第十三章--多電動機拖動系統(tǒng)

1、第十三章 多電動機拖動系統(tǒng),第一節(jié) 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)速不同的電動機。,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。,2,3,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)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

2、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。,4,二、交流異步電動機的雙機拖動,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)，可以擴大異步電動機的調(diào)速范圍并獲得穩(wěn)定的低速。,5,6,第二節(jié) 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： 1）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)。 3）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),M1和M2為主拖動電動

3、機，BM1和BM2為輔助電動機。,7,（一）輔助電動機順著定子磁場旋轉(zhuǎn),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時，在BM1及BM2的轉(zhuǎn)子電路中沒有電流通過。,如果主機 軸上的負(fù)載 增加，大于第二臺主機軸上的 負(fù)載時，輔機BM1的轉(zhuǎn)子開始落后于BM2的轉(zhuǎn)子。兩繞組軸線間有一位差角 。,8,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 ，在它的作用下，輔機的轉(zhuǎn)子電路中將產(chǎn)生平衡電流 ，它滯后于 某一角度。,平衡電流為,輔機BM1中電流的有功分量,輔機BM2的轉(zhuǎn)矩,可見，在某一位差角及轉(zhuǎn)差率s下，兩輔機的轉(zhuǎn)矩是不相

4、等的。當(dāng)輔機轉(zhuǎn)子順磁場旋轉(zhuǎn)時，T1總是正值，而T2則可能是負(fù)值。,9,輔機BM1工作如一臺電動機，它產(chǎn)生與其定子旋轉(zhuǎn)磁場同向的正值轉(zhuǎn)矩（T1為正值），從而減輕了主機M1的負(fù)載。,輔機BM2工作如一發(fā)電機，它由軸上與轉(zhuǎn)子電路分別吸取機械功率與電功率，并由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),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 s1 ，T1 及T2可得到加大。,若 ，輔助電動機BM1的轉(zhuǎn)子也將落后于BM2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，BM1的轉(zhuǎn)子電動勢將滯后于BM2的

5、轉(zhuǎn)子電動勢。,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)矩差稱為平衡轉(zhuǎn)矩 （輔機順磁場旋轉(zhuǎn)時 ）,11,（三）電軸系統(tǒng)的起動,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 ，如不作整步，當(dāng) 較大時，在轉(zhuǎn)子電路中將流過太大的起動電流，還可能導(dǎo)致系統(tǒng)失步。,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：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，

6、將斷開的一相接通電源。而后使兩主機起動。,12,例13-1 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 ， 。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)（a） 及（b） 時，電軸系統(tǒng)中功率傳送的方向及分配情況。,13,解 在穩(wěn)定狀態(tài)下，兩臺主機的轉(zhuǎn)矩彼此相等，,當(dāng) 時,14,忽略（ ）項,得,即兩主機定子輸入功率為70%,即輔機BM1在軸上輸出功率10%，而輔機BM2則由軸上輸入功率10%。,（一）輔機順磁場旋轉(zhuǎn)時,1、,15,（1）輔機BM1的軸上機械功率,（2）輔機BM1的定子功率,（3）輔機BM1的轉(zhuǎn)差功

7、率,（4）輔機BM2的軸上機械功率,（5）輔機BM2的定子功率,2,（1）,（2）,16,（3）,即輔機BM1轉(zhuǎn)子輸入功率為2%,（4）,（5）,（二）輔機逆磁場旋轉(zhuǎn)時,（1）,（2）,17,（3）,（4）,（5）,2,（1）,（2）,（3）,（4）,（5）,18,二、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。,起動具有公共可變電阻器的電軸系統(tǒng)時也必須進行整步，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，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。,在具有公共可變電阻器的電軸系統(tǒng)中，由于電動機轉(zhuǎn)子只能順著磁場方向旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)差率不大，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),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)。,圖中的變頻