淺析電機(jī)拖動原理與方式及控制中的注意事項

蘭紹卿 陳兆惠 李大鵬

【摘 ?要】電機(jī)拖動技術(shù)一般分為直流電機(jī)拖動和交流電機(jī)拖動兩種，在過去大部分高性能拖動系統(tǒng)主要使用的是直流電機(jī)拖動技術(shù)，但是，近幾年來，隨著我國電力電子技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，交流電機(jī)拖動實(shí)現(xiàn)了技術(shù)上的革新，各方面的性能都更加優(yōu)于直流拖動技術(shù)。因此，使用交流拖動技術(shù)的場合變得更多了。本文，主要探討的是電機(jī)拖動技術(shù)的原理及電機(jī)選擇的方式，并探討了電機(jī)拖動控制中應(yīng)當(dāng)注意的問題。

【關(guān)鍵詞】電機(jī)拖動原理;控制;注意事項

電機(jī)在工業(yè)領(lǐng)域能夠?qū)崿F(xiàn)電能向機(jī)械能或機(jī)械能向電能的轉(zhuǎn)換，進(jìn)而滿足各行各業(yè)的生產(chǎn)需求。電機(jī)及電機(jī)拖動技術(shù)的應(yīng)用極為廣泛，比如說，在廚房用具、電梯等生活設(shè)計中得到了較為廣泛的應(yīng)用，因此，有關(guān)電機(jī)拖動技術(shù)的研究也比較多，做好這方面的研究對于社會的發(fā)展具有極為重要的現(xiàn)實(shí)意義。

一、電機(jī)拖動原理及拖動方式

1、電機(jī)拖動原理

所謂電機(jī)拖動指的是利用電動機(jī)帶動機(jī)械設(shè)備按照規(guī)定的路線和要求進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)而完成規(guī)定的生產(chǎn)任務(wù)，高效開展各項工作。在交流電機(jī)拖動技術(shù)中，電動機(jī)主要使用的時三相異步電機(jī)由定子、定子繞組、轉(zhuǎn)子、機(jī)座等部分組成。三相異步相機(jī)的拖動工作是，首先向三相繞組中通入對稱的三相電流，三相電流變化會產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，磁感線則負(fù)責(zé)切割轉(zhuǎn)子，產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象，轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生電勢差和電流，而在磁場中通過電磁力作用使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動起來，帶動機(jī)械負(fù)荷運(yùn)動。

2、電機(jī)拖動方式

（1）直流電機(jī)拖動方式。直流電動機(jī)具有較為良好的起動、制動性能，一直以來在高性能可調(diào)速電力拖動領(lǐng)域中的應(yīng)用極為廣泛。比如說在廚房等工業(yè)領(lǐng)域會應(yīng)用到電機(jī)拖動，在工業(yè)領(lǐng)域也會應(yīng)用到電機(jī)拖動技術(shù)。直流電動機(jī)的轉(zhuǎn)速同電壓、回路電壓以及磁通有關(guān)。因此，在使用電機(jī)時主要通過調(diào)整這三個裝置來改變轉(zhuǎn)機(jī)速度，也達(dá)到調(diào)速的目的，但是在實(shí)際生產(chǎn)過程中，由于條件的限制，人們主要是通過改變電阻大小的方式實(shí)現(xiàn)調(diào)速，這種方法比較簡單方便。在使用直流電機(jī)拖動方式時，該方式具有較為明顯的調(diào)速優(yōu)勢，能夠較好的滿足大部分的拖動控制要求，而且還能夠?qū)崿F(xiàn)逆變控制，節(jié)能效果比較好。但是因為該結(jié)構(gòu)的內(nèi)部構(gòu)造復(fù)雜，生產(chǎn)難度大，維護(hù)麻煩。因此，隨著新型電機(jī)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，這種傳統(tǒng)的電機(jī)技術(shù)已經(jīng)逐漸退出了歷史舞臺。

（2）交流電機(jī)拖動方式。這種電機(jī)拖動方式是近幾年誕生的新型拖動技術(shù)，它與直流電機(jī)拖動方式有一個相同點(diǎn)，即也可以實(shí)現(xiàn)變速調(diào)節(jié)，目前市場上主要使用的是異步交流電機(jī)，根據(jù)其系統(tǒng)類型主要可以分為，轉(zhuǎn)差功率消耗調(diào)速系統(tǒng)、轉(zhuǎn)差功率回饋型調(diào)速系統(tǒng)、轉(zhuǎn)差功率不變型調(diào)速系統(tǒng)。三種系統(tǒng)各有優(yōu)點(diǎn)，如轉(zhuǎn)差功率消耗型調(diào)速系統(tǒng)主要是通過增減轉(zhuǎn)差功率來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的，消耗的轉(zhuǎn)差功率會通過熱能的形式逐漸消散，但是這樣會增加系統(tǒng)的溫度，降低調(diào)速功率，影響生產(chǎn)效率。而轉(zhuǎn)差功率回饋型調(diào)速系統(tǒng)，則是以能量的形式回歸到電網(wǎng)或者是轉(zhuǎn)化為機(jī)械能被利用掉，一般轉(zhuǎn)速越低，能量回收的速度也就越快。而轉(zhuǎn)差功率不變型調(diào)速系統(tǒng)，可以說是幾種系統(tǒng)中最為優(yōu)越的一種了，該調(diào)速系統(tǒng)的功率消耗與轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動方式的聯(lián)系不大，內(nèi)部效率比較高，受外界因素的影響比較小。因此，其應(yīng)用范圍也比較廣泛。

2、電力控制系統(tǒng)中電動機(jī)的選擇

在使用電機(jī)時，要選擇合適的電機(jī)用于工業(yè)生產(chǎn)并非易事。因為，當(dāng)前我國三相異步電機(jī)的使用范圍雖然比較廣泛，裝機(jī)容易也比較大。但是，由于不同工作機(jī)械的功率不同，部分工作人員對于電機(jī)拖動技術(shù)不了解，所以在電機(jī)選型上經(jīng)常會存在選型不合理，浪費(fèi)電力資源的現(xiàn)象出現(xiàn)，這樣可能會提高企業(yè)的生產(chǎn)成本，不利于企業(yè)各方面工作忙開展。

因此，在使用電機(jī)拖動技術(shù)時，必須要正確選型，在選型時需要綜合電機(jī)類型、運(yùn)行方式、功率、轉(zhuǎn)速等問題綜合考慮，要盡可能的使電機(jī)穩(wěn)定、高效、低損耗，進(jìn)而提升企業(yè)綜合效益。在選擇電機(jī)時，電機(jī)容量是一個較為關(guān)鍵的因素。一般電機(jī)容量如果過高，可能會造成能源浪費(fèi)，降低工作效率，而如果電機(jī)的容量小，則可能會使電機(jī)超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，容易導(dǎo)致電機(jī)過熱，降低電機(jī)壽命。所以說，選擇合理容量的電機(jī)極為重要，這樣既能夠降低經(jīng)濟(jì)損失，又能夠提高工作效率。

此外，在電機(jī)選擇過程中，還應(yīng)當(dāng)從電機(jī)的直流交流、機(jī)械性能、調(diào)速與氣動性能和價格高低等多種角度綜合考慮，選擇合理電機(jī)。比如說，在電力水泵站領(lǐng)域應(yīng)用電機(jī)時，需要從起重設(shè)備、變速要求等方面考慮，電機(jī)的選型。

二、電機(jī)拖動控制中應(yīng)當(dāng)注意的事項

1、機(jī)械性能與工作機(jī)械特性相結(jié)合

電動機(jī)的機(jī)械性能與工作機(jī)械性能必然會存在一定的差別，市場上生產(chǎn)的大部分電動機(jī)性能都是統(tǒng)一固定的，而工作機(jī)械由于使用功能、場合等存在一定的差別，性能也存在有較大差異。比如說電動機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中額定電流和額定頻率下，按照規(guī)定方法接線，定子和轉(zhuǎn)子外界電流阻力為零時，轉(zhuǎn)速同電磁轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系，即為電動機(jī)機(jī)械性能。在使用電動機(jī)進(jìn)行拖動時，如果機(jī)械性能能與工作機(jī)械特性存在差異，可能會使電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)穩(wěn)定性差，在具有工作中，必須要保證發(fā)動機(jī)與工作接卸性能的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。這樣，才能最大限度的發(fā)揮電機(jī)拖動作用，提高生產(chǎn)效率。同時，在電機(jī)拖動運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，還需消除干擾，盡快提高運(yùn)轉(zhuǎn)速率。

2、直流電動機(jī)的電流換向問題

換向是直流電機(jī)使用過程中需要考慮的一個關(guān)鍵性問題，換向指的是直流電機(jī)的電樞組元件從一條支路過渡到另一條支路，這樣的話，該元件中的電流就會發(fā)生變化，電機(jī)的電流換向速度極快，換向不良可能會導(dǎo)致電刷與換向片之間接觸不良，對元件造成破壞，影響電機(jī)的正常使用。所以，一般在使用直流電機(jī)時，必須要定期維修，派專人對電機(jī)進(jìn)行看守，在轉(zhuǎn)向出現(xiàn)問題時，及時的解決好相關(guān)問題，保證電機(jī)的正常使用。當(dāng)前在使用電機(jī)時，人們主要采取的方式有安裝換向極、調(diào)整電刷位置、增加換向回電阻等方式，解決相關(guān)問題。

3、電機(jī)與變頻器連接的注意事項

電機(jī)與變頻器連接也是電機(jī)拖動過程中，應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)注意的一個問題，如果連接不正確可能會導(dǎo)致電機(jī)故障，造成電機(jī)功率不匹配，引發(fā)跳閘問題。因此，在電機(jī)與變頻器連接的同時，還需安裝熔斷器，在電機(jī)出現(xiàn)故障時，能夠及時的斷開電機(jī)與變頻器，保證電機(jī)的正常運(yùn)行，避免損壞電機(jī)和變頻器。同時，在電機(jī)和變頻器運(yùn)行過程中，還需讓二者接地，保證電源與電壓匹配，不能隨意改線，按照變頻器，這樣的話，很有可能會引發(fā)安全事故，不僅會造成經(jīng)濟(jì)損失，還會對工作人員的人身安全造成威脅。

總之，電機(jī)拖動分為直流電機(jī)拖動和交流電機(jī)拖動兩種，這兩種技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)不易，在具體的應(yīng)用中也存在有細(xì)微差別，隨著電子電力技術(shù)的不斷發(fā)展，這兩種技術(shù)的性能得到進(jìn)一步提高，但是在使用電機(jī)時，工作人員還是應(yīng)當(dāng)根據(jù)的情況，注意應(yīng)用容易出現(xiàn)的一些問題，及時采取措施解決問題，為我國制造業(yè)的發(fā)展提供充足動力。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張西京.淺談電機(jī)拖動控制中的注意事項[J].科技致富向?qū)?2012（15）

[2] 劉繼宗.電力拖動系統(tǒng)運(yùn)行的安全性穩(wěn)定性分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用.2013（04）

（作者單位：1.吉林省白山市恒月機(jī)電設(shè)備有限公司;2.吉林省通鋼板石礦業(yè)有限責(zé)任公司）