电力拖动基础总结ppt课件

1、电力拖动根底总结电力拖动根底总结杜少武第一章第一章 电力拖动系统的动力学根底电力拖动系统的动力学根底 运动方程式运动方程式tvmFFzddtJTTzddgGDmJ422单位为kg m2旋转运动旋转运动转动惯量转动惯量直线运动直线运动tnGDTTzdd3752式中：GD2 = 4gJ 称为飞轮惯量N m2 。第一章第一章 电力拖动系统的动力学根底电力拖动系统的动力学根底 运动方程式中转矩的符号运动方程式中转矩的符号 运动方程式的普通方式运动方程式的普通方式tnGDTTzdd375)()(2规定某一转动方向为参考正方向，电磁转矩T ：与参考方向一致取正，反之取负；阻转矩Tz ：与参考方向一致取负，

2、反之取正。第一章第一章 电力拖动系统的动力学根底电力拖动系统的动力学根底 任务机构转矩、力、飞轮矩和质量的折算任务机构转矩、力、飞轮矩和质量的折算 任务机构转矩任务机构转矩T T的折算的折算 折算的原那么是系统的传送功率不变折算的原那么是系统的传送功率不变zzzTTzzzvFT传动机构与任务机构飞轮惯量折算传动机构与任务机构飞轮惯量折算折算的原那么是转动惯量折算的原那么是转动惯量JZ中及质量中及质量mZ 中储存的动能相等中储存的动能相等2222211222121212121zzdJJJJJ2222zzzvmJczzzvFT/czzzTT/第一章第一章 电力拖动系统的动力学根底电力拖动系统的动力

3、学根底 消费机械的负载转矩特性消费机械的负载转矩特性 定义：定义： 在运动方程式中，阻转矩或称负载转矩在运动方程式中，阻转矩或称负载转矩Tz Tz 与转速与转速n n 的关系的关系 Tz=f (n)Tz=f (n) 即为消费机械的负载转矩特性。即为消费机械的负载转矩特性。 分类分类 大多数消费机械的负载转矩特性可归纳为三种类型：恒大多数消费机械的负载转矩特性可归纳为三种类型：恒转矩负载、风机负载、恒功率负载。转矩负载、风机负载、恒功率负载。第二章第二章 直流电动机的电力拖动直流电动机的电力拖动 他励直流电动机的机械特性他励直流电动机的机械特性 机械特性方程式机械特性方程式 直流电动机的几个根本

4、方程式直流电动机的几个根本方程式aTICTnCEeaRIEUaaeaCRIUnTCCRCUnTee2eTCC55. 9机械特性方程式第二章第二章 直流电动机的电力拖动直流电动机的电力拖动 他励直流电动机的机械特性他励直流电动机的机械特性 固有机械特性与人为机械特性固有机械特性与人为机械特性21N21N第二章第二章 直流电动机的电力拖动直流电动机的电力拖动 他励直流电动机的起动他励直流电动机的起动 直流电动机起动时的过渡过程直流电动机起动时的过渡过程azICtnGDTTT2dd375tITItICCRGDCTIatMzaTeTzadddd37522ezeCRIUntnCCRGDdd3752T2e

5、aCRIUn第二章第二章 直流电动机的电力拖动直流电动机的电力拖动他励直流电动机的制动他励直流电动机的制动分类分类机械制动机械制动 电磁制动器，即机械抱闸；电磁制动器，即机械抱闸；电气制动电气制动 能耗制动、反接制动、回馈制动再生能耗制动、反接制动、回馈制动再生制动制动能耗制动能耗制动aezaTezaICRRTCCRRn2第二章第二章 直流电动机的电力拖动直流电动机的电力拖动他励直流电动机的制动他励直流电动机的制动能耗制动能耗制动222)(dd375)(TezazTezaCCRRTtnCCRRGDntMtMTtstTtznnn/e)e1 (aezaICRRntMtMTtzstzTtzestez

6、eaIIIRnCRnCRnCI/e )(e )(0ttTIzIatTt-nz0n第二章第二章 直流电动机的电力拖动直流电动机的电力拖动他励直流电动机的制动他励直流电动机的制动反接制动转速反向的反接制动反接制动转速反向的反接制动TCCRRnnTea20第二章第二章 直流电动机的电力拖动直流电动机的电力拖动他励直流电动机的制动他励直流电动机的制动反接制动电枢反接的反接制动反接制动电枢反接的反接制动TCCRRnnTea20第二章第二章 直流电动机的电力拖动直流电动机的电力拖动他励直流电动机的制动他励直流电动机的制动反接制动电枢反接时反接制动的过渡过程反接制动电枢反接时反接制动的过渡过程tnGDTTz

7、dd3752TCCRRnnTea20zTtzstnennntM /)(22375)(TeatMCCRRGDT)(20zTeazTCCRRnnzTtzstaIeIIItM /)(0ttTIzIatTt-nz0nnst-IzIst第二章第二章 直流电动机的电力拖动直流电动机的电力拖动他励直流电动机的制动他励直流电动机的制动回馈制动回馈制动位能负载拖动电动机位能负载拖动电动机他励电动机改动电枢电压调速他励电动机改动电枢电压调速第二章第二章 直流电动机的电力拖动直流电动机的电力拖动他励直流电动机的调速他励直流电动机的调速调速方法机械、电气、机械电器配合调速方法机械、电气、机械电器配合电气方法改动电枢供

8、电电压、改动励磁、改动电枢回路电阻电气方法改动电枢供电电压、改动励磁、改动电枢回路电阻TCCRCUnTee2第二章第二章 直流电动机的电力拖动直流电动机的电力拖动他励直流电动机的调速他励直流电动机的调速调速时的技术目的调速时的技术目的调速范围DminmaxminmaxvvnnD静差率d或称相对稳定性%100%100000nnnnnNN)1 ()1 ()1 (NmaxNmax0N0maxN0maxminmaxnnnnnnnnnnnnnD调速范围D与静差率d之间的关系平滑性11iiiivvnn调速时的允许输出允许输出是指电动机在得到充分利用的情况下，在调速过程中轴上所能输出的功率和转矩第二章第二章

9、 直流电动机的电力拖动直流电动机的电力拖动过渡过程能量损耗过渡过程能量损耗空载起动空载起动空载能耗制动空载能耗制动空载反接制动空载反接制动空载反转过程空载反转过程减少过渡过程能量损耗方法减少过渡过程能量损耗方法减少系统动能储存量减少系统动能储存量JW0/2电枢设计成细而长的外形电枢设计成细而长的外形采用双电动机拖动采用双电动机拖动合理选择起、制动方式合理选择起、制动方式起动时，逐级改动加在电动起动时，逐级改动加在电动机上的电压机上的电压制动时，假设不能采用回馈制动时，假设不能采用回馈制动应尽量采用能耗制动制动应尽量采用能耗制动xstdJA)(000021)(0JdJAst200121d)(0J

10、JAT2000223d)(0JJAT20032d)(00JJAT第三章第三章 三相异步电动机的机械特性及各种运转形状三相异步电动机的机械特性及各种运转形状三相异步电动机机械特性的三种表达式三相异步电动机机械特性的三种表达式物理表达式物理表达式222222XsREI00/ )(nnns)(2Ifn22cosICTmTJ)(Tfn 00/ )(nnns222222)/(/cosXsRsR)(cos2 fn第三章第三章 三相异步电动机的机械特性及各种运转形状三相异步电动机的机械特性及各种运转形状三相异步电动机机械特性的三种表达式三相异步电动机机械特性的三种表达式参数表达式参数表达式221221220

11、1/XXsRRsRUmTx00/ )(nnns)(Tfn 60200n221212XXRRsm2212112012XXRRUmTxm通常211XXR212XXRsm)(221021XXUmTxm第三章第三章 三相异步电动机的机械特性及各种运转形状三相异步电动机的机械特性及各种运转形状三相异步电动机机械特性的三种表达式三相异步电动机机械特性的三种表达式适用表达式适用表达式2212112012XXRRUmTxm2212212201/XXsRRsRUmTx2121/2/12RRsssssRRsTTmmmmm忽略R1，那么ssssTTmmm/2第三章第三章 三相异步电动机的机械特性及各种运转形状三相异

12、步电动机的机械特性及各种运转形状三相异步电动机固有机械特性与人为机械特性三相异步电动机固有机械特性与人为机械特性固有机械特性固有机械特性几个特殊运转点几个特殊运转点1起始点A，特点：n = 0s = 1，T = Tst，I1st=47IN；2额定任务点B ，特点：n = nNs=sN，T = TN，I1 = IN ；3同步转速点H ，特点：n= n0s = 0，T=0，I1 = I0 ；4最大转矩点P和P电动形状最大转矩点P，特点：T=Tm，s = sm，对应书中式(10-16) 、(10-17) 中的正号；回馈制动最大转矩点P，特点：T=Tm，s= sm，对应书中式(10-16) 、(10-

13、17) 中的负号。第三章第三章 三相异步电动机的机械特性及各种运转形状三相异步电动机的机械特性及各种运转形状三相异步电动机固有机械特性与人为机械特性三相异步电动机固有机械特性与人为机械特性人为机械特性人为机械特性降低降低 Ux时的人为机械特性时的人为机械特性221212XXRRsm2212112012XXRRUmTxm2212212201XXRRRUmTxst当降低Ux时，Tm，Tst与Ux2成正比，sm与Ux无关。第三章第三章 三相异步电动机的机械特性及各种运转形状三相异步电动机的机械特性及各种运转形状三相异步电动机固有机械特性与人为机械特性三相异步电动机固有机械特性与人为机械特性人为机械特

14、性人为机械特性转子回路串联对称电阻时的转子回路串联对称电阻时的人为机械特性人为机械特性R2增大时，n0， Tm不变，sm增大，Tst一开场增大，当增大到Tst=Tm后Tst开场减小。221212XXRRsm2212112012XXRRUmTxm2212212201XXRRRUmTxst第三章第三章 三相异步电动机的机械特性及各种运转形状三相异步电动机的机械特性及各种运转形状三相异步电动机固有机械特性与人为机械特性三相异步电动机固有机械特性与人为机械特性人为机械特性人为机械特性定子回路串联对称电抗时的定子回路串联对称电抗时的人为机械特性人为机械特性X1增大时，n0不变，Tm 、sm、Tst随X1

15、的增大而减小。221212XXRRsm2212112012XXRRUmTxm2212212201XXRRRUmTxst第三章第三章 三相异步电动机的机械特性及各种运转形状三相异步电动机的机械特性及各种运转形状三相异步电动机固有机械特性与人为机械特性三相异步电动机固有机械特性与人为机械特性人为机械特性人为机械特性定子回路串联对称电阻时的定子回路串联对称电阻时的人为机械特性人为机械特性R1增大时，n0不变，Tm 、sm、Tst随X1的增大而减小，与定子回路串对称电抗类似。221212XXRRsm2212112012XXRRUmTxm2212212201XXRRRUmTxst第三章第三章 三相异步电

16、动机的机械特性及各种运转形状三相异步电动机的机械特性及各种运转形状三相异步电动机固有机械特性与人为机械特性三相异步电动机固有机械特性与人为机械特性人为机械特性人为机械特性转子回路接入并联电抗时的转子回路接入并联电抗时的人为机械特性人为机械特性起动初期，转子频率相当大 ， 电 抗 器 的 感 抗Xst=2psf1Lst较大，转子电流的大部分将流过电阻Rst，这时相当于转子串电阻起动。随着起动过程的进展，sf1或Xst越来越小，起动终了时， Xst很小，几乎将Rst短接。第三章第三章 三相异步电动机的机械特性及各种运转形状三相异步电动机的机械特性及各种运转形状三相异步电动机各种运转形状三相异步电动

17、机各种运转形状电动运转形状电动运转形状电动运转形状的特点是电动机转矩的方向与旋转的方向一样，机械特性落在第一与第三象限。电动形状时，电动机从电网吸收电能，转换成机械能带动负载。第三章第三章 三相异步电动机的机械特性及各种运转形状三相异步电动机的机械特性及各种运转形状三相异步电动机各种运转形状三相异步电动机各种运转形状制动运转形状制动运转形状这时，nn0，转差率s为：回馈制动回馈制动0/00nnns第三章第三章 三相异步电动机的机械特性及各种运转形状三相异步电动机的机械特性及各种运转形状三相异步电动机各种运转形状三相异步电动机各种运转形状制动运转形状制动运转形状这时转差率s为：反接制动转速反向的

18、反接制动反接制动转速反向的反接制动1)()(00nnns第三章第三章 三相异步电动机的机械特性及各种运转形状三相异步电动机的机械特性及各种运转形状三相异步电动机各种运转形状三相异步电动机各种运转形状这时转差率s为：反接制动定子两相反接的反接制动反接制动定子两相反接的反接制动1)()()(00nnns制动运转形状制动运转形状第三章第三章 三相异步电动机的机械特性及各种运转形状三相异步电动机的机械特性及各种运转形状三相异步电动机各种运转形状三相异步电动机各种运转形状能耗制动能耗制动能耗制动的优点：改动转子电阻或通入定子的直流励磁均可调理制动转矩；当电动机转速下降到零时，制动转矩亦下降到零，使消费机

19、械准确停车；常用于矿井提升及起重运输等消费机械。制动运转形状制动运转形状第三章第三章 三相异步电动机的机械特性及各种运转形状三相异步电动机的机械特性及各种运转形状根据异步电动机的技术数据计算其参数根据异步电动机的技术数据计算其参数异步电动机的技术数据异步电动机的技术数据普通可查到以下技术数据：1额定功率 PN kW； 2额定定子线电压 U1NV；3额定定子线电流 I1N A； 4额定转速nNr/min； 5额定效率 h； 6定子额定功率因数cosj1N；7过载倍数KT，KT=Tm/TN； 8飞轮惯量GD2 Nm2 ；9对于绕线转子异步电动机，还给出两个转子数据，即 a转子额定线电动势E2NV；

20、 b转子额定线电流I2NA。10对于笼型异步电动机，没有转子数据，但给出以下两个数据 a起动转矩倍数 Kst，Kst=Tst/TN； b起动电流倍数K1，K1=I1st/I1N。根据异步电动机的技术数据计算其参数根据异步电动机的技术数据计算其参数异步电动机的参数计算异步电动机的参数计算额定转矩TNNmNNN9550nPT 最大转矩TmNmNTmTKT 绕线转子每相绕组电阻R2W2N2NN23IEsR 定子绕组每相电阻R11N1N1395. 0IsURN定子D型接法临界转差率定子Y型接法1N1N1395. 0IsURN12NTTmKKss第三章第三章 三相异步电动机的机械特性及各种运转形状三相异

21、步电动机的机械特性及各种运转形状第三章第三章 三相异步电动机的机械特性及各种运转形状三相异步电动机的机械特性及各种运转形状根据异步电动机的技术数据计算其参数根据异步电动机的技术数据计算其参数异步电动机的参数计算异步电动机的参数计算总电抗X，X=X1+X22121N2210RRTKpUXTx定子电抗X1及转子电抗X2XXX5 . 021转子绕组每相电阻折算值R2还有其它计算公式空载电流I0NNNII211N10tgcossinN21212/tgsRRXXN其中励磁电抗X0定子D型接法定子Y型接法0N10395. 0IUX 0N10395. 0IUX 第四章第四章 三相异步电动机的起动及起动设备的

22、计算三相异步电动机的起动及起动设备的计算异步电动机起动方法异步电动机起动方法笼型异步电动机起动方法直接起动、降压起动、软启动笼型异步电动机起动方法直接起动、降压起动、软启动起动电动机容量电源总容量341N111IIKst直接起动直接起动普通规定，异步电动机的功率低于普通规定，异步电动机的功率低于7.5kW时允许直接起动。假设功时允许直接起动。假设功率大于率大于7.5kW，而电源总容量较大，能符合下式要求的，电动机也，而电源总容量较大，能符合下式要求的，电动机也可允许直接起动。可允许直接起动。第四章第四章 三相异步电动机的起动及起动设备的计算三相异步电动机的起动及起动设备的计算异步电动机起动方法

23、异步电动机起动方法笼型异步电动机起动方法直接起动、降压起动、软启动笼型异步电动机起动方法直接起动、降压起动、软启动降压起动定子串电阻或电抗降压起动降压起动定子串电阻或电抗降压起动第四章第四章 三相异步电动机的起动及起动设备的计算三相异步电动机的起动及起动设备的计算异步电动机起动方法异步电动机起动方法笼型异步电动机起动方法直接起动、降压起动、软启动笼型异步电动机起动方法直接起动、降压起动、软启动降压起动自耦补偿起动降压起动自耦补偿起动经过自耦变压器，从电网汲取的电流为stxIWWIWWI212121第四章第四章 三相异步电动机的起动及起动设备的计算三相异步电动机的起动及起动设备的计算异步电动机起

24、动方法异步电动机起动方法笼型异步电动机起动方法直接起动、降压起动、软启动笼型异步电动机起动方法直接起动、降压起动、软启动降压起动星形降压起动星形/三角形三角形Y/D降压起动降压起动降压起动延边三角形降压起动降压起动延边三角形降压起动第四章第四章 三相异步电动机的起动及起动设备的计算三相异步电动机的起动及起动设备的计算异步电动机起动方法异步电动机起动方法笼型异步电动机起动方法直接起动、降压起动、软启动笼型异步电动机起动方法直接起动、降压起动、软启动软起动软起动软起动器分为磁控式与电子式两种，目前主要运用电子式软起动器 。电子式软起动器的五种启动方法：1限流或恒流起动方法； 2斜坡电压起动法； 3

25、转矩控制起动法； 4转矩加脉冲突跳控制起动法； 5电压控制起动法第四章第四章 三相异步电动机的起动及起动设备的计算三相异步电动机的起动及起动设备的计算异步电动机起动方法异步电动机起动方法绕线式异步电动机起动方法绕线式异步电动机起动方法转子串电阻转子串电阻转子串频敏变阻器转子串频敏变阻器电动机起动时电动机起动时s = 1，转子频率较高，转子频率较高，f2 = sf1 = 50Hz，这时频敏变阻器，这时频敏变阻器内与频率平方成正比的涡流损耗内与频率平方成正比的涡流损耗较大，等效电阻较大，等效电阻Rm也较大，起到也较大，起到限制起动电流的作用。限制起动电流的作用。第四章第四章 三相异步电动机的起动及

26、起动设备的计算三相异步电动机的起动及起动设备的计算改善起动性能的三相异步电动机改善起动性能的三相异步电动机深槽异步电动机深槽异步电动机双笼型异步电动机双笼型异步电动机第四章第四章 三相异步电动机的起动及起动设备的计算三相异步电动机的起动及起动设备的计算笼型异步电动机定子对称起动电阻计算笼型异步电动机定子对称起动电阻计算设全压直接起动时，电动机的起动电流 和起动转矩分别为I1st，Tst；定子串电阻起动时，电动机的起动电流 和起动转矩分别I1st，TstaaKIIIIstst11XXXRRR1121RRaXaRst22221RbRXbRst221思索TstI21st，那么，a2=bbaKTTTs

27、tstst第四章第四章 三相异步电动机的起动及起动设备的计算三相异步电动机的起动及起动设备的计算笼型异步电动机定子对称起动电阻计算笼型异步电动机定子对称起动电阻计算ZR4 . 025. 0N1N11N133IKUIUZIst1N1N1N133IKUIUZIstZRZX97. 091. 022定子绕组为星形接法时定子绕组为三角形接法时普通情况下，按电动机的平均数值可令那么第四章第四章 三相异步电动机的起动及起动设备的计算三相异步电动机的起动及起动设备的计算绕线转子异步电动机转子对称起动电阻的计算绕线转子异步电动机转子对称起动电阻的计算图解解析法图解解析法21rkbbdR23rkbfhR22rkb

28、dfR第四章第四章 三相异步电动机的起动及起动设备的计算三相异步电动机的起动及起动设备的计算绕线转子异步电动机转子对称起动电阻的计算绕线转子异步电动机转子对称起动电阻的计算解析法解析法212112211TTrRRRRRRRmmmm令21TTlglglglg1NN2TsTrRmm1211mmmmmmRrRRR第四章第四章 三相异步电动机的起动及起动设备的计算三相异步电动机的起动及起动设备的计算异步电动机过渡过程的能量损耗异步电动机过渡过程的能量损耗异步电动机过渡过程能量损耗的普通公式异步电动机过渡过程能量损耗的普通公式222120121xstssRRJA空载起动空载起动2120121RRJAst

29、空载反接制动空载反接制动stTARRJA3121321201空载能耗制动空载能耗制动21202121RRJAT第五章第五章 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速异步电动机转速表达式异步电动机转速表达式变极调速变极调速spfsnn160110YYY时时 YYYY时时第五章第五章 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速f1较高时，可忽略R1，那么11060fpfn221212XXRRsm1121fXXRsm变频调速变频调速第五章第五章 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速能耗转差调速转子串电阻调速能耗转差调速转子串电阻调速第五章第五章 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速滑差电动机调

30、速改动定子电压调速能耗转差调速能耗转差调速第五章第五章 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速引入与sE2同相的EfzzTTTIEsEsnTTTI2f22)(引入与sE2反相的EfzzTTTIEsEsnTTTI2f22)(能耗转差调速串级调速能耗转差调速串级调速绕线异步电动机与其他电动机或电子设备串级联接以实现平滑调绕线异步电动机与其他电动机或电子设备串级联接以实现平滑调速，称为串级调速。速，称为串级调速。第五章第五章 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速引入超前sE2某一角度q的Ef，即可调速，又可以提高异步电动机功率因数能耗转差调速串级调速能耗转差调速串级调速第五章第五章 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速能耗转差调速晶闸管串级调速系统能耗转差调速晶闸管串级调速系统第六章第六章 多电动机拖动系统多电动机拖动系统硬轴结合的双电动机拖动系统硬轴结合的双电动机拖动系统他励直流电动机的双机拖动他励直流电动机的双机拖动第六章第六章 多电动机拖动系统多电动机拖动系统硬轴结合的双电动机拖动系统硬轴结合的双电动机拖动系统交流异步电动机的双机拖动交流异步电动机的双机拖动M1电动形状时的机械特性M2能耗制动时的机械