船舶电气设备与系统第七章.ppt

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1、第七章电力拖动基础本节概述电动机在电力拖动系统中作为原动机驱动生产机械工作。电力拖动系统有两种运行状态：一是相对稳定状态，此时电动机以恒定转速旋转或静止不动；二是过渡状态，如电动机起动、制动及转向改变时，转速处于加速或减速的显著变动状态。分析、研究电力拖动系统运行状态的主要依据是：1）电动机的机械特性n=f（T），即电动机的转速随电磁转矩变化的规律；2）生产机械的负载转矩特性n=f（TL），即生产机械的转速与负载转矩之间的关系。返回本章主要讲解内容第一节电力拖动系统运行的基本概念第二节三相异步电动机的起动、制动与调速第三节直流电动机的起动、制

2、动与调速第七章电力拖动基础负载的转矩特性是指负载转矩与转速之间的关系n=f(TL)特性.大致可归纳为恒转矩和变转矩两类一、生产机械的负载转矩特性(1)反抗性恒转矩负载机械特性:负载转矩的作用方向总是与运动方向相反,始终是阻碍运动的.1.恒转矩负载特性第一节电力拖动系统运行的基本概念(2)位能性恒转矩负载机械特性:负载转矩是受重力作用而产生的,其负载转矩的大小和作用方向始终保持不变,不受转速大小和转动方向的影响.(2)恒功率型负载机械特性:转矩与转速成反比,而两者之积(功率)近似保持不变。2.变转矩负载机械特性(1)通风机型负载机械特性:其转矩

3、与转速的平方成正比。船舶起货机的多级传动机构是反抗性摩擦转矩，当起升重物时电动机的负载阻转矩是位能转矩与反抗转矩之和TL，而下放重物时则是两者之差TL/。1.电动机的工作状态电动机的运行状态根据其电磁转矩与转速方向的关系，分为电动运行状态和制动运行状态。二、电动机的工作状态及电力拖动系统运行方程式简单拖动系统的运动规律可用如下的运动方程来描述,即机械角速度=2n/60,J[kg·m2]为系统转动惯量,GD2[N·m2]为系统的飞轮矩,这两者之间的关系为J=GD2/4g,重力加速度常数g=9.81[m/s2].2.电力拖动系统运动方程式电动

4、机轴上的等效负载转矩TL与工作机构的实际负载转矩Tc的关系为多轴电力拖动系统化简为等效的单轴系统根据系统储存的总动能不变的原则可进行等效飞轮矩的折算.电动机轴上总的等效动能应等于各轴的动能之和从而可得折算到电动机轴上的单轴等效飞轮矩为当T=TL时,dn/dt=0,系统以不变的转速稳定运行.只要T≠TL,则dn/dt≠0,从而使系统处于加速或减速的变化状态.稳定工作点：当系统受到诸如电压的波动、负载的变化等扰动时,将引起系统转速的变化.若转速升高所引起的电动机转矩小于负载阻转矩,或减速引起电动机转矩大于负载阻转矩,其作用都是力图阻止转速的偏离,

5、因而扰动消逝后它将能够恢复到原平衡点.3.电力拖动系统维持稳定运行的条件电动机机械特性曲线与负载特性曲线的交点是系统的一个平衡点,系统维持稳定运行的条件为：在该交点所对应的转速之上有T＜TL，而在交点所对应的转速之下T＞TL。一、异步电动机的起动第二节三相异步电动机的起动、制动与调速1.（1）鼠笼式三相交流异步电动机全电压直接起动起动时电动机的电磁转矩T=Tst，TL=TLst，根据拖动系统运动方程式，此时ΔT＞0，拖动系统由静止开始加速起动。在加速过程中T的变化规律是从a点沿曲线①变化到b点，TL的变化规律是从C点沿油线②变化到b点。在转速

6、从零加速到nb的过程中，T始终大于TL直到b点，T=TL，ΔT=0，起动过程结束，拖动系统以转速nb稳定运行于b点。深槽式转子的槽形窄而深。正常运行时有转差率小而效率高的优点。1)高转差率鼠笼电动机2)深槽式和双笼式异步电动机转子鼠笼导条采用截面小而电阻率大的合金铝或黄铜制成.这种电动机适于拖动冲击性转矩负载或起重机械。用于拖动一些船舶甲板机械,如锚机等。（2）改善起动性能的特殊三相异步电动机异步电动机可通过采用双鼠笼式或深槽式等特殊结构的转子，以改善全电压直接起动性能。这两种类型的异步电动机特点是起动转矩大，而起动电流较小。起动时，转子频率

7、较高，电流的“趋肤效应”使转子电流大部分集中在双鼠笼式的上笼，或深槽式转子的槽口部分，使得转子绕组呈现出较大的电阻值，而相比普通电动机具有较大的起动转矩；起动过程结束，电动机进入正常运行后，转子频率变得很小，电流的“趋肤效应”消失，转子绕组所呈现的电阻值与普通电动机相仿。图7-8深槽式异步电动机的转子槽形及机械特性双鼠笼式和深槽式异步电动机既有转子电阻增大所带来的起动转矩增大、起动电流减小的优点，又可避免正常运行时因转子电阻增大而导致电动机的特性曲线变软。图7-7双鼠笼式异步电动机的转子槽形及机械特性中小型鼠笼式电机起动电流为额定电流的5~7

8、倍。原因：起动时n=0，转子导条切割磁力线速度很大。转子感应电势定子电流转子电流大电流使电网电压降低影响：频繁起动时造成热量积累电机过热影响其他负载工作2、起