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电力拖动系统稳定运行条件是什么?
2016-11-07
电力拖动系统稳定运行条件是什么?需要什么环境呢?对此你一定有很多疑问,别急,让我们慢慢来看。
系统运行时,其运行点取决于电动机的机械特性与生产机械的负载机械特性。为了分析电力拖动的运行问题,可以把两条机械特性画在同一坐标平面上。如图3-11所示,与A点相交的两条特性,一条为电动机机械特性,另一条为恒转矩负载机械特性,两机械特性的交点A叫做工作点,对应的转矩为T=TL,系统以转速nA恒速运行,A点表明系统处于平衡状态,然而这种平衡状态是否稳定呢?所谓平衡稳定是指电力拖动系统在某种扰动的作用下,离开了平衡位置,在新的条件下达到新的平衡,并且在扰动消失后,还能回到原来的平衡位置。“扰动”是指非人为的因素,可以是电网电压的波动或负载的微小变化。平衡是否稳定,决定于生产机械与电动机两条特性曲线的配合。
设负载转矩特性是恒转矩的,即T=常数,讨论以下两种情况。
1.电动机的机械特性曲线n=f(T)向下倾斜如图3-11(a)所示,设系统原来运行于A点,由于某种原因,电源电压突然由额定电压UN上升到U′,对应的机械特性与原来的相平行。由于系统机械惯性的影响,转速来不及变化,工作点由A点跳变到B点,与之对应的电磁转矩T和电枢电流Ia都突然增大,使T>TL,系统加速。随着转速增大,反电势增大,电枢电流减少,电磁转矩变小,最后稳定运行于C点;当电压恢复后,同样认为在此瞬间,转速n不变,工作点由C点跳变到D点,由于此时T<TL,系统减速,随着转速减少,反电势减少,电枢电流增大,电磁转矩增大,最后回到稳定运行点A点运行。反之,当扰动使电压下降,不难分析,工作点将由A点偏转移到B′点,当电压恢复,工作点将自动由B′点回到原来的A点。总之,在A点,扰动使系统的转速稍有增、减,但当扰动消失后,系统有自己复原的能力,故在A点是稳定的平衡运行状态。
2.电动机的机械特性曲线n=f(T)向上倾斜如图3-11(b)所示,设系统原来运行于A点,当电压突然上升到U′,电动机的机械特性上移,同样可分析,由于系统惯性的作用,系统工作点由A点过渡到B点,由于T<TL,系统减速,从图中可见,随着转速的降低,电动机的转矩越来越小,因而系统不可能重新进入平衡运行状态。同理,当电网电压降低时,系统的转速越来越高,也不可能重新进入平衡状态,更谈不上当扰动消失后,系统有自己复原的能力。所以说在A点的平衡运行为不稳定的平衡运行状态。
比较图3-11(a)、(b)中的两个A点,它们都是平衡状态,但是图3-11(b)中的A点是不稳定的平衡状态,经不起任何扰动,稍有一点外界的波动就会失去平衡,而且再也得不到新的稳定状态。可见,对于恒转矩负载,只要电动机的机械特性曲线向下倾斜,电力拖动系统能稳定;若特性曲线是上翘的,系统将不稳定。
推广到一般情况,在电动机的机械特性曲线n=f(T)和生产机械特性曲线n=f(TZ)的交点处,系统能稳定运行的条件是:交点所对应的转速之上应保证T<TZ,而在这转速之下则要求T>TL。用数学形式表示为)
系统运行时,其运行点取决于电动机的机械特性与生产机械的负载机械特性。为了分析电力拖动的运行问题,可以把两条机械特性画在同一坐标平面上。如图3-11所示,与A点相交的两条特性,一条为电动机机械特性,另一条为恒转矩负载机械特性,两机械特性的交点A叫做工作点,对应的转矩为T=TL,系统以转速nA恒速运行,A点表明系统处于平衡状态,然而这种平衡状态是否稳定呢?所谓平衡稳定是指电力拖动系统在某种扰动的作用下,离开了平衡位置,在新的条件下达到新的平衡,并且在扰动消失后,还能回到原来的平衡位置。“扰动”是指非人为的因素,可以是电网电压的波动或负载的微小变化。平衡是否稳定,决定于生产机械与电动机两条特性曲线的配合。
设负载转矩特性是恒转矩的,即T=常数,讨论以下两种情况。
1.电动机的机械特性曲线n=f(T)向下倾斜如图3-11(a)所示,设系统原来运行于A点,由于某种原因,电源电压突然由额定电压UN上升到U′,对应的机械特性与原来的相平行。由于系统机械惯性的影响,转速来不及变化,工作点由A点跳变到B点,与之对应的电磁转矩T和电枢电流Ia都突然增大,使T>TL,系统加速。随着转速增大,反电势增大,电枢电流减少,电磁转矩变小,最后稳定运行于C点;当电压恢复后,同样认为在此瞬间,转速n不变,工作点由C点跳变到D点,由于此时T<TL,系统减速,随着转速减少,反电势减少,电枢电流增大,电磁转矩增大,最后回到稳定运行点A点运行。反之,当扰动使电压下降,不难分析,工作点将由A点偏转移到B′点,当电压恢复,工作点将自动由B′点回到原来的A点。总之,在A点,扰动使系统的转速稍有增、减,但当扰动消失后,系统有自己复原的能力,故在A点是稳定的平衡运行状态。
2.电动机的机械特性曲线n=f(T)向上倾斜如图3-11(b)所示,设系统原来运行于A点,当电压突然上升到U′,电动机的机械特性上移,同样可分析,由于系统惯性的作用,系统工作点由A点过渡到B点,由于T<TL,系统减速,从图中可见,随着转速的降低,电动机的转矩越来越小,因而系统不可能重新进入平衡运行状态。同理,当电网电压降低时,系统的转速越来越高,也不可能重新进入平衡状态,更谈不上当扰动消失后,系统有自己复原的能力。所以说在A点的平衡运行为不稳定的平衡运行状态。
比较图3-11(a)、(b)中的两个A点,它们都是平衡状态,但是图3-11(b)中的A点是不稳定的平衡状态,经不起任何扰动,稍有一点外界的波动就会失去平衡,而且再也得不到新的稳定状态。可见,对于恒转矩负载,只要电动机的机械特性曲线向下倾斜,电力拖动系统能稳定;若特性曲线是上翘的,系统将不稳定。
推广到一般情况,在电动机的机械特性曲线n=f(T)和生产机械特性曲线n=f(TZ)的交点处,系统能稳定运行的条件是:交点所对应的转速之上应保证T<TZ,而在这转速之下则要求T>TL。用数学形式表示为)