项目一 任务5 电力拖动系统的稳定性判断

项目一：认识CA6140型普通车床的电机系统14三相异步电动机的结构和工作原理三相异步电动机的机械特性电力拖动系统运动方程和负载转矩特性3三相异步电动机的电磁转矩特性25电力拖动系统的稳定性判断6电力拖动系统的选择与运行维护如果扰动消失后，电力拖动系统能回到原来的平衡状态，或者能够在新的条件下达到新的平衡，该系统就是稳定的；如果扰动消失后，电动机的转速n无限制地上升或者一直下降到零，该系统就是不稳定的。正在匀速运行的电力拖动系统，在受到外界扰动时，转速n通常会发生变化而使系统离开原来的平衡状态。“扰动”通常指电网电压的波动或者负载的微小变化。电网电压的波动会影响到电动机的机械特性，负载的变化会影响到负载转矩特性。只有电动机的机械特性与负载转矩特性配合得当，才能使电力拖动系统稳定运行。一、电力拖动系统稳定运行的概念二、电力拖动系统稳定运行的条件电动机的固有机械特性交点称为电动机的工作点，如E点和F点。在工作点处，T=TL。恒转矩负载特性FE1.稳定运行的必要条件电动机的机械特性和负载转矩特性有交点。在电动机的工作点（T=TL）处，满足：实用性结论：当扰动使转速上升时，T﹤TL当扰动使转速下降时，T﹥TLFE2.稳定运行的充分必要条件系统稳定！因为大多数负载转矩TL都会随转速n的上升而增大（通风机型负载）或者保持恒定（恒转矩负载），所以只要电力拖动系统中的电动机具有下降的机械特性，该系统就能稳定运行。1.在同一个直角坐标系中，画出该电力拖动系统中电动机的机械特性和生产机械的负载转矩特性。2.在这两条特性曲线的交点处，也就是工作点处，分析扰动到来时，电动机的电磁转矩T和负载转矩TL随转速n变化的情况。3.比较转速n变化后所处的工作点的电磁转矩T和负载转矩TL的大小。利用电力拖动系统的运动方程，判断出系统的转速变化，就能确定系统的稳定性。三、电力拖动系统的稳定性判断判断方法和步骤：1.固有机械特性配合恒转矩负载特性DCBA非线性段线性段曲线1-电动机的固有机械特性图a三、电力拖动系统的稳定性判断DCBA曲线1-电动机的固有机械特性曲线2-恒转矩负载特性非线性段线性段图aTLY在X点和Y点，都有T=TL。曲线1和2有两个交点X、Y，表明该电力拖动系统具备稳定运行的必要条件。X点和Y点都为电动机的工作点。

1.固有机械特性配合恒转矩负载特性XDCBATLXYX’nx工作点移到X’点◆在X点，如果扰动使转速n升高电磁转矩T减小负载转矩TL不变T电动机的转速n降低T<TL促使工作点回到X点图a+△n1.固有机械特性配合恒转矩负载特性DCBATLXYX’’nx工作点移到X’’点◆在X点，如果扰动使转速n降低电磁转矩T增大负载转矩TL不变T电动机的转速n升高促使工作点回到X点T>TL图a-△n1.固有机械特性配合恒转矩负载特性DCBATLXYX’’nx-△nT结论：该系统在x点能够稳定运行。在X点:扰动使转速n上升时，T<TL,扰动使转速n下降时，T>TL，满足了稳定运行的充分必要条件。X’+△nT图a1.固有机械特性配合恒转矩负载特性DCBATLXYY’nY工作点移到Y’点◆在Y点，如果扰动使转速n升高电磁转矩T增大负载转矩TL不变T电动机的转速n继续升高T>TL工作点沿着机械特性曲线上升到X点，并在X点达到新的平衡。图a+△n1.固有机械特性配合恒转矩负载特性DCBATLXYY’’工作点移到Y’’点◆在Y点，如果扰动使转速n降低电磁转矩T减小负载转矩TL不变T电动机的转速n继续降低，直至停转。T<TLnY图a-△n1.固有机械特性配合恒转矩负载特性DCBATLXYT结论：该系统在Y点不能稳定运行。在Y点:扰动使转速n上升时，T>TL，扰动使转速n下降时，T<TL，不满足稳定运行的充分必要条件。-△nTnYY’’Y’+△n图a1.固有机械特性配合恒转矩负载特性DA在X点和Y点，都有T=TL。曲线1和2有两个交点X、Y，表明该电力拖动系统具备稳定运行的必要条件。X点和Y点都为电动机的工作点。曲线1-电动机的固有机械特性曲线2-恒功率负载特性图bCBTLXY2.固有机械特性配合恒功率负载特性DCBATLXY图b工作点移到X’点◆在X点，如果扰动使转速n升高T和TL都减小T比TL减小的幅度大电动机的转速n降低T<TL促使工作点回到X点X’TLTnx+△n2.固有机械特性配合恒功率负载特性DCBATLXY图b工作点移到X’’点◆在X点，如果扰动使转速n降低T和TL都增大T比TL增大的幅度大T>TLX’’TLTnx电动机的转速n升高促使工作点回到X点-△n2.固有机械特性配合恒功率负载特性结论：该系统在X点能够稳定运行。在X点:扰动使转速n上升时，T<TL，扰动使转速n下降时，T>TL，满足了稳定运行的充分必要条件。DCBATLXY图bX’+△nTLTnxX’’-△nTTL2.固有机械特性配合恒功率负载特性DCBATLXY图b工作点移到Y’点◆在Y点，如果扰动使转速n升高TLTnYY’电磁转矩T增大负载转矩TL减小电动机的转速n继续升高T>TL+△n2.固有机械特性配合恒功率负载特性工作点会沿着机械特性曲线上升到X点，并在X点达到新的平衡。DCBATLXY图b工作点移到Y’’点◆在Y点，如果扰动使转速n降低T减小TL增大T<TLTLTY’’nY电动机的转速n继续降低，直至停转。-△n2.固有机械特性配合恒功率负载特性结论：该系统在Y点不能稳定运行。在Y点:扰动使转速n上升时，T>TL，扰动使转速n下降时，T<TL，不满足稳定运行的充分必要条件。DCBATLXY图bTLTY’’-△nnYTLTY’+△n2.固有机械特性配合恒功率负载特性DA在工作点X处，T=TL。曲线1和2有一个交点X，表明该电力拖动系统具备稳定运行的必要条件。X点为电动机的工作点。

曲线1-电动机的固有机械特性曲线2-通风机型负载特性图cCBTLX3.固有机械特性配合通风机型负载特性DCBAX工作点移到X’点◆在X点，如果扰动使转速n升高T减小TL增大电动机的转速n降低T<TL促使工作点回到X点X’TLTnxTL图c+△n3.固有机械特性配合通风机型负载特性DCBATLX工作点移到X’’点◆在X点，如果扰动使转速n降低T增大TL减小T>TLX’’TLTnx电动机转速n升高促使工作点回到X点图c-△n3.固有机械特性配合通风机型负载特性结论：该系统在X点能够稳定运行。在X点:扰动使转速n上升时，T<TL，扰动使转速n下降时，T>TL，满足了稳定运行的充分必要条件。DCBATLXX’’-△nTLTnx图cX’+△nTLT3.固有机械特性配合通风机型负载特性DATL在工作点Y处，T=TL。曲线1和3有一个交点Y，表明该电力拖动系统具备稳定运行的必要条件。Y点为电动机的工作点。

曲线1-电动机的固有机械特性曲线3-另一条通风机型负载特性图cCB曲线2-通风机型负载特性XYTL3.固有机械特性配合通风机型负载特性DCBAY图c工作点移到Y’点◆在Y点，如果扰动使转速n升高TLTnYY’T增大TL增大的更多T<TLTL电动机的转速n降低促使工作点回到Y点+△n3.固有机械特性配合通风机型负载特性工作点移到Y’’点◆在Y点，如果扰动使转速n降低T减小TL减小得更多T>TL电动机的转速n升高促使工作点回到Y点TLTY’’DCBAY图cnYTL-△n3.固有机械特性配合通风机型负载特性结论：该系统在Y点能够稳定运行。在Y点:扰动使转速n上升时，T<TL,扰动使转速n下降时，T>TL，满足了稳定运行的充分必要条件。图cTLTY’’DCBAYnYTL-△nTLTY’+△n3.固有机械特性配合通风机型负载特性结论1：在固有机械特性的线性段D-B段，无论电动机带何种类型的负载，均能稳定运行。DCBA非线性段线性段恒转矩负载恒功率负载通风机型负载线性段稳定运行TLTLTL三、电力拖动系统的稳定性判断DCBA非线性段线性段结论2：在固有机械特性的非线性段A-B段，电动机带恒转矩负载和恒功率负载都不能稳定运行，只有带通风机型负载时，仍有稳定运行点。恒转矩负载恒功率负载通风机型负载非线性段稳定运行×√×TLTLTL三、电力拖动系统的稳定性判断注意：电动机带通风机型负载运行在非线性段时，常常会由于转速太低而导致损耗大、效率低，不能理想运行。因而，虽然通风机型负载在非线性段能够稳定运行，但是这种情况在实际工作中很少采用！DCBA非线性段线性段TLnNnn<<nN三、电力拖动系统的稳定性判断稳定运行区DCBA非线性段线性段不稳定运行区三、电力拖动系统的稳定性判断结论：电动机机械特性的线性段被称为稳定运行区，

非线性段被称为不稳定运行区。常用的两种人为机械特性：1）降低定子端电压U1的人为机械特性2）转子回路串电阻（增大R2）的人为机械特性降低U1后的人为机械特性固有机械特性增大R2后的人为机械特性固有机械特性四、人为机械特性上的稳定性同步点坐标不变；最大转矩点和起动点的横坐标都减小，纵坐标都不变。同步点