過程中。 1再生制動再生制動:再生制動就是因某種原因，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n超過旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速n0， 此時旋轉(zhuǎn)磁場切割轉(zhuǎn)子繞組的方向與電動狀態(tài)相反，因而轉(zhuǎn)子電動勢E2、轉(zhuǎn)子電流I2電磁轉(zhuǎn)矩T均會反向。電磁轉(zhuǎn)矩T就變成了制動轉(zhuǎn)矩，見圖111所示的B點。在此狀態(tài)下，轉(zhuǎn)子電流方向的改變必將導(dǎo)致定子電流方向的改變，這樣，使電能傳送的方向發(fā)生了改變、電動機此時不再消耗能量，而是將拖動系統(tǒng)的動能再生給了電網(wǎng)。發(fā)生再生制動的實例有：起重機械在重物下降時，重物的重力加速度可能使電

25、動機的轉(zhuǎn)速超過同步轉(zhuǎn)速；變頻調(diào)速系統(tǒng)中，通過降低頻率來減速時，在頻率剛剛降低的瞬間，電動機的同步轉(zhuǎn)速小于實際轉(zhuǎn)速，如圖112所示。 當原來電動機穩(wěn)定運行于曲線的Q點時，頻率突然下降，則特性變?yōu)榍€，但因n不能突變，工作點跳變至B點，產(chǎn)生反向制動轉(zhuǎn)矩了，電動機進人再生制動狀態(tài)，系統(tǒng)開始沿曲線減速，直到穩(wěn)定運行于Q點。2直流制動直流制動直流制動也叫能耗制動，是在定子繞組中通人直流電流，使電動機產(chǎn)生一個制動轉(zhuǎn)矩。它與再生制動都可以使電動機減速，只是前者將拖動系統(tǒng)的能量完全消耗掉了，而后者將能量“再生”給了電網(wǎng)。直流制動常用來使電動機迅速停止。 。五、異步電動機的調(diào)速五、異步電動機的調(diào)速(一一)調(diào)速與

26、速度變化調(diào)速與速度變化1調(diào)速調(diào)速調(diào)速：是在負載沒有改變的情況下，根據(jù)生產(chǎn)過程需要人為地強制性地改變拖動系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速。如：將電源頻率從50Hz調(diào)至40Hz，電動機的工作點從Q1移至Q2。 其轉(zhuǎn)速也從1460rmin調(diào)至1168rmin，如圖113所示?？梢娬{(diào)速時轉(zhuǎn)速的改變是從不同的機械特性上得到的。我們將調(diào)速時得到的機械特性簇稱為調(diào)速特性。2，速度的改變：，速度的改變：速度的改變是由于負責載的改變而引起拖動系統(tǒng)的特性改變，如系統(tǒng)工作在Q1此時負載轉(zhuǎn)矩由T1減小到T2引起系統(tǒng)加速，最后穩(wěn)定運行在Q1點上，可見速度改變時的轉(zhuǎn)速變化是從同一根機械特性上得到的。(二二)調(diào)速指標調(diào)速指標電動機的調(diào)速性能常用

27、下列指標衡量1調(diào)速范圍調(diào)速范圍調(diào)速范圍；指電動機在額定負載時所能達到的最高轉(zhuǎn)速nLmax。與最低轉(zhuǎn)速nLmin之比，即：minmaxLLLnn（1-15） 不同的生產(chǎn)機械對調(diào)速范圍的要求不同，如車床的調(diào)速范圍l為20120，鉆床為212，銑床2030等。一般變頻器的最低工作頻率可達到0.5Hz，即在額定頻率(fN Hz)以下，調(diào)速范圍l500.5=100。2調(diào)速的平滑性調(diào)速的平滑性是指相鄰兩級轉(zhuǎn)速的接近程度。兩檔轉(zhuǎn)速差越小，調(diào)速的平滑性越好。在變頻調(diào)速時，若給定為模擬信號，多數(shù)變頻器輸出頻率的分辨率(相鄰兩級頻率)為0.05Hz，以4極電動機為例，則相鄰兩檔的轉(zhuǎn)速差為從例題可見其平滑性是很高的

28、。min5 . 1min205. 060rrn3調(diào)速的經(jīng)濟性調(diào)速的經(jīng)濟性調(diào)速的經(jīng)濟性主要從兩個方面來衡量：1)調(diào)速設(shè)備的投資和運行維修費用。2)電動機調(diào)速時引起的能量損耗?？偟膩碚f，以上兩方面需考慮求得最佳的性能價格比。變頻調(diào)速裝置的價格一般較高，但其故障率較低，在很多的場合節(jié)能效果顯著，因此和直流調(diào)速系統(tǒng)比較，變頻調(diào)速系統(tǒng)的優(yōu)勢是很明顯的。4調(diào)速后工作特性一種調(diào)速方案是否優(yōu)良，調(diào)速后的工作特性能否滿足負載的要求，也是一個很重要的方面。常通過下面兩點來衡量(1)靜態(tài)特性主要是指調(diào)速后機械特性的硬度。工程上常用靜差度來表示%10000nnnN(2)動態(tài)特性動態(tài)特性指過渡過程中的性能。如，加減速過

29、程是否快捷、平穩(wěn)。遇到?jīng)_擊性負載時，系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速能否迅速恢復(fù)等。對大多數(shù)的生產(chǎn)機械來說，希望調(diào)速的后的機械特性能硬一些，負載變動時，速度變化較小，工作比較穩(wěn)定。但也有的負載希望調(diào)速后的機械特性較軟，如電梯，負載較重時，為安全起見，要求速度明顯地慢下來。 第四節(jié)第四節(jié) 負載的類型及運行特點：負載的類型及運行特點： 一、負載的機械特性一、負載的機械特性 二、電動機的工作制與溫升二、電動機的工作制與溫升 三、電動機容量的選擇原則三、電動機容量的選擇原則一、負載的機械特性一、負載的機械特性生產(chǎn)機械的負載轉(zhuǎn)矩TL，大部分情況下與電動機的電磁轉(zhuǎn)矩T方向相反。不同負載的機械特性是不一樣的，可以將其歸納以下幾種

30、類型。 (一一)恒轉(zhuǎn)矩負載恒轉(zhuǎn)矩負載恒轉(zhuǎn)矩負載是指那些負載轉(zhuǎn)矩的大小，僅僅取決于負載的輕重，而和轉(zhuǎn)速大小無關(guān)的負載。帶式輸送機是恒轉(zhuǎn)矩負載的典型例子之一，其基本結(jié)構(gòu)和工作情況如圖114a所示。 第四節(jié)第四節(jié) 負載的類型及運行特點：負載的類型及運行特點：生產(chǎn)機械運行時常用轉(zhuǎn)矩表示其負載的大小。在電力拖動系統(tǒng)中，存在著兩個主要轉(zhuǎn)矩，一個是生產(chǎn)機械的負載轉(zhuǎn)矩TL，一個是電動機的電磁轉(zhuǎn)矩T。這兩個轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系分別叫做負載的機械特性n=(TL)和電動機的機械特性n=(T)。由于電動機和生產(chǎn)機械是緊密相連的，它們的機械特性必須適當配合，才能得到良好的工作狀態(tài)。因此為了滿足生產(chǎn)工藝過程的要求，正確選

31、配電力拖動系統(tǒng)，除了研究電動機的機械特性外，還需要了解負載的機械特性。 見圖114a，負載阻轉(zhuǎn)矩TL的大小決定：TL=Fr式中F皮帶與滾筒間的摩擦阻力r滾筒的半徑。 這種負載的基本特點是： 1轉(zhuǎn)矩特點由于F和r都和轉(zhuǎn)速的快慢無關(guān)所以在調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速nL的過程中，負載的阻轉(zhuǎn)矩TL保持不變，即具有恒轉(zhuǎn)矩的特點：TL常數(shù)其機械特性曲線如圖114b所示。必須注意：這里所說的轉(zhuǎn)矩大小的是否變化，是相對于轉(zhuǎn)速變化而言的，不能和負載輕重變化時，轉(zhuǎn)矩大小的變化相混淆?；蛘哒f，“恒轉(zhuǎn)矩”負載的特點是：負載轉(zhuǎn)矩的大小，僅僅取決于負載的輕重，而和轉(zhuǎn)速大小無關(guān)。拿帶式輸送機來說，當傳輸帶上的物多時，不論轉(zhuǎn)速有多大，負載轉(zhuǎn)矩

32、都較大； 而當傳輸帶上的物品較少時，也不論轉(zhuǎn)速有多大，負載轉(zhuǎn)矩都較小。2功率特點功率特點根據(jù)負載的機械功率PL和轉(zhuǎn)矩TL、轉(zhuǎn)速nL之間的關(guān)系有： （1-16）即，負載功率與轉(zhuǎn)速成正比，其負載功率線如圖114c所示。LLLLnnTP9550(二二)恒功率負載恒功率負載恒功率負載是指負載轉(zhuǎn)矩的大小與轉(zhuǎn)速n成反比，而其功率基本維持不變的負載。各種薄膜的卷取機械是恒功率負載的典型例子之一，如圖115a所示。其工作特點如下：LT1功率特點薄膜在卷取過程中，要求被卷物的張力F必須保持恒定，其基本手段是使線速度v保持恒定。所以，在不同的轉(zhuǎn)速下，負載的功率基本恒定： PL=Fv常數(shù) 即，負載功率的大小與轉(zhuǎn)速的

33、高低無關(guān)，其功率特性曲線如圖115c所示。和負載輕重的變化相混淆。就卷取機械而言，當被卷物體的材質(zhì)不同時，所要求的張力和線速度是不一樣的，其卷取功率的大小也就不相等。2轉(zhuǎn)矩特點負載阻轉(zhuǎn)矩的大小決定于：TL=Fr式中 F卷取物的張力； r卷取物的卷取半徑。十分明顯的是，隨著卷取物不斷地卷繞到卷取輥上，卷取半徑r將越來越大，負載轉(zhuǎn)矩也隨之增大。另一方面，由于要求線速度v保持恒定，故隨著卷取半徑r的不斷增大，轉(zhuǎn)速nL必將不斷減小。根據(jù)負載的機械功率PL。和轉(zhuǎn)矩TL轉(zhuǎn)速nL之間的關(guān)系，有： 即，負載阻轉(zhuǎn)矩的大小與轉(zhuǎn)速成反比，如圖115b所示 LLLnPT9550(三三)二次方律負載二次方律負載二次方律負載是指轉(zhuǎn)矩與速度的二次方成正比例變化的負載，例如風扇、風機、螺旋槳等機械的負載轉(zhuǎn)矩，如圖1-16所示。在低速事由于流體的流速低，所以負載轉(zhuǎn)矩很小，隨著電動機轉(zhuǎn)速的增加，流速增快，負載轉(zhuǎn)矩和功率也越來越大，負載轉(zhuǎn)矩TL和功率PL可用下式表示：TL=T0+KrnL2 PL=P0+KPnL3式中 T0、P0分別為電動機軸上的轉(zhuǎn)矩損耗和功率損耗；、Kr、Kp分別為二次方律負載的轉(zhuǎn)矩常數(shù)和功率常數(shù)。二次方律負載的機械特性和功