船舶电气系统全套课程课件六

第七章电力拖动系统§7-1.电力拖动的基本概念§7-2.交流电力拖动的调速§7-3.直流电力拖动的调速§7-4.电力拖动系统的制动§7-5.电动机的温升与维护管理学习第七章应该注意的点第七章学习应注意的几个问题：1.如何判断电力拖动系统稳定运行？条件是什么？2.电力拖动系统的运动方程是什么？需要进行什么折算？3.负载机械特性有哪些类型？4.交、直流调速有哪些类型？其方法和特点如何？5.限制电动机输出的因素是什么？6.电气制动的方法和机械特性各有哪些？7.电动机有哪些工作制？选择电动机的依据是什么？

本章主要是原理性的概念不要求计算。相对比较难的点：1.拖动系统稳定运行判断；2.电气制动方法和机械特性。§7-1.电力拖动的基本概念本节的主要内容有三大部分：运动方程：

是分析电力拖动系统的工具，为了简化分析应该折算。负载机械特性：

负载与电动机机械特性都是拖动系统工作的依据，应知道类型。稳定运行：

稳定运行是系统追求的目的，应该掌握判断的依据和方法。单轴系统的运动方程：书P.86.式（7-1-1）

T-TL=JdΩ/dt=(GD2/375)

dn/dt——从牛顿定律演化而来。

其中：375=120g/π（g=9.81，重力加速度常数）分析多轴系统的问题：——一轴一个方程，解微分方程组较难。

解决办法：折算，将其它轴折算到电动机轴上，

原则：能量守衡。——等效为一个单轴系统。需要折算的量：飞轮矩（转动惯量）——变速比的平方，

负载转矩——变速比。运动方程说明的问题：

（结论）由运动方程可见，电动机所产生的电磁转矩T除用于克服稳态负载转矩TL外，还要平衡系统加速或减速时所产生的动态惯性阻转矩（ΔT=T－TL），所以系统的运动状态是由电动机的电磁转矩和负载转矩共同所决定的。——ΔT=0：恒速，ΔT≠0：变速。一、电力拖动系统的运动方程负载机械特性类型：1）恒转矩（反抗性和位能性）；2）变转矩（通风机和恒功率）。通风机型又称泵类。负载机械特性总汇：T=knα

α=0：恒转矩型；α＞0：通风机型；α＜0：恒功率型。反抗性恒转矩位能性恒转矩通风机型恒功率二、负载的机械特性三、系统运行的稳定性系统运行的稳定性是指：原来系统在机械特性上的某点运行，由于某种原因（如干扰等），使工作点发生变化，若造成工作点变化的原因去除后，系统能够回到原来的工作点运行，则系统是稳定的否则系统就是不稳定的。——本书只讨论“静态稳定”。必要条件：电动机和负载机械特性有交点。充分条件：干扰消失后能回到原来交点。判断：——dT/dn＜dTL/dn。或：△T/△n＜△TL/△n。注意：系统是否稳定与电动机和负载两者的机械特性有关。电动机带不同的负载，其稳定性可能不同。

分析异步电动机的机械特性，根据稳定判断条件：△T/△n＜△TL/△n，对其带恒转矩负载进行稳定性判断可知：a点是稳定的；对于b点则不稳定。稳定性的判断

结论：对恒转矩负载而言，异步电动机特性曲线临界转差率以下的部分，为不稳定区。注意：应用△T/△n＜△TL/△n时，△T、△TL和△n都应该连同其符号一起代入。对于烧恒转督矩负衬载，b点不锣稳定，但对于获通风务机型兄负载b点则抱稳定烟。因为查，对于b点附刺近相绸同的呢正转州速偏脊差△n，由图炕可见那，电砌磁转婚矩洞偏差软△T＜负载湖转矩甜偏滥差△TL；对于b点附勤近相崖同负浪转速椅偏差参△n洁，电磁以转矩羽偏差阁△T＜负载瞎转矩老偏差虹△TL（负的偏差格越大煎说明尸其值氧越小闸）。[皆第一赖节要完点交]荷：运牛动方册程（询多轴日折算集）；碧负载富机械扯特性摊类型碑；稳应定条针件及乞判别郊。稳定间性与构负载辟有关通风误机型看负载§7-箭2.交流订电力咏拖动拢的调历速本节果主要剪内容敞是四要种常吹见的奴电气隐调速辈方法晋：拖动躁系统极的调窗速方池法：驾1.喜机本械调铸速；员2.怠电医气调芹速。授电气午调速烛就是任改变宗电动馋机的条转速览，交抬流电踏动机东可分盗为庄——晋两睡种：理1.锻改固变转猛差率羡调速恨（同微步转断速不阅变）仙；2铁.坝改变品同步肢转速陶调速艘。主要瓣内容赏：鼠笼脑式转棍子异淋步电缠动机割定子动降压输调速诊；绕线承式转课子异卸步电赛动机足转子虾串电泊阻调润速；鼠笼教式转闹子异姨步电再动机止变极广调速脾；变频汗调速银（通名常是区鼠笼衬式转崇子异郑步电筋动机宾）。一、书三相窃异步免电动舞机的偶调速吊方法定义波：所谓嘱电气腾调速盛，就荣是人母为改捞变电或动机岛的机狗械特坚性达嗓到改宝变电造动机贱的转出速。调速斤分类煮：根据局异步号电机仇转速馋公式狼：n=亭n0（1鹅-s什）可知湖，三菜相异款步电赴动机贡电气催调速医可分冲为两阳大类纳：1殿.改另变同醉步转错速调兵速；京2.剂改变抓转差先率调银速。改变甚同步绣转速岭的方方法：1.冈改变腐电动塞机绕镜组的婆极对放数（妇只适严合鼠桑笼式许）；他2.膛改变帜电源荐频率套。改变栏转差嘱率调当速的喜方法钩：1.汪降压枣调速虎；2楼.绕冬线式欠异步缴电动有机转尚子回兽路串的电阻瘦调速污。学习填这部枣分内扰容时袍，主剂要注昨意：调速场的方烤法（移原理夹）和询调速秀时电匆动机劲的机舱械特位性的禾变化卡。原理丧：降压台调速呢属于插改变址转差盖率调犁速。∵降低房诚定子愈电压U，粘n0和临星界转师差率Sm=R2/X20不变聚，但Tma寒x∝U2减小才。对厌于恒转探矩型女负载，T减小数，则n减小笼，从屯而达枕到调晓速目延的。特点李：这种冷方法美对于恒转灶矩型父负载调速辫范围哥很小畜，而今对于浓通风筹机型负载哈，调锁速范治围则竞比较捡大，如更右图蹈所示廉。实现往方法：1.定子芳串联驾带抽餐头的询饱和璃电抗桂器；2.反并反联晶熊闸管寺交流拔调压路器；3.定子林绕组Δ/愉Y换接；适用羽场合：带通风赛机型负载排的电伍动机怠。降压滚调速绕线求式转恢子串谷电阻摸调速原理觉：转子絮串电伯阻调厘速属绑于改哑变转虏差率哨调速冶。∵转川子电洞路外惹串联差电阻RS后，n0和Tma累x不变坟，而爹临界租转差恋率Sm随RS而变曲化，RS↓→Sm↑机械弱特性诵越软明，转点速越陕低。特点铁：这种调束速方莲法简捏单，梦能够用满足搬一般躲多级森调速言要求型，有毯级调拌速（艳转速警只能失逐档牧变化盗），给调速鬼和起昼动电填阻可冤共用锅。缺点题：RS功耗曾大，座轻载映调速唯范围评窄，阅有级阳，低下速∵谱特性奴软负差载波临动对嚷转速性影响肌大运横行不序平稳疑，电继刷滑把环易乓出故冠障，唱维护蜻工作咸量大锡。适用吩场合：带额定矩负载可起动暮，如旱起重融设备号等。注意插：调速显电阻傍是长排期工斧作制匆。变极已调速注意拣：变极矩调速软只能站是特殊衣鼠笼异步荡电机谎，每马相有凤2个绒半相皱绕组码。属附于改晚变同围步转县速。半相弊绕组飞特点蹈：两种分不同闪连接脊可得组两种评不同南极对愤数。YY连接染时：话极对篮数减谦少一肠半，升且相鸟序变亦反。用△-YY枕：属于支恒功遵率调钟速；Y-惜YY仓：属于半恒转蚀矩调压速。森——“属必于”魂理解针为“有适用羡于…专负载冤”。记法愤：Y-衔YY时，沃绕组何的U、申I未变列，不轿是恒扭功率枣，∴宝恒转参矩。Y-朋YY△-少YY原理碑：改变落定子晌绕组索连接欢可改伟变其惜产生拼的磁猫极对街数，炎从而彼改变魄同步质转速掏。特点粪：设备蚂简单拜，特眠性较协硬，苏运行南平稳妹。但溪属于狂有级散调速趁。用途州：起货方机、淘锚机滔等。里国桃产常例为△-YY良（恒P）奴；国外护常为Y-脸YY厌（恒T）牵。变频改调速钞原理原理验：变频钩调速笛属于丘改变谜同步缩慧转速荒。根丘据n0=6谨0f1/p可知副，频明率变训，同瞒步转阅速变煮，机嚼械特不性也凉变。要求朗：1.f1＞fn，负载望转矩种应相帜应减台小，姿否则融过载乱；2.f1＜fn时，肢应保挖持U1/f1=常数蒜。原因核：∵f1＞fn时n＞nn，若保而持额拣定转即矩不酒变，阶会造桶成电株机过煮载，揭∴若f1＞fn，负载榨转矩畜应相窑应减煤小。股∵f1＜fn时，若保持U1不变估，则E1=4别.4责4k哥f1Φ中，Φ将增扎加，议磁路山会出孙现饱供和，话损耗蔽会增部加。∴f1＜fn时，押必须滑保持U1/f1=常数肾。而困在f1＞fn时，岗保持U1=Un，磁路兵磁通结减小帮，电则磁转匙矩相资应减向小。方法叔：采用充变频果器（蠢种类倡较多岸）。特点攀：1.均无级鞠调速盛（类伴似直孩流调绸速）志；2.林特性奥硬度愿不变芒，转骡速平胁稳；3.港变频世器较纲贵，炭初次艳投资贩较大励。[爷第二缝节要古点惯]忠：方绵法（冠变s、伯n0，各自俩特点秤）；遣变极纯（接衡线，智相序吩，恒P/屋T）潜；变频获特点倚。变频辜调速下方法罪与特诵点§7-抬3.直流兴电力幼拖动场的调埋速本节主要娘内容劝有两腊大部饮分：一、片直流肠电动接机的捐调速主要挡掌握击直流婆电动蛮机的拍各种厘调速倦实现化的方并法、抖特点栋和使览用场斤合。二、询调速垮电动胡机的偷容许锄输出知道果限制隔电动永机容茅许输投出的范因素艰和调衬速方趴式的株种类饥。一、壮直流抗电动刃机的号调速懂方法直流厨电动雄机的盯机械裳特性毅表达私式为竹：由机担械特值性，咳可知仇直流径电动汪机的馋调速捕方法液有三黎种：黑——炎可障分别腐单独君调节匀和同鲁时配筋合调犹节。1.益电枢势回路足串电拼阻调桶速；2.珠弱磁乘调速仇；3.患降压普调速电枢央串电油阻调棍速特点迫：简单街、有中级，帝但特棕性变逝软、葬电阻读耗能折大。守空载垮调速义不明贝显。镇属于恒转轰矩调梢速。恒转瓦矩调宽速：带恒悄额定工转矩箱调速句时，鼠电流泼不会足超过祥额定画值。所谓垒“恒乡丰转矩拘”/闸“恒辈功率悉”调份速，活主要求指适磨合于英所带追负载麦的类委型，捉即后盒面所发讲的酷“容境许输切出”嘱。n0不变焰，斜漆率变改变讽主磁雅通的矩调速由于北电动兔机磁躁路已分经确染定，恼且设千计时克一般染电机沾磁路约都处阿于“究半饱事和”咽状态狸。因焰此，余改变主磁统通只瞒能减提少，咐不能绕增加（增劲加则举饱和桐，且纷励磁以损耗处大）祖，固齿常称朝为“弱磁粱调速”。弱磁失则n、恼I增加膝，只棍有当TL减小陷，即I=踩T/调（KTΦ）不变，使I不超耽过额迫定值贯，∵I=秃T/区(KTΦ)，烟E≈紫U不变改，而P=器EI贵=KeΦnT/(荣KTΦ)∝nT。∴调速感时应保持P恒定胡，即苍属于赠“恒辣功率食调速感”。特点惧：特性家变软呢，可遗无级赔(平晒滑)另调速亮。n0和斜灰率都般变改变州电枢骂电压投的调鸭速降压漏调速跟：理想骑空载喘转速暖减小善，电欧动机传的转渡速也绞相应盒减小衰。属耐于恒么转矩碗调速碗。方法怒：1.G-酬M系统缸(可裂通过熟改变诞直流边发电慨机的稠励磁旗)，2.晶闸随管整稍流装劣置(薪改变汉导通你角)并，从丝式而改限变电种动机栗的电掏压。卫(书P.萄93图)特点：特性颤硬度团不变模,无衬级调粮速,老属于瘦恒转节矩调肚速。降压寻和弱哲磁结俊合的汉调速益：一般杯的调婚速规重律：nN以下竖恒转好矩，裂保证反足够备的驱夺动转垮矩；nN以上跑则为佩恒功亮率，会保证念电动楼机不绘过载匙。n0变，低斜率蜘不变二、越调速腐电动目机的广容许议输出说明带：一台禾造好氏的电婶动机绵，绕茂组的荡电阻滥及电窑机的央散热驱能力雹已经金确定长，因照此允轧许通矮过的秘电流闷及输京出功帆率也掏就已川经确测定，先即电汪动机磨的电伯流受港限制，不世能超末过额定株电流，（否则铜损增大糠，发热增加）。调速个类型举：电动座机调特速时椒，转绿速发券生的紫变化吴是由摧于机弯械特触性变闲化引撇起的示，而对凑于不蜓同负迈载，漠电机亏机械港特性而的变腊化将省使电键动机演的电搞流发罢生变缺化。为了币保证屋电动民机在蝇调速酱时，俱电流专不超靠过额斤定电棵流的弟限制慈，就雄必须混在调仿速时求限制咱负载鸟的类王型。热也就勺是说绍，电动锣机的香调速缎方案观应该慢适应奸特地铅的负吴载类港型。因困此，疾按照敬调速恳时，引允许课的输手出，访可分崇为：恒功顾率和庙恒转灯矩调欣速两类仰。当转原速小仰于额蹦定转勒速时劳：电动旅机的浴输出新功率抗减小闭，如招果要世保持塑输出拆功率蝇不变炕，则围电动能机的跑电流柴或磁魂通就鸣得增哥加。虎由于棍磁路相已经盈接近乖饱和头，主耍磁通修增加像不上劫去，始电流默又受别限制绣。因闷此，欣额定督转速值以下谜只能己是恒拿转矩胜调速美。∵T=敞KTΦI，苹KT是常存数；另∵磁习路饱援和，Φ不能畜增加晋；I受电免动机伟容许计输出郊的限患制，群∴Φ和I的最荡大值脊是恒鹊定不罚变的溪，即犹可带扬的最盐大负碑载转岛矩恒端定。注意抓：这拳里的梦“恒洞转矩册”是粱指，况所允背许带估的最舌大负施载转棉矩是毅恒定翁的，洪只要逝负载抚转矩喝在最刘大转朝矩的湖限制然范围脾内，纪电动坏机都弃可正丢常运直行。洒当然巨在“柏最大但转矩追的限湿制范偷围内猾”是宝允许怜负载团的转急矩发吴生变胶化的欧。只眉是，榨若负相载转昏矩长归期小健于最量大转止矩运楼行，夺则电桃动机圆及系兔统的御效率牲都较拥低。额定披转速滚下的呆调速胖分析当转刷速大查于额偶定转叛速：若保础持额扮定转郑矩不测变，错电动匪机输喂出功酱率必语将超再过额捉定功霜率(P=胃ΩP=EI敲)，电压倾或电狗流就该需超互过额历定值青。因饭此，珍为了融不使矮电动具机过黎载，惯额定倡转速蛾以上世只能砖是恒标功率找调速丈。即故，必感须限炉制负盯载的抢转矩郑。为了再达到延减小引转矩奖的目铲的，件通常兵只有认通过利减小丸主磁鲁通，购从而惊降低攀电动捐机电身磁转配矩，钓满足能与负功载转融矩的仔配合鸦，从丹而保通证U、长I不超呆过额倚定值页(即大，P=耻ΩP穷=E祥I=常数堆，T=骑KTΦI)液。结论：——额定转速慌以上苹为恒驴功率句调速；额定转速境以下准为恒扎转矩太调速。[驱第三沫节要利点竿]：虽直流腔调速库（方瞒法、塌特性汽、特质点）即；容盲许输栏出（糖限制饼因素享、调敬速形容式）绸。额定巩转速尝之上绞的调甜速分借析§7-吓4.电力彻拖动例系统冈的制肥动本节主要赶内容慰有两键大部索分：一、三相亿异步牙电动坝机的棉制动二、它励伶直流荐电动通机的酱制动制动副目的坡：——厦产结生与猪转向芒相反爆的转辣矩叫打制动傻。1.迅速书停车蚂；2.减速踩；3.匀速彻（不泥再加赔速）坛。本节次讨论梳的制折动属膜于电气选制动驰：制岔动转愚矩为壶电磁锦转矩(电貌气制梅动包括点：反接黎、能匙耗、阻回馈婚等三菜种制贯动)戚。机械宝制动桨(电补磁铁输制动艺)：本秤节不爹讨论来。学习程本节申应注冬意：制动尝方法皮，机笑械特眯性，疗能量葛关系告。特点铜：电动尤状态贵：T、闻n同向湿；制动殃状态闷：T、张n反向第。说明一、斯三相瞧异步台电动厕机的恶制动反接营制动纠：方法偿:改变醉电动银机电粮源相液序(裤对调童任意厨两根密线)逮。用途坏:小型稿、不糖经常坑正反盼转的印电动板机快饥速停洞车。特征骨：转差喉率s＞笔1，有电厘源反援接和微倒拉汁反接响两种添。能量费关系杯:转子是机械抓能与饥电源件电能扎转换从为电探动机面绕组夫中的库热能双(绕杨线式雪：倒互拉反革接)下。机械俊特性鸽：∵转秩速不乳能突略变，乎∴瞬增时切晃换到纲反向份机械匀特性奴上。回馈舌（再示生）达制动方法碍：1.剂变极躬调速叼从高斥速变润为低药速时夕，自殿动进数入回欠馈制是动；2.砖带恒联转矩湾位能棕性负凡载工木作在柿反向补（落斩货）经时，龟自动嫁进入陕回馈底制动懂。用途奴：1.蒸迅速罗减速数；2俗.匀宇速落求货。能量备关系朋：转子昨机械躺能转取换成典电能倍回送猴给电框网。羞——走最享经济丝式的制夕动。能耗顶制动方法耍：1.限切断吨运行苍电动散机定与子三繁相交之流电跑源；高2.萌同时近立即颗接通切直流团电源浑，使疑定子而绕组深通入球直流指电流仁在气云隙产粮生恒挖定（既不动良）的懒磁场缓，即爹进入否能耗戴制动恨。用途膏：1.吃迅速灰减速颗；2颂.匀倦速落荷货。能量葬关系送：转子宾机械纳能变袖成电璃能消班耗在输电动呈机绕袄组。电动秆机的氧接线制动榜原理机械嘉特性制动你时的凶机械游特性闯总是净在第广二（苏正转盘→停早车或派反转恩）和碗第四先象限招（反杰转→四停车惭或正感转）守。1和7：正杯、反讲向回迎馈制畅动；2和6：正眠、反爬向电洋源反宏接制野动；3和5：正辛、反理向能佳耗制赤动；4:绕望线式罢异步霸电动师机倒盟拉反控接制巧动。交流臭异步朵电动腹机制克动特轮性汇番总绕线继式异吸步电的动机瓦才有疾倒拉久反接淋制动召，且配只有升1条抖。二、划他励咬直流茅电动谱机的云制动他励徒直流雨电动背机的纤制动沸也包彩括：模反接迟、能馆耗、伸回馈剧等三鼻种。惨但是应该俗注意：∵嗽电枢扮电阻礼很小抓，∴反接戏制动沫和能精耗制抚动一罗般都林需串骆入电惭阻限妹制电志流。反接祝制动言：特征助：电枢蝴电压班与电期动势晶方向车相同吉。也永有电劲源反贼接和培倒拉茎反接且两种才。电源糕反接俗：电枢颗回路愈串入毫大的飞电阻疲，同麦时将第电源彩极性玩反向僵。倒拉坦反接杰：带位极能性清恒转夜矩负递载时宫，在缩慧电枢买回路若串入闯很大支的电纽奉阻，查电动暴机产烦生的联电磁舍转矩冈小于指负载停转矩脂，被察负载飞拖动皇而进脸入反获转。回馈误制动拐和能搜耗制仆动回馈挨制动奥：位能暂性负例载下驼落或翅降压忽调速誉时电西压降悬低较桨多时悼，都树会出木现回帆馈制分动。特征棉：电母枢电烈势大虑于电怎枢电嫩压，即E＞贵U。能耗昏制动劳：断开廊电动裙机电气源，四将电扭枢通婆过电救阻短窜接。特征器：U=止0，央n0=0亏。∵原值来E很大传，∴U=硬0时，必须缩慧串入召大的鄙电阻拌限流礼。[洪第四础节要寇点蛛]：形方法碰、特搏点、条应用赚和能矿量关碧系；切特性先。制动烧时的寻机械驴特性被总是柏在第针二（惑正转鼻→停榴车或恰反转叹）和孤第四旁象限字（反哀转→沿停车再或正灾转）熄。1和7:正堤、反以向回疏馈制订动；2和6:正鬼、反哗向电喂源反膝接制费动；3和5:正详、反劲向能浪耗制悟动；4:倒守拉反湖接制泳动(鸦只有挣1条惭)。直流矛电动今机制解动特顶性汇你总§7-根5.电动哀机的吊温升米与维炕护管颠理本节主要扣内容与有两本大部事分：一、电机碧的温升疾与维叛护管考理了解竟电动参机温能升产攀生的坚原因堡和变别化规壤律；巷知道盆我国则规定傻的标用准环钢境温佳度；猜掌握拐电机望的维钞护管沿理的勉注意积事项。二、电动宋机的野工作笑制与钻额定筐容量了解更电动肝机的菌容量奶选择垦、短率时标伤准、您负载踩持续降率和株电机好相互清替代任的依毒据。一、碗电动海机的需温升输与维绘护管灶理电机的损耗有：1.府正常家损耗虑（可俯变、粱固定秩）；2.林非正梢常损鲜耗。——搁都腥变为林热量怠。发热援与散侄热：1.竿参数上：温令升τ、标准侍环境刑温度θn、热惯圾性时煎间常鸽数Tθ(错)P.鹅98，应增验加：寨“可用汉来衡疫量”几贩个字。2.温升输变化蒙规律扯：是碧“发啄热”萝与“贪散热搜”共瓣同作票用的拦结果待。稳定桃运行壶的电航机最户终温凤升可秋达到赏一个感稳定聚值.运行室管理融注意蒸事项：1.小经常千监视基温升箩；2谅.注透意环毙境温异度的候变化岁；3半.定毕期检每测绝预缘。二、雄电动薄机的虑工作纳制与撑额定拒容量电动葡机的赖工作偷制：工作光制：连续蝴、短乱时和团重复阶短时达(断续丧、间疤断)三种居。连续工作迫制：需要榆长时裂间工