电力拖动基础：第16讲 第三章　三相异步电动机的电力拖动7

1、电力拖动基础,第四章 电力拖动系统的过渡过程,内 容 提 要,过渡过程的基本概念及分类 他励直流电动机拖动系统的过渡过程 异步电动机拖动系统的过渡过程,4.1 引言,过渡过程 ：系统由于受到外界或内部的扰动，从一个稳定工作状态（静态）过渡到另一个稳定工作状态的过程称为系统的过渡过程（动态） 。 外因：参数、负载变化； 内因：系统存在惯性。 静态：Te=TL，静止不动或以恒速运动 动态 ：TeTL ，dn/dt 0的加速或减速状态,4.1.1过渡过程的概念,4.1 引言,静态：Te=TL，静止不动或以恒速运动 动态 ：TeTL ，dn/dt 0的加速或减速状态,图4-1 电力拖动系统的运行状态,

2、过渡过程的研究对象,弄清过渡过程中转速、电流、电磁转矩等各物理量随时间变化的规律。 弄清这些变化规律受哪些因素制约或支配。 探讨减小过渡过程中能量损耗的方法,4.1 引言,4.1 引言,4.1.2 过渡过程的分类,产生过渡过程的外部原因是TeTL，其内部原因是系统有储能元件。由于能量的储存和释放不能在瞬间完成，因此系统存在惯性,实际的电力拖动系统中存在机械惯性、电磁惯性和热惯性。惯性的大小可用一个时间常数来表示。由于热惯性时间常数较大，一般不考虑热惯性,机械过渡过程 只考虑系统的机械惯性的过渡过程叫机械过渡过程。机械惯性反映在系统的飞轮矩GD2上。 电磁过渡过程 只考虑电磁惯性的过渡过程叫电磁

3、过渡过程。电磁惯性是由于系统电感的存在而产生的。 机电过渡过程 既考虑机械惯性又考虑电磁惯性的过渡过程叫机电过渡过程。 本章重点研究的是机械过渡过程,4.1 引言,将过渡过程分为三类,4.2 他励直流电动机拖动系统的过渡过程,假定：在过渡过程中， 电网电压为常数；磁通为常数；负载转矩为常数,图4-2 他励直流电动机任一机械特性,4.2.1 他励直流电动机过渡过程的一般规律,可以看出三者的表达式具有相同的结构，且具有相同的时间常数，因此可写出其通式为,三要素：起始值、稳态值和机电时间常数,4.2 他励直流电动机拖动系统的过渡过程,4-11,4.2.1 他励直流电动机过渡过程的一般规律,为机电时间

4、常数,三要素的确定,转速的起始值：由于主要讨论机械过渡过程，转速不能突变，因此过渡过程开始前稳态转速即为转速的起始值； 电磁转矩和电枢电流的起始值：当外界条件发生变化后，系统进入过渡过程。根据已知条件，可求出过渡过程开始后电动机所满足的新的机械特性，根据此机械特性和起始转速可确定电磁转矩和电枢电流的起始值； 稳态值：过渡过程开始后的机械特性与负载转矩特性的交点为新的稳态点，新稳态点的转速、电磁转矩、电流为稳态值,4.2 他励直流电动机拖动系统的过渡过程,注意：各参量按代数量来考虑,4.过渡过程时间的计算,从一个稳态点过渡到另一稳态点的过渡过程时间理论上是无限长的 ；工程上认为t=(34)Tm时

5、，系统即进入稳态 （误差只有5%2,4.2 他励直流电动机拖动系统的过渡过程,设从过渡过程起始点Q到稳态点W之前的某一中间点X时所经历的时间为tQX，并将n=nx代入式（4-10），得,4.2 他励直流电动机拖动系统的过渡过程,图4-2 他励直流电动机任一机械特性,两边取对数，得,4-12,4.2 他励直流电动机拖动系统的过渡过程,同理，将Te=Tx、Ia=Ix分别代入式（4-7）、式（4-8），可推导出已知初始、终止及稳态各转矩或电流值时计算各段时间的公式分别为,4-13,4-14,1.直接起动的过渡过程 “三要素”法进行分析 起始点,4.2.2 他励直流电动机起动的过渡过程,稳态点,机电时

6、间常数,图4-5 直接起动的机械特性,将以上各值分别代入式（4-7）、式（4-8）及式（4-10），可得启动过程中各物理量的解为,4.2.2 他励直流电动机起动的过渡过程,图4-6 直接起动的过渡过程曲线,理论上讲，t时才能达到稳态，但实际上，t=3Tm时，n=0.9nW; t=4Tm时，n=0.98nW。因此，t=（34）Tm时，自由分量已衰减完毕，系统进入稳态，过渡过程基本结束,2.分级起动的过渡过程,4.2.2 他励直流电动机起动的过渡过程,阶段1,阶段2,阶段3,阶段4,4.2.2 他励直流电动机起动的过渡过程,各阶段中，时间常数Tm与电枢回路电阻有关，因此在各起动阶段中的时间常数各不相同。分别为,而第四段过渡过程所经历的时间是从第三次切除电阻开始到达稳态的完整的过度过程，它所需要的时间为无穷大，但可以采用 来估算。因此，总的起动时间为,4.2.2 他励直流电动机起动的过渡过程,起动时间等于四段过渡过程时间之和，每段过渡过程时间可以用转速计算，也可以用转矩或电流计算。因为前三段特性电流的起始值和终了值都分别为I1和I2，稳态值都是IL，计算方便，所以用式（4-14)计算得,4.3 异步电动机拖动系统的过渡过程,4.3.1 异步电动机直线段机械特性拖动恒转矩负载工作的过渡过程,机械特性的直线表达式,1.电磁转矩Te的变化规律,系统在由Q点向W点过渡时，电动机满足运动方程式及