电气传动系统方案及电动机选择

第2章电气传动系统方案及电动机选择一个电气传动系统由电动机、电源装置和控制装置二部分组成，它们各自有多种设备或线路可供选用。本章的任务是如何根据生产机械的负载性质、工艺要求及环境条件选择电气传动方案，各方案的具体内容将在以后各章中介绍。2.1电气传动系统的组成1.电动机的类型及其自然机械特性电动机的类型如下,励磁直流电动机{串励电动机‘永磁直流电动机(小功率)笼型电动机,异步电动机{绕线转子电动机励磁式普通同步电动机·同步电动机无换向器电动机磁阻电动机各种电动机的白然机械特性见图2-1。1一同步电动机2—他励直流电动机3-异步电动机各类电动机机械特性计算公式及主要性能见表21一同步电动机2—他励直流电动机3-异步电动机2.电动机的外壳结构型式有开启式、防护式、防滴防溅式、封闭式、防爆式、密闭式六种。而封闭式又分为自然冷却式、管道通风式、自冷式(外部有风扇)。4—中励直流电动机异步电动机包括双馈异步电动机、交流换向器电动机和感应电动机，在GB/T2900中规定，在不致引起误解和混滑的情况下，一般可称感应电动机为异步电砌机，考虑到与电机专业国家标准(如GB/T4831-·1984《电机产品型号编制方法》中列有异业电动桃，而木列感应电动机)和生产与使用部门中实际使用的术语相衔接，本手册中无特殊说明的异步电动机均指·相感应电动机。第2章电气传动系统方案及电动机选择193特性曲线异步足动机交流电动饥大型电动机的r;很小，P—电磁功率(kW)m₁—相数—定子相电压(y)1一定子相电流(A)7—电磁转矩(N·m)r₁一定子相电阻(Ω)rí—析算到定子侧的转子相电阻(Ω)x₁-定子电抗(Ω)抗(应)xr短路电抗(n)5x—颗定转差率àr—转矩过载倍数7x—额定转矩(N·m)7一临界转矩(N·m)T。起动转矩(N·m)w一·角速度(1/s)n,一同步转速{r/min)f一供电频率(Hz)JTsJTsNfcrT自然特性0不同极对数5N07s7ζ7te产0不同转了电阳(U₁-常数)g不同电源电压(R₂-常数)卷卷反接制动能耗制动ff0单、耐用、可靠、易维护、价格低、绕线转子电动较麻烦，价格也稍贵，但由于它起动转矩大，起动时功行小范围的速度调种生产机械，尤其起动次数多的机194电气传动自动化技术手册(续)特性曲线交流电动机利步电动机Eo—空载电动势(V)T,一同步转矩(N·m}n一般不调速，也Tmux学直流电动机中—磁通(Wh)/₄—电枢电流(A)T'—电磁转矩(N·m)R—电枢向路附加电阻(2)TN—额定转矩(N·m)T₁—负载转矩(N·m)Px—额定功率(kW)复励串励产Q调速性能好，范围宽，采用电子控制下，能充分适应各种机械负载特性的需要，但它的价格贵、维护复杂，R箭直流电源，因此只在交流电动机不能满足调速要求时才采用它的特点是起动转短大、过载能力大、的起动转矩和过载能力比并励直流电国稍窣。接成积复T的0T电枢端电压中0T(虚线为怕功率调速)0中动状态第2章电气传动系统方案及电动机选择1952.1.2电源装置电动机的电源装置分母线供电装置、机组变流装置及电方电子变流装置三大类。(1)母线供电装置(与电器控制系统配合使用)可分为1)交流母线；2)直流母线。(2)机组变流装置可分为1)直流发电机组，20世纪70年代以前广泛使用，随着电力电子技术发展已逐步淘汰。2)变频机组。(3)电力电子变流装置按变流种类可分为1)整流；2)交流调压；3)变频，又分成交-直-交间接变频和交-交直接变频两类。(4)电力电子变流装置按使用的器件可分为1)汞弧整流器，在20世纪60～70年代以前盛行，现已淘汰；2)普通晶闸管；3)新型自关断器件，如门极关断(GTO)晶闸管、IGCT、IFGT等适用于中压几百千瓦至兆瓦功率等级(CTO晶闸管已被IGCT和IEGT所取代);电力晶体管(BJT)、IGBT适用于几千瓦至兆瓦功率等级(BJT已被IGBT所取代);电力场效应晶体管(POWERMOSFET)适用几千瓦以下功率等级；其他还有静电感应晶体管(SIT)和静电感应晶刚管(SITH)等，主要用于2.1.3电气传动控制系统1.电气传动控制系统按所用的器件分(1)电器控制：又称继电器-接触器控制，与母线供电装置配合使用；(2)电机扩大机和磁放大器控制：与机组供电装置配合使用，在20世纪30～60年代盛行，随电子技术发展，已逐步淘汰；(3)电子控制装置又分为电子管控制装置(在20世纪40～60年代，少数传动设备用过，已淘汰)和半导体控制装置(又有分立器件、中小规模集成电路及微机和专用大规模集成电2.电气传动控制系统按工作原理分(1)逻辑控制：通过电气控制装置控制电动机起动、停止、正反转或有级变速，控制信号来自主令也器或可编程序控制器。(2)连续速度调节：与机组或电力电子变流装置配合使用，连续改变电动机转速。这类系统按控制原则分开环挖制、闭环控制及复合控制三类。按控制信号的处理方法分模拟控制、数字控制及模拟/数字混合控制二类。直流连续速度调节…般都采用双环线路，交流调速常用线路有：电压/频率比控制，转差频率控制、矢量控制和直接转矩控制。196电气传动自动化技术手册2.2.1生产机械的负载类型生产机城的负载转矩T.随转速n而变化的特性[T,=f(n)]称为负载特性，通常有以1.恒转矩负载负载转矩T与转速n无关，在任何转速下，T₁总保持恒定或大致恒定，这类负载称为恒转矩负载，它多数呈反抗性的，即T.的极性随转速方向的改变而改变，总是起反阻转矩作用，见图2-2a。轧钢机、造纸机、运输机、机床等均属于此类负载，还有一种位势性转矩负载，T₁的极性不随转速方向的改变而改变，见图2-2b,电梯、卷扬机、起重机的提升机构均属于此类。2.恒功率负载某些机械，如机床的切削，通常在粗加工时，切削量大，阻转矩也大，采用低速；而精加工时，切削量小，阻转矩小，a)b)采用高速。负载转矩T.与转速n成反比，形成恒功率负载，见图2-2d。轧钢机中的卷取机及开卷机要求恒张方轧制时也属恒功率负载。负载的恒功率性质是就一定的速度变化范围而言的，当速度很低时，受机械强度限制，T₁不可能无限增大，在低速区转为恒转矩性质。负载的恒功率和恒转矩区对传动方案的选图2-2生产机械的负载特性择有很大影响，电动机(无论是交a)恒阻转矩负载b)恒位势转矩负载流电动机还是直流电动机)在恒磁c)风机、泵类负载d)恒功率负载调速时最大输出转矩不变——恒转矩调速；而在弱磁调速时，最大输出转矩与转速成反比——恒功率调速。如果电机的恒功率和恒转矩调速范围和负载的恒功率和恒转矩区一致，电动机及供电装置功率最小，但若负载恒功率区很宽，要继续维持上述关系，将要求特殊的宽弱磁调速范围电动机，这给电动机制造及控制带来困难，成本反而增高，这时需寻找一个折中方案，适当增大电动机功率，减小弱磁调速范围。(3)风机、水泵负载(二次型负载)在各种风机、水泵、油泵中，随叶轮的转动，空气、水、油对叶片的阻力在一定转速范围内大致与转速n的二次方成正比，其特性见图2-2c,图中T系机器传动部分的摩擦阻转知，电动机起动时，速度低，阻力矩小，易起动。在额定转速附近，较小的n变化将使机械出力有较大变化。第2章电气传动系统方案及电动机选择1972.2.2生产机械的工作制生产机械长期恒速(或变化不大)运行。根据负载施加方式不同，又可分为下列三类。1.平稳负载负载转矩长时间不变或变化不大，例如风机、泵、压缩机、磨粉机等，这类机械对电气传动装置的要求简单，只要有足够的功率和起动转矩就行。2.波动或重复短时负载负载长期施加，但大小波动或周期性重复施加。例如某些怛速轧钢机，这类机械除要求电气传动装置有足够功率和起动转矩外，还要求有足够的过载转矩。3.短时负载施加负载时间很短，在负载周期中占比例很小。这类机械通常有较大飞轮力矩，施加负载时，速度略降低，飞轮发出能量做功，电动机功率可适当减小。对电气传动装置的要求是有足够的起动和过载转矩，电动机发热校验一般都不成问题。1.短期工作制生产机械经较长时间间隔起停或加减速一次，完成…-个工作循环，例如起停式剪切机械和长期工作制的短时负载—样，要求电动机的起动和过载转矩大于负载转矩(发热校验一般不成问题)。区别在于短期T作制的生产机械对起制动(或加减速)时间或行程有要求，需有足够的加减速动态转矩。2.重复短期工作制生产机械周期性的起停或加减速，间隔较短，例如可逆轧机、提升机械等。它除了要求有足够的起制动转矩(满足机械对加减速时间或行程的要求)和过载能力外，还要进行发热校验。不同于长期T.作制的重复短时负载的发热校验，要考虑加减速电2.2.3电动机的工作制对应于生产机械的各种工作制，通常将传动电动机的工作制类型分为表2-2所示的10类。.作制类别示意图连续工作制一达到的最高温度t一时间198电气传动自动化技术手册(续)1.作制类别示意图2短时工作制在恒定负载下按给定的时问运行，电机在该时间内不足以达到热稳定状态时，随之停机和断能，其时间足以使电机再度冷却到与冷却介质温度之养在2K以内4一达到的最高温度时间3断续周期行，每一周期包括一段恒定运行时间和一段停机和断能时间，但这些时间较短，均不足以使电机达到热稳定状态，且每一周期的起动电流不致对温升有显著影响PθF高温度t一时间T:一负载局期△tp—恒定负载运行时间△tg—停机和断能时间负载持续率=△t,/Tc4包括起动的断续周期工行，每一周期包括一段对温子恒定负载运行时间和一段停机及断能时间，但这些时间较短，肉不足以使电机达到热稳定状P负载持续率=(△to+△tp)μm—达到的最和断能时间第2章电气传动系统方案及电动机选择199(续)工作制类别示意图5包括电制动的断续周期工作制SS行，每一周期包括一段起动时间、一段恒定负载运行时间、一段电制动时间和一段停机及断能时间，但这些时间较短，均不足以使电动机达到热稳定状态t△tp—恒定负载运行时间△p—电制动时间△r—停机和断能时间负载持续率=△tpfTy6连续周期工作制S6行，每一周期包括一段慎定负载运行时间和一段空载运行时间，但这些时问较短，均不足以使电动机达到热稳定状态PPP1高温度t—时间Tc一负载周期Atp—恒定负载运行时间△ty—空载运行时间负载持续率=△tplTc7包括电制动的连续周期工作制S7行，供一周期包括…段起动间、“段恒定负载运行时问和一段电制动时间，但这些时间校短均不足以使电动机达到热稳定状态0T0PPP—负载Py—电气损耗θ一温度t—时间周期△lp—起动!加速时间△tn—恒定负载运行时间△tp—电制动时间负载持续率=1电气传动自动化技术手册(续)89工.作制类别包括负载与化的连续周期工作制S8行，每一周期包括一段加速时间一段按预定转速运行的仍定负载运行时间及再按一个或几个不同转速的其他恒定负载运行时间，但这些时间较短，均不足以使电机达到热稳定状态示意图Rin扁温度n…转速r-时间T:一负载周期△₁-起动/加速时间△tp·恒定负载运行时问(P₁,P₂,P₃)△te—电制动时间(Fj,F'₂)负载持续率=(△tn+△tpl)fTc负载和转速作非周期变化的工作制S9负载和转速在允许的范闱内作非周期性变化的工作制，这种工作制包括经常性过载，其PP一负载P基准负载Py电气损耗θ—温度8ma—达到的最高温度n—转速：-时间△ty-电制动时间△t₄—停机和断能时间At过载时问第2章电气传动系统方案及电动机选择201(续)工作制类别小意图[作制S10种负载的运行时间应足以使电机达到热稳定，在下一个工作(空载或停机和断能)△P△PP8孔P…负载P,一负载周期内的恒定负戟Pmt—的温度Tc—负载周期△0;—在负载周期内每种负载时绕组的温升与基准负载时温升的差值；-时间;—负载尚期中的恒定负我时旧这10类工作制中，工作制S1可以按照电动机铭牌给出的连续定额作长期运行。对于工作制S2,电动机应在实际冷状态下起动，并在规定的时限内运行。短时定额的时限一般规定为10、30、60或90min,视电动机而定。对于工作制S3和S6,每一丁作周期的时间为10min。对于S3、$4、S5、S6和S8等5种工作制，负载持续率为15%、25%、40%和60%。对于S4、S5、S?和S8等4种工作制，每小时的等效起动次数一般分为150、300或600次，并应给出电动机的转动惯量J。和折算到电动机轴上的全部外加转动惯量J之值。2.3电动机的选择2.3.1直流与交流电动机的比较交流电动机结构简单、价格便宜、维护工作量小，但起制动及调速性能不如直流电动机。因此在交流电动机能满足生产需要的场合都应采用交流电动机，仅在起制动和调速等方面不能满足需要时才考虑直流电动机。近年来，随着电力电子及控制技术的发展，交流调速装置的性能与成本已能和直流调速装置竞争，越来越多的直流调速应用领域被交流调速占领。在选择电动机种类时应从以下几方面考虑选用交流电动机还是直流电动机。包括长期工作制、短时工作制和重复短时工作制机械，应采用交流电动机。仅在某些操作特别频繁、交流电动机在发热和起制动特性不能满足要求时，才考虑直流电动机，只需几级固定速度的机械可采用多极交流电动机。202电气传动自动化技术手册(1)转速与功率之积：受换向器换向能力限制，按月前的技术水平，直流电动机最大的转速与功率之积约为10kW·r/min,当接近或超过该值时，宜采用交流电动机，这问题不仅对大功率设备存在，对某些中小功率设备在要求转速特别高时也存在。(2)飞轮力矩：为改善换向器换向条件，要求直流电动机电枢漏感小，电动机转了短粗，因而造成飞轮力矩GD²大。交流电动机(无换向器电动机除外)无此限制，转子细长，GD²小，电动机转速越高，交直流电动机CD²之差越大，当直流电动机的GD²不能满足生产机械要求时，宜采用交流电动机。表2-3中列出几台实际电动机的CD²值，供参考。转速/(r/min)9000(交流)2×4500(直流双电枢)(3)为解决直流机GD²大和功率受限制的问题，过去许多机械采用双电枢或三电枢直流电动机传动，但电动机造价高，占地面积大，易产生轴扭振，随着交流调速技术的发展，上述方案已不可取，应考虑改用单台交流电动机。(4)在环境恶劣场合，例如高温、多尘、多水气、易燃、易爆等场合，宜采用无换向器、无火花、易密闭的交流电动机。(5)交直流电动机调速性能差不多，目前高性能系统的转矩响应时间都是10～20ms,速度响应时间都在100ms左右，交流电动机GD²小，略快一些，为获得同样的性能，交流调速系统比直流调速系统复杂，要求较高调整维护水平。(6)对电网的影响1)可控整流直流调速装置存在输人功率因数低及输入电流中存在5、7、11、13、…次谐2)晶闸管交-直-交变频交流调速装置的输入部分仍是可控整流，对电网的影响和直流调3)晶闻管交-交变频交流调速也基于移相控制，输入功率因数和直流调速时差不多，输入电流中除5、7、11、13…次谐波外，还有旁频、谱线数目增加，但幅值减少。4)IGBT和ICCT(或1EGT)PWM交流变频调速传动输入功率因数好，接近“1”,采用有源前端整流(PWM整流)可以做到功率因数等于“1”,且输入电流为正弦，供电设备容量小，不必装无功补偿装置，节约供电费用。(7)成本：交流调速用变流装置比直流调速用整流装置贵，因为变流调速用变流装置按电动机的电压电流峰值选择器件，当三相电流中某一相电流处于峰值时，另两相电流只有一半，器件得不到充分利用，交流电动机比直流电动机便宜，可以补偿变流装置增加的成本，目前：1)中小功率(300kW以下)传动系统采用IGBT的PWM变频调速装置的成本比直流装置略贵，但可以从电动机差价和减少维修中得到补偿，交流调速正逐步取代直流调速。2)大功率(2000kW以上)调速传动系统，交流电动机和调速装置的总价格已与直流相当或略低，新建设备基本上已全部采用交流传动，原有直流调速设备也逐步改用交流调速设备。3)中功率(200～2000kW)调速传动系统，交流装置比直流装置贵许多，目前直流用得较多.出于IGBTPWM变频可节约电费，现在1000kW以下的新建传动系统也在考虑使用交流。第2章电气传动系统方案及电动机选择203(8)损耗与冷却通风1)采用直流电动机时，主电路功率流入转子，散热困难，需要通风功率大，冷却水多。2)采用交流同步电动机时，主电路功率流入定子，散热条件好，通风功率小，比直流电动机节能、节水一半左右。3)采用交流异步电动机时，主电路功率虽也流入定子，但功率因数低，效率与直流电动2.3.2交流电动机的选择1.优点(1)电动机功率因数高；(2)用于变频传动时，电动机功率因数等于“1”,使变频装置容量最小，变频器输入功率(3)效率比异步电动机的高；(4)气隙比异步电动机的大，大容量电动机制造容易。(1)需附加励磁装置；(2)变频调速控制系统比异步电动机的复杂；3.应用场合(1)大功率不调速传动；(2)600r/min以下大功率交-交变频调速传动，例如轧机、卷扬机、船舶驱动、水泥磨机等、交-交变频用同步电动机属普通励磁同步电动机范围，但与不调速电动机相比有如下特点：最高频率20Hz以下；电动机电压按晶闸管变频装置最大输出电压配用，月前线电压有效值一般在1600～1700V;阻尼绕组按改善电动机特性设计，不考虑异步起机；电动机机械强度加强，按直流电动机强度设计。永磁同步机的结构型式和控制方法很多，日前应用较多的是正弦波永磁同步电动机〔简称永磁同步电动机(PMSM)〕和方波永磁同步电动机〔又称无刷直流电动机(BLDCM)〕。两者结构基本相同，仅气隙磁场波形不同；PMSM磁场波形为正弦波，定子三相绕组电流为正弦波；BLDCM磁场波形为梯形波，定子三相绕组电流为方波；两者中，BLDCM控制较简单，出力较大，但转矩脉动较大，调速性能不如PMSM。近年来，为减少转矩脉动，BLDCM的控制也用PWM,甚至电流也用正弦波，两种电动机的差别越来越小。与普通电动机相比，水磁同步电动机效率高、功率(单位重量产生的功率)高、惯量小，但价格略贵。永磁同步电动机的应用场合和功率范围日益扩大，月前容量在凡十千瓦以下，个别做到几百千瓦甚至兆比。它在车船驱动和伺服系统中得到广泛应用。1.特点(1)输入电流为120°方波，带来转矩脉动及低速性能差缺点，设计电动机磁路时需考虑如(2)电路设计时需计及谐波电流带来的附加损耗；204电气传动自动化技术手册 (3)大中功率无换向器电动机出晶闸管变频器供电，为实现换相，要求电动机工作在功率因数超前区，加大了变频器容量及励磁电流；电动机过载能力差(1.5～2),欲降低上述影响，(4)无转速和频率上限。2.应用场合用于大功率、高速(600r/min以上)、负载平稳、过载不多场合，例如风机、泵、压缩机1.特点(1)笼型异步电动机结构简单，制造容易，价格使宜；(2)绕线转子异步电动机可以通过在转子回路中串电阻、频敏电阻或通过双馈改变电动机特性，改善起动性能或实现调速；(3)功率因数及效率低。在采用变频调速时，加大变频器容量；(4)气隙小，大功率电动机制造困难；(5)调速控制系统比同步电动机的简单。2.应用场合(1)2000～3000kW以下、不调速、操作不频繁场合，宜用笼型异步电动机；(2)2000～3000kW以下、不调速，但要求起动力矩大或操作较频繁场合，宜用绕线转子(3)环境恶劣场合宜用笼型异步电动机；(4)2000～3000kW以下，转速大于100r/min的交流调速系统，由于异步电动机的临界转矩T。在恒功率弱磁调速段与(w)/a、)²成比例，随转速上升，以二次方关系下降，所以不适这是一种与小功率笼型异步电动机竞争的新型调速电动机，转子为实心铁心，d、q轴磁路不对称，定子有多相绕组，利用电力电子器件轮流接通定子各绕组，靠反应力矩使电动机旋转。这种电动机调速装置简单，不用逆变器，无逆变失败故障，可靠性高，它的结构比笼型异步电动机简单，而功率因数和效率两者差不多，但运行噪声和转矩脉动较大，日前容量范围在儿十千瓦以下，个别上百千瓦，用于中小功率调速传动。(1)需要较大起动转矩和恒功率调速的机械，如电车、牵引机车等，用串励直流电动机。(2)其他使用直流电动机场合，一般均用他励直流电动机。注意要按生产机械的恒转矩和恒功率调速范围，合理地选择电动机的基速及弱磁倍数。(1)在采暖的干燥厂房中，采用开启式、防护式电动机。(2)在不采暖的于燥厂房，或潮湿而无潮气凝结的厂房中，采用开启式和防护式电动机。第2章电气传动系统方案及电动机选择205(3)在特别潮湿的厂房中，由于空气中的水蒸气经常饱和，并可能凝成水滴，需用防滴式、防溅式或封闭式电动机，并带耐潮的绝缘。(4)在无导电灰尘的厂房中1)当灰尘易除掉，且对电动机无影响，及电动机采用滚珠轴承时，可采用开启式或防护2)当灰尘不易除掉对绝缘有害时，采用封闲式电动机。3)当落在电动机绕组上的灰尘或纤维妨碍电动机正常冷却时，宜采用封闭式电动机。(5)在有导电灰尘或不导电灰尘，但同时有潮气存在的厂房中，应采用封闭式电动机。(6)当对电动机绝缘有害的灰尘或化学成分不多时，如果通风良好，可不用封闭式电动(7)在有腐蚀性蒸气或气体的广房中，应采用密闭式电动机或耐酸绝缘的封闭风冷式电动(8)在21区及22区有着火危险的厂房中，至少应采用防护式笼型异步电动机。在21区厂房中，当其湿度很大时，应采用封闭式电动机。有可燃但难发火的液体的21区厂房中，最低应采用防滴，防溅式笼型异步电动机；在含有发火液体的21区厂房中，应采用封闭式电动机。(9)在0级、1级区域厂房中，需采用防爆式电动机。(10)电动机安装在室外时1)直接露天装设；2)装在棚子下面。在这两种情况下，必须保护电动机的绝缘不受大气、潮气的破坏。在露天装设时，为防止潮气变为水滴而直接落入电动机内部，应采用封闭式电动机。装在棚子下时，可采用防护2.3.5电动机的四种运行状态按照电动机转矩T的方向不同，有四种运行状态，对应于Tn坐标平面上的四个象限(见图2-3)。状态I:n>0,T>0,正向电动状态，工作于象限I,能量从电动机传向负载机械。状态Ⅱ:n>0,T<0,正向制动状态，工作于象限,能量从机械返问电动机。状态Ⅲ:n<0,T<0,反向电动状态，丁作于象限Ⅲ,能量由电动机传向机械。状态N:n<0,T>0,反向制动状态，工作于象限V,能量由机械返回电动机。有两种实现制动的方法：1.动力制动机械能通过电动机消耗在制动电阻上，简单，能量利用率低，性能差，适用于制动次数少、能量小及对性能要求不高的场合。2.再生制动机械能通过电动机和供电装置返同电网，各类机械要求的运行状态不同，对传动方案选择的影响大，特别是由可控变流装置供电的调速系统。若只要求在象限I(或象限1、N)运行，仪需一套单方向变流装置，此时可2.3.6常用电动机的性能及适用范围(见表2-4)表2-4常用电动机性能及应用范围型号容量范围转速花比电压结构型式及性能应用范围--般用途，可用丁风机、电动机I_作制：SI工作制：S1电动机起动性能较好；可对转差率及其他性能无特殊机、水泵、矿山机械、搅拌机绕线转了：相冷却方式：IC01作制：S1电动机起动时转子必须串起动变阻器，起动电流小、应用于环境较好的自然易绕线转子二相异步电动机冷却方式：1C01411.作制：Sl电动机起动时转了必须中应用于粉尘大、环境恶劣的矿山、冶金、机械工业中奥高庄三相箱式结构1.作制：S]冷却方式：风冷、自拎、的场合齿轮减速二相工作制：S1防护等级：IP44自冷和强迫风冷，低速恒防护等级：IP44工作制：Si广泛应用于冶金、化工、第2章电气传动系统方案及电动机选择207(续)型母容量范围转速范围电压结构型式及性能应用范围防护式绕线转防滴式结构适用于需要小范闹调速的设备上，或配电容量不足，采用笼型异步电动机起动条件不适当时也可用高压绕线转子电磁调速异步!电动机短用于纺织、印染、化工、Y二相异步电动!个封闭自扇冷，有较好的山机械、轻工业和农副业加变极多速三相系Y系列电动机的派生系儿种速比同jD02系列电磁调速异步电动机合器组成，调速比10:1,高可代替JZT、JZI2、JZTT、探井泵用.:和代替DM、JI.B、JLB2、JTB2、JD等系列防护式自扇冷通用产品用于一般直流澜速传动场合与Z2直流电动机配套用用于多尘埃场所的金属切削机床防护式自扇冷208电气传动自动化技术手册(续)型号容量范时转速范调电结构型式及性能应用范围防护式利扇冷宽调速直流电防护式自扇冷，弱磁调速范围分为1:3、1:4两种用于传动瞒速范固较宽的用于起重及冶金工厂辅助流电动机(高速)自冷和强迫风冷，转动惯防护等级：JP44自带通风机强迫风冷和自冷及空-水冷印方式，电枢可工作制：51用于冶金、机床、造纸、水泥、塑料等工业部门：74电动机调速范围广，过载能力机白带通风机强迫风冷和白冷及空-水冷却方式，电枢可工作制：SI电机调速范围广，过载能泥、塑料等[.业部门大型直流电动机水冷却E作制；S!电动机调速范围广，过载能力强，可弱磁调速用于冶金、机珠、造纸、水泥、塑料等工业部门电机组第2章电气传动系统方案及电动机选择209型号容量范围电压结构型式及性能应用范围用于传动格子型球磨机、电动机轧机用同步电用于传动轧机及电动发电2.3.7电动机的功率计算及校验电动机的功率计算一般由机械设计部门选定。按负载先预选一台电机，然后进行下述校1.发热校验根据生产机械的工作制及负载图，按等效电流(方均根电流)法或平均损耗法进行计算。有些生产机械负载图不易确定，可通过试验、实测或对比(与实际运行的类似机械相比较)等方法来校验。从生产的发展、负载的性质以及考虑电网电压的波动、计算误差等因素，应留有适当裕度(…般10%左右；同步电动机时考虑到其他一些因素，如补偿功率因数等，可以更大一些)。2.起动校验计及起动时电源电压的降低，校验起动过程中的最小转矩是否大于负载转矩，以保证电动机顺利起动。3.过载能力校验对于短时工作制、重复短时工作制和长期工作制，需校验电动机最大过载转矩是否大于负载最大峰值转矩。4.电动机GD²校验某些机械对电动机动态性能有特殊要求，例如飞剪对电动机起动时间和行程有要求；连轧机主传动对速降及速度响应时间有要求；这时需校验电动机GD²能否满足生产要求。5.其他一些特殊的校验例如辊道类电动机的打滑转矩校验等。2.3.7.1电动机功率计算的基本公式表2-5列出了电动机容量计算的基木公式。表2-6为几种不同几何形状的部件飞轮力矩计算表。表2-7、表2-8和表2-9分别列出了机械传动效率平均值、滚动摩擦系数、滑动摩擦系数等数据。1.功率P—电动机功率(kW)Ty—电动机转矩(N·m}nm—电动机转速(r/min)vy—电动机角速度(radfs}210电气传动自动化技术手册(续)名称2.运动物体倘F--作用力(N)2—运动速度(m/g)力—传动效率E—运动物体的动能(J)m—物体的质量(kg)J-转动惯量(kg-m²)GD³—飞轮力短(N·m²)T₁—电动机轴上的静阻负载转矩(N·m)Tm—机械轴上的静阻转知(N-m}R—物体运动的旋转半径(m)i—传动比nm一机械轴转速(r/min)Jm—机械轴上的转动惯量(kg·m²)GD?—机械轴上的飞轮转矩(N-m²)g—重力加速度(m/s²)Gm-直线运动物体的重力(N)vm一直线运动物体的速度(m/s)GD—电动机转子飞轮转矩(N-m²)r₃一起动(加速)时间(s)一制动(减速)时问(s)Tn—动态(加减速)转矩(N·m)3.折算到电动机轴上的静阻负4.折算到电动(1)动态转矩恒定下起动(加速)时间制动(减速)时间(2)动态转矩线性变化下(3)动态转矩非恒定，也非线性变化时niTniTμ6,动态转矩怕定时，加减速过第2章电气传动系统方案及电动机选择211飞轮力知实心圆柱体00Cp²-飞轮力矩(N*m²}G—重力(N),G=mgD;一外径(m)γ—密度(kg/m³)l—长度(m)D₂—内径(m)D—圆环直径(m)d—环截面直径(m)a一厚度(m)b—宽度(m)g~-重力加速度(m/s²m—质量(kg)空心圆柱体团环子子六面体(对轴线01-01)q六而体(对轴线02-02)CD品=CD₂+4Gp²表2-7机械传动效率平均值效率η!圆柱形齿轮传动(1)磨制过的正齿轮(2)车削加工的正齿轮(3)粗加1;的正齿轮(4)人字齿轮带传动绳索及链条卷简](1)滚动轴承(2)滑动轴承(3)滑动轴承但润滑不良(4)带油环润精蜗轮传动(μ=0.1)(1)螺纹角为4°~6°(2)螺纹角为8°~10°(3)螺纹角为15°-20°212·电气传动自动化技术手册表2-8滚动摩擦系数表车轮与钢轨间(起重机大车行是等)(1)4.轮加工良好(2)车轮粗加T(3)平均值辊道的辊广在运输过程中；(1)900~1200℃热钢锭包覆…层厚氧化铁皮(2)冷钢锭，包覆氧化铁皮(3)500-1000℃的轧件(4)冷轧件0.i5(1)对沥吉路面(2)对上路面表2-9滑动摩擦系数静止的μ静止的μ运动中μ轮缘与钢轨问(1)起动时(2)速度v=5m/s运动时(4)液休摩擦系数(5)青铜对青铜(6)铁对铁(7)钢对青铜(8)生铁对吉能钢链与钢制辊子间(1)热众属(2)冷金属滚动轴承(有洞滑时)(1)减速机(2)吊车车轮(3)辊道辊子与热金属(4)辊道辊子与冷金属(1)热轧机带有金属轴衬(2)冷轧机带有金属轴(3)带有木质塑料制轴衬2.3.7.2几种常用机械传动中所用电动机的功率计算1.离心式风机其电动机功率(kW)计算公式为H——空气压力(Pa);n——风机效率，约为0.4~0.75;n.——传动效率，直接传动时为1;k——裕量系数，其值见表2-10。表2.10电动机容量裕量系数1.0以下大于522.离心式泵其电动机功率(kW)的计算公式为第2章电气传动系统方案及电动机选择213式中y——液体密度(kg/m³);Q——泵的出水量(m³/s);△H——主管损失水头(m);n——水泵效率，一般取0.6～0.84;ne——传动效率，与电动机直接连接时，η.=1;k-—裕量系数，见表2-11。2以下100以上当管道长、流速高、弯头与阀门的数量多时，裕量系数值还要适当加大。为离心泵选配电动机时，须注意电动机的转速。因离心泵的水头、流量与转速之间存在着以下关系：3.离心式压缩机其电动机功率(kW)计算公式为式中Q——压缩机生产率(m³/s);A₄——压缩1m³空气至绝对压力p₁的等温功(N·m);A,—-压缩1m³空气至绝对压力p₁的绝热功(N·m)p——压缩机总效率，约为0.62~0.8。A₄、A,与终点压力的关系见表2-12。一4.起重机起重机属断续周期工作制，按其工作繁重程度，大致可分为轻、中、重和特重等4级，各级对应的负载持续率FC(%)大致为：轻级FC=15%,中级FC=25%,重级FC=40%,特重级FC=60%。各类起重机的负载程度参见表2-13。表2-13通用桥(梁)式起重机各机构工作类型实例表各机构常用工作类型主剔电站安装检修用吊钩起重机轻轻轻轻中中中中重中中西214电气传动自动化技术手册(续)各机构常用工作类型主副问断装卸用抓斗起重机重重重电磁起重机重中重起重机各机构传动电动机功率(kW)可按下式计算：式中y——运动线速度(m/s);F——运动时的阻力(N)。对于起升机构，F用额定起升重量代入；对于行走机构式中Gz——运动部分总重力(N);C—一行走阻力系数：用滚动轴承时，C=10～12,用滑动轴承时，C=20～25。5.金属切削机床表2-14列出了金属切削机床中各类机构传动电动机功率的计算公式。不调速式中Fs—电动机额定功率(kW)Ti.-电动机负载转矩(N-m)x—电动机额定转速(r/min)式中Pn一电动机额定功率(kW)Vma—最大进给速度(m/min)F₂一进给运动的总阻力(N)x—进给传动效率式中Pk—电动机额定功率(kW)G—移动作重力(N)T—电动机起动转矩(N·m)Tu一负载起动转矩(N·m)μ、Pa一动、静摩擦系数ny—电动机转速(r/min)调速交流多速电动机式中Px—电动机额定功率(kW)Pmax—机床最大切削功率(kW)式中Ty—电动机额定转知(N·m)T₁—电动机负载转矩(N·m)第2章电气传动系统方案及电动机选择215(续)调速直流比动机式中Pg—电动机额定功率(kW)P₁.—主传动负载功率(kW)Fx—进给运动总阻力(N)D.—调电压调速范围tmax一最大进给速度(m/min)D₄—调磁场调速范围D—主传动总调速范围明行，在采用电气调乐调速时，为了不致使电动机容量增加太多、宜来用调电压、调磁场和机械变速相配合的方案，一般D.=2～3,D,=1.75-2,2热条件恶化的影响，当调速范圈为1:带负载起动，故电动机发热不是主要问题，应重点校验起动转矩和过载能力2.3.7.3电动机的校验1.恒定负载连续工作制下电动机的校验根据负载转矩及转速，计算出所需要的负载功率P₁,选择电动机的额定功率P(kW)略大于PLe式中T₁—折算到电动机轴上的负载转短(N·m);ny——电动机的额定转速(r/min)。当负载转矩恒定且需要在基速以上调速时，其额定功率(kW)应按所要求的最高工作转式中n——电动机的最高工作转速(r/min)。对起动条件严酷(静阻转矩较大或带有较大的飞轮力矩)而采用笼型异步电动机或同步电动机传动的场合，在初选电动机的额定功率和转速后，还要按式(2-6b)和式(2-7)分别校验起动过程中的最小转矩和允诈的最大飞轮力矩，以保证生产机械能顺利地起动和在起动过程中电动机不致过热。电动机的最小起动转矩(N·m)式中T-—起动过程中可能出现的最大负载转短(N·m);K.保证起动时有足够加速转矩的系数，一般取K,=1.15～1.25;K.——电压波动系数，即起动时电动机端电压与额定电压之比，全压起动时K=216电气传动自动化技术手册允许的最大飞轮力矩GD²为式中CD₃——折算到电动机轴上传动机械的最大飞轮力矩(N·m²)GD3--包括电动机在内的整个传动系统所允许的最大飞轮力矩(N·m²),折算到电动机轴上的数值，由电机资料中查取；GD——电动机转子的飞轮力矩(N-m²);T——电动机的平均起动转矩(N·m)。按式(2-7)和式(2-8)两项校验均能通过，则可以采用所选电动机功率。2.短时工作制下电动机的校验短时工作制下，同样可按上述式(2-7)或式(2-8)计算出所需要的负载功率，然后选择具有适当工作时间的短时定额电动机。如果没有合适的短时定额电动机，也可选用断续定额电动机。计算电动机功率(kW)时，应考虑其过载能力，对于异步电动机：式中P-时负载功率的最大值(kW);λ——电动机的转矩过载倍数。3.变动负载连续工作制电动机的校验对于图2-4a所示的变动负载连续周期工作制(S6、S7或S8)下电动机的发热校验，可分为两个步骤。先按等效(方均根)电流法或等效转矩法，计算出一个周期T.内的等效电流1或等效转矩T。选取电动机的额定电流Ir≥I或额定转矩T√≥T,或即式中I~I₂——各分段时间内的电流值(A);T₁~T₂——各分段时间内的转矩值(N·m);当负载不是矩形，而是图2-4b所示的三角形或梯形时，则应将每一时间间隔内转矩(或电流)值换算成等效平均值后，同样用式(2-10)或式(2-11)计算等效电流或等效转矩。对应时间t₂内电流(或转矩)的等效平均值为或对应时间t₁内三角形曲线电流(或转矩)的等效平均值为第2章电气传动系统方案及电动机选择217或b)b)根据/…(或T)选取电动机的额定值后，还要用最大负载转矩T.校验电动机过载能力，即式中Tr——电动机额定转矩(N·m)T——最大负载转矩(N·m);K——电网电压波动对电动机转矩影响的系数，一般对同步电动机取K。=0.85,对异步电动机取K=0.72,对直流电动机取K、=1,0;λ——电动机转矩过载倍数，由电机资料中查取。4.断续周期工作制下电动机的校验对于S3～S5断续周期工作制(见图2-5),应尽量选用断续定额电动机(如JZ、JZR、ZZ、ZZY等系列);所选用的负载持续率额定值FC;,应尽量接近实际工作条件下的FC值；当实际工作的FC值大于60%时，可采取强迫通风或选用连续定额电动机。断续工作制下，电动机的校验可采用等效电流(或等效转矩)法，亦可采用平均损耗法由于前者较简便，通常被较多采用。(1)选用断续定额电动机等效电流(A)为等效转矩(N-m)为218电气传动自动化技术手册(2)选用连续定额电动机等效电流、等效转矩为T、I₁——制动转矩(N·m)、制动T、I——稳态运转转矩(N·m)、稳态运动电流(A);∑t——一个周期中起动时间的总和(s);Zt——一个周期中制动时间的总和(s);≥tm——…个周期中稳态运转时间之和(s);Zt₀——一个周期中停歇时间的总和(s);C₉——停止时电动机散热恶化系数，见表2-15。电动机的冷却方式C电动机的冷却方式封闭式电动机(无冷却风扇)封闭式电动机(强迫通风)封闭式电动机(自带内冷风扇)防护式电动机(自带内冷风扇)对于笼型和绕线转子异步电动机及恒定励磁的并(他)励直流电动机，采用等效电流(或等效转矩)法均可；但对于串励直流电动机和利用变励磁调速的直流并(他)励电动机，则不能采用等效转矩法，而应采用等效电流法。实际的负载持续率FC,值为当求出的FC.值与所选的电动机额定负载持续率FC。值不相等(但相差不多)时，应将按上述公式计算出的.(或T)值(A)折算到与所选电动机的FC、值下相等效的数值，第2章电气传动系统方案及电动机选择即或如果求出的FC、值与所选FC、值相差较大，例如实际算出的FC,值为35%,i初选的电动机定额FC,为25%,则应再选FC,=40%的额定值，重新进行校验。当选取的电动机额定转矩Tn≥Tm,或额定电流Ix≥1时，若再按式(2-16)校验最大5.平均损耗法平均损耗法，是以每一工作周期中的平均总损耗表征电动机温升来进行发热校验。它是一种较为准确的计算方法，适用于所有类型电动机在各种工作制下的发热校2△A₀——停歇时能量损耗的总和(直流电动机为励磁损耗，交流电动机无此项)(J)。r₁——电动机定子每相电阻(Ω);能耗制动过程中的能量损耗(J)为(定子绕组为星形联结)式中n(——开始制动时的转速(r/min按式(2-24)计算出的平均总损耗△P,还应折算到相应的标准负载持续率(例如：初选负载持续率FC,=25%时，则按FCx=25%折算)下的损耗△Prm中去。只有当△P.小于或 当采用FCy=100%定额的断续工作电动机或连续定额电动机时，式(2-32)应改为【例2-1】平稳负载长期工作制电动机容量校验实例(1)机械及工艺参数：负载转矩T₁=1447N·m,起动过程中的最大静阻转矩TL=562N·m,要求电动机的转速n=2900～3000:/min,传动机械折算到电动机轴上的总飞轮力矩GD²=1962N·m²,(2)计算负载功率；按表2-5中的公式计算负载功率为初选笼型异步电动机，其数据为：P、=500kW,nx=2975r/min,λ=2.5,最小起动转矩倍数,电动机转子飞轮力矩CD。=441N·m²,允许的最大飞轮力矩GD。=电动机的额定转矩为电动机的实际负载率为(3)校验最小起动转矩：假定电动机按全压起动，按式(2-7)计算最小起动转矩为电动机的实际最小起动转矩为TWmn=TyminT=0.73×1608N·m=1174N·mTymn>Tm,故最小起动转矩校验可以通过。(4)校验允许的最大飞轮力矩；平均起动转矩为T=0.45(T,+T)=0.45(0.73+2.5)1608N·m=2337N·m按式(2-8)校验允许的最大飞轮力矩为由于CID²m(2112N-m²)>CD3。(1962N·m²),故允许的最大综合上述校验结果，各项校验均可通过，故可以采用所选的电动机。【例2-2】用平均损耗法校验断续工作制电动机(1)机械工艺资料：TL=39.6N·m,折算到电动机轴上的机械传动系统总飞轮力矩GD2=10.8N·m²,要求电动机转速nq≈950r/min;采用机械制动器制动，工作周期T.=20s;每个周期起动一次，稳态运转时间t=4s。222电气传动自动化技术手册(2)初选ZSIA-160-31型封闭及自带内冷风扇式电动机，其Ps=7.5kW,fs=19.3A,n、=950r/min,T,=3Ts=3×75.5N·m=227N·m,GD=5.4N·m²,△Pm=765W△P.=687W,I₀=12A,r₁=0.6总飞轮力矩CD²=CD+CD=(10.8+5.4)N·m²=16.2N·(3)电动机损耗计算1)起动时间为2)制动时间可通过调整机械制动器来获得，即t₂=0.15s。3)折算后电动机的实际负载持续率为4)起动损耗为5)稳态运转时的损耗为6)制动损耗为零。因采用机械制动，故制动时损耗△A。=07)总损耗为8)平均总损耗为(4)发热校验1)折算系数为2)停转率为3)折算到FC、=25%时的平均损耗为第2章电气传动系统方案及电动机选择2234)在FC、=25%时，电动机允许的总损耗为5)电动机的负载率为通过上述计算可知，所选电动机发热校验通过，可以采用。2.4典型生产机械的工艺要求及电气传动系统方案的选择电源装置和控制装置紧密相关，故放在一起研究。在选择电动机类型(见本章第2.3节)时已涉及许多电源和控制问题，本节不再重复，这里按生产机械的典型工艺要求讨论它们的方案选择。对长期工作二次型平稳负载，这类机械起动不困难，运行稳定，一般不调速。通常工厂设计时，按生产中可能需要的最大风量或流量并留有较大的裕量选风机和泵，而实际运行时又不要那么大，电动机不能调速，无法改变机械出力，只好用挡板调节风量或流量，能量利用率很低。近年来，为取得最佳经济运行效果，这类机械也开始要求调速，通过改变速度控制风量和流量，以实现节能。其电气传动系统方案有：(1)一般采用母线供电、电器控制、交流电动机不调速。(2)为节能，实现经济运行，采用交流调速，调速范围不大，可能的方案有：1)变极对数调速，优点是简单经济；缺点是速度级数少，效果不如无级调速。2)申级调速，优点是变流设备容量(转差功率)小，较其他无级调速方案经济；缺点是必须使用绕线转子异步电动机，功率因数低(已开发多种改善功率因数线路),转子电流方波，增加电动机损耗，最高转速降低。双馈方案是串级调速的发展，可克服一般串级调速的缺点，但变流和控制复杂，仍须使用绕线转子异步电动机，成本高。3)变频调速，优点是调速性能好，使用笼型异步电动机(或同步电动机);缺点是成本高。其中，晶体管PWM电压型交-直-交变频用于100～200kW设备，功率因数好，谐波少。晶闸管电流型交-直-交变频用于几百～2000kW大型设备。交-交直接变频(600r/min以下)和大功率无换向器电动机(600r/min以上)用于几千千瓦以上的特大型设备(同步电动机)。(3)某些特大功率(上万千瓦)的风机和泵虽不调速，但需变频软起动装置，采用大功率无换向器电动机或中压PWM变频方案。2.4.2球磨机和磨类长期工作制，平稳负载，恒转矩类型负载。这类机械不要求调速，但起动困难；另一特点是转速低，通常带有庞大的减速机，造价高，磨损严重。其电气传动系统方案有：224电气传动自动化技术手册(1)母线供电，电器控制，交流电动机不调速。(2)近年来某些大功率、低转速设备采用交-交变频供电，低速交流电动机直接传动方案，取消造价高、易磨损的减速机，获得较好经济效益。长期工作制机械在生产中不调速，但在不同的产品品种或规模时要求不同的速度，例如不可逆轧机。它对调速精度及加减速时间无严格要求，调速范围不大。其电气传动系统方案有：(1)这类机械--般单象限运行，采用直流不可逆调速较经济。(2)近年来，在许多中小容量设备上，采用IGBT变频调速(500kW以下)。(3)过去许多大中容量设备采用绕线转子异步电动机驱动，不调速，给工艺带来许多困难，运行不经济，希望改为调速传动，若不想更换电动机，可采用串级或双馈调速方案，它们的优缺点参见2.4.1节。若打算更换电动机，可考虑直流或交-交变频(600r/min以下)、晶闸管交-直-交变频、无换向器电动机(600r/min以上)等交流传动方案，日前交流调速比直流调速略贵。长期工作制，平稳负载，要求在各种扰动下以一定的稳速精度°长期运行，例如风洞、橡胶压延机等，要求稳速精度为0.2%～1%;对超音速风洞、微电机测试设备，要求为0.1%~0.01%。这类机械不强调调速范围动态指标(如加减速跟随性能、突加负载的动态速降及恢复时间)。其电气传动系统方案有：(1)一般单象限运行，采用直流不可逆调速较经济。(2)小功率采用低压IGBTPWM变频交流调速(500kW以下),借助于锁相或锁频实现稳(3)大功率设备，如风洞等，可考虑采用交-交变频或无换向器电动机方案。2.4.5多分部(单元)速度协调类机械由多个分部(单元)组成，它们通过被加工的工件(例如造纸机通过纸，印染机通过布，连轧机通过钢材)连成一个整体，各分部之间的速度必须维持一定的比例关系。这类机械要求：(1)尽量减小速度受电源、负载、环境、温度变化等外扰的影响，以免破坏各分部间的速度协调。(2)速度给定值变化时，实际速度应尽快跟上给定的变化。多分部速度协调机械和稳速机械的工艺要求相似，都要求速度稳定，但多分部协调机械更强调了动态指标。其电气传动系统方案有：(1)在中功率段采用直流不可逆或不对称可逆调速，比交流传动简单，便宜。O稳速精度指在规定的电网质量和负载扰动条件下，在规定的时间里(1h或8h),在某一指定的转迷下t秒(通常取第2章电气传动系统方案及电动机选择225(2)若单电枢直流电动机CD²过大，不能满足系统动态要求，需用双电枢或三电枢时，采用交流调速比直流调速合理。(3)若电动机最高转速与功率之积超过10°,单台直流电动机制造有困难时，应采用交流(4)一条生产线上设备多、总容量大，来用交-直-交PWM传动，增加的投资可从供电系统节约的投资及减少维护费得到补偿，现在越来越多改用公共直流母线供电的交-直-交PWM变频传动，中功率段(1000kW以下)用低压IGBT变频，大功率段(1000kW以上)用中压IGBT、IGCT或IEGT变频。600r/min以下的低速大功率(2000kW以上)传动可用交-交直接变(5)由于该类机械对调速动态性能要求高，在各类交流调速系统中必须采用矢量控制技要求从高速到低速有宽的调速范围(100～1000以.上),在最低速时仍平稳运行且保持一定转速变化率，例如机床进给机构。宽调速机械和稳速机械都要求有小的转速静差率，但前者强调低速性能，后者着眼于长其电气传动系统方案有：(1)一般宽调速类机械功率不大，叫象限运行时ICBT交-直-交PWM调速与直流调速成本(2)在直流调速中，IGBT的PWM斩波控制比常用的晶闸管相控效果好。(3)在交流调速中，必须采用矢量控制技术。(4)为在极低速下稳定运行，常用锁相技术。2.4.7快速正反转类某些机械，如可逆轧机主副传动、龙门刨床等，工作时频繁起制动、加减速、正反转，其生产率在很大程度上取决于电气传动系统的快速性，属于重复短期工作制，要求：(1)起动、制动、反转过程尽可能短，以满足高生产率和频繁操作(有时达1200次/h)(2)能在较大范围内(10～20以下)调速，以满足爬行和小行程时低速运转的需要，但对转速静差率要求不高。(3)若负载转矩超过规定限度时，应快速可靠地堵转，以保护机械和电动机不致损坏，这对某些经常堵转的机械，例如挖七机、轧机推床等，尤为重要。其电气传动系统方案有；(1)四象限运行，中功率段以直流调速为主，其供电装置必须是正反向组功率一样的对称可逆装置，成本较高，(2)若受CD²或电动机极限功率限制，单电枢直流电动机不满足要求时，应考虑采用交流变频调速方案。(3)对于2000kW以上的大功率低速(600r/min)设备，交-交变频调速成本已与直流调速(4)由于电压型交-直-交PWM变频能节约供电系统投资，它在这类传动中也得到越来越多应用，