電力拖動畢業(yè)論文
電力拖動系統(tǒng)是指由電動機作為機械的推動力量,拖動各類設(shè)備進行轉(zhuǎn)動,并保證機械設(shè)備能夠正常運轉(zhuǎn),從而能夠完成生產(chǎn)任務(wù)的系統(tǒng)。下面是學(xué)習(xí)啦小編為大家整理的電力拖動畢業(yè)論文，供大家參考。
電力拖動畢業(yè)論文篇一
《 試論電力拖動自動控制系統(tǒng) 》
摘要：隨著社會的高速發(fā)展，更多電器的出現(xiàn)導(dǎo)致電力的需求不斷攀升，因而人們對電力拖動控制系統(tǒng)自動化程度提出了更高更新的要求。鑒于此，擬通過對電力拖動控制系統(tǒng)的設(shè)計原理、設(shè)計方案的確定、設(shè)計應(yīng)遵循的規(guī)章以及安全防護等內(nèi)容進行分析，為使用者與企業(yè)提供借鑒與參考。
關(guān)鍵詞：電力拖動 自動控制 運行
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(fā)展，機械自動化程度與生產(chǎn)水平達到了前所未有的高度，在當(dāng)前的工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中，電力拖動自動控制系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用。電力拖動自動控制系統(tǒng)的優(yōu)勢在于：一方面可以保障自身系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行;另一方面可以滿足企業(yè)機械生產(chǎn)要求。電力拖動系統(tǒng)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(tǒng)運行過程中故障發(fā)生概率。因此，研究電力拖動自動控制系統(tǒng)，提升其自動化程度，增強其安全性，完善其功能，對于企業(yè)而言是至關(guān)重要的。
2 電力拖動系統(tǒng)自動控制原理及其設(shè)計
2.1 電力拖動系統(tǒng)自動控制原理
操作人員在電力拖動控制系統(tǒng)運行過程中可以得到電動機各信息的反饋，例如電流反饋等。在電力拖動控制系統(tǒng)中，電氣設(shè)備是實現(xiàn)機械自動控制的核心器件。計算機系統(tǒng)在此過程中的主要作用是顯示信息顯示、運行連鎖、安全保護等信息，同時其也是電力拖動系統(tǒng)自動控制實現(xiàn)的唯一途徑。
在計算機系統(tǒng)中，操作人員可以利用計算機根據(jù)實際生產(chǎn)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、功能模塊化、編程等工作，然后為操作人員提供獨立于機械設(shè)備的儀器驅(qū)動程序，方便使用者可以較快的將程序與自己的系統(tǒng)進行對接測試，方便編程。雖然電力拖動自動控制系統(tǒng)的各項參數(shù)及要求的設(shè)定“因人而異”。但從系統(tǒng)的本質(zhì)來講，系統(tǒng)構(gòu)成的基本原理還是殊途同歸的，即以計算機為系統(tǒng)的集中控制中心，信號輸入給計算機下達指令，信號輸出執(zhí)行指令。電力拖動自動控制系統(tǒng)計算機接收信號與輸出信號的系統(tǒng)反應(yīng)如圖1所示。
2.2 電力拖動自動控制系統(tǒng)方案的確定
在電力拖動自動控制設(shè)計方面，是否確定好方案與控制方式將會決定整個設(shè)計能否成功。如果宏觀方案是正確切實可行的，那么生產(chǎn)設(shè)備各項指標達到要求的可能性才能得到保障。在設(shè)計時，即便出現(xiàn)某個控制環(huán)節(jié)設(shè)計的錯誤，也可以通過不斷改進與測試達到要求，但如果宏觀方案一開始就制定有問題，那么設(shè)計工作必須等到方案明確后重新開始。
學(xué)術(shù)領(lǐng)域認為，所謂電力拖動自動控制方案，其主要是依據(jù)不同的生產(chǎn)工藝要求，例如根據(jù)運動要求、加工效率、零部件加工精度等條件來決定電動機運行、類型、數(shù)量、傳動方式等控制要求。最后將這些調(diào)研好的工藝要求與控制要求相結(jié)合，作為電氣控制原理圖設(shè)計電器原件選擇的重要參考憑證。譬如說，在設(shè)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。確定好拖動方案后，拖動電動機的數(shù)量以及各項參數(shù)也隨之明了，控制方式的選擇就是控制要求的選擇。
2.3 電力拖動系統(tǒng)自動控制電動機的選擇
在確定好電力拖動系統(tǒng)設(shè)計方案后，需要根據(jù)實際需求對電動機的數(shù)量、規(guī)格及各項參數(shù)如額定轉(zhuǎn)速、功率等進行選擇與確定。筆者通過總結(jié)，歸納出電動機在選擇方面應(yīng)當(dāng)遵循以下幾點：
(1)電動機功率的選擇應(yīng)當(dāng)與生產(chǎn)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(chǎn)機械的正常運行。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(fā)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(huán)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)電動機采用直流還是交流電需要結(jié)合企業(yè)經(jīng)濟、技術(shù)等方面綜合考量，筆者認為，通常情況，企業(yè)只需要選擇操作簡單，穩(wěn)定性強、維護遍歷、價格低廉的交流異步電動機即可。但如果所在企業(yè)生產(chǎn)機械功率大、調(diào)速范圍廣，則可以采用調(diào)速性能優(yōu)質(zhì)的直流電動機。
(3)電動機額定轉(zhuǎn)速需要結(jié)合以下方面來選擇，主要是看所在企業(yè)機械匹配的技術(shù)經(jīng)濟程度，如企業(yè)所需電動機需擁有較高的使用壽命，并較少使用，那么就需要結(jié)合企業(yè)經(jīng)濟、技術(shù)等多方面因素來選擇;如果企業(yè)使用電動機頻繁，那么該電動機額定轉(zhuǎn)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(wǎng)電壓基礎(chǔ)上選擇電動機額定電壓各參數(shù)，必須保證兩者一致。電動機機構(gòu)形式要根據(jù)企業(yè)的作業(yè)環(huán)境進行選擇。
總而言之，電動機數(shù)量、規(guī)格以及各項參數(shù)的選擇應(yīng)當(dāng)根據(jù)企業(yè)的經(jīng)濟、技術(shù)、作業(yè)環(huán)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(yè)生產(chǎn)機械的實際需求，又能夠保證其運行的可靠性與實惠。
2.4 電力拖動設(shè)計中電器控制線路的設(shè)計
拖動方案與電動機的選擇之后，其次是電器控制線路的設(shè)計。電器控制線路是整個電器選擇與安裝圖設(shè)計的主要依據(jù)，通常，電器控制線路的設(shè)計方法是，根據(jù)所有部件不同的需求，根據(jù)控制線路的總體框架來細化局部線路，最后根據(jù)生產(chǎn)機械的實際需求與相互關(guān)聯(lián)，將局部線路統(tǒng)籌規(guī)劃到線路總體框架中，形成一個完整的控制線路。
設(shè)計前期調(diào)研：控制線路設(shè)計之初，設(shè)計者需要對企業(yè)生產(chǎn)工藝與機械實際需求進行調(diào)研。對于一般企業(yè)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(chǎn)機械工藝較大的企業(yè)通常還需要平滑調(diào)速、安全預(yù)警功能等。另外，操作者能否對控制線路做出及時反應(yīng)，能否進行操作等問題也都需要設(shè)計人員在設(shè)計前調(diào)研明白。
設(shè)計過程的掌控：控制線路能否穩(wěn)定安全運行取決于控制線路工作是否安全與穩(wěn)定，因此在選擇設(shè)計元件時，應(yīng)當(dāng)采用性能良好、使用期限長、抗干擾能力強、安全可靠、穩(wěn)定的繼電器，同時在規(guī)劃具體線路時，筆者認為，設(shè)計人員還需要注意以下幾點內(nèi)容： (1)觸頭的設(shè)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，那么當(dāng)將它們接在不同相的電源上時，很可能由于限位開關(guān)上的常開/閉觸頭產(chǎn)生電位差使得電路短路，如果線路沒有良好的絕緣性，那么勢必會造成電路短路事故。
(2)設(shè)計電器線圈聯(lián)接時，要保證所有電器線圈正確聯(lián)接。串聯(lián)的兩個電器線圈一般不能出現(xiàn)在交流控制電路中，即便串聯(lián)的兩個線圈的額定電壓和等同于外加電壓，也不允許非并聯(lián)線圈連接。要實現(xiàn)接觸器與接觸器，接觸器與線圈的同步，應(yīng)當(dāng)將所有線圈并聯(lián)在電路中，使所有線圈承受相同的額定電壓。
(3)設(shè)計后的控制機構(gòu)，其后期維護與操作必須簡單明了，在操作人員采用某種控制方式控制時，可以根據(jù)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(jù)需求直接切換到手動控制，所有電控設(shè)備都需保證其后期運行的穩(wěn)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(xiàn)故障時進行搶修。
2.5 電力拖動自動控制系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)遵循的原則
筆者通過總結(jié)，歸納出當(dāng)前電力拖動自動控制系統(tǒng)在設(shè)計時應(yīng)當(dāng)遵循的原則：
(1)經(jīng)濟簡單化原則。企業(yè)在選擇電力拖動自動控制系統(tǒng)時，都想要低廉的價格換來可靠的電力拖動控制系統(tǒng)。因此在設(shè)計過程中，設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)盡最大努力將系統(tǒng)不必要的電器與觸頭數(shù)量進行減少，線路設(shè)計應(yīng)當(dāng)最優(yōu)化。
(2)穩(wěn)定、安全、可靠性原則。在經(jīng)濟簡單化原則基礎(chǔ)上選擇穩(wěn)定性、可靠性、安全性較強的元件。
3 電力拖動自動控制系統(tǒng)的安全防護
任何系統(tǒng)的出現(xiàn)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(tǒng)亦是如此，一般情況下，電力拖動自動控制系統(tǒng)的安全防護分為兩種：一種是計算機系統(tǒng)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(tǒng)保護則是不可或缺的保護，它屬于高級保護，主要是對確保系統(tǒng)運行、維穩(wěn)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(tǒng)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局部電氣設(shè)備絕緣體過熱損害，電流過大，容易造成強大的電磁脈沖進而產(chǎn)生電動應(yīng)力，進而損害電力拖動自動控制系統(tǒng)或各種電器設(shè)備。
(2)過流保護：如果使用電動機不當(dāng)，很容易使得電動機超負荷運作，這樣會引起電動機局部過電流，一般的過電流能量是正常啟動電動機電流的數(shù)倍，因此容易損害電動機及系統(tǒng)元器件。
(3)欠壓保護：系統(tǒng)運行過程中，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(tǒng)因欠壓而減緩電動機速率甚至同志運作，當(dāng)負載矩不變時，可以適當(dāng)?shù)脑黾与娫磥硖釅骸Ａ硗?，欠壓還會造成電氣釋放問題，進而影響系統(tǒng)所有器件的正常工作，情況嚴重時還會出現(xiàn)系統(tǒng)故障。所以，筆者認為，當(dāng)電壓達到電動機電壓臨界值時，可以采取切斷電源措施來進行保護。
(4)熱保護：任何元器件在經(jīng)過長時間工作時都會出現(xiàn)過熱現(xiàn)象，如果電動機繞組或長時間超載運行，那么勢必會造成自身溫度高于允許值，進而導(dǎo)致電動機出現(xiàn)故障，為避免過熱損害，可以采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(lián)在一起的保護，無論其中哪個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，計算機都會直接將自動控制系統(tǒng)關(guān)閉。
(6)運行連鎖和啟動連鎖的保護：當(dāng)計算機接收到信號后，電力拖動自動控制的實現(xiàn)主要是通過計算機所配置的程序完成，該過程主要是預(yù)防系統(tǒng)運行時信號條件的消失或電動機缺乏條件啟動的保護。
4 結(jié)論
本文通過對電力拖動自動控制系統(tǒng)各方面的研究，提出了加強、完善系統(tǒng)設(shè)計與安全防護的意見，以期為設(shè)計者與使用者提供幫助。
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電力拖動畢業(yè)論文篇二
《 同步電動機的電力拖動原理 》
摘要：由于同步電動機在穩(wěn)定運行時，其轉(zhuǎn)速等于同步轉(zhuǎn)速，雖然同步電動機的機械特性較為簡單，但由于同步電動機僅在同步轉(zhuǎn)速下才能產(chǎn)生恒定的同步電磁轉(zhuǎn)矩，不能采取直接起動的方法，而必須采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(guān)鍵詞：同步;電動機;電力拖動
由于同步電動機在穩(wěn)定運行時，其轉(zhuǎn)速等于同步轉(zhuǎn)速，雖然同步電動機的機械特性較為簡單，但由于同步電動機僅在同步轉(zhuǎn)速下才能產(chǎn)生恒定的同步電磁轉(zhuǎn)矩，不能采取直接起動的方法，而必須采取專門的方法來起動。
1、同步電動機的起動
同步電動機在正常運行時，轉(zhuǎn)子恒以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，使旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子磁場與定子因電磁作用而產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場保持相對靜止，使得同步電動機產(chǎn)生穩(wěn)定的電磁轉(zhuǎn)矩，故同步電動機能夠帶動負載穩(wěn)定地并恒以同步速度運行。但是要利用這兩個定、轉(zhuǎn)子磁場之間的作用使電動機在50Hz的交流電源下從靜止?fàn)顟B(tài)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(zhuǎn)子磁極的S極面，由于異性磁極的吸引作用，定子磁場力圖將靜止的轉(zhuǎn)子吸著與它一同旋轉(zhuǎn)。但由于轉(zhuǎn)子有著相當(dāng)大的機械慣性，當(dāng)轉(zhuǎn)子尚未來得及向前轉(zhuǎn)動時，定子磁場的N極已轉(zhuǎn)到了轉(zhuǎn)子D極的后面。它又力圖將轉(zhuǎn)子拉向倒退。在轉(zhuǎn)子仍未反應(yīng)過來時，定子磁場的"極又轉(zhuǎn)到了轉(zhuǎn)子S極的前方，苒度要將轉(zhuǎn)子向前拉……如此反復(fù)，致使轉(zhuǎn)子只能在原處擺動而旋轉(zhuǎn)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，目前可采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(shù)相同的異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(zhuǎn)子尚未加入勵磁的情況下，先用輔助電動機將轉(zhuǎn)子牽引到接近同步轉(zhuǎn)速，然后采用自整步法，在同步電動機轉(zhuǎn)子勵磁繞組中通入直流勵磁電流，再利用整步轉(zhuǎn)矩將同步電動機接入電網(wǎng)，這時在定、轉(zhuǎn)子磁場的共同作用下將轉(zhuǎn)子拉入同步運行。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并停止運行。該方法只適用于空載起動或同步調(diào)相機的起動，其所需設(shè)備多、操作復(fù)雜。
1.2異步起動
現(xiàn)代大多數(shù)同步電動機，在其轉(zhuǎn)子上都裝有類似異步電動機的籠型繞組(稱為起動繞組或阻尼繞組)。在定子接通電源后，起動繞組中便能產(chǎn)生異步電磁轉(zhuǎn)矩起動電動機，等轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速時，再通入勵磁電流，利用同步電磁轉(zhuǎn)矩將電動機牽入同步轉(zhuǎn)速。這種起動方法是目前同步電動機最常用的起動方法。
異步起動時，勵磁繞組不能開路，否則由于勵磁繞組匝數(shù)很多，定子旋轉(zhuǎn)磁場將在勵磁繞組內(nèi)感應(yīng)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。異步起動時，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(zhuǎn)氣隙磁場相互作用，將產(chǎn)生一個較大附加轉(zhuǎn)矩(單軸轉(zhuǎn)矩〉。因為異步起動時實際的起動轉(zhuǎn)矩是起動繞組產(chǎn)生的異步轉(zhuǎn)矩和單軸轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子勵磁繞組串接，以減小勵磁繞組中的感應(yīng)電流，削弱單軸轉(zhuǎn)矩對起動的影響。
2、同步電動機的變頻調(diào)速
同步電動機是以其轉(zhuǎn)速"與供電電源頻率力之間保持嚴格同步關(guān)系而命名的，即只要電源頻率保持不變，同步電動機的轉(zhuǎn)速就恒定不變而與負載大小無關(guān)。因此要改變同步電動機的轉(zhuǎn)速，只有通過改變其供電電源的頻率來達到，即采用變頻調(diào)速的方法。
2.1他控式同步電動機變頻調(diào)速系統(tǒng)
他控式同步電動機變頻調(diào)速系統(tǒng)中的變頻裝置可以采用交-直-交變頻器，也可采用交-交變頻器。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，控制方便，只需一臺變頻器供電，成本低廉?？勺鳛樽冾l起動裝置，實現(xiàn)同步電動機的軟起動;也可用于多臺同步電動機的群調(diào)速系統(tǒng)。但由于沒有轉(zhuǎn)速反饋，他控式變頻調(diào)速方法雖然可以實現(xiàn)同步電動機的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，但就像同步電動機接在工頻電網(wǎng)上一樣，存在轉(zhuǎn)子振蕩和失步的隱患，這是他控式同步電動機
2.2自控式同步電動機變頻調(diào)速系統(tǒng)
與他控式同步電動機變頻調(diào)速相比，自控式同步電動機變頻調(diào)速的最大特點就是從根本上消除了同步電動機轉(zhuǎn)子振蕩和失步的隱患。因為自控式同步電動機變頻調(diào)速系統(tǒng)在電動機軸端裝有一臺轉(zhuǎn)子位置檢測器，由它發(fā)出的信號控制給定子供電的變頻裝置電力電子器件的導(dǎo)通順序和頻率，使定子旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速相等，始終保持同步，因此不會因負載沖擊等造成失步現(xiàn)象。這種調(diào)速方式適用于快速可逆運行和負載變化劇烈的場合。
自控式同步電動機變頻調(diào)速系統(tǒng)中的變頻裝置，可采用交-直-交型，也可采用交-交型。自控式同步電動機變頻調(diào)速系統(tǒng)中的同步電動機，從電機結(jié)構(gòu)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。它采用電力電子逆變器和轉(zhuǎn)子位置檢測器，代替了容易產(chǎn)生火花的旋轉(zhuǎn)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(diào)速系統(tǒng)又稱為無換向器電動機的調(diào)速系統(tǒng)。自控式變頻同步電動機也稱為無換向器電動機。根據(jù)調(diào)速系統(tǒng)所采用的變頻裝置不同，無換向器電動機可分為交流和直流兩類。采用交-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;采用交-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(shù)補償應(yīng)用
隨著電力系統(tǒng)日益擴大，運行在系統(tǒng)上的主要負載是異步電動機與變壓器。因此，電網(wǎng)就要擔(dān)負很大一部分電感性的無功功率，導(dǎo)致整個電網(wǎng)的功率因數(shù)降低，使得線路損耗和壓降增大，輸電質(zhì)量變壞，電力系統(tǒng)運行也很不經(jīng)濟。為此，就提出了提高電網(wǎng)功率因數(shù)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(zhì)。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(dāng)于純電阻性負載;當(dāng)勵磁電流比正常勵磁電流大時(處于過勵狀態(tài))，同步電動機定子電流在相位上超前定子電壓，相當(dāng)于電阻電容性負載;當(dāng)勵磁電流小于正常勵磁電流時(處于欠勵狀態(tài))，同步電動機定子電流在相位上滯后定子電壓，相當(dāng)于電阻電感性負載。因此，同步電動機接人電網(wǎng)，通過調(diào)節(jié)其勵磁電流,能夠起到改善電網(wǎng)總功率因數(shù)的作用。一些大生產(chǎn)企業(yè)為了提高電網(wǎng)的功率因數(shù)，常使用同步電動機來補償電網(wǎng)的功率因數(shù)。
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