電力拖動系統§1.電力拖動的基本概念§2.交流電力拖動的調速§3.直流電力拖動的調速§4.電力拖動系統的制動§5.電動機的溫升與維護管理小結->乳源高級中學通用技術實驗室<-/tyjs學習應該注意的點學習應注意的幾個問題：1.如何判斷電力拖動系統穩定運行？條件是什么？2.電力拖動系統的運動方程是什么？需要進行什么折算？3.負載機械特性有哪些類型？4.交、直流調速有哪些類型？其方法和特點如何？5.限制電動機輸出的因素是什么？6.電氣制動的方法和機械特性各有哪些？7.電動機有哪些工作制？選擇電動機的依據是什么？

本章主要是原理性的概念不要求計算。相對比較難的點：1.拖動系統穩定運行判斷；2.電氣制動方法和機械特性。->乳源高級中學通用技術實驗室<-/tyjs§1.電力拖動的基本概念本節的主要內容有三大部分：運動方程：

是分析電力拖動系統的工具，為了簡化分析應該折算。負載機械特性：

負載與電動機機械特性都是拖動系統工作的依據，應知道類型。穩定運行：

穩定運行是系統追求的目的，應該掌握判斷的依據和方法。->乳源高級中學通用技術實驗室<-/tyjs單軸系統的運動方程：書P.86.式（1-1）

T-TL=JdΩ/dt=(GD2/375)

dn/dt——從牛頓定律演化而來。

其中：375=120g/π（g=9.81，重力加速度常數）分析多軸系統的問題：——一軸一個方程，解微分方程組較難。

解決辦法：折算，將其它軸折算到電動機軸上，

原則：能量守衡。——等效為一個單軸系統。需要折算的量：飛輪矩（轉動慣量）——變速比的平方，

負載轉矩——變速比。運動方程說明的問題：

（結論）由運動方程可見，電動機所產生的電磁轉矩T除用于克服穩態負載轉矩TL外，還要平衡系統加速或減速時所產生的動態慣性阻轉矩（ΔT=T－TL），所以系統的運動狀態是由電動機的電磁轉矩和負載轉矩共同所決定的。——ΔT=0：恒速，ΔT≠0：變速。一、電力拖動系統的運動方程->乳源高級中學通用技術實驗室<-/tyjs負載機械特性類型：1）恒轉矩（反抗性和位能性）；2）變轉矩（通風機和恒功率）。通風機型又稱泵類。負載機械特性總匯：T=knα

α=0：恒轉矩型；α＞0：通風機型；α＜0：恒功率型。反抗性恒轉矩位能性恒轉矩通風機型恒功率二、負載的機械特性->乳源高級中學通用技術實驗室<-/tyjs三、系統運行的穩定性系統運行的穩定性是指：原來系統在機械特性上的某點運行，由于某種原因（如干擾等），使工作點發生變化，若造成工作點變化的原因去除后，系統能夠回到原來的工作點運行，則系統是穩定的否則系統就是不穩定的。——本書只討論“靜態穩定”。必要條件：電動機和負載機械特性有交點。充分條件：干擾消失后能回到原來交點。判斷：——dT/dn＜dTL/dn。或：△T/△n＜△TL/△n。注意：系統是否穩定與電動機和負載兩者的機械特性有關。電動機帶不同的負載，其穩定性可能不同。->乳源高級中學通用技術實驗室<-/tyjs

分析異步電動機的機械特性，根據穩定判斷條件：△T/△n＜△TL/△n，對其帶恒轉矩負載進行穩定性判斷可知：a點是穩定的；對于b點則不穩定。穩定性的判斷

結論：對恒轉矩負載而言，異步電動機特性曲線臨界轉差率以下的部分，為不穩定區。注意：應用△T/△n＜△TL/△n時，△T、△TL和△n都應該連同其符號一起代入。->乳源高級中學通用技術實驗室<-/tyjs對于恒轉矩負載，b點不穩定，但對于通風機型負載b點則穩定。因為，對于b點附近相同的正轉速偏差△n，由圖可見，電磁轉矩偏差△T＜負載轉矩偏差△TL；對于b點附近相同負轉速偏差△n，電磁轉矩偏差△T＜負載轉矩偏差△TL（負的偏差越大說明其值越小）。[第一節要點]：運動方程（多軸折算）；負載機械特性類型；穩定條件及判別。穩定性與負載有關通風機型負載->乳源高級中學通用技術實驗室<-/tyjs§2.交流電力拖動的調速本節主要內容是四種常見的電氣調速方法：

拖動系統的調速方法：1.機械調速；2.電氣調速。電氣調速就是改變電動機的轉速，交流電動機可分為——兩種：1.改變轉差率調速（同步轉速不變）；2.改變同步轉速調速。主要內容：

鼠籠式轉子異步電動機定子降壓調速；繞線式轉子異步電動機轉子串電阻調速；鼠籠式轉子異步電動機變極調速；變頻調速（通常是鼠籠式轉子異步電動機）。->乳源高級中學通用技術實驗室<-/tyjs一、三相異步電動機的調速方法定義：所謂電氣調速，就是人為改變電動機的機械特性達到改變電動機的轉速。調速分類：根據異步電機轉速公式：n=n0（1-s）可知，三相異步電動機電氣調速可分為兩大類：1.改變同步轉速調速；2.改變轉差率調速。改變同步轉速的方法：1.改變電動機繞組的極對數（只適合鼠籠式）；2.改變電源頻率。改變轉差率調速的方法：1.降壓調速；2.繞線式異步電動機轉子回路串電阻調速。學習這部分內容時，主要注意：調速的方法（原理）和調速時電動機的機械特性的變化。->乳源高級中學通用技術實驗室<-/tyjs原理：降壓調速屬于改變轉差率調速。∵降低定子電壓U，n0和臨界轉差率Sm=R2/X20不變，但Tmax∝U2減小。對于恒轉矩型負載，T減小，則n減小，從而達到調速目的。特點：這種方法對于恒轉矩型負載調速范圍很小，而對于通風機型負載，調速范圍則比較大，如右圖所示。實現方法：

1.定子串聯帶抽頭的飽和電抗器；

2.反并聯晶閘管交流調壓器；

3.定子繞組Δ/Y換接；適用場合：帶通風機型負載的電動機。降壓調速->乳源高級中學通用技術實驗室<-/tyjs繞線式轉子串電阻調速原理：轉子串電阻調速屬于改變轉差率調速。∵轉子電路外串聯電阻RS后，n0和Tmax不變，而臨界轉差率Sm隨RS而變化，RS↓→Sm↑機械特性越軟，轉速越低。特點：這種調速方法簡單，能夠滿足一般多級調速要求，有級調速（轉速只能逐檔變化），調速和起動電阻可共用。

缺點：RS功耗大，輕載調速范圍窄，有級，低速∵特性軟負載波動對轉速影響大運行不平穩，電刷滑環易出故障，維護工作量大。適用場合：帶額定負載起動，如起重設備等。注意：調速電阻是長期工作制。->乳源高級中學通用技術實驗室<-/tyjs變極調速注意：變極調速只能是特殊鼠籠異步電機，每相有2個半相繞組。屬于改變同步轉速。半相繞組特點：兩種不同連接可得兩種不同極對數。YY連接時：極對數減少一半，且相序變反。△-YY：屬于恒功率調速；Y-YY：屬于恒轉矩調速。——“屬于”理解為“適用于…負載”。記法：Y-YY時，繞組的U、I未變，不是恒功率，∴恒轉矩。Y-YY△-YY原理：改變定子繞組連接可改變其產生的磁極對數，從而改變同步轉速。特點：設備簡單，特性較硬，運行平穩。但屬于有級調速。用途：起貨機、錨機等。國產常為△-YY（恒P）；國外常為Y-YY（恒T）。->乳源高級中學通用技術實驗室<-/tyjs變頻調速原理原理：變頻調速屬于改變同步轉速。根據n0=60f1/p可知，頻率變，同步轉速變，機械特性也變。要求：1.f1＞fn，負載轉矩應相應減小，否則過載；2.f1＜fn時，應保持U1/f1=常數。原因：∵f1＞fn時n＞nn，若保持額定轉矩不變，會造成電機過載，∴若f1＞fn，負載轉矩應相應減小。∵f1＜fn時，若保持U1不變，則E1=4.44kf1Φ中，Φ將增加，磁路會出現飽和，損耗會增加。∴f1＜fn時，必須保持U1/f1=常數。而在f1＞fn時，保持U1=Un，磁路磁通減小，電磁轉矩相應減小。->乳源高級中學通用技術實驗室<-/tyjs方法：采用變頻器（種類較多）。特點：1.無級調速（類似直流調速）；2.特性硬度不變，轉速平穩；3.變頻器較貴，初次投資較大。[第二節要點]：方法（變s、n0，各自特點）；變極（接線，相序，恒P/T）；變頻特點。變頻調速方法與特點->乳源高級中學通用技術實驗室<-/tyjs§3.直流電力拖動的調速本節主要內容有兩大部分：一、直流電動機的調速主要掌握直流電動機的各種調速實現的方法、特點和使用場合。二、調速電動機的容許輸出知道限制電動機容許輸出的因素和調速方式的種類。->乳源高級中學通用技術實驗室<-/tyjs一、直流電動機的調速方法直流電動機的機械特性表達式為：由機械特性，可知直流電動機的調速方法有三種：——可分別單獨調節和同時配合調節。

1.電樞回路串電阻調速；2.弱磁調速；3.降壓調速->乳源高級中學通用技術實驗室<-/tyjs電樞串電阻調速特點：簡單、有級，但特性變軟、電阻耗能大。空載調速不明顯。屬于恒轉矩調速。恒轉矩調速：帶恒額定轉矩調速時，電流不會超過額定值。所謂“恒轉矩”/“恒功率”調速，主要指適合于所帶負載的類型，即后面所講的“容許輸出”。n0不變，斜率變->乳源高級中學通用技術實驗室<-/tyjs改變主磁通的調速由于電動機磁路已經確定，且設計時一般電機磁路都處于“半飽和”狀態。因此，改變主磁通只能減少，不能增加（增加則飽和，且勵磁損耗大），固常稱為“弱磁調速”。弱磁則n、I增加，只有當TL減小，即I=T/（KTΦ）不變，使I不超過額定值，∵I=T/(KTΦ)，E≈U不變，而P=EI=KeΦnT/(KTΦ)∝nT。∴調速時應保持P恒定，即屬于“恒功率調速”。特點：特性變軟，可無級(平滑)調速。n0和斜率都變->乳源高級中學通用技術實驗室<-/tyjs改變電樞電壓的調速降壓調速：理想空載轉速減小，電動機的轉速也相應減小。屬于恒轉矩調速。方法：1.G-M系統(可通過改變直流發電機的勵磁)，2.晶閘管整流裝置(改變導通角)，從而改變電動機的電壓。(書P.93圖)

特點：特性硬度不變,無級調速,屬于恒轉矩調速。降壓和弱磁結合的調速：一般的調速規律：nN以下恒轉矩，保證足夠的驅動轉矩；nN以上則為恒功率，保證電動機不過載。n0變，斜率不變->乳源高級中學通用技術實驗室<-/tyjs二、調速電動機的容許輸出說明：一臺造好的電動機，繞組的電阻及電機的散熱能力已經確定，因此允許通過的電流及輸出功率也就已經確定，即電動機的電流受限制，不能超過額定電流，（否則銅損增大，發熱增加）。

調速類型：電動機調速時，轉速發生的變化是由于機械特性變化引起的，而對于不同負載，電機機械特性的變化將使電動機的電流發生變化。為了保證電動機在調速時，電流不超過額定電流的限制，就必須在調速時限制負載的類型。也就是說，電動機的調速方案應該適應特地的負載類型。因此，按照調速時，允許的輸出，可分為：恒功率和恒轉矩調速兩類。->乳源高級中學通用技術實驗室<-/tyjs當轉速小于額定轉速時：電動機的輸出功率減小，如果要保持輸出功率不變，則電動機的電流或磁通就得增加。由于磁路已經接近飽和，主磁通增加不上去，電流又受限制。因此，額定轉速以下只能是恒轉矩調速。∵T=KTΦI，KT是常數；∵磁路飽和，Φ不能增加；I受電動機容許輸出的限制，∴Φ和I的最大值是恒定不變的，即可帶的最大負載轉矩恒定。注意：這里的“恒轉矩”是指，所允許帶的最大負載轉矩是恒定的，只要負載轉矩在最大轉矩的限制范圍內，電動機都可正常運行。當然在“最大轉矩的限制范圍內”是允許負載的轉矩發生變化的。只是，若負載轉矩長期小于最大轉矩運行，則電動機及系統的效率都較低。額定轉速下的調速分析->乳源高級中學通用技術實驗室<-/tyjs當轉速大于額定轉速：若保持額定轉矩不變，電動機輸出功率必將超過額定功率(P=ΩP=EI)，電壓或電流就需超過額定值。因此，為了不使電動機過載，額定轉速以上只能是恒功率調速。即，必須限制負載的轉矩。為了達到減小轉矩的目的，通常只有通過減小主磁通，從而降低電動機電磁轉矩，滿足與負載轉矩的配合，從而保證U、I不超過額定值(即，P=ΩP=EI=常數，T=KTΦI)。結論：——額定轉速以上為恒功率調速；額定轉速以下為恒轉矩調速。[第三節要點]：直流調速（方法、特性、特點）；容許輸出（限制因素、調速形式）。額定轉速之上的調速分析->乳源高級中學通用技術實驗室<-/tyjs§4.電力拖動系統的制動本節主要內容有兩大部分：一、三相異步電動機的制動二、它勵直流電動機的制動->乳源高級中學通用技術實驗室<-/tyjs制動目的：——產生與轉向相反的轉矩叫制動。

1.迅速停車；2.減速；3.勻速（不再加速）。

本節討論的制動屬于電氣制動：制動轉矩為電磁轉矩(電氣制動包括：反接、能耗、回饋等三種制動)。

機械制動(電磁鐵制動)：本節不討論。學習本節應注意：制動方法，機械特性，能量關系。特點：電動狀態：T、n同向；制動狀態：T、n反向。說明->乳源高級中學通用技術實驗室<-/tyjs一、三相異步電動機的制動反接制動：方法:改變電動機電源相序(對調任意兩根線)。用途:小型、不經常正反轉的電動機快速停車。特征：轉差率s＞1，有電源反接和倒拉反接兩種。能量關系:轉子機械能與電源電能轉換為電動機繞組中的熱能(繞線式：倒拉反接)。機械特性：∵轉速不能突變，∴瞬時切換到反向機械特性上。->乳源高級中學通用技術實驗室<-/tyjs回饋（再生）制動方法：1.變極調速從高速變為低速時，自動進入回饋制動；2.帶恒轉矩位能性負載工作在反向（落貨）時，自動進入回饋制動。用途：1.迅速減速；2.勻速落貨。能量關系：轉子機械能轉換成電能回送給電網。——最經濟的制動。->乳源高級中學通用技術實驗室<-/tyjs能耗制動方法：1.切斷運行電動機定子三相交流電源；2.同時立即接通直流電源，使定子繞組通入直流電流在氣隙產生恒定（不動）的磁場，即進入能耗制動。用途：1.迅速減速；2.勻速落貨。能量關系：轉子機械能變成電能消耗在電動機繞組。電動機的接線制動原理機械特性->乳源高級中學通用技術實驗室<-/tyjs制動時的機械特性總是在第二（正轉→停車或反轉）和第四象限（反轉→停車或正轉）。1和7：正、反向回饋制動；2和6：正、反向電源反接制動；3和5：正、反向能耗制動；4:繞線式異步電動機倒拉反接制動。交流異步電動機制動特性匯總繞線式異步電動機才有倒拉反接制動，且只有1條。->乳源高級中學通用技術實驗室<-/tyjs二、他勵直流電動機的制動他勵直流電動機的制動也包括：反接、能耗、回饋等三種。但是應該注意：∵電樞電阻很小，∴反接制動和能耗制動一般都需串入電阻限制電流。

反接制動：特征：電樞電壓與電動勢方向相同。也有電源反接和倒拉反接兩種。電源反接：電樞回路串入大的電阻，同時將電源極性反向。倒拉反接：帶位能性恒轉矩負載時，在電樞回路串入很大的電阻，電動機產生的電磁轉矩小于負載轉矩，被負載拖動而進入反轉。->乳源高級中學通用技術實驗室<-/tyjs回饋制動和能耗制動回饋制動：位能性負載下落或降壓調速時電壓降低較多時，都會出現回饋制動。特征：電樞電勢大于電樞電壓，即E＞U。能耗制動：斷開電動機電源，將電樞通過電阻短接。特征：U=0，n0=0。∵原來E很大，∴U=0時，必須串入大的電阻限流。->乳源高級中學通用技術實驗室<-/tyjs[第四節要點]：方法、特點、應用和能量關系；特性。制動時的機械特性總是在第二（正轉→停車或反轉）和第四象限（反轉→停車或正轉）。1和7:正、反向回饋制動；2和6:正、反向電源反接制動；3和5:正、反向能耗制動；4:倒拉反接制動(只有1條)。直流電動機制動特性匯總->乳源高級中學通用技術實驗室<-/tyjs§5.電動機的溫升與維護管理本節主要內容有兩大部分：一、電機的溫升與維護管理了解電動機溫升產生的原因和變化規律；知道我國規定的標準環境溫度；掌握電機的維護管理的注意事項。二、電動機的工作制與額定容量了解電動機的容量選擇、短時標準、負載持續率和電機相互替代的依據。->乳源高級中學通用技術實驗室<-/tyjs一、電動機的溫升與維護管理電機的損耗有：1.正常損耗（可變、固定）；2.非正常損耗。——都變為熱量。發熱與散熱：1.參數：溫升τ、標準環境溫度θn、熱慣性時間常數Tθ(錯)P.98，應增加：“可用來衡量”幾個字。2.溫升變化規律：是“發熱”與“散熱”共同作用的結果。穩定運行的電機最終溫升可達到一個穩定值.運行管理注意事項：1.經常監視溫升；2.注意環境溫度的變化；3.定期檢測絕緣。->乳源高級中學通用技術實驗室<-/tyjs二、電動機的工作制與額定容量

電動機的工作制