電力拖動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程研究

黃穎

摘要：電力拖動(dòng)系統(tǒng)是指由電動(dòng)機(jī)作為機(jī)械的推動(dòng)力量，拖動(dòng)各類(lèi)設(shè)備進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，并保證機(jī)械設(shè)備能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)，從而能夠完成生產(chǎn)任務(wù)的系統(tǒng)。隨著國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)科技的發(fā)展，在現(xiàn)代電力拖動(dòng)系統(tǒng)中的電動(dòng)機(jī)設(shè)備愈加精細(xì)，動(dòng)力技術(shù)也越加高效。為適應(yīng)現(xiàn)代電力設(shè)備的發(fā)展應(yīng)用，本文針對(duì)電力拖動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)劣勢(shì)，進(jìn)行了電力拖動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程的研究。

關(guān)鍵詞：電力拖動(dòng)；系統(tǒng)運(yùn)行；過(guò)程研究

中圖分類(lèi)號(hào)：TM7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2016）06（a）-0000-00

現(xiàn)代化科技的進(jìn)步意味著生產(chǎn)的高效，是以人們對(duì)電能源及相關(guān)的電力設(shè)備的需求與研究也越來(lái)越大，這也從某種程度上推動(dòng)了國(guó)內(nèi)電力技術(shù)的快速發(fā)展。而電力拖動(dòng)系統(tǒng)作為企業(yè)生產(chǎn)的重要?jiǎng)恿σ?，其充分地將電力輸送系統(tǒng)及機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)結(jié)合為一體，將電力輸送能源轉(zhuǎn)化為機(jī)械設(shè)備的運(yùn)動(dòng)源力，使自身實(shí)現(xiàn)運(yùn)轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)企業(yè)的生產(chǎn)加工或者交通運(yùn)輸?shù)刃枨蟆?/p>

一、電力拖動(dòng)系統(tǒng)的概述

（一）電力拖動(dòng)系統(tǒng)在生產(chǎn)企業(yè)中的重要意義

電力拖動(dòng)系統(tǒng)在現(xiàn)代化的生產(chǎn)生活中是必不可少的?，F(xiàn)代社會(huì)生活生產(chǎn)節(jié)奏加快，電力能源在社會(huì)生活生產(chǎn)中占據(jù)主要作用。而在實(shí)行電力自動(dòng)化的今天，由電力能源延伸出的主要功能系統(tǒng)——電力拖動(dòng)系統(tǒng)也為人們的生產(chǎn)生活帶來(lái)了重大的改變?，F(xiàn)代社會(huì)追求復(fù)雜、精致、批量、快速的生產(chǎn)生活方式，但人工作業(yè)生產(chǎn)已不能滿足現(xiàn)代所需，是以電力拖動(dòng)系統(tǒng)的出現(xiàn)為人們解決了這一難題，其因由電力能源作為推動(dòng)力，適合生產(chǎn)大型、精細(xì)、復(fù)雜的產(chǎn)品，并且能大批量進(jìn)行生產(chǎn)加工，滿足人們?nèi)粘Ｉ钌a(chǎn)所需。

（二）電力拖動(dòng)系統(tǒng)的分類(lèi)

電力拖動(dòng)系統(tǒng)的分類(lèi)是按照系統(tǒng)中電動(dòng)機(jī)供電種類(lèi)來(lái)區(qū)分：分為交流拖動(dòng)系統(tǒng)與直流拖動(dòng)系統(tǒng)。

1、交流拖動(dòng)系統(tǒng)。交流拖動(dòng)系統(tǒng)多運(yùn)用于企業(yè)生產(chǎn)加工的過(guò)程中，其源動(dòng)力是三相交流電。交流拖動(dòng)系統(tǒng)中的電機(jī)類(lèi)型有交流雙速電動(dòng)機(jī)、交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)同及變頻變壓調(diào)速系統(tǒng)三種。在現(xiàn)代生產(chǎn)中應(yīng)用最為廣泛的則是變頻變壓調(diào)速系統(tǒng)。

2、直流拖動(dòng)系統(tǒng)。直流拖動(dòng)系統(tǒng)可分為可控硅勵(lì)磁系統(tǒng)和可控硅直接供電系統(tǒng)。直流拖動(dòng)系統(tǒng)一般用于交通運(yùn)輸過(guò)程中的電力拖動(dòng)。其具有調(diào)速機(jī)械特性較好、可調(diào)速范圍大等優(yōu)點(diǎn)。但直流拖動(dòng)系統(tǒng)中的電動(dòng)機(jī)的換向器在運(yùn)行過(guò)程中磨損嚴(yán)重，日常維護(hù)量較大，所需消耗的電力能量較高等缺陷，是以使用范圍較小，多運(yùn)用于小型機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)運(yùn)行當(dāng)中。

（三）電力拖動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)

電力拖動(dòng)系統(tǒng)作為現(xiàn)代化生產(chǎn)生活所需重要環(huán)節(jié)，應(yīng)用較為廣泛的是變極調(diào)速技術(shù)，其原因是因?yàn)樵谕蟿?dòng)系統(tǒng)中的電動(dòng)機(jī)的調(diào)速范圍更大，調(diào)速精準(zhǔn)度更高，并且在運(yùn)行中可以實(shí)現(xiàn)快速逆道運(yùn)行，在生產(chǎn)中能夠滿足現(xiàn)代機(jī)械高速運(yùn)行的需求，有效提高機(jī)械運(yùn)行的效率，比直流拖動(dòng)系統(tǒng)更具優(yōu)勢(shì)。本文就變頻變壓調(diào)速系統(tǒng)為例進(jìn)行闡述。

二、電力拖動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行特性

（一）電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行方程

電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行方程式是由牛頓定律演化而來(lái)，其公式書(shū)寫(xiě)為： 其中375=120g/π（g=9.81，重力加速度常數(shù)），T為電磁轉(zhuǎn)矩， 則是穩(wěn)態(tài)負(fù)載轉(zhuǎn)矩。是以由方程可以看出，在電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中電磁轉(zhuǎn)矩T除了要抑制 外，還需要平衡系統(tǒng)加速、逆向旋轉(zhuǎn)過(guò)程中所產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)慣性阻礙（△T- ，△T=0為恒速，△T≠0為變速），所以其運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)是由電動(dòng)機(jī)的負(fù)載與電磁轉(zhuǎn)矩共同決定的，這就導(dǎo)致了電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行方向不能確定。

（二）負(fù)載的機(jī)械特性

電力機(jī)械在轉(zhuǎn)動(dòng)中的負(fù)載轉(zhuǎn)矩大小主要是受到負(fù)載機(jī)械自身特性決定的，在進(jìn)行電力拖動(dòng)系統(tǒng)研究之前需要對(duì)其負(fù)載上的多種特性做研究設(shè)計(jì)，作出相應(yīng)的負(fù)載變化曲線圖，以研究負(fù)載的變化及運(yùn)行。作負(fù)載變化曲線圖時(shí)根據(jù)電力方程計(jì)算作圖。負(fù)載特的機(jī)械特性類(lèi)型如下：1）恒轉(zhuǎn)矩（即機(jī)械的反抗性和位能性）；2）變轉(zhuǎn)矩（泵類(lèi)和恒功率），方程如下：T=Knα，其中α=0則為恒轉(zhuǎn)矩；α>0則是泵類(lèi)；α<0則為恒功率。

（三）電力拖動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性

在電力拖動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)慣性，是以其需要具有一定的穩(wěn)定特性幫助止動(dòng)或使得機(jī)械恢復(fù)到原來(lái)的狀態(tài)，以降低運(yùn)行過(guò)程中的電力損耗。本節(jié)只針對(duì)靜態(tài)穩(wěn)定進(jìn)行探討。需要具備靜態(tài)穩(wěn)定的必要條件是，需要電動(dòng)機(jī)和負(fù)載機(jī)械特性有交點(diǎn)，即電力拖動(dòng)系統(tǒng)需要滿足電動(dòng)機(jī)本身的機(jī)械特性和負(fù)載特性具有相似性；并且在進(jìn)行干擾后（干擾作用力消失后），機(jī)械能夠回到原來(lái)的交點(diǎn)，使其達(dá)到穩(wěn)定的運(yùn)行慣性狀態(tài)。這種狀態(tài)的判斷標(biāo)準(zhǔn)是： b< 或是：△T/△n<△ /△n。電力拖動(dòng)系統(tǒng)是否穩(wěn)定與電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)和負(fù)載的機(jī)械特性有直接關(guān)系，電動(dòng)機(jī)攜帶不同的負(fù)載，在穩(wěn)定性方面各有不同。

三、實(shí)例檢測(cè)電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程

了解了電力拖動(dòng)系統(tǒng)的特性后，為更直觀地讓相關(guān)工作者了解到電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，本文就簡(jiǎn)單的無(wú)軌電車(chē)的拖動(dòng)運(yùn)行為例展開(kāi)分析。

無(wú)軌電車(chē)的的使用是結(jié)合了電力技術(shù)與機(jī)械技術(shù)的典型運(yùn)輸設(shè)備，其運(yùn)行在城市路段，因國(guó)內(nèi)地勢(shì)高低起伏與環(huán)境亞熱帶氣候的變化，行駛過(guò)程中經(jīng)常會(huì)遇到上坡或下坡路段，以及因多變氣候所產(chǎn)生的路面濕滑、摩擦力增加等引起的滑坡或者爬坡費(fèi)力等狀況，首先闡述電車(chē)在下坡時(shí)的運(yùn)行方式。在電車(chē)運(yùn)行當(dāng)中作用在電車(chē)本身上的力量有三種，分別為T(mén)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)力， 為電車(chē)機(jī)械設(shè)備自身負(fù)載力及電車(chē)設(shè)備對(duì)地面的垂直引力G和在下坡時(shí)的慣性力。要使電車(chē)在下坡時(shí)向前推動(dòng)，那么其電機(jī)動(dòng)力要大于車(chē)體負(fù)載及空氣阻力和重力摩擦等力道，在下坡時(shí)的滑動(dòng)力量的輔助下快速向前運(yùn)行。到了平地后，其力道則全是油電車(chē)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)向前發(fā)展。爬坡時(shí)則與下坡力道剛好相反。爬坡時(shí)需要防止電車(chē)向下滑動(dòng)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)力不僅要為電車(chē)向前運(yùn)行提供動(dòng)力，還需要抵消電車(chē)因自身機(jī)械設(shè)備重力原因及地勢(shì)坡度讓車(chē)體向下滑動(dòng)，導(dǎo)致電車(chē)倒退。

一般來(lái)說(shuō)，在電車(chē)的運(yùn)行過(guò)程中，當(dāng)電車(chē)的電力拖動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)步運(yùn)行位于A點(diǎn)時(shí)，電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)泵的轉(zhuǎn)矩方向是正方向，電車(chē)能夠維持穩(wěn)步向前行使，在速度上不會(huì)出現(xiàn)過(guò)快或過(guò)慢的突發(fā)情況，從坐標(biāo)A點(diǎn)也可以看出，電磁轉(zhuǎn)矩T和電機(jī)扭力的數(shù)值均大于0，所以可以確定電力拖動(dòng)系統(tǒng)中電機(jī)的轉(zhuǎn)矩為正方向。但是當(dāng)電車(chē)機(jī)械設(shè)備受到外部干擾后（電車(chē)下坡），電力拖動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械負(fù)載轉(zhuǎn)矩處于 之間，坐標(biāo)值明顯屬于負(fù)數(shù)狀況，由此圖可以看出電車(chē)的運(yùn)行方向由水平向前移動(dòng)轉(zhuǎn)為斜下方向運(yùn)行，同時(shí)其負(fù)載的機(jī)械特性亦會(huì)立即發(fā)生改變。

同時(shí)，當(dāng)坐標(biāo)點(diǎn)位于B點(diǎn)時(shí)（即電車(chē)行駛到B點(diǎn)），電車(chē)的運(yùn)行狀態(tài)也是平穩(wěn)向前行駛的，所以可以得出B點(diǎn)坐標(biāo)是電車(chē)機(jī)械特性和負(fù)載特性的共通點(diǎn)。由電力拖動(dòng)系統(tǒng)的基本運(yùn)算公式中可以得出，當(dāng)電車(chē)行駛到第一象限時(shí)，A-n是屬于電車(chē)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的情況，且電動(dòng)機(jī)運(yùn)行轉(zhuǎn)矩趨于穩(wěn)定。但當(dāng)電車(chē)是處于下坡?tīng)顟B(tài)時(shí)，穩(wěn)步運(yùn)行的轉(zhuǎn)矩可以自動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)檎蜣D(zhuǎn)矩狀態(tài)，此時(shí)電動(dòng)機(jī)會(huì)對(duì)電車(chē)的機(jī)械車(chē)體產(chǎn)生明顯的拖動(dòng)效果，促使斜坡向下的車(chē)體運(yùn)行速度得以減緩，保持電車(chē)的穩(wěn)定水平行使，同時(shí)也降低了因慣性導(dǎo)致的電動(dòng)機(jī)運(yùn)行速度驟然增加的問(wèn)題，避免電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)過(guò)度磨損。是以可以將電力拖動(dòng)系統(tǒng)作為電力機(jī)械設(shè)備的一種保護(hù)系統(tǒng)，通過(guò)干預(yù)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩來(lái)抵消機(jī)械運(yùn)行過(guò)程中突然出現(xiàn)的異常情況，使機(jī)械設(shè)備得以穩(wěn)步運(yùn)行。

結(jié)束語(yǔ)：

由此可以看出，電力拖動(dòng)系統(tǒng)是將電力能源與機(jī)械設(shè)備結(jié)合一體的組合技術(shù)，其不僅帶動(dòng)著機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行，同時(shí)也保護(hù)機(jī)械設(shè)備，避免其過(guò)度磨損。

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