多電動機拖動系統(tǒng)

1、1第十三章第十三章 多電動機拖動系統(tǒng)多電動機拖動系統(tǒng)第一節(jié)第一節(jié) 硬軸聯(lián)結(jié)的雙電動機拖動系統(tǒng)硬軸聯(lián)結(jié)的雙電動機拖動系統(tǒng) 兩臺電動機的硬軸聯(lián)結(jié)是指兩臺電動機同軸聯(lián)結(jié)或通過傳動機兩臺電動機的硬軸聯(lián)結(jié)是指兩臺電動機同軸聯(lián)結(jié)或通過傳動機構(gòu)聯(lián)系起來，兩者共同帶動一臺生產(chǎn)機械（或工作機構(gòu)）。雙電動構(gòu)聯(lián)系起來，兩者共同帶動一臺生產(chǎn)機械（或工作機構(gòu)）。雙電動機拖動系統(tǒng)中的兩臺電動機可以是異步電動機，也可以是他勵或串機拖動系統(tǒng)中的兩臺電動機可以是異步電動機，也可以是他勵或串勵直流電動機；一般是兩臺功率相等、型號相同的電動機，有時也勵直流電動機；一般是兩臺功率相等、型號相同的電動機，有時也可能是兩臺功率不等、轉(zhuǎn)速

2、不同的電動機?？赡苁莾膳_功率不等、轉(zhuǎn)速不同的電動機。一、他勵直流電動機的雙機拖動一、他勵直流電動機的雙機拖動 如果同一型號的兩臺電動機硬軸聯(lián)結(jié)，兩臺電動機的機械特性如果同一型號的兩臺電動機硬軸聯(lián)結(jié)，兩臺電動機的機械特性相同，則負(fù)載在兩臺電動機間分配平均，每臺電動機能得到充分利相同，則負(fù)載在兩臺電動機間分配平均，每臺電動機能得到充分利用。用。 2他勵直流電動機他勵直流電動機雙機拖動的特性雙機拖動的特性雙機拖動的合成特性雙機拖動的合成特性單臺電動機的特單臺電動機的特性性電樞電阻不同的兩臺電電樞電阻不同的兩臺電動機硬軸聯(lián)接的特性動機硬軸聯(lián)接的特性1 1和和2 2分別為兩臺分別為兩臺電動機的特性電動機

3、的特性雙機拖動的合成特性雙機拖動的合成特性3當(dāng)電源電壓允許較高時，采用兩臺電動機的電樞串聯(lián)，也可使負(fù)當(dāng)電源電壓允許較高時，采用兩臺電動機的電樞串聯(lián)，也可使負(fù)載在兩臺電動機間的分配均勻。因為當(dāng)兩個電樞串聯(lián)聯(lián)結(jié)時，兩載在兩臺電動機間的分配均勻。因為當(dāng)兩個電樞串聯(lián)聯(lián)結(jié)時，兩臺電動機通過的電流相同，如果兩臺電動機的磁通相等，負(fù)載在臺電動機通過的電流相同，如果兩臺電動機的磁通相等，負(fù)載在兩臺電動機間自然均勻分配了。兩臺電動機間自然均勻分配了。 兩臺他勵直流電動兩臺他勵直流電動機電樞串聯(lián)電路圖機電樞串聯(lián)電路圖兩電樞串聯(lián)時雙兩電樞串聯(lián)時雙機拖動的特性機拖動的特性4二、交流異步電動機的雙機拖動二、交流異步電動

4、機的雙機拖動兩臺異步電動機硬軸聯(lián)接示意圖兩臺異步電動機硬軸聯(lián)接示意圖M M1 1電動狀態(tài)，電動狀態(tài)，M M2 2能耗制動狀態(tài)能耗制動狀態(tài)M M1 1電動狀態(tài)，電動狀態(tài)，M M2 2反接制動狀態(tài)反接制動狀態(tài)兩臺異步電動機定子繞組聯(lián)結(jié)成并聯(lián)時，經(jīng)常使一臺電動機工作于兩臺異步電動機定子繞組聯(lián)結(jié)成并聯(lián)時，經(jīng)常使一臺電動機工作于電動狀態(tài)，而另一臺電動機則在制動狀態(tài)下運轉(zhuǎn)，可以擴大異步電電動狀態(tài)，而另一臺電動機則在制動狀態(tài)下運轉(zhuǎn)，可以擴大異步電動機的調(diào)速范圍并獲得穩(wěn)定的低速。動機的調(diào)速范圍并獲得穩(wěn)定的低速。 5電動狀態(tài)特性電動狀態(tài)特性合成特性合成特性能耗制動特性能耗制動特性電動狀態(tài)特性電動狀態(tài)特性合成特性

5、合成特性反接制動特性反接制動特性6第二節(jié)第二節(jié) 同步旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)（電軸）同步旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)（電軸） 電氣同步旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)通常又稱為電軸，在這種系統(tǒng)中，機械上沒有電氣同步旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)通常又稱為電軸，在這種系統(tǒng)中，機械上沒有聯(lián)系的幾個工作機構(gòu)，可以有相同的轉(zhuǎn)速或恒定的轉(zhuǎn)速比例關(guān)系。聯(lián)系的幾個工作機構(gòu)，可以有相同的轉(zhuǎn)速或恒定的轉(zhuǎn)速比例關(guān)系。電軸系統(tǒng)主要可分為三種：電軸系統(tǒng)主要可分為三種：1）具有輔助電動機的電軸系統(tǒng)。）具有輔助電動機的電軸系統(tǒng)。2）具有公共可變電阻器的電軸系統(tǒng)。）具有公共可變電阻器的電軸系統(tǒng)。3）具有變頻裝置的電軸系統(tǒng)。）具有變頻裝置的電軸系統(tǒng)。一、具有輔助電動機的電軸系統(tǒng)一、具有輔助電動機的電軸系統(tǒng)

6、 具有輔助異步電動機具有輔助異步電動機的電軸系統(tǒng)的原理圖的電軸系統(tǒng)的原理圖M1和和M2為主拖為主拖動電動機，動電動機，BM1和和BM2為輔助電為輔助電動機。動機。7（一）輔助電動機順著定子磁場旋轉(zhuǎn)（一）輔助電動機順著定子磁場旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子相量圖轉(zhuǎn)子相量圖兩轉(zhuǎn)子繞組的兩轉(zhuǎn)子繞組的相對位置圖相對位置圖轉(zhuǎn)子相量圖轉(zhuǎn)子相量圖兩轉(zhuǎn)子繞組的兩轉(zhuǎn)子繞組的相對位置圖相對位置圖當(dāng)兩個輔助電動機的轉(zhuǎn)子順著當(dāng)兩個輔助電動機的轉(zhuǎn)子順著它們定子磁場的轉(zhuǎn)向旋轉(zhuǎn)，而它們定子磁場的轉(zhuǎn)向旋轉(zhuǎn)，而且兩機轉(zhuǎn)子繞組的軸線對于定且兩機轉(zhuǎn)子繞組的軸線對于定子磁場的軸線具有相同的位置子磁場的軸線具有相同的位置時，在時，在BM1及及BM2的轉(zhuǎn)子電

7、路的轉(zhuǎn)子電路中沒有電流通過。中沒有電流通過。 如果主機如果主機 軸上的負(fù)載軸上的負(fù)載 增加，大于第二臺增加，大于第二臺主機軸上的主機軸上的 負(fù)載時，輔負(fù)載時，輔機機BM1的轉(zhuǎn)子開始落后于的轉(zhuǎn)子開始落后于BM2的轉(zhuǎn)子。兩繞組軸線的轉(zhuǎn)子。兩繞組軸線間有一位差角間有一位差角 。1M1ZT8這樣，兩輔機的轉(zhuǎn)子電動勢大小相等，但不同相，轉(zhuǎn)子電路內(nèi)合成這樣，兩輔機的轉(zhuǎn)子電動勢大小相等，但不同相，轉(zhuǎn)子電路內(nèi)合成電動勢電動勢 ，在它的作用下，輔機的轉(zhuǎn)子電路中將產(chǎn)，在它的作用下，輔機的轉(zhuǎn)子電路中將產(chǎn)生平衡電流生平衡電流 ，它滯后于，它滯后于 某一角度。某一角度。0222 EEE2I2E)j(2e222jN22N

8、2222sXRsEsEZEEI 平衡電流為平衡電流為輔機輔機BM1中電流的有功分量中電流的有功分量 2sincos122222222N212RsXsXRRsEIa輔機輔機BM1的轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩 2sincos1221RsXTT式中式中max(2)/( / )mmTTs sss輔機輔機BM2的轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩 2sincos1222RsXTT可見，在某一位差角可見，在某一位差角及轉(zhuǎn)差率及轉(zhuǎn)差率s下，兩輔機的轉(zhuǎn)矩是不相等的。下，兩輔機的轉(zhuǎn)矩是不相等的。當(dāng)輔機轉(zhuǎn)子順磁場旋轉(zhuǎn)時，當(dāng)輔機轉(zhuǎn)子順磁場旋轉(zhuǎn)時，T1總是正值，而總是正值，而T2則可能是負(fù)值。則可能是負(fù)值。 9輔機轉(zhuǎn)矩的相對值對輔機轉(zhuǎn)矩的相對值對于位差角的

9、特性曲線于位差角的特性曲線輔機輔機BM1工作如一臺電動機，工作如一臺電動機，它產(chǎn)生與其定子旋轉(zhuǎn)磁場同向它產(chǎn)生與其定子旋轉(zhuǎn)磁場同向的正值轉(zhuǎn)矩（的正值轉(zhuǎn)矩（T1為正值），從為正值），從而減輕了主機而減輕了主機M1的負(fù)載。的負(fù)載。輔機輔機BM2工作如一發(fā)電機，工作如一發(fā)電機，它由軸上與轉(zhuǎn)子電路分別吸它由軸上與轉(zhuǎn)子電路分別吸取機械功率與電功率，并由取機械功率與電功率，并由定子將電功率向電網(wǎng)輸出。定子將電功率向電網(wǎng)輸出。10（二）輔助電動機逆著定子磁場旋轉(zhuǎn)（二）輔助電動機逆著定子磁場旋轉(zhuǎn)在一定的位差角下，轉(zhuǎn)差率愈高，則輔機發(fā)出的轉(zhuǎn)矩愈大。因此，在一定的位差角下，轉(zhuǎn)差率愈高，則輔機發(fā)出的轉(zhuǎn)矩愈大。因此，為

10、了保證可靠的同步運行，實際上常使輔機轉(zhuǎn)子逆著定子磁場旋轉(zhuǎn)，為了保證可靠的同步運行，實際上常使輔機轉(zhuǎn)子逆著定子磁場旋轉(zhuǎn)，此時此時 s1 ，T1 及及T2可得到加大?？傻玫郊哟?。 2sincos1221RsXTT2sincos1222RsXTT若若 ，輔助電動機，輔助電動機BM1的轉(zhuǎn)子也將落后于的轉(zhuǎn)子也將落后于BM2的轉(zhuǎn)子，但由的轉(zhuǎn)子，但由于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向與旋轉(zhuǎn)磁場的方向相反，于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向與旋轉(zhuǎn)磁場的方向相反，BM1的轉(zhuǎn)子電動勢將滯后于的轉(zhuǎn)子電動勢將滯后于BM2的轉(zhuǎn)子電動勢。的轉(zhuǎn)子電動勢。 21ZZTT電軸系統(tǒng)中的平衡作用決定于兩輔機轉(zhuǎn)矩之差，我們把這個轉(zhuǎn)矩差電軸系統(tǒng)中的平衡作用決定于兩輔機轉(zhuǎn)矩之差，

11、我們把這個轉(zhuǎn)矩差稱為平衡轉(zhuǎn)矩稱為平衡轉(zhuǎn)矩 （輔機順磁場旋轉(zhuǎn)時（輔機順磁場旋轉(zhuǎn)時 ）sin2221RsXTTTT11（三）電軸系統(tǒng)的起動（三）電軸系統(tǒng)的起動0電軸系統(tǒng)起動時，必須先使兩輔機整步。這是因為系統(tǒng)在上一次停電軸系統(tǒng)起動時，必須先使兩輔機整步。這是因為系統(tǒng)在上一次停車時，由于兩軸的慣性可能不一致，以及兩軸制動的時間和轉(zhuǎn)短不車時，由于兩軸的慣性可能不一致，以及兩軸制動的時間和轉(zhuǎn)短不一致等原因，造成兩軸的位置不一致，兩輔機轉(zhuǎn)子間在起動時將存一致等原因，造成兩軸的位置不一致，兩輔機轉(zhuǎn)子間在起動時將存在一位差角在一位差角 ，如不作整步，當(dāng)，如不作整步，當(dāng) 較大時，在轉(zhuǎn)子電路中將流過較大時，在轉(zhuǎn)子

12、電路中將流過太大的起動電流，還可能導(dǎo)致系統(tǒng)失步。太大的起動電流，還可能導(dǎo)致系統(tǒng)失步。0可見，起動時把兩輔機定子接到三相電網(wǎng)（兩主機未接電源），可可見，起動時把兩輔機定子接到三相電網(wǎng)（兩主機未接電源），可能達(dá)不到整步的目的。用單相線路法可以使電軸系統(tǒng)在起動時整步：能達(dá)不到整步的目的。用單相線路法可以使電軸系統(tǒng)在起動時整步：即在起動時，將兩輔機的定子繞組的一相與電網(wǎng)斷開，另外兩相接即在起動時，將兩輔機的定子繞組的一相與電網(wǎng)斷開，另外兩相接到電網(wǎng)。待整步后，將斷開的一相接通電源。而后使兩主機起動。到電網(wǎng)。待整步后，將斷開的一相接通電源。而后使兩主機起動。121.25snn例例13-113-1 有一個

13、帶輔機的電軸系統(tǒng)，接線如圖所示，分別相當(dāng)于輔有一個帶輔機的電軸系統(tǒng)，接線如圖所示，分別相當(dāng)于輔機轉(zhuǎn)子順磁場及逆磁場旋轉(zhuǎn)兩種情況。兩軸負(fù)載機轉(zhuǎn)子順磁場及逆磁場旋轉(zhuǎn)兩種情況。兩軸負(fù)載 ， 。如果忽略系統(tǒng)中的損耗，試分別就順磁場和逆磁場旋轉(zhuǎn)的兩種情況，如果忽略系統(tǒng)中的損耗，試分別就順磁場和逆磁場旋轉(zhuǎn)的兩種情況，在每種情況下，當(dāng)（在每種情況下，當(dāng)（a） 及（及（b） 時，電軸系統(tǒng)中時，電軸系統(tǒng)中功率傳送的方向及分配情況。功率傳送的方向及分配情況。%801zT%602zT0.5snn13解解 在穩(wěn)定狀態(tài)下，兩臺主機的轉(zhuǎn)矩彼此相等，在穩(wěn)定狀態(tài)下，兩臺主機的轉(zhuǎn)矩彼此相等， DDDTTT21當(dāng)當(dāng) 時時 21z

14、zTT 2211111 cossin2zDDX sRTTTTT2222221 cossin2zDDX sRTTTTT14忽略（忽略（ ）項）項 cos1212sin2X sTTR222sin2X sTTR 12TT得得21DDDTTT%70)%6080(21)(2121zzTT即兩主機定子輸入功率為即兩主機定子輸入功率為70% %10)%6080(21)(21211zzTTT%1012 TT即輔機即輔機BM1在軸上輸出功率在軸上輸出功率10%，而輔機，而輔機BM2則由軸上輸入功率則由軸上輸入功率10%。（一）輔機順磁場旋轉(zhuǎn)時（一）輔機順磁場旋轉(zhuǎn)時1、0.5snn0.5ssnnsn15（1）輔機

15、）輔機BM1的軸上機械功率的軸上機械功率 %102P（2）輔機）輔機BM1的定子功率的定子功率 %205 . 01%10121sPP（3）輔機）輔機BM1的轉(zhuǎn)差功率的轉(zhuǎn)差功率 %10%205 . 01sP（4）輔機）輔機BM2的軸上機械功率的軸上機械功率 %102P（5）輔機）輔機BM2的定子功率的定子功率 %205 . 01%10121sPP21.25snn0.25ssnnsn （1） %102P（2） %8)25. 0(1%10121sPP16（3） %2%825. 01sP即輔機即輔機BM1轉(zhuǎn)子輸入功率為轉(zhuǎn)子輸入功率為2% （4） %102P（5） %8)25. 0(1%10121sPP

16、（二）輔機逆磁場旋轉(zhuǎn)時（二）輔機逆磁場旋轉(zhuǎn)時10.5snn （逆磁場旋轉(zhuǎn)時取負(fù)號）（逆磁場旋轉(zhuǎn)時取負(fù)號） 1.5ssnnsn（1） %102P（2） %205 . 11%10121sPP17（3） %30%)20(5 . 11sP（4） %102P（5） %205 . 11%10121sPP21.25snn 2.25ssnnsn（1） %102P（2） %825. 21%10121sPP（3） %18%)8(25. 21sP（4） %102P（5） %825. 21%10121sPP18二、具有公共可變電阻器的電軸系統(tǒng)二、具有公共可變電阻器的電軸系統(tǒng) 當(dāng)兩軸的負(fù)載不平衡程度不大時，可用具有公共

17、可變電阻器的當(dāng)兩軸的負(fù)載不平衡程度不大時，可用具有公共可變電阻器的電軸系統(tǒng)。在這種系統(tǒng)中，主機為繞線轉(zhuǎn)子異步電動機，它們電軸系統(tǒng)。在這種系統(tǒng)中，主機為繞線轉(zhuǎn)子異步電動機，它們的定子接于電網(wǎng)，轉(zhuǎn)子電路并聯(lián)于一個公共可變電阻器的定子接于電網(wǎng)，轉(zhuǎn)子電路并聯(lián)于一個公共可變電阻器R上。上。 起動具有公共可變電阻器的電軸系統(tǒng)時也必須進(jìn)行整步，兩電動機起動具有公共可變電阻器的電軸系統(tǒng)時也必須進(jìn)行整步，兩電動機應(yīng)在斷開公共可變電阻器的情況下接入電網(wǎng)，方法與具有輔機的電應(yīng)在斷開公共可變電阻器的情況下接入電網(wǎng)，方法與具有輔機的電軸系統(tǒng)相似。如有必要，也可應(yīng)用單相線路法來整步。待整步后，軸系統(tǒng)相似。如有必要，也可應(yīng)

18、用單相線路法來整步。待整步后，接入公共可變電阻器，兩臺電動機開始旋轉(zhuǎn)，為了使兩電動機加速，接入公共可變電阻器，兩臺電動機開始旋轉(zhuǎn)，為了使兩電動機加速，可逐步切除公共可變電阻器的部分電阻。可逐步切除公共可變電阻器的部分電阻。在具有公共可變電阻器在具有公共可變電阻器的電軸系統(tǒng)中，由于電的電軸系統(tǒng)中，由于電動機轉(zhuǎn)子只能順著磁場動機轉(zhuǎn)子只能順著磁場方向旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)差率不大，方向旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)差率不大，電動機的平衡轉(zhuǎn)矩較小。電動機的平衡轉(zhuǎn)矩較小。 19三、具有變頻裝置的電軸系統(tǒng)三、具有變頻裝置的電軸系統(tǒng)如果要求電軸系統(tǒng)具有較大的調(diào)速范圍，而且調(diào)速平滑，則可采用如果要求電軸系統(tǒng)具有較大的調(diào)速范圍，而且調(diào)速平滑，則可采用具有變頒裝置的電軸系統(tǒng)。具有變頒裝