机电传动控制 第七章.ppt

第7章电力拖动系统的方案与电动机的选择1 如何选择一个比较合理的电力拖动系统方案2 如何对方案中的关键执行单元 电动机做出有效而合理的选择 一 电力拖动系统的方案选择1 电力拖动系统的供电电源交流工频50Hz电源电力电子变流器电源 整流器 直流电源 变频器 交流调压器 交流电源 以及各式各样的逆变器 2 电力拖动系统稳定性的考虑电动机与所拖动的负载只有合理配合 才能确保电力拖动系统稳定运行 对于三相异步电动机的机械特性 根据稳定性判别条件 其与负载特性的交点P2不是稳定运行点 而且由于负载转矩超过启动转矩 拖动系统也将无法正常启动 解决办法 选用绕线式异步电动机 通过转子串电阻达到既提高启动转矩又改变机械特性的目的 3 调速方案的选择电动机的机械特性决定了拖动系统的调速方式 电机的调速特性应与负载的转矩特性相一致 才能使电动机的功率得到充分利用 否则 电动机经常工作在轻载状态 造成不必要的电能浪费 对于他励直流电动机电枢回路串电阻 电枢调压调速属于恒转矩调速性质 适于恒转矩负载 弱磁调速属于恒功率调速性质 适于恒功率负载 同步电动机 要实现调速只有改变供电频率 为确保电动机内部磁通以及最大电磁转矩不变 一般要求在改变定子频率的同时改变定子电压 一旦供电频率超过基频以上 则保持供电电压为额定值不变 从调速性质来看 基频以下属于恒转矩调速 基频以上属于恒功率调速 异步电动机调速有三类 变频调速 变极调速 改变转差率调速变频调速 基频以下 与Y YY变极调速属于恒转矩调速变频调速 基频以上 与 YY变极调速属于恒功率调速改变转差率调速 改变定子电压属于非恒转矩也非恒功率调速 转子串电阻属于恒转矩调速 4 启 制动和正 反转与相应方案的选择 1 启动电动机的启动转矩必须大于负载转矩 启动电流要有一定限制 以免影响周围设备的正常运行 鼠笼式异步电动机 启动性能较差 容量越大 启动转矩倍数越低 启动越困难 直流电动机与绕线式异步电动机的启动转矩和启动电流是可调的 仅需考虑启动过程的快速性 2 制动 从制动时间 制动实现的难易程度以及经济性等几方面来考虑直流电动机 反接制动时制动转矩大 制动强烈 但能量消耗也大 并且要求转速降至零时应及时切断电源 能耗制动的制动过程平稳 能够准确停车 但随着转速下降制动转矩减小较快 反馈制动无须改接线路 比较经济 但需在位能性负载下放场合下或降压降速过程中进行 而且转速不可能降为零 交流异步电动机 与直流电动机类似 3 反转要求 不仅能实现反转 而且正 反转之间的切换应当平稳 连续反馈制动容易达到要求 但需具有反馈制动的场合 反接制动能实现正反转的过渡 但切换过程较为剧烈 4 平稳性与快速性 若要缩短启 制动时间 在电动机转速变化相同的情况下 应确保 TM TL 尽可能大 GD2尽可能小从运行的平稳性上看 则希望电动机的惯量与负载惯量相匹配 则 GD2 M 5 GD2 L为了提高电动机的力矩惯量比 可选用小惯量电动机 但其只适用于负载惯量较小 过载能力要求不高的场合 对于重型机床等负载惯量大 过载严重的场合 则应选择大惯量电动机 如力矩电动机 力矩电动机低速输出力矩大 无须减速便可直接与负载相联 5 电动机的一般选择 大马拉小车 的确可保证设备的可靠运行 但却使得生产机械的运行成本大增 由于经常处于轻载运行状态 电动机的运行效率与功率因数均偏低 造成电动机以及传输线路的损耗增加 电能浪费严重 1 额定电压的选择电动机的额定电压 相数 额定频率应与供电系统一致 当电动机功率较大时 为了节约铜材 并减小电动机的体积 可根据供电电源系统 选用3000V 6000V和10000V的高压电动机 2 额定转速的选择额定功率相同的电动机 额定转速越高 则电动机的体积 重量越小 成本越低 相应电动机的转子则呈细长的特点 且转子的GD2较小 启制动时间较短 但如生产机械速度较小时 相应的传动机构复杂 传动损耗也有所增加 所以 必须综合电动机和生产机械两方面的因素来选择电动机的额定转速 对于经常工作在启制动状态下的电动机 为了减小启制动时间 可选用GD2和n2N乘积