浅谈电力拖动系统稳定运行的条件与方法

侯 锐

(长春汽车工业高等专科学校，吉林 长春 130011)

随着科技日新月异的发展，自动化的生产水平和能力也发生了翻天覆地的变化，而电力拖动系统中的安全性和控制性也在工业生产的工程中受到越来越多的关注，电力拖动系统所带来的各种优点也被人们所发现，现在的工业生产对电力拖动的应用已经非常广泛。

一、电力拖动系统

1.电力拖动系统稳定运行的概念

在电力推动系统中，假设其原来是在同一个运动速度中进行工业生产的，当受到负载转矩的变化和电源电压的变化时，而系统的转速发生变大或变小的改变，改变了原先自己的转速，打破了原有的平衡状态，在这种状态下，电力拖动系统将产生新的转速，并且能持续一段时间，之后由新的转速所带来的新的平衡状态，从而使工业生产进行新的运行，这就说明该系统的运行是非常稳定的。或者是负载转矩的变化和电源电压的变化所带来的副作用消失了，新的转速又变成了原有的转速，而电力拖动系统又恢复了正常的运行，也可以说明该系统的运行是非常稳定的。当负载转矩的变化和电源电压的变化所带来的副作用消失了，电力推动系统的转速却无限的上升或者无限的下降，这就证明该系统的运行是不稳定的。

2.电力拖动系统的工作原理

电力拖动系统方向的判断是以电动机在没有任何障碍和干扰的情况下，如果还能正常旋转，那么旋转方向就判定为正方向。当电磁的转矩和转速所形成的方向与电动机的旋转完全方向一致时，则规定为正，同理旋转方向完全不一样则规定为负。以此为基准，就可以判断出电力拖动系统当时的加速、减速和恒速的运动状况。

电力拖动系统中主要是用电气设备来进行控制的，而这种控制也可以用自身电器保护这种形式来表达，除此之外的安全保护、运行连锁和信息显示等其他方面都是用计算机来进行控制和运行的。用计算机来对电力拖动系统进行控制和运行还有许多种不同的办法，这些办法主要用编写程序、画面操作和逻辑运算等步骤来进行，比如在电力拖动系统中，仪器操作步骤和其设备是没有任何关联，用户通过计算机把仪器和设备系统连接到一起，这样不仅使编程容易，还能方便了解各个系统的组成形态，瞬间提升了系统的安全性和可靠性。

3.负载的机械性和过渡

负载的机械特性可分为风机泵类负载、恒转矩负载和恒功率负载。负载在电动机上的应用率非常广泛，所以为了完善电力拖动系统,就必须先对负载进行了解。首先要熟练地知道风机泵类负载、恒转矩负载、恒功率负载和负载方程式，其次要清楚地了解负载的曲线图，结合所学的动力学对负载进行分析，分析出负载的运动过程，也就是负载的特性。

当过渡受到外围环境所干扰或人为原因所干扰时，负载转矩的参数就会发生变化，那么电力拖动系统的稳定就会被破坏。为了保证电力拖动系统的稳定，要明确按照电动机机械性产生变化来确定过渡的运行。

4.电动机

电动机分成安装方式和防护方式两种，其中安装方式又分成立式和卧式，防护方式又分成封闭式、开启式、防爆式和防护式。

电动机的工作可以用连续工作制来表达，但绝大多数情况是，电动机的工作形式和生产机械是相同的，都是从周期断续工作制、连续工作制和短期工作制这三个方面进行选择的。

电动机的好与坏是决定电力拖动系统的成败，也是电力拖动系统最为关键和重要的步骤，因此电动机的选择要慎重，必须要参考电动机本身和周围所有的数据来选择，比如电动机的功率、电动机的类型、所需电动机的数量、电动机的结构形式和电动机的额定电压、电动机的电流等。在选择电动机时，还要考虑它的价格、质量、维修和构造等这几个方面。

电动机的构造、机械的能力和形式，必须完全按照生产要求进行生产，做到机械的类别、形式、负载条件完全相同并且相互吻合，只有满足此条件才可以保证电动机的质量合格、机械运行正常，使电力拖动系统发挥出最完美的作用和效果，使电动机可以在有效的距离内实施监控和启动。在生产运行的过程中，会发现电动机的容量是非常重要的一个环节，我们在选择电动机时应当重视起来。电动机在工作时所要求的周围环境也是非常重要的，需要温度慢慢地提升或者接近规定的温度值。在现实的机械运动过程中，往往达不到理想的温度值，这就导致电动机在运行时的机械散热作用和拖动负载作用不能发挥出最大的效果。在选择电动机的容量时，必须要能正确地判定额定功率的值，但在现实环境的影响下，额定功率总是变得异常艰难，这就要求我们要熟知并掌握电动机相关的依据和相关的理论，并通过合理的分析和试验。电动机的额定转速是根据技术、经济和使用数据来决定的，比如，在一个电动机运行过程中启动和制动的次数较少时，就可以用技术和经济两方面来选择电动机，而一个电动机运行过程中启动和制动的次数较多时，就可以用储蓄量来选择电动机。

5.安全保护

电力拖动系统最不能忽略的问题便是安全保护，它可分为电器保护和计算机保护。电器保护是最简单的也是最基础的，又可以成为短路保护、热保护、过流保护和欠电压保护等。短路保护就是防止因电流的短路，导致一些绝缘电气设备受到机械上的故障或损坏的状况，或者制止在电流所产生的电动应力作用下，使电动机的绕线、延伸电路的绕线和其他零件、设备受到故障或损坏。热保护就是防止因电动机的运行时间过长，或电动机的运行超载时间过长所产生出来大量的热量的情况，因为这些热量使绕线温度远远超过了所规定的正常温度的范围，最终会破坏电动机的运行，或使电动机没有办法正常进行工作。过流保护就是防止电动机在运行前出现不能准确启动，或者电动机在运行前负载过大所形成的电流量会破坏传动机的零件，使电动机受到故障或损坏的状况。欠电压保护就是防止电动机的电源电压降得太低，使电动机运行过程中的转速也慢慢地降低甚至停止运行，造成设备的电气泄漏，电路受到故障或损坏的情况。

二、电力拖动系统运行方法的分析

1.系统的稳定性

负载转矩发生变化时，电动机在惯性的作用下使转速慢慢变大或者慢慢变小，又因为电枢电流和电磁的转矩没有变化，产生电动机在全新的一个速度点上变得稳定，假设把电动机的转速设计成是上升的，那么电磁的转矩就会不断下降，电枢电流也会不断下降，直到形成一个能满足所有条件的速度点，并按新的速度继续稳定地运行。当电动机产生新的稳定点后，同时负载转矩也发生变化，那么负载转矩会慢慢变回了原有的速度，而电动机在惯性的作用下转速也慢慢地恢复，又因为电枢电流和电磁的转矩没有变化，所以电动机在新的速度稳定后，又变回了原有的速度点。

2.稳定运行的条件和分析方法

通过对系统稳定性的分析我们可以得出，电力拖动系统的稳定点、在电动机机械性转速的稳定点与负载机械性转速的稳定点，所交叉的转速点是不同的。也可以说，电动机机械性转速的稳定点与负载机械性转速的稳定点，这两者的变化基本不能影响电力拖动系统的稳定点。由此得出，电动机机械性转速的稳定点与负载机械性转速的稳定点，是电力拖动系统的稳定点必要条件。

通过对电力拖动系统的代数法和图解法分析，可以得出以下分析方法和分析过程：第一，在电力拖动系统中，电动机机械性和负载机械性存在着相同的特性。第二，通过对电力拖动系统的条件和对原有的运行状况进行分析，可以知道电力拖动系统的稳定性和它的运行状态。第三，电动机的运行是在没有任何障碍干扰的情况下进行的，如果发生了干扰，通过对原有数据和现有数据的分析，能得出新的负载转速和电磁转矩的数据。第四，通过对过渡和沿线所经过的电动机机械性的分析，可以得出当电力拖动系统的稳定没有被破坏时，电磁的转矩是根据负载转矩决定的。第五，过渡是按照电动机机械性所运行的，当电磁转矩和负载转矩互相影响彼此大小时，电动机机械性和负载转矩的交叉处产生新的稳定点。第六，按照电力拖动系统运行的要求，对过渡的特殊点和重要段做出分析。

从物理方向来看，电动机机械性稳定点与负载机械性稳定点在同一点，而电力拖动系统稳定点在另外一点，由此得出负载转矩的机械性倒数要大于电动机的机械性所形成的倒数。

例如，在下坡时电力机车的电力拖动系统：第一，确定电动机机械性和负载转矩机械性在同一个坐标里，假定电动机运行方向为正方向，当电力机车在水平路段上运行时，负载机械性变为因为重力摩擦力而产生的阻隔恒定负载转矩。第二，通过对电力拖动系统稳定运行的分析，得出电力机车稳定点的数据。第三，在所得到的电力机车稳定点上，确定电力机车的正方向。第四，在下坡运行的电力机车，虽然可以排除自身稳定点的任何障碍和干扰，但避免不了因为下坡所带来的重力分解，所以在下坡时，负载转矩机械性产生了新的变化，由阻隔恒定负载转矩转变为拖动转矩。第五，因为稳定点的变化，使得过渡要根据电动机机械性运行到新的稳定点上。第六，根据以上的数据得出电力机车的新速度。

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