电力需求侧管理（DSM）讲座四[电力拖动简介]

　　电力拖动是以电动机作为原动机拖动机械做功的一种作业方式，电力拖动又称电气拖动或电力转动。
1995年我国用于电力拖动作业的电动机总容量在350～450GW，其中交流电动机占90％左右，1995～2000年交流电动机的预期产量达30GW，每年用于电动机的电费开支是电动机造价的10～20倍，是用电量最大和电费开支最多的终端用电设备，也是需求方管理的一个重点终端设备。
一、电力拖动系统和电动机的分类
1.电力拖动系统
电力拖动系统主要由电动机、传递机构和工作机械等装置组成的机电系统（见图3-2）。电力拖动的任务就是使电动机实现由电能向机械能的转换，完成工作机械启动、运转、调速、制动工艺作业的要求，因此如何选择和运用好电动机是电力拖动节电的中心环节。
按供电制式的不同，可分为直流电力拖动和交流电力拖动两种，交流电力拖动节电是本节讨论的重点。
　

图3-2 电力拖动系统简图

2.电动机的类别
电动机的分类方式有多种，按电源使用的种类划分主要有两大类：一类是直流电动机，另一类是交流电动机（见图3-3）。

图3-3 电动机分类简图

　　直流电动机是依靠直流电源供电运转的电动机，按励磁方式可分为他励和自励两种（见图3-3和图3-4）。他励直流电动机的励磁电流由单独的直流电源供给，励磁绕组与电枢绕组不相连接；自励直流电动机的励磁电流由电机本身供给，励磁绕组与电枢绕组的连接方式，一般分为并励、串励和复励三种。直流电动机的调速性能好，启动、制动、过载转矩大，容易控制是它的突出优点，但它的结构复杂、制造成本高、维护量大，还需配置直流电源，使它的应用受到一定的限制，多用于对启动和调速等性能要求比较高的场所。
　

　　交流电动机是依靠交流电源供电运转的电动机，与直流电动机相比，它具有结构简单、制造成本低、维护方便、运行效率高、工作可靠等优点，尤其是交流电动机调速技术的快速发展，使它得到了更广泛的应用。
交流电动机包括同步电动机和异步电动机两大类。
同步电动机运行时的转速与电源的供电频率有严格不变的关系，它恒等于旋转磁场的转速，即电动机与旋转磁场两者的转速保持同步，并由此而得名。同步电动机多应用在中大容量恒速运行或不需要速度调节的生产机械上，它们的单机容量可达数千至数万千瓦。
按转子结构的不同，同步电动机可分为两种类型：一种是凸极式，另一种是隐极式（见图3-5）。凸极式比隐极式的构造简单，多极低速同步电动机通常是凸极式的。
　

　　与异步电动机相比，同步电动机最显著的优点是：它可以通过调节转子的直流励磁电流来调整电动机的功率因数，既可在滞后功率因数下运行，亦可在超前功率因数下运行，有利于提高电网的功率因数，改善电网的运行状态。不带机械负载，只向电网提供感性或容性无功功率的同步电动机称为同步调相机或同步补偿机，实际上是无功功率发电机，专门用于调整电网的功率因数，维持电网的电压水平，保持电力系统的稳定运行。
　　异步电动机在运行时的转速总是略低于旋转磁场的转速，即两者转速不能保持同步，故称异步电动机。由于它的转子是通过定子绕组旋转磁场所感生的电流而转动，又称感应电动机。
基于转子构造的不同，感应电动机又分为笼型和绕线型两种。
笼型是在其转子铁芯中用铜条插入铁芯槽内，再用端环把这些铜条两端短路，就构成了转子绕组，若抽去铁芯其绕组形似一个笼子，故叫笼型绕组（见图3-6），又称鼠笼绕组。小容量的笼型感应电动机的转子绕组不用铜条，而采用铸铝替代铜条和端环（见图3-6）。笼型电动机又称鼠笼电动机。
　

　　普通笼型感应电动机的转子是单笼的，为了改善启动特性，利用集肤效应原理设计制造了特殊笼型转子绕组，即深槽和双笼转子（见图3-7）。双笼转子有内外两个笼子，外笼导体有较大的电阻和较小电抗，叫启动绕组，内笼导体有较大的电抗和较小电阻，叫运行绕组。它们与普通单笼感应电动机相比，启动转矩大而启动电流小，效率差不多，但功率因数和过载能力稍有下降，多用于要求重载启动的工作机械上。
　

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