电力拖动系统运行过程研究

黄颖

摘要：电力拖动系统是指由电动机作为机械的推动力量，拖动各类设备进行转动，并保证机械设备能够正常运转，从而能够完成生产任务的系统。随着国内外生产科技的发展，在现代电力拖动系统中的电动机设备愈加精细，动力技术也越加高效。为适应现代电力设备的发展应用，本文针对电力拖动系统的优劣势，进行了电力拖动系统运行过程的研究。

关键词：电力拖动；系统运行；过程研究

中图分类号：TM7 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）06（a）-0000-00

现代化科技的进步意味着生产的高效，是以人们对电能源及相关的电力设备的需求与研究也越来越大，这也从某种程度上推动了国内电力技术的快速发展。而电力拖动系统作为企业生产的重要动力引擎，其充分地将电力输送系统及机械运转系统结合为一体，将电力输送能源转化为机械设备的运动源力，使自身实现运转，从而带动企业的生产加工或者交通运输等需求。

一、电力拖动系统的概述

（一）电力拖动系统在生产企业中的重要意义

电力拖动系统在现代化的生产生活中是必不可少的。现代社会生活生产节奏加快，电力能源在社会生活生产中占据主要作用。而在实行电力自动化的今天，由电力能源延伸出的主要功能系统——电力拖动系统也为人们的生产生活带来了重大的改变。现代社会追求复杂、精致、批量、快速的生产生活方式，但人工作业生产已不能满足现代所需，是以电力拖动系统的出现为人们解决了这一难题，其因由电力能源作为推动力，适合生产大型、精细、复杂的产品，并且能大批量进行生产加工，满足人们日常生活生产所需。

（二）电力拖动系统的分类

电力拖动系统的分类是按照系统中电动机供电种类来区分：分为交流拖动系统与直流拖动系统。

1、交流拖动系统。交流拖动系统多运用于企业生产加工的过程中，其源动力是三相交流电。交流拖动系统中的电机类型有交流双速电动机、交流调压调速系统同及变频变压调速系统三种。在现代生产中应用最为广泛的则是变频变压调速系统。

2、直流拖动系统。直流拖动系统可分为可控硅励磁系统和可控硅直接供电系统。直流拖动系统一般用于交通运输过程中的电力拖动。其具有调速机械特性较好、可调速范围大等优点。但直流拖动系统中的电动机的换向器在运行过程中磨损严重，日常维护量较大，所需消耗的电力能量较高等缺陷，是以使用范围较小，多运用于小型机械设备生产运行当中。

（三）电力拖动系统的优势

电力拖动系统作为现代化生产生活所需重要环节，应用较为广泛的是变极调速技术，其原因是因为在拖动系统中的电动机的调速范围更大，调速精准度更高，并且在运行中可以实现快速逆道运行，在生产中能够满足现代机械高速运行的需求，有效提高机械运行的效率，比直流拖动系统更具优势。本文就变频变压调速系统为例进行阐述。

二、电力拖动系统运行特性

（一）电力拖动系统的运行方程

电力拖动系统的运行方程式是由牛顿定律演化而来，其公式书写为： 其中375=120g/π（g=9.81，重力加速度常数），T为电磁转矩， 则是稳态负载转矩。是以由方程可以看出，在电动机运转过程中电磁转矩T除了要抑制 外，还需要平衡系统加速、逆向旋转过程中所产生的动态惯性阻碍（△T- ，△T=0为恒速，△T≠0为变速），所以其运转状态是由电动机的负载与电磁转矩共同决定的，这就导致了电动机的运行方向不能确定。

（二）负载的机械特性

电力机械在转动中的负载转矩大小主要是受到负载机械自身特性决定的，在进行电力拖动系统研究之前需要对其负载上的多种特性做研究设计，作出相应的负载变化曲线图，以研究负载的变化及运行。作负载变化曲线图时根据电力方程计算作图。负载特的机械特性类型如下：1）恒转矩（即机械的反抗性和位能性）；2）变转矩（泵类和恒功率），方程如下：T=Knα，其中α=0则为恒转矩；α>0则是泵类；α<0则为恒功率。

（三）电力拖动系统运行的稳定性

在电力拖动系统运行过程中，因为电动机械的运转惯性，是以其需要具有一定的稳定特性帮助止动或使得机械恢复到原来的状态，以降低运行过程中的电力损耗。本节只针对静态稳定进行探讨。需要具备静态稳定的必要条件是，需要电动机和负载机械特性有交点，即电力拖动系统需要满足电动机本身的机械特性和负载特性具有相似性；并且在进行干扰后（干扰作用力消失后），机械能够回到原来的交点，使其达到稳定的运行惯性状态。这种状态的判断标准是： b< 或是：△T/△n<△ /△n。电力拖动系统是否稳定与电动机的运转和负载的机械特性有直接关系，电动机携带不同的负载，在稳定性方面各有不同。

三、实例检测电力拖动系统的运行过程

了解了电力拖动系统的特性后，为更直观地让相关工作者了解到电力拖动系统的运行状态，本文就简单的无轨电车的拖动运行为例展开分析。

无轨电车的的使用是结合了电力技术与机械技术的典型运输设备，其运行在城市路段，因国内地势高低起伏与环境亚热带气候的变化，行驶过程中经常会遇到上坡或下坡路段，以及因多变气候所产生的路面湿滑、摩擦力增加等引起的滑坡或者爬坡费力等状况，首先阐述电车在下坡时的运行方式。在电车运行当中作用在电车本身上的力量有三种，分别为T电动机拖动力， 为电车机械设备自身负载力及电车设备对地面的垂直引力G和在下坡时的惯性力。要使电车在下坡时向前推动，那么其电机动力要大于车体负载及空气阻力和重力摩擦等力道，在下坡时的滑动力量的辅助下快速向前运行。到了平地后，其力道则全是油电车电动机带动向前发展。爬坡时则与下坡力道刚好相反。爬坡时需要防止电车向下滑动，电动机的转动力不仅要为电车向前运行提供动力，还需要抵消电车因自身机械设备重力原因及地势坡度让车体向下滑动，导致电车倒退。

一般来说，在电车的运行过程中，当电车的电力拖动系统稳步运行位于A点时，电机的转动泵的转矩方向是正方向，电车能够维持稳步向前行使，在速度上不会出现过快或过慢的突发情况，从坐标A点也可以看出，电磁转矩T和电机扭力的数值均大于0，所以可以确定电力拖动系统中电机的转矩为正方向。但是当电车机械设备受到外部干扰后（电车下坡），电力拖动系统的机械负载转矩处于 之间，坐标值明显属于负数状况，由此图可以看出电车的运行方向由水平向前移动转为斜下方向运行，同时其负载的机械特性亦会立即发生改变。

同时，当坐标点位于B点时（即电车行驶到B点），电车的运行状态也是平稳向前行驶的，所以可以得出B点坐标是电车机械特性和负载特性的共通点。由电力拖动系统的基本运算公式中可以得出，当电车行驶到第一象限时，A-n是属于电车电动机运行的情况，且电动机运行转矩趋于稳定。但当电车是处于下坡状态时，稳步运行的转矩可以自动转变为正向转矩状态，此时电动机会对电车的机械车体产生明显的拖动效果，促使斜坡向下的车体运行速度得以减缓，保持电车的稳定水平行使，同时也降低了因惯性导致的电动机运行速度骤然增加的问题，避免电动机出现过度磨损。是以可以将电力拖动系统作为电力机械设备的一种保护系统，通过干预电动机的转矩来抵消机械运行过程中突然出现的异常情况，使机械设备得以稳步运行。

结束语：

由此可以看出，电力拖动系统是将电力能源与机械设备结合一体的组合技术，其不仅带动着机械设备的运行，同时也保护机械设备，避免其过度磨损。

参考文献：

[1]刘继宗.电力拖动系统运行的安全性稳定性分析[J].科技创新与应用，2013，04：144.

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