電力拖動運轉狀態
正文
電動機帶動負載進行穩定運轉、加速運轉或減速動轉的工作狀態。用運動方程式描述為
電動機的電磁轉矩與負載轉矩方向相反，大小相等時，dn/dt=0,電力拖動系統處於穩定運轉狀態；電動機的電磁轉矩大於負載轉矩時，dn/dt＞0，電力拖動系統處於加速過程的運轉狀態；反之，拖動系統處於減速過程的運轉狀態。穩定運轉是電力拖動系統的基本工作狀態。系統由一個穩定運轉狀態，經過加速運轉狀態或減速運轉狀態過渡到另一個新的穩定運轉狀態的過程稱為電力拖動系統的過渡過程。
穩定運轉狀態 電力拖動系統的穩定運轉狀態有電動運轉狀態和制動運轉狀態。電動機所產生的電磁轉矩是幫助拖動系統運轉的，稱為電動運轉狀態，這時電動機把電能轉換成機械能，拖動生產機械作功。電動機的電磁轉矩是反抗拖動系統運轉的,稱為制動運轉狀態,這種狀態發生於電動機所帶的位能性負載（如提升機械）穩定下降時，負載的位能所產生的鏇轉力矩帶動生產機械運轉，而電動機產生與運動方向相反的轉矩，阻止負載按自由落體規律不斷加速運動的趨勢。
過渡過程 當生產機械需要起動、制動、正反向轉換或調節速度時，必須人為地改變有關電氣參數（電壓、電阻或電源頻率等），迫使電動機電磁轉矩不等於負載轉矩，則系統就進入了加速或減速過渡過程的運轉狀態。由於電力拖動裝置中存在著幾種慣性，使系統不能從一個穩定工作狀態立即變到另一個穩定工作狀態，而慣性量的大小又直接影響系統過渡過程時間的長短。影響電力拖動系統工作的慣性主要有：①機械慣性：由電動機軸上的總飛輪慣量GD2所產生,它使轉速不能突變；②電氣迴路的電磁慣性：由電動機電樞迴路和勵磁迴路的電感引起，它使迴路中的電流不能突變，即不能使電動機的電磁轉矩產生突變。
不同的生產機械對電力拖動系統的過渡過程有不同的要求，例如起重機械、可逆式軋鋼機、龍門刨床等都希望儘量縮短電動機的起動、制動和正反轉過渡過程的時間，以提高生產率；造紙機、印刷機等生產機械要求對電動機的加減速度有一定的限制，以確保產品的質量；電梯、礦井升降機、捷運電車等的電力拖動系統必須平滑起動和制動，以適應乘坐人員的生理狀態。另外，過渡過程的變化規律對準確停車、精密調速、閉環控制系統的動態品質都有直接影響。所以，研究過渡過程對提高生產率和產品質量，正確合理地進行控制系統和調速系統的設計都具有實際意義。
起動過渡過程 電動機通電以後，從靜止狀態加速到某一個所要求的速度穩定運轉的過程。起動過程不是生產過程，一般生產機械總是希望有儘可能短的起動過渡過程時間。從運動方程式中可知，拖動系統的動態轉矩△M＝M－ML的大小決定了系統加速度的大小。在一定負載轉矩ML下，提高電動機的起動電磁轉矩是加快起動過渡過程的有效措施。但是，由於電磁轉矩與電動機電流有關，所以最大的起動轉矩受到電動機最大允許電流的限制。
制動過渡過程 系統從一個穩定運轉狀態向另一個穩定運轉狀態或向停車方向減速的過程。在這一過程中，電動機的電磁轉矩小於負載轉矩，或電磁轉矩方向改變，與負載轉矩一起反抗運動。這時拖動系統的動態轉矩小於零，dn/dt＜0，電動機處於減速過程中。制動過渡過程發生於向低於原穩定轉速的速度調速過程、正反向運轉轉換過程或停車制動過程中。由於制動過渡過程也屬非生產過程，故一般生產機械都希望儘量縮短制動過渡過程的時間。
對正在工作於穩定運轉狀態的電動機，採用電氣控制的方法，使之產生最大的反向制動轉矩是加快制動過渡過程的有效措施。但最大制動轉矩受到電動機最大允許電流的限制。通常，產生電動機制動轉矩的方法有能耗制動、反接制動和再生制動。
①能耗制動：在維持對直流電動機勵磁繞組供電的情況下，把正在穩定運轉的電動機與電源脫開，同時與制動電阻聯接（對交流電動機把定子兩相繞組接入直流電流），由於機械慣性的作用，電動機電樞仍在磁場中鏇轉，其電樞兩端所感生的反電動勢在制動電阻迴路中產生反向電流，形成制動轉矩。這時，拖動系統的動能轉換成電能，並消耗在制動電阻上，故稱為能耗制動。
②反接制動：改變正在穩定運轉的電動機的電源供電方向(對直流電動機)或改變電動機供電電源相序（對異步電動機），使電源電壓方向與電動機反電動勢方向相同，產生很大的反向電流形成制動轉矩。為限制電動機過大的制動電流，在電動機迴路中必須串入制動電阻。
③再生制動：這種制動情況發生在電動機正常接法時，由於直流電動機電壓下降（如降壓調速），或交流電動機電源頻率下降（如變頻調速），使得電動機的轉速高於降壓和降頻率後的理想空載轉速。此時，電動機電動勢大於供電電壓，電動機電流反向，形成制動轉矩。在這種制動過程中，電動機處於發電狀態，它將拖動系統的動能轉換成電能，回送給電網，故稱再生制動，又稱回饋制動。
