電力拖動畢業論文

　　電力拖動系統是指由電動機作為機械的推動力量,拖動各類裝置進行轉動,並保證機械裝置能夠正常運轉,從而能夠完成生產任務的系統。下面是小編為大家整理的，供大家參考。

　　篇一

　　《 試論電力拖動自動控制系統 》

　　摘要：隨著社會的高速發展，更多電器的出現導致電力的需求不斷攀升，因而人們對電力拖動控制系統自動化程度提出了更高更新的要求。鑑於此，擬通過對電力拖動控制系統的設計原理、設計方案的確定、設計應遵循的規章以及安全防護等內容進行分析，為使用者與企業提供借鑑與參考。

　　關鍵詞：電力拖動 自動控制 執行

　　中圖分類號：TM76 文獻標識碼：A 文章編號：1007-3973***2012***010-028-02

　　1 引言

　　隨著科技日新月異的發展，機械自動化程度與生產水平達到了前所未有的高度，在當前的工業生產領域中，電力拖動自動控制系統得到了廣泛的應用。電力拖動自動控制系統的優勢在於：一方面可以保障自身系統安全穩定執行;另一方面可以滿足企業機械生產要求。電力拖動系統可以很好的對電動機、各類繼電器等原件進行保護，進而減少系統執行過程中故障發生概率。因此，研究電力拖動自動控制系統，提升其自動化程度，增強其安全性，完善其功能，對於企業而言是至關重要的。

　　2 電力拖動系統自動控制原理及其設計

　　2.1 電力拖動系統自動控制原理

　　操作人員在電力拖動控制系統執行過程中可以得到電動機各資訊的反饋，例如電流反饋等。在電力拖動控制系統中，電氣裝置是實現機械自動控制的核心器件。計算機系統在此過程中的主要作用是顯示資訊顯示、執行連鎖、安全保護等資訊，同時其也是電力拖動系統自動控制實現的唯一途徑。

　　在計算機系統中，操作人員可以利用計算機根據實際生產需求實行不同的自動控制方案。電力拖動自動控制主要是利用計算機完成邏輯計算、功能模組化、程式設計等工作，然後為操作人員提供獨立於機械裝置的儀器驅動程式，方便使用者可以較快的將程式與自己的系統進行對接測試，方便程式設計。雖然電力拖動自動控制系統的各項引數及要求的設定“因人而異”。但從系統的本質來講，系統構成的基本原理還是殊途同歸的，即以計算機為系統的集中控制中心，訊號輸入給計算機下達指令，訊號輸出執行指令。電力拖動自動控制系統計算機接收訊號與輸出訊號的系統反應如圖1所示。

　　2.2 電力拖動自動控制系統方案的確定

　　在電力拖動自動控制設計方面，是否確定好方案與控制方式將會決定整個設計能否成功。如果巨集觀方案是正確切實可行的，那麼生產裝置各項指標達到要求的可能性才能得到保障。在設計時，即便出現某個控制環節設計的錯誤，也可以通過不斷改進與測試達到要求，但如果巨集觀方案一開始就制定有問題，那麼設計工作必須等到方案明確後重新開始。

　　學術領域認為，所謂電力拖動自動控制方案，其主要是依據不同的生產工藝要求，例如根據運動要求、加工效率、零部件加工精度等條件來決定電動機執行、型別、數量、傳動方式等控制要求。最後將這些調研好的工藝要求與控制要求相結合，作為電氣控制原理圖設計電器原件選擇的重要參考憑證。譬如說，在設計效率要求較高的加工機床時，拖動方式可以隨機變化，如可以使用直流拖動，也可以使用集中拖動等。確定好拖動方案後，拖動電動機的數量以及各項引數也隨之明瞭，控制方式的選擇就是控制要求的選擇。

　　2.3 電力拖動系統自動控制電動機的選擇

　　在確定好電力拖動系統設計方案後，需要根據實際需求對電動機的數量、規格及各項引數如額定轉速、功率等進行選擇與確定。筆者通過總結，歸納出電動機在選擇方面應當遵循以下幾點：

　　***1***電動機功率的選擇應當與生產機械標準要求直接掛鉤，要選擇與其相匹配，能夠擁有一定負載的電動機，這樣，才能保證生產機械的正常執行。此外，在明確電動機功率時，還需對以下三大要素進行綜合考慮：1***允許過載能力;2***啟動能力;3***電動機發熱。確決定電動機功率選擇的核心條件是電動機容量，通常，電動機容量容易受外界環境影響，所以電動機額定功率的確定要進行多次校驗確認。

　　***2***電動機採用直流還是交流電需要結合企業經濟、技術等方面綜合考量，筆者認為，通常情況，企業只需要選擇操作簡單，穩定性強、維護遍歷、價格低廉的交流非同步電動機即可。但如果所在企業生產機械功率大、調速範圍廣，則可以採用調速效能優質的直流電動機。

　　***3***電動機額定轉速需要結合以下方面來選擇，主要是看所在企業機械匹配的技術經濟程度，如企業所需電動機需擁有較高的使用壽命，並較少使用，那麼就需要結合企業經濟、技術等多方面因素來選擇;如果企業使用電動機頻繁，那麼該電動機額定轉速就需要以電動機的動能儲存量來選擇。

　　***4***必須在供電電網電壓基礎上選擇電動機額定電壓各引數，必須保證兩者一致。電動機機構形式要根據企業的作業環境進行選擇。

　　總而言之，電動機數量、規格以及各項引數的選擇應當根據企業的經濟、技術、作業環境、使用需求等多方面綜合考慮來選擇，要保證所選擇的電動機既能滿足企業生產機械的實際需求，又能夠保證其執行的可靠性與實惠。

　　2.4 電力拖動設計中電器控制線路的設計

　　拖動方案與電動機的選擇之後，其次是電器控制線路的設計。電器控制線路是整個電器選擇與安裝圖設計的主要依據，通常，電器控制線路的設計方法是，根據所有部件不同的需求，根據控制線路的總體框架來細化區域性線路，最後根據生產機械的實際需求與相互關聯，將區域性線路統籌規劃到線路總體框架中，形成一個完整的控制線路。

　　設計前期調研：控制線路設計之初，設計者需要對企業生產工藝與機械實際需求進行調研。對於一般企業而言，控制線路僅需要滿足下屬三種功能即可：即制動、起動與反向。生產機械工藝較大的企業通常還需要平滑調速、安全預警功能等。另外，操作者能否對控制線路做出及時反應，能否進行操作等問題也都需要設計人員在設計前調研明白。

　　設計過程的掌控：控制線路能否穩定安全執行取決於控制線路工作是否安全與穩定，因此在選擇設計元件時，應當採用效能良好、使用期限長、抗干擾能力強、安全可靠、穩定的繼電器，同時在規劃具體線路時，筆者認為，設計人員還需要注意以下幾點內容： 　　***1***觸頭的設計，要保證所有電器觸頭必須全部正確對接。例如同一電器，如果將常閉與常開的輔助頭放在一起，那麼當將它們接在不同相的電源上時，很可能由於限位開關上的常開/閉觸頭產生電位差使得電路短路，如果線路沒有良好的絕緣性，那麼勢必會造成電路短路事故。

　　***2***設計電器線圈聯接時，要保證所有電器線圈正確聯接。串聯的兩個電器線圈一般不能出現在交流控制電路中，即便串聯的兩個線圈的額定電壓和等同於外加電壓，也不允許非並聯線圈連線。要實現接觸器與接觸器，接觸器與線圈的同步，應當將所有線圈並聯在電路中，使所有線圈承受相同的額定電壓。

　　***3***設計後的控制機構，其後期維護與操作必須簡單明瞭，在操作人員採用某種控制方式控制時，可以根據實際需求迅速、快捷的切換到其他控制方式，例如，在進行自動控制時，可以根據需求直接切換到手動控制，所有電控裝置都需保證其後期執行的穩定性與維護的便利性，同時還需為其配置隔離電器，以便在儀器出現故障時進行搶修。

　　2.5 電力拖動自動控制系統設計應遵循的原則

　　筆者通過總結，歸納出當前電力拖動自動控制系統在設計時應當遵循的原則：

　　***1***經濟簡單化原則。企業在選擇電力拖動自動控制系統時，都想要低廉的價格換來可靠的電力拖動控制系統。因此在設計過程中，設計人員應當盡最大努力將系統不必要的電器與觸頭數量進行減少，線路設計應當最優化。

　　***2***穩定、安全、可靠性原則。在經濟簡單化原則基礎上選擇穩定性、可靠性、安全性較強的元件。

　　3 電力拖動自動控制系統的安全防護

　　任何系統的出現都需要制定想匹配的安全防護措施，電力拖動自動控制系統亦是如此，一般情況下，電力拖動自動控制系統的安全防護分為兩種：一種是計算機系統保護;另一種是電器保護。電器保護是最基本，也是必要的保護，其通常有過流保護、短路保護、欠壓保護以及熱保護。而計算機系統保護則是不可或缺的保護，它屬於高階保護，主要是對確保系統執行、維穩等進行保護。筆者在下文將從以下幾點對電力拖動自動控制系統的安全防護進行分析：

　　***1***短路保護：短路故障一般是因為電流短路而造成區域性電氣裝置絕緣體過熱損害，電流過大，容易造成強大的電磁脈衝進而產生電動應力，進而損害電力拖動自動控制系統或各種電器裝置。

　　***2***過流保護：如果使用電動機不當，很容易使得電動機超負荷運作，這樣會引起電動機區域性過電流，一般的過電流能量是正常啟動電動機電流的數倍，因此容易損害電動機及系統元器件。

　　***3***欠壓保護：系統執行過程中，如果電源電壓不能滿足電動機正常運作的需求，容易造成系統因欠壓而減緩電動機速率甚至同志運作，當負載矩不變時，可以適當的增加電源來提壓。另外，欠壓還會造成電氣釋放問題，進而影響系統所有器件的正常工作，情況嚴重時還會出現系統故障。所以，筆者認為，當電壓達到電動機電壓臨界值時，可以採取切斷電源措施來進行保護。

　　***4***熱保護：任何元器件在經過長時間工作時都會出現過熱現象，如果電動機繞組或長時間超載執行，那麼勢必會造成自身溫度高於允許值，進而導致電動機出現故障，為避免過熱損害，可以採用多個電動機相替換的方法進行熱保護。

　　***5***安全鏈：安全鏈的保護主要涉及五個方面。1***欠壓保護的控制;2***過流保護的控制;3***水壓保護;4***油壓保護;5***軸瓦溫度保護。安全鏈是將上述五種保護串聯在一起的保護，無論其中哪個環節出現問題，計算機都會直接將自動控制系統關閉。

　　***6***執行連鎖和啟動連鎖的保護：當計算機接收到訊號後，電力拖動自動控制的實現主要是通過計算機所配置的程式完成，該過程主要是預防系統執行時訊號條件的消失或電動機缺乏條件啟動的保護。

　　4 結論

　　本文通過對電力拖動自動控制系統各方面的研究，提出了加強、完善系統設計與安全防護的意見，以期為設計者與使用者提供幫助。

　　參考文獻：

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　　篇二

　　《 同步電動機的電力拖動原理 》

　　摘要：由於同步電動機在穩定執行時，其轉速等於同步轉速，雖然同步電動機的機械特性較為簡單，但由於同步電動機僅在同步轉速下才能產生恆定的同步電磁轉矩，不能採取直接起動的方法，而必須採取專門的方法來起動。本文主要討論同步電動機的電力拖動問題。

　　關鍵詞：同步;電動機;電力拖動

　　由於同步電動機在穩定執行時，其轉速等於同步轉速，雖然同步電動機的機械特性較為簡單，但由於同步電動機僅在同步轉速下才能產生恆定的同步電磁轉矩，不能採取直接起動的方法，而必須採取專門的方法來起動。

　　1、同步電動機的起動

　　同步電動機在正常執行時，轉子恆以同步轉速旋轉，使旋轉的轉子磁場與定子因電磁作用而產生的旋轉磁場保持相對靜止，使得同步電動機產生穩定的電磁轉矩，故同步電動機能夠帶動負載穩定地並恆以同步速度執行。但是要利用這兩個定、轉子磁場之間的作用使電動機在50Hz的交流電源下從靜止狀態起動起來卻是非常困難的。

　　如果三相定子繞組接人三相對稱電源時，所建立的定子磁場N極正好擦過巳勵磁的轉子磁極的S極面，由於異性磁極的吸引作用，定子磁場力圖將靜止的轉子吸著與它一同旋轉。但由於轉子有著相當大的機械慣性，當轉子尚未來得及向前轉動時，定子磁場的N極已轉到了轉子D極的後面。它又力圖將轉子拉向倒退。在轉子仍未反應過來時，定子磁場的"極又轉到了轉子S極的前方，苒度要將轉子向前拉……如此反覆，致使轉子只能在原處擺動而旋轉不起來。因此不能在額定電源下直接起動是同步電動機的主要缺點之一。為了使同步電動機得以起動，目前可採用的方法主要有三種。

　　1.1輔助電動機起動

　　選用一臺和同步電動機極數相同的非同步電動機作為輔助電動機來牽引同步電動機。起動時在同步電動機轉子尚未加入勵磁的情況下，先用輔助電動機將轉子牽引到接近同步轉速，然後採用自整步法，在同步電動機轉子勵磁繞組中通入直流勵磁電流，再利用整步轉矩將同步電動機接入電網，這時在定、轉子磁場的共同作用下將轉子拉入同步執行。此時輔助電動機巳失去作用，為減小不必要的損耗，可切斷輔助電動機電源使它與主機脫離並停止執行。該方法只適用於空載起動或同步調相機的起動，其所需裝置多、操作複雜。

　　1.2非同步起動

　　現代大多數同步電動機，在其轉子上都裝有類似非同步電動機的籠型繞組***稱為起動繞組或阻尼繞組***。在定子接通電源後，起動繞組中便能產生非同步電磁轉矩起動電動機，等轉速接近同步轉速時，再通入勵磁電流，利用同步電磁轉矩將電動機牽入同步轉速。這種起動方法是目前同步電動機最常用的起動方法。

　　非同步起動時，勵磁繞組不能開路，否則由於勵磁繞組匝數很多，定子旋轉磁場將在勵磁繞組內感應很高的電壓，可能會擊穿勵磁繞組的匝間絕緣，甚至造成人身事故。非同步起動時，勵磁繞組也不能直接短路。如果直接短路，勵磁繞組中將感生一個很大單相電流，此單相電流與旋轉氣隙磁場相互作用，將產生一個較大附加轉矩***單軸轉矩〉。因為非同步起動時實際的起動轉矩是起動繞組產生的非同步轉矩和單軸轉矩之和***兩者合成〉。通常選用一個阻值為勵磁繞組本身阻值10倍左右的起動電阻與轉子勵磁繞組串接，以減小勵磁繞組中的感應電流，削弱單軸轉矩對起動的影響。

　　2、同步電動機的變頻調速

　　同步電動機是以其轉速"與供電電源頻率力之間保持嚴格同步關係而命名的，即只要電源頻率保持不變，同步電動機的轉速就恆定不變而與負載大小無關。因此要改變同步電動機的轉速，只有通過改變其供電電源的頻率來達到，即採用變頻調速的方法。

　　2.1他控式同步電動機變頻調速系統

　　他控式同步電動機變頻調速系統中的變頻裝置可以採用交-直-交變頻器，也可採用交-交變頻器。該系統結構簡單，控制方便，只需一臺變頻器供電，成本低廉。可作為變頻起動裝置，實現同步電動機的軟起動;也可用於多臺同步電動機的群調速系統。但由於沒有轉速反饋，他控式變頻調速方法雖然可以實現同步電動機的轉速調節，但就像同步電動機接在工頻電網上一樣，存在轉子振盪和失步的隱患，這是他控式同步電動機

　　2.2自控式同步電動機變頻調速系統

　　與他控式同步電動機變頻調速相比，自控式同步電動機變頻調速的最大特點就是從根本上消除了同步電動機轉子振盪和失步的隱患。因為自控式同步電動機變頻調速系統在電動機軸端裝有一臺轉子位置檢測器，由它發出的訊號控制給定子供電的變頻裝置電力電子器件的導通順序和頻率，使定子旋轉磁場的轉速和轉子旋轉的轉速相等，始終保持同步，因此不會因負載衝擊等造成失步現象。這種調速方式適用於快速可逆執行和負載變化劇烈的場合。

　　自控式同步電動機變頻調速系統中的變頻裝置，可採用交-直-交型，也可採用交-交型。自控式同步電動機變頻調速系統中的同步電動機，從電機結構上看，它是交流的，但從其工作原理上看，就像是一臺直流電動機。它採用電力電子逆變器和轉子位置檢測器，代替了容易產生火花的旋轉接觸式換向器，即用電子換向取代機械換向。因此自控式同步電動機變頻調速系統又稱為無換向器電動機的調速系統。自控式變頻同步電動機也稱為無換向器電動機。根據調速系統所採用的變頻裝置不同，無換向器電動機可分為交流和直流兩類。採用交-直-交變頻裝置時，其逆變器由直流電源供電，故稱為直流無換向器電動機;採用交-交變頻裝置時，其逆變器由交流電源供電，故稱為交流無換向器電動機。

　　3、同步電動機的功率因數補償應用

　　隨著電力系統日益擴大，執行在系統上的主要負載是非同步電動機與變壓器。因此，電網就要擔負很大一部分電感性的無功功率，導致整個電網的功率因數降低，使得線路損耗和壓降增大，輸電質量變壞，電力系統執行也很不經濟。為此，就提出了提高電網功率因數的要求。而同步電動機在額定電壓和額定頻率下，在輸出功率不變的條件下，改變勵磁電流的大小，就可以改變流入同步電動機定子電流的性質。即正常勵磁時，同步電動機的定子電流與定子電壓同相位，相當於純電阻性負載;當勵磁電流比正常勵磁電流大時***處於過勵狀態***，同步電動機定子電流在相位上超前定子電壓，相當於電阻電容性負載;當勵磁電流小於正常勵磁電流時***處於欠勵狀態***，同步電動機定子電流在相位上滯後定子電壓，相當於電阻電感性負載。因此，同步電動機接人電網，通過調節其勵磁電流,能夠起到改善電網總功率因數的作用。一些大生產企業為了提高電網的功率因數，常使用同步電動機來補償電網的功率因數。

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