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电力拖动基础--直流电机的电力拖动

电力拖动基础--直流电机的电力拖动

点击数:7810 次   录入时间:03-04 12:00:35   整理:http://www.55dianzi.com   变频器基础

    对于泵类负载,既非恒转矩类型,也非恒功率类型,那么采用恒转矩调速方式或恒功率调这方式的电动机,拖动泵类负栽时,无论怎样都不能做到调速方式与负载性质匹配。

(1) 恒转矩调速方式与恒功率调速方式部是用来表征电动机采用某种调速方法时的负载能力,不是指电动机的实际负载。


(2) 应使电动机的调速方式与其实际负载匹配,电动机才可以得到充分利用。从理论上讲,匹配时,可以让电动机的额定转矩或额定功率与负载实际转矩与功率相等,但实际上,即使电动机电枢电流尽量接近额定值,由于电动机容量分成若干等级,有时只能尽量接近而不能相等。

o 调速的平滑性

    无级调速的平滑性最好,有级调速的平滑性用平滑系数 表示,其定义为:相邻两极转速中,高一级 n 与低一级转速 n 之比,即


o 调速的经济性

    主要考虑调速设备的初投资、调速时电能的损耗、运行时的维修费用等。

    调速时电能的损耗除了要考虑电动机本身的损耗外,还要考虑供电电源的效率。

    调速设备初投资应该考虑电动机和供电电源两方面:专门设计的改变磁通调速的电动机成本较普通直流电机为高;降电枢电压调速的大功率可调压电源,成本也较高;调磁通调速一般也要专门配一可调压电源,但容量要小,成本也低些。这样综合起来考虑,电枢串电阻调速设备成本最低,而改变电源电压调速设备成本最高。

2.6 他励直流电动机的电动与制动运行

(1) 电动机稳态工作点是指满足稳定运行条件的那些电动机机械特性与负载转矩特性的交点,电动机在工作点恒速运行。

(2) 电动机运行在工作点之外的机械特性上时,电磁转矩与负载转矩不相等,系统处于加速或减速的过渡过程。

(3) 他励直流电动机的固有机械特性与各种人为机械特性,分布在机械特性的四个象限内。

(4) 生产机械的负载机械特性,有反抗性恒转矩、位能性恒转矩、泵类等典型负载机械特性,也有由几种典型负载同时存在的各种负载机械特性,也分布在四个象限之内。

电动运行

正向电动运行

电动运行时,电动机把电源送进电机的电功率,通过电磁作用转换为机械功率,再从轴上输出给负载。在这个过程中,存在着电枢回路中的铜损耗和空载损耗。


o 反向电动运行

正向电动运行与反向电动运行是电动机运行时最基本的运行状态。实际运行的电动机除了运行于 T 与 n 同方向的电动运行状态之外,经常还运行在 T 与 n 反方向的运行状态。 T 与 n 反方向意味着电动机的电磁转矩不是拖动性转矩,而是制动性阻转矩了,这种运行状态统称为 制动状态 ,工作点显然是在第 II 、Ⅲ象限里。

能耗制动

能耗制动过程

    生产机械工作完毕都需要停车,可以采用自由停车,即把电动机电源切除,靠系统的摩擦阻转矩使之慢慢停下不转。若要加快停车过程缩短停车时间,除了使用抱闸 ( 电磁制动器 ) 等制动装置之外,还可以采用电气制动方法。所谓电气制动方法,就是由电动机本身产生制动转矩来加快停车,就是一种电气制动方法。

能耗制动运行

    能耗制动运行时的功率关系与能耗制动过程时是一样的,不同的只是能耗制动运行状态下,机械功率的输入是靠位能性负载减少位能贮存来提供。

反接制动过程

    频繁正、反转的电力拖动系统,常常采用这种先反接制动停车、接着进行反向起动的运行方式,达到迅速制动并反转的目的。

    要求准确停车的系统,采用能耗制动更为方便。

倒拉反转运行

    他励直流电动机如果拖动位能性负载运行,电枢回路串入电阻 时,转速 n 下降,但是如果电阻值大到一定程度后, 就会使转速 n<0 ,工作点在第Ⅳ象限,电磁转矩 T > 0 ,与 n 方向相反,是一种制动运行状态,称为倒拉反转运行或限速反转运行。

    倒拉反转运行的功率关系与反接制动过程的功率关系一样,二者之间的区别仅仅在于反接制动过程中,向电动机输入的机械功率是负载释放的动能提供的,而倒拉反转运行中,是位能性负载减少位能提供的,或者说,是位能性负载倒拉着电动机运行,因此称为倒拉反转运行。

o 正向回馈制动运行

    把上述功率关系画出功率流程图与第 3 章所述直流发电机的功率流程一致,所不同的只是: (1) 机械功率的输入不是原动机送进,而是系统从高速向低速降速过程中释放出来的动能所提供; (2) 电功率送出不是给用电设备而是给直流电源。这种运行状态称为正向回馈制动过程, “ 回馈 ” 指电动机把功率回馈电源, “ 过程 ” 指没有稳定工作点,而是一个变速的过程。但该过程区别于能耗制动过程和反接制动过程,后两者都是转速从高速到 n = 0 的停车过程,而回馈制动过程仅仅是一个减速过程,转速从高于 n 01 的速度减到 n=n 01 。转速高于理想空载转速是回馈制动运行状态的重要特点。

    

    回馈制动运行状态的功率关系与发电机一致,因此又称为发电状态。

o 反向回馈制动运行

如果他励直流电动机拖动位能性负载,当电源电压反接时,工作点在第 IV 象限,这时电磁转矩 T>0 ,转速 n<0 , T 与 n 反方向,称为反向回馈制动运行。

反向回馈制动运行的功率关系与正向回馈制动运行时是一样的。

正、反转的反抗性恒转矩负载,拖动它的电动机就应该运行在下面各种状态:正向起动接着正向电动运行;反接制动;反向起动接着反向电动运;反方向的反接制动;回到正向起动接着正向电动运行 …… 最后能耗制动停车。因此,要想掌握他励直流电动机实际上是怎样拖动各种负载工作的,就必须先要掌握电动机的各种不同的运行状态以及怎样从一种稳定运行状态变到另一种稳定运行状态。

2.7 电力拖动系统的过渡过程

他励直流电动机过渡过程的数学分析

条件: (1) 电源电压在过渡过程中恒定不变;

(2) 磁通 恒定不变;

(3) 负载转矩为常数不变。

过渡过程,在机械特性上表现为电动机的运行点从起始点开始沿着电动机机械特性曲线向着稳态点变化的过程。起始点是机械特性上的一个点,对应着过程开始瞬间的转速;稳态点是过程结束后的工作点。

 

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