电机及拖动第二版课件教学课件 作者 吴玉香 李艳 刘华 毛宗源 编著9.ppt

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1、本章主要教学内容：1.电力拖动系统方案的选择2.电动机的一般选择3.电动机的发热与温升4.电动机的额定功率与允许温升之间的关系5.电动机额定功率的选择6.选择电动机额定功率的统计法和类比法供电电源的选择；电动机的选择；电动机与生产机械负载配合的稳定性；调速方案的选择；电力拖动系统的启动、制动方法，正、反转方案的选择；经济指标，主要包括电网功率因数、电网污染等；电力拖动系统控制策略的选择；系统可靠性。主要考虑如下内容：9.1电力拖动系统方案的选择电力拖动系统的供电电源可分为三大类：交流工频电源；独立变流

2、机组电源；电力电子变流器电源。独立变流机组电源在20世纪70年代就开始使用，但随着电力电子技术的发展，这种电源正逐步被电力电子变流器电源所代替。9.1.1电力拖动系统的供电电源电动机与负载合理配合，在工作点应满足，若要稳定运行：9.1.2电力拖动系统的稳定性电动机机械特性与负载特性的配合对于直流电动机和异步电动机，对于同步电动机，例如，在左图中，A1与A2为不稳定工作点，A3为稳定工作点。或9.1.3调速方案的选择直流电动机(1)电枢回路串电阻调速；(2)降低电源电压调速；(3)弱磁调速。前两个属恒转

3、矩调速，适用于恒转矩负载；弱磁调速属恒功率调速，适用于恒功率负载。9.1.3调速方案的选择异步电动机调速方法：(1)变频调速；(2)变极调速；(3)改变转差率调速。其中，转差率的改变可通过改变定子电压、转子电阻、在转子绕组上施加转差频率的外加电压等方法实现。基频以下变频调速与Y/YY变极调速属恒转矩调速，适用于恒转矩负载；基频以上变频调速与D/YY变极调速属恒功率调速，适用于恒功率负载；改变定子电压调速既非恒转矩也非恒功率调速，转子串电阻的调速属于恒转矩调速，串级调速根据调速实现的方法不同，既可以是恒

4、功率调速，也可以是恒转矩调速。9.1.4启动、制动与正反转方案的选择——启动(1)启动转矩必须大于负载转矩；(2)启动电流要有一定限制。笼型异步电动机的启动性能较差，容量越大，启动转矩倍数越低，启动越困难。可采用深槽转子或双笼转子异步电动机，若仍不满足要求，则应选择功率较大的电动机。直流电动机和绕线型异步电动机的启动电流和启动转矩可调，仅需考虑启动过程的快速性。同步电动机的启动较复杂，通常仅用于功率较大的机械负载。9.1.4启动、制动与正反转方案的选择——制动需考虑制动时间、制动实现的难易程度及经济性

5、直流电动机(串励除外)可采用反接、能耗和回馈制动。反接制动：制动转矩大、制动剧烈、能量损耗大，且要求转速降为零时应及时切断电源，才能可靠停车；能耗制动：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回馈制动：无需改接线路，电能回馈电网，只能在位能性负载下放场合或降压降速过程中进行，且转速不可能降为零。9.1.4启动、制动与正反转方案的选择——制动交流异步电动机同样可采用反接、能耗和回馈制动。反接制动：通过改变定子电源相序实现的，相当于直流电动机电枢回路外加电源的反接；能耗制动：需在定子绕组

6、中通以直流，略显复杂；回馈制动：仅发生在位能性负载下放或同步转速能够改变的场合，如变极、降频降速过程。9.1.4启动、制动与正反转方案的选择——反转拖动系统对反转的要求是，不仅能够正、反转，而且正、反转之间的切换应当平稳、连续。一般通过回馈制动容易达到上述目的，但需具有回馈制动的条件；反接制动虽然能实现正、反转的过渡，但切换过程较剧烈，平滑性差。直流电动机的正、反转要比交流电动机优越。随着电力电子技术的发展，交流电机、无刷直流电动机、开关磁阻电动机等均可实现正、反转之间的平滑切换。9.1.4启动、制动

7、与正反转方案的选择——平稳性和快速性电力拖动系统的运动方程式启制动与调速过程所需时间缩短启动、制动过程时间，要求尽量大满足拖动系统运行平稳性，要求若负载惯量是变化的，则要求根据负载惯量的实际情况，选择合适的电动机。9.1.5电力拖动系统的经济性可增加有源滤波器或在变流器内部采用自关断器件组成的PWM变流器等方法。若功率因数偏低，可并联电容器或同步电动机。电网功率因数节能电网污染合理选择电动机容量与供电电压、调速系统、多台运行的使用台数或变频调速时的运行频率。9.2电动机的一般选择9.2.1种类选择——

8、电动机的主要种类9.2.1种类选择选择电动机种类时，主要考虑：电动机的机械特性与负载的转矩特性相适应。电动机的启动转矩、最大转矩等性能均能满足负载要求。电动机的调速性能，调速范围、调速平滑性、调速系统的经济性等满足拖动系统的要求。系统运行的经济性，从结构、价格、运行、维护、配套设备等方面考虑，尽可能降低整个拖动系统的能耗及综合成本。9.2.2工作条件分析——环境条件电力拖动系统中的电动机对环境条件的基本要求包括使用环境的海拔高度，空气温度、湿度，不存在腐