電力拖動系統運行過程分析

【摘要】隨著社會經濟的快速發展，我國機械電氣行業也開啟了一個新篇章。而電力拖動系統作為其中的重要環節，分析電力拖動系統的穩定性和安全性有助于深入了解此方面的知識，并在此基礎上將所學理論運用到實踐活動中去。本文就電力拖動系統運行過程進行分析，使得電力拖動系統能以最佳狀態運行。

【關鍵詞】電力拖動;運行過程;分析

電力拖動系統中包括電源、電動機、控制設備等部分。其中，作為控制設備與電動機的能源，電源主要分為直流電源和交流電源;電動機作為生產機械的原動機，它將電能轉化為機械能;控制設備控制著電動機的運轉，而傳動機構則傳遞著電動機與生產機械之間的力量。本文針對電力拖動系統運行過程展開討論。

1.電力拖動系統的基本知識

要對電力拖動系統的運行過程進行分析，首先必須掌握該運行過程所需要的知識，采取正確方法，對相應的電力拖動系統運行過程進行分析，從而獲取出想要的數據以及客觀的結論，使得準確分析出該系統的運行狀態，保證系統的穩定性以及安全性。

1.1 旋轉運動方程式Tem -TL=GD375·dndt

Tem、TL和n的方向在電力拖動系統運作過程中都是不確定的，所以需要對運動方程式規定正方向。通常把電動機工作狀態中的旋轉方向定為正方向，而電磁轉矩和轉速方向與電動機旋轉方向相同時規定為正方向，反之為負方向。當負載轉矩與規定正方向相反則為正，相同則為負。規定方向后即可判斷電力拖動系統是處于加速、減速或者恒速運行狀態中哪一種狀態。

1.2 電動機的特性及其方程式

因電動機分為直流電動機和交流電動機兩種，所以應當根據電力拖動系統運行中所用電動機的類型對其自身特性、人為特性等機械特性進行準確判斷。同時，應當理解與其相關的方程式，譬如：感應電勢方程式、電壓平衡方程式、磁勢平衡方程式等。

1.3 負載的特性

在運行電力拖動系統前應當對負載的機械特性進行詳細了解。通常，機械的實際負載特性是由幾種類型特性疊加而成。所以，應當先了解最基本負載的機械特性，如恒功率負載等，再通過將其進行再組合，寫出最終負載特性方程式，并根據特性方程式繪出負載特性曲線。最后，根據所學動力學知識對其特性方程式以及曲線圖進行分析，從而判斷出是否會發生變化，若發生變化，應當對新的機械特性進行重新分析。

1.4 過渡過程

電動機在電力拖動系統中是非常重要的組成部分。當電力拖動系統正確運行時，根據運動方程式，電磁轉矩的大小是由其負載轉矩決定的。所以，拖動系統在負載轉矩出現變化等被外部干擾或人為改變電動機參數時，都會使電力拖動系統的正常穩定運行造成極大的影響。

1.5 靜態穩定性

當只考慮系統機械慣性時，電力拖動系統能夠在某點保持穩定運行，需滿足以下條件：首先必須在電動機的機械特性與其負載特性之間具有交點，其次需要有穩定運行數據條件。

1.6 運行狀態

電力運行是電動機產生的電磁轉矩和系統旋轉方向相同時，T與n同號即同處于正數或負數。制動運行是電動機產生的電磁轉矩和系統的旋轉方向相反時，T與n異號。制動運行又分為回饋制動和能耗制動兩種制動方式。

2.分析方法

利用上述知識，可以采用圖解法或者代數法對電力拖動系統進行分析。因圖解法的直觀、便于理解等特點，下面主要對圖解法進行過程分析。

（1）在同一個坐標系內將電動機的機械性能與負載性能同時畫出來，坐標系設置為T—n。

（2）根據電力拖動系統的數據，通過計算，分析系統的初始運行狀態是否滿足穩定運行的條件，并判斷其是否有穩定運行點。如果能在某點穩定運行，則對其運行狀態進行分析。

（3）若沒有受到外界或人為因素的干擾而造成系統中負載特性與機械特性在運轉時出現變化，則應將其變化呈現于坐標系中。

（4）由于過渡過程是沿著電機機械特性運行的，當運行至穩定時電磁轉矩是由負載轉矩的大小決定的，從而根據運動方程式以及電動機工作原理的基本方程式推出。

（5）根據電力拖動系統運行狀態以及過渡狀態中每段曲線以及特殊點進行運動狀態分析。

3.安全保護

對電力拖動系統的保護方式由兩方面組成：一方面是對電器的保護，另一方面是對計算機系統的安全保護。

3.1 電器保護

這是一種最基本的保護形式。一般包括短路保護、過流保護等。

3.2 計算機系統的安全保護

計算機的保護屬于上端保護。

首先是短路保護，短路電流通常會導致電器的絕緣設備被破壞，原因是電流過強引起的電動應力加強，是的電動機的繞組失去承受能力，最終導致損壞。其次是過流保護。電動機啟動異常或者超過其負載都可能會引起過流電流，而這種電流的流通通常相當大，會引起一些傳動器件甚至電動機本身的損傷。接著，是過熱保護。當電動機長時間運行時，產生的熱量會使電動機的繞組溫度超過其承受能力，從而導致電動機無法正常運作。

再者是欠電壓保護。欠壓是由電源電壓過分降低導致的，這可能會導致電動機轉速降低更可能導致是停止運轉。與此同時，欠壓形成的釋放氣體也會阻礙電路正常運行。

還有安全鏈的保護。它涉及過流保護、水壓保護、欠壓保護等多方面保護，必須對其涉及的所有方面進行保護。

最后是整體系統故障保護。通常計算機在其自身能夠正常運行時能夠保證穩定的自動控制，可以對意外的古裝做出處理。

4.電力拖動系統安全穩定運行的涵義

假設一個電力拖動系統原先是在一定的轉速中穩定運行的，忽然收到一定外力或人為作用，譬如負載轉矩有所變化或者人為對電動機的參數進行改變，使得系統不能夠在原先的轉速之下運行。然而，如果系統能夠在一個新條件下達到新平衡的話，則能夠在一個新的穩定點上正常運行，或是在外界影響失靈時系統又能夠恢復到原先運行狀態，則稱之為系統穩定，相反，若失去影響后系統恢復不到之前狀態，則該系統是不穩定的。

5.總結

電力拖動系統在實現電能向機械能轉變中尤其重要。然而，電力拖動系統的運行過程是比較復雜的。首先要確定其轉向，再要熟悉其機械特性和負載特性，并掌握相關方程式，明確其正常運行時需要的條件，從而對其運行狀態進行判斷。所以，只有深刻理解這些知識點并采用正確的方法，譬如圖解法，才能夠準確分析拖動系統的運行狀態和運行過程。

參考文獻

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作者簡介：

滕祥（1968—），男，吉林白山人，吉林省林業技師學院助理講師，研究方向，電力拖動。

王國翠（1984—），女，吉林白山人，大學本科，學士，助理講師，吉林省林業技師學院教師，研究方向：電工儀表修理。