人起火誉 Hefel University of Technology 第十三章多电动机拖动系统 第一节硬轴联的电动机动系统 两台电动机的硬轴联结是指两台电动机同轴联结或通过传动机 构联系起来,两者共同带动一台生产机械(或工作机构)。双电动 机拖动系统中的两台电动机可以是异步电动机,也可以是他励或串 可能是两台功率不等、转速不同的电动机的电动机,有时也 励直流电动机;一般是两台功率相等、型号相 一、他励直流电动机的双机拖动 如果同一型号的两台电动机硬轴联结,两台电动机的机械特性 相同,则负载在两台电动机间分配平均,每台电动机能得到充分利 用
第十三章 多电动机拖动系统 第一节 硬轴联结的双电动机拖动系统 两台电动机的硬轴联结是指两台电动机同轴联结或通过传动机 构联系起来，两者共同带动一台生产机械（或工作机构）。双电动 机拖动系统中的两台电动机可以是异步电动机，也可以是他励或串 励直流电动机；一般是两台功率相等、型号相同的电动机，有时也 可能是两台功率不等、转速不同的电动机。 一、他励直流电动机的双机拖动 如果同一型号的两台电动机硬轴联结，两台电动机的机械特性 相同，则负载在两台电动机间分配平均，每台电动机能得到充分利 用
他励直流电动机 双机拖动的特性 双机拖动的合成特性 nz 单台电动机的特 性 1z2 电枢电阻不同的两台 电动机硬轴联接的特 性 双机拖动的合成特性 2 1和2分别为两台 电动机的特性 T
2 他励直流电动机 双机拖动的特性 双机拖动的合成特性 单台电动机的特 性 电枢电阻不同的两台 电动机硬轴联接的特 性 1和2分别为两台 电动机的特性 双机拖动的合成特性
当电源电压允许较高时,采用两台电动机的电枢申联,也可使负 载在两台电动机间的分配均匀。因为当两个电枢串联联结时,两 台电动机通过的电流相同,如果两台电动机的磁通相等,负载在 两台电动机间自然均匀分配了。 两电枢串联时双 机拖动的特性 两台他励直流电动 机电枢串联电路图
3 当电源电压允许较高时，采用两台电动机的电枢串联，也可使负 载在两台电动机间的分配均匀。因为当两个电枢串联联结时，两 台电动机通过的电流相同，如果两台电动机的磁通相等，负载在 两台电动机间自然均匀分配了。 两台他励直流电动 机电枢串联电路图 两电枢串联时双 机拖动的特性
二、交流异步电动机的双机拖动 两台异步电动机定子绕组联结成并联时,经常使一台电动机工作于 电动状态,而另一台电动机则在制动状态下运转,可以扩大异步电 动机的调速范围并获得稳定的低速。 M1电动状态,M2 M1电动状态,M 能耗制动状态 反接制动状态 M M1 两台异步电动机硬轴联接示意图
4 二、交流异步电动机的双机拖动 两台异步电动机硬轴联接示意图 M1电动状态，M2 能耗制动状态 M1电动状态，M2 反接制动状态 两台异步电动机定子绕组联结成并联时，经常使一台电动机工作于 电动状态，而另一台电动机则在制动状态下运转，可以扩大异步电 动机的调速范围并获得稳定的低速
合成特性 电动状态特性 合成特性 电动状态特性 nz nz O T 能耗制动特性」-n 反接制动特性 5
5 合成特性 电动状态特性 能耗制动特性 合成特性 电动状态特性 反接制动特性
第二节同步旋转系统(电轴) 电气同步旋转系统通常又称为电轴,在这种系统中,机械上没有 联系的几个工作机构,可以有相同的转速或恒定的转速比例关系。 电轴系统主要可分为三种: 1)具有辅助电动机的电轴系统。 2)具有公共可变电阻器的电轴系统 3)具有变频装置的电轴系统。 县有铺助异电动 一、具有辅助电动机的电轴系统 M1和M2为主拖 动电动机,BM1 和BM为辅助电 BM2 动机
6 第二节 同步旋转系统（电轴） 电气同步旋转系统通常又称为电轴，在这种系统中，机械上没有 联系的几个工作机构，可以有相同的转速或恒定的转速比例关系。 电轴系统主要可分为三种： 1）具有辅助电动机的电轴系统。 2）具有公共可变电阻器的电轴系统。 3）具有变频装置的电轴系统。 一、具有辅助电动机的电轴系统 具有辅助异步电动机 的电轴系统的原理图 M1和M2为主拖 动电动机，BM1 和BM2为辅助电 动机
(一)辅助电动机顺着定子磁场旋转n 转子相量图42 当两个辅助电动机的转子顺着 BW 它们定子磁场的转向旋转,而 BW2 且两机转子绕组的轴线对于定 子磁场的轴线具有相同的位置 E2 时,在BM及BM的转子电路 两转子绕组的 b) 相对位置图 中没有电流通过。 E? E 转子相量图 如果主机M1轴上的负载 S 1增加,大于第二台 主机轴上的负载时,辅 △E HO BW 机BM的转子开始落后于 IO BW BM2的转子。两绕组轴线 间有一位差角日。 两转子绕组的 相对位置图 b
7 （一）辅助电动机顺着定子磁场旋转 转子相量图 两转子绕组的 相对位置图 转子相量图 两转子绕组的 相对位置图 当两个辅助电动机的转子顺着 它们定子磁场的转向旋转，而 且两机转子绕组的轴线对于定 子磁场的轴线具有相同的位置 时，在BM1及BM2的转子电路 中没有电流通过。 如果主机 轴上的负载 增加，大于第二台 主机轴上的 负载时，辅 机BM1的转子开始落后于 BM2的转子。两绕组轴线 间有一位差角θ 。 M1 TZ1
这样,两辅机的转子电动势大小相等,但不同相,转子电路内合成 电动势△E2=E2-E"≠0,在它的作用下,辅机的转子电路中将产 生平衡电流12,它滞后于△E2某一角度。 平衡电流为 EON-SE oNe Je 2Z 2(R2+jX2s) cos0+ SIn 6 辅机BM中电流的有功分量2R2+X2s2 SErrA 2 辅机BM的转矩1-cos8+ n sn e T1=7 式中T=(2Tm)(s/sn+sn/s 辅机BM2的转矩1-cos0-xX2smb R T=T 可见,在某一位差角6转差率s下,两辅机的转矩是不相等的。当 辅机转子顺磁场旋转时,7总是正值,而则可能是负值
8 这样，两辅机的转子电动势大小相等，但不同相，转子电路内合成 电动势 ，在它的作用下，辅机的转子电路中将产 生平衡电流 ，它滞后于 某一角度。 E2 = E2 − E2 0 2 I E2 2( j ) e 2 2 2 j 2N 2N 2 2 2 2 R X s sE sE Z E E I + − = − = − 平衡电流为 辅机BM1中电流的有功分量 2 1 cos sin 2 2 2 2 2 2 2 2N 2 2 1 R X s R X s sE R I a − + + = 辅机BM1的转矩 2 1 cos sin 2 2 1 R X s T T − + = 式中 max (2 )/( / / ) T T s s s s = + m m 辅机BM2的转矩 2 1 cos sin 2 2 2 R X s T T − − = 可见，在某一位差角θ及转差率s下，两辅机的转矩是不相等的。当 辅机转子顺磁场旋转时，T1总是正值，而T2则可能是负值
辅机BM工作如一台电动机, max 1.2 T2/Tmax 它产生与其定子旋转磁场同向 1.0 的正值转矩(T为正值),从 而减轻了主机M的负载。 0.8 0.6 辅机BM工作如一发电机 0.4 0.2 它由轴上与转子电路分别吸 0.2 取机械功率与电功率,并白 定子将电功率向电网输出。 丌 0.2 0.4 辅机转矩的相对值对 于位差角的特性曲线
9 辅机转矩的相对值对 于位差角的特性曲线 辅机BM1工作如一台电动机， 它产生与其定子旋转磁场同向 的正值转矩（T1为正值），从 而减轻了主机M1的负载。 辅机BM2工作如一发电机， 它由轴上与转子电路分别吸 取机械功率与电功率，并由 定子将电功率向电网输出
(二)辅助电动机逆着定子磁场旋转 在一定的位差角下,转差率愈高,则辅机发出的转矩愈大。因此 为了保证可靠的同步运行,实际上常使辅机转子逆着定孑磁场旋转, 此时s1,n及72可得到加大。 若Zn>2,辅助电动机BM的转子也将落后于BM的转子,但由 于转子的转向与旋转磁场的方向相反,BM的转子电动势将滞后于 BM2的转子电动势。 Xs X cos e SIn 6 cos 6+ sin e R R T=T T 2 2 电轴系统中的平衡作用决定于两辅机转矩之差,我们把这个转矩差 称为平衡转矩(辅机顺磁场旋转时) △T=71-12=T SIn 6 R 10
10 （二）辅助电动机逆着定子磁场旋转 在一定的位差角下，转差率愈高，则辅机发出的转矩愈大。因此， 为了保证可靠的同步运行，实际上常使辅机转子逆着定子磁场旋转， 此时 s>1 ，T1 及T2可得到加大。 2 1 cos sin 2 2 1 R X s T T − − = 2 1 cos sin 2 2 2 R X s T T − + = 若 ，辅助电动机BM1的转子也将落后于BM2的转子，但由 于转子的转向与旋转磁场的方向相反，BM1的转子电动势将滞后于 BM2的转子电动势。 TZ1 TZ 2 电轴系统中的平衡作用决定于两辅机转矩之差，我们把这个转矩差 称为平衡转矩 （辅机顺磁场旋转时 ） sin 2 2 1 2 R X s T = T −T = T