浅析电机拖动原理与控制中的注意事项

张志勇

身份证号码： 41050419791118****

摘要：电机拖动技术分为直流电机拖动和交流电机拖动2种。过去，高性能拖动系统常用直流电机拖动技术。近年来，随着电力电子技术的进步，交流电机拖动实现了技术上的革新，性能开始优于直流拖动技术，实现了在高性能拖动领域的广泛应用。主要介绍了电机拖动技术的原理及电机选择的方式，并探讨了电机拖动控制中应当注意的问题。

关键词：电机拖动；电力控制；注意事项

引言

电机拖动技术分为直流电机拖动和交流电机拖动2种。过去，高性能拖动系统常用直流电机拖动技术。近年来，随着电力电子技术的进步，交流电机拖动实现了技术上的革新，性能开始优于直流拖动技术，实现了在高性能拖动领域的广泛应用。主要介绍了电机拖动技术的原理及电机选择的方式，并探讨了电机拖动控制中应当注意的问题。。

1电力拖动原理及拖动方式

1.1电力拖动原理

拖动是指由原动机带动生产机械运动，以电动机作为原动机，遵照人们给定的规律带动生产机械的运行，就称之为电机拖动。电机拖动体系是利用电动机来拖动机械运营的体系，其详细相连方法是：直流电动机是将直流电能转变成机械能的旋转机械，N和S是一对固定的磁极（电磁铁或永久磁铁均可），把电刷A、B分别接到直流电源正极、负极，此时电枢线圈中将有方向为a→b→c→d→a的电流通过。在磁场作用下，N极性下导体ab受力方向从右向左，S极下导体cd受力方向从左向右，该电磁力形成逆时针方向的电磁转矩。当电磁转矩大于阻转矩时，电机转子逆时针方向旋转。三相交流异步电动机在接通电源后在铁芯中会产生旋转磁场，根据电磁感应原理，线圈转子中有电流通过，在磁场的电磁力作用下会转动起来，因此也常被称为感应电机。

1.2电力拖动方式

（1）直流电机拖动方式。直流电动机具有良好的起动、制动性能，过去在高性能可调速电力拖动领域应用广泛。直流电动机的转速同电压、回路电压以及磁通有关，因此改变这三者其一就可以达到调速的目的。但在实际生产中，主要使用改变电阻大小的方式实现调速。直流电机拖动方式具有很明显的调速优势，能够满足大部分的拖动控制要求，同时也能够实现逆变控制，具有良好的节能性能。但是由于其结构较为复杂，运行维护比较困难，因此随着交流电机拖动技术的发展，逐渐退出历史舞台。

（2）交流电机拖动方式。目前，先进的交流电机同样能够实现变速调节。异步交流电机的调速系统分为转差功率消耗型调速系统、转差功率回馈型调速系统、转差功率不变型调速系统。

2电机的选择

一台变频器可同时带动几台甚至几十台电机，全部电机的速度都通过一台变频器的输出频率来控制，理论上讲全部电机的转速是相同的，并且速度还同步上升和下降。可是因为电机制造中有差别，或者电机所带负载大小不一样，所以，每一台电机的现实运营速率是有差别的，同时体系里无修正此种差异的机制，还不能安装纠差的机构。所以，在一些设备间无相连的场合，此种控制办法一定会出现累积误差，可以将变频器当作供电电源，在一些刚性相连的体系中，运转快的电机，所负载也会重，而转速慢的电机负载较轻，但由于其来源于同一变频器驱动，负载重的转差率变大，负载轻的转差率变小，这样，就具备一定的自动纠正能力，最终会让不同台电机维持相同速率，可是负载分配是不均衡的，通常在筛选电机时要把电机功率放大一级。

相对于要快速制动的运用场合，为了预防停止出现过电压，要增加制动单元与电阻，有些小功率变频器已经设定制动单元，所以只要接制动电阻就行。科学的选择电动机容量，如果电机有较大容量，则电机效率低下，容量无法全面利用形成损耗；如果有较小容易，则电机产生较多热量，使电机的使用时间大幅减少。每一台电机绝缘材料限定了其最高允许温度，如果超了允许温度，则上升8℃，就减短一半绝缘期限。所以一定要筛选适宜的容量，在选电机时，要全方位的将容量、电机类型，电流种类，转速等考虑在内。在探究电动机发热量时，通常将电动机温度与周边环境温度的差称作“温升”。显而易见，绝缘材料不一样的电动机，其极限温升也不一样。电动机铭牌上所标的温升是指所用绝缘材料的最高允许温度与40℃之差，或称为额定温升。

在选用电动机功率时，要将发热量与超载全部考虑在内，因为各个电动机的短时过载能力是有一定限制的。另外筛选电动机是要从直流交流、机械功能、调速与启动性能、价钱等不同层面入手，一般性原则为：

①首先考虑三相鼠笼型异步电动机，它主要适合于机械性较强且无变速要求的生产机械拖动，一般机床以及功率在100KW一下的水泵等生产机械。

②如果现场需要较小的电源容量、很大的电动机功率以及操作时要变速时，就优选绕线型电动机，因为其机械功能较佳，广泛的运用于一些起重设施、卷扬提升设施等。

③依据滑差电动机的构造，可划分为立卧式两种，卧式转轴是平行于地面的，而立式与地面成直角。通常状况下当调速限定于1：10的范围内，且可以不断调速的就优选滑差电动机，严禁使用立式电动机，只有在竖向运转的场合才选用立式电动机，还有就是立式的比较贵。

3电力拖动系统节能措施

3.1机械性能与工作机械特性的结合

电动机固有的机械特性指的是电动机在额定电流和额定频率下，按照规定方法接线，同时定子和转子外界电阻为零时，转速同电磁转矩的关系。当然，使用者也会为了获得某些功能而改变电动机的部分参数，使其获得人为机械特性。在电机拖动系统中，电动机同传动装置连接，为了提高系统运行的稳定性，必须保证发动机与工作机械机械性能的协调统一。只有这样，才能使系统以稳定的速度运转，同时当系统受到外部干扰因素的影响转速发生变化后能够尽快消除干扰并继续维持原有的转速。

3.2直流电动机的电流换向问题

在直流电动机中，换向指的是直流电机的电枢绕组元件从一条支路经过电刷到另一条支路。该元件电流从一个方向变换为另一个方向。元件从开始换向到换向结束所用的时间成为换向周期，通常只有千分之几秒，换向是直流电机电枢绕组每个元件在经过电刷时都要经历的过程，格外重要。在直流电机中，换向问题十分复杂，换向不良可能会导致电刷与换向片之间产生火花，严重时可能会损坏电机元件，影响电动机的正常使用。

为了消除换向问题带来的安全隐患，需要委派人员看守并定时调控。由此可见，直流电机的运行可靠性并不尽如人意。目前，为了改善换向问题，采取了安装换向极、调整电刷位置、增加换向回路电阻、安装防止环火的补偿绕组的方法，减少了换向元件的电抗电动势和电枢反应电动势，降低了出现电火花的可能。

3.3电机与变频器相连的注意事项

电机与变频器相连首先要注意连接是否正确，同时要安装熔断器，保证电机过载时能够及时断开，避免对电机和变频器造成损坏。为了保证电机安全，变频器运行期间必须接地，同时保证电源电压正确匹配，不能将变频器接到高电压电源上。另外，还要保证电机电缆的长度足够长，在变频器允许的范围内。

结束语

综上所述，电机拖动主要包括直流电机拖动和交流电机拖动，二者根据各自的特性被运用于不同的领域。在本文介绍的不同类型的电机拖动控制方法中，应该针对工作机构不同的连接方式来选择合适的控制方式，在实际的操作中也要注意控制好操作较困难的环节，以推进电机拖动控制调节方法的发展。

参考文献：

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