《機(jī)電傳動(dòng)控制》教案

1、機(jī)電傳動(dòng)控制教案學(xué)院、系： 機(jī)械電子工程學(xué)院機(jī)電系任課教師：授課專業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化課程學(xué)分：課程總學(xué)時(shí)： 60學(xué)時(shí)課程周學(xué)時(shí)：機(jī)電傳動(dòng)控制教學(xué)進(jìn)程河 北 科 技 大 學(xué) 教 案 用 紙第 1 次課 2 學(xué)時(shí)第1頁河 北 科 技 大 學(xué) 教 案 用 紙第一章 概述1.1機(jī)電傳動(dòng)的目的和任務(wù)1. 傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)的傳遞（能量）傳動(dòng)的分類（按機(jī)械動(dòng)能傳遞方法）（1）機(jī)械傳動(dòng) a.齒輪b.杠桿 如：自行車驅(qū)動(dòng)力、鏈傳動(dòng)c.皮帶d.機(jī)構(gòu)等 剎車、連桿機(jī)構(gòu)傳遞力或力矩 （機(jī)械能）（2流體傳動(dòng) a.液壓與氣動(dòng) （壓力能）b.液力傳動(dòng) （流體動(dòng)能）（3）機(jī)電傳動(dòng)(電力拖動(dòng))（4）另外還有其它的傳動(dòng)方式。注

2、：有時(shí)，在一個(gè)生產(chǎn)機(jī)械中由幾種傳動(dòng)形式聯(lián)合工作。2.機(jī)電傳動(dòng)（本課程研究的內(nèi)容）以電動(dòng)機(jī)為原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械的傳動(dòng)系統(tǒng)服務(wù)對象：各種生產(chǎn)機(jī)械它是一種由電能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能的傳動(dòng)系統(tǒng)，所以有時(shí)也稱為電力傳動(dòng)或電力拖動(dòng)3. 機(jī)電傳動(dòng)目前：由于生產(chǎn)技術(shù)的不斷發(fā)展，生產(chǎn)機(jī)械的自動(dòng)化程度和生產(chǎn)精度不斷提高，所以要求機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)不僅完成能量轉(zhuǎn)換的工作還要對傳動(dòng)過程進(jìn)行控制。 本課程所研究的就是這二部分內(nèi)容。傳動(dòng)及控制所以課程名稱叫機(jī)電傳動(dòng)控制舉例：天車的吊起、制動(dòng)機(jī)床切削過程電梯平穩(wěn)升降及定位軋機(jī)的換向等1.2機(jī)電傳動(dòng)發(fā)展概況簡單的可以分為： a.成組拖動(dòng)（傳動(dòng)）b.單電機(jī)拖動(dòng)c.多電機(jī)拖動(dòng)三個(gè)階段從控制系統(tǒng)

3、的功率器件上分類：a.接觸器和繼電器時(shí)代b.電機(jī)放大機(jī)及磁放大機(jī)時(shí)代第2頁河 北 科 技 大 學(xué) 教 案 用 紙 c.可控硅（晶閘管） 另外，由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，又出現(xiàn)了 a.模擬控制 b.數(shù)字控制（數(shù)控機(jī)床）1.3 內(nèi)容安排1.機(jī)械電子專業(yè)是一個(gè)以機(jī)為主機(jī)電結(jié)合的專業(yè),課程設(shè)置（具了解）基本上是這樣的 電路基礎(chǔ) 電學(xué)基礎(chǔ)模擬電子 電子技術(shù)（弱電）數(shù)字電子 計(jì)算機(jī)技術(shù)機(jī)電傳動(dòng)控制 包括了所有應(yīng)掌握的用以上四門課程取代了機(jī)械專業(yè)的電工學(xué)課程。2.本門課包括以下幾個(gè)方面：（1）電機(jī)原理及特性: 交、直、特殊、（2）電器及控制： 接觸器，繼電器;保護(hù)及控制器（3）可編程序控制器： （PC）原理及應(yīng)

4、用（4）可控硅原理及應(yīng)用: 晶閘管（5）調(diào)速系統(tǒng): 交流、直流,電力拖動(dòng)（6）步進(jìn)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng): 自動(dòng)化3.課程特點(diǎn)與生產(chǎn)實(shí)踐聯(lián)系較強(qiáng)（教學(xué)實(shí)驗(yàn)）4.教學(xué)實(shí)驗(yàn) 計(jì)劃開五個(gè)：5.學(xué)時(shí)安排：由于作者建議用90學(xué)時(shí)講授，實(shí)際他用大約70學(xué)時(shí)我們目前安排了60個(gè)學(xué)時(shí)。教學(xué)實(shí)驗(yàn) 建議開八個(gè) 實(shí)際開出了五個(gè)我們目前條件可開六個(gè) 但學(xué)時(shí)數(shù)的關(guān)系開五個(gè)第二章 機(jī)電傳動(dòng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)2.1運(yùn)動(dòng)方程式1.對于一個(gè)電動(dòng)機(jī)輸出軸上的運(yùn)動(dòng)情況有TM - T dL = J dt = k dndtTm 電機(jī)的輸出扭矩TL 電機(jī)的負(fù)載扭矩 為角速度J 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量n 為轉(zhuǎn)速k 為常數(shù)2.意義：Tm與TL之差將產(chǎn)生加速度第3頁 三七

5、章 八章 九章 十章 十一、十二章 十三章河 北 科 技 大 學(xué) 教 案 用 紙當(dāng)TmTL時(shí)，加速 當(dāng)TmTL時(shí)，減速當(dāng)Tm=TL時(shí)，勻速（平衡） 3.Tm與TL的正反。以轉(zhuǎn)速的方向?yàn)闇?zhǔn)（n）Tm： 與n同向時(shí)為正反之為負(fù) TL： 與n反向時(shí)為正（制動(dòng)）反之為負(fù)（拖動(dòng)） 解釋：提升重物 升：Tm為正，TL正降：TL為負(fù)，Tm負(fù)（制動(dòng)）第5頁2個(gè)圖TmTmTL升M降TLM2.3生產(chǎn)機(jī)械的機(jī)械特性機(jī)械特性： 生產(chǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)軸（電機(jī)軸）上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速之間的函數(shù)關(guān)系。 分為以下幾種2.3.1 恒轉(zhuǎn)矩機(jī)械特性特點(diǎn)： 負(fù)載轉(zhuǎn)矩為常數(shù)，TLC 可分為: 反抗（摩擦） 位能 方向一定與n同號（總制動(dòng)）反抗轉(zhuǎn)矩

6、 位能轉(zhuǎn)矩 例切削力 吊重物離心風(fēng)機(jī)特性2.3.2 離心風(fēng)機(jī)特性特點(diǎn)：Tc=cn2與轉(zhuǎn)速平方成正比2.3.3 直線型特性特點(diǎn):TLcnnTLnTL2.3.4 恒功率型特性特點(diǎn):TLc/n直線型第4頁恒功率型河 北 科 技 大 學(xué) 教 案 用 紙2.4 機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行條件電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性是Tm=f(n) 曲線及驅(qū)動(dòng)扭矩和轉(zhuǎn)速的函數(shù)關(guān)系生產(chǎn)機(jī)械的機(jī)械特性是TLf(n)曲線及負(fù)載扭矩和轉(zhuǎn)速的函數(shù)關(guān)系當(dāng)電動(dòng)機(jī)作為生產(chǎn)機(jī)械的原動(dòng)機(jī)（動(dòng)力源）時(shí)，兩個(gè)函數(shù)中的n為同一個(gè)參數(shù)。在運(yùn)行中由運(yùn)動(dòng)方程式可知，要想穩(wěn)定運(yùn)行，速度應(yīng)勻速不變及TLTm時(shí)及是穩(wěn)定的一個(gè)條件,所以系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的條件之一是1、電動(dòng)機(jī)和

7、生產(chǎn)機(jī)械的機(jī)械特性曲線應(yīng)有交點(diǎn)此處：Tm=TL（勻速）例： 曲線1和2，附合這個(gè)條件,有a、b交點(diǎn)1 曲線1和3，不附合 a32另外，應(yīng)有抗干擾能力: b當(dāng)有外來干擾時(shí)會(huì)引起n變化 當(dāng)干擾消失后，n應(yīng)恢復(fù)原狀態(tài)所以另一個(gè)穩(wěn)定條件是:2、當(dāng)有外加干擾使n變化時(shí)，干擾消除后n應(yīng)能自行恢復(fù)到原狀態(tài)。這件條件的判斷原則是:由運(yùn)動(dòng)方程看 TM-TL=Jd=0 dt當(dāng)干擾使n時(shí),干擾消除后希望n這時(shí)如Tm-TL0則正加速例：a,b兩點(diǎn)a點(diǎn)，當(dāng)n時(shí) TmTm當(dāng)干擾消除后由于在n處Tm-TL0,直到a點(diǎn)處平衡b以n 所以n到nTLTmm第5頁河 北 科 技 大 學(xué) 教 案 用 紙 第 2 次課 2 學(xué)時(shí)第6頁

8、河 北 科 技 大 學(xué) 教 案 用 紙第三章直流電機(jī)的工作原理電機(jī)的分類：特點(diǎn)：a發(fā)電機(jī)，電動(dòng)機(jī) b直流，交流、步進(jìn) 直流電動(dòng)機(jī)： 可以實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速（優(yōu)點(diǎn)）,在傳統(tǒng)的模擬控制系統(tǒng)中應(yīng)用多 交流電動(dòng)機(jī)： 簡單、 便宜、但調(diào)速復(fù)雜 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)： 直流發(fā)電機(jī)：3.1直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和原理3.1.1直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)主要部件：作用：其它： 勵(lì)硅繞組（定子線圈）用來產(chǎn)生磁場 電樞繞組（轉(zhuǎn)子線圈）通有工作電流 換向器 保持電樞繞組的電流方向不變 鐵芯（定子、轉(zhuǎn)子）導(dǎo)磁及支撐 簡述 略3.1.2 直流電機(jī)的基本工作原理以單個(gè)電樞繞組線圈為例說明一、發(fā)電機(jī)（根據(jù)右手定則）勵(lì)磁繞組通電產(chǎn)生一磁場A點(diǎn)總與N極側(cè)的一

9、邊相連B點(diǎn)總與N極側(cè)的一邊相連轉(zhuǎn)子（電樞線圈）由原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)， 以轉(zhuǎn)速n轉(zhuǎn)動(dòng)這時(shí)，N邊切割磁力線產(chǎn)生電勢 指向外S邊切割磁力線產(chǎn)生電勢 指向內(nèi) AB兩點(diǎn)就產(chǎn)生了電勢EKen當(dāng)有負(fù)載RL時(shí)，就產(chǎn)生電流I這時(shí)， EKen二、電動(dòng)機(jī)（根據(jù)左手定則） 在AB兩點(diǎn)加電壓，在電樞中產(chǎn)生電流I 則N邊受力, S邊反向受力，形成轉(zhuǎn)矩 TKmIa 電樞轉(zhuǎn)動(dòng)后，切割磁力線產(chǎn)生反電勢 EKen 當(dāng)n到一定值后， Ia=（U-E）/Ra滿足T后穩(wěn)定下來。注: 在發(fā)電機(jī)中 EKen 是輸出電勢當(dāng)Ia 0時(shí)， TKmIa（負(fù)載轉(zhuǎn)矩）為原動(dòng)機(jī)負(fù)載,第7頁河 北 科 技 大 學(xué) 教 案 用 紙 在電動(dòng)機(jī)中 TmKmIa 為輸出

10、動(dòng)力 EmKen 為反電勢 當(dāng)Tm 大 n TM-TL=J(d/dt) EM (U-EM) Ia=(U-EM)/Ra TMM3.2 直流發(fā)電機(jī)對于直流電機(jī)按其勵(lì)磁方法分為以下幾種情況:他勵(lì)：磁繞組有獨(dú)立的電源與電樞無關(guān)并勵(lì)：勵(lì)磁繞組與電樞并聯(lián)串勵(lì)：勵(lì)磁繞組與電樞串聯(lián)復(fù)勵(lì)：有串也有并勵(lì)3.2.1他勵(lì)發(fā)電機(jī) 1.電原理圖由于獨(dú)立Uf, If所以負(fù)載電流I電樞電流Ia2. 空載特性當(dāng)發(fā)電機(jī)空載（Ia=0）及轉(zhuǎn)速（n）不變時(shí)，輸出電勢與勵(lì)磁電流的關(guān)系曲線 當(dāng)If小時(shí)直線（不飽和）If大時(shí)， 彎曲（開始飽和） If更大， 平直（飽和，不變）3. 外特性曲線當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速（n）和勵(lì)磁（）不變時(shí)，輸出電壓（U

11、）與負(fù)載電流(I)之間的關(guān)系曲線注：當(dāng)IaRaIaU=E-IaRa3.2.2并勵(lì)發(fā)電機(jī)1.電原理圖：由于If電原理圖由電路原理公式，推導(dǎo)出U Ra n - T n0 - n說明：n0與輸出轉(zhuǎn)扭T無關(guān)所以稱為理想空載轉(zhuǎn)速;而差機(jī)械特性:（If）勵(lì)磁電流與電樞電壓（U）不變時(shí)轉(zhuǎn)速(n)由上式可知機(jī)械特性如圖 機(jī)械特性硬度:dT/dn對于電機(jī)按值分類如下:絕對硬度 =硬 10軟 10三種在生產(chǎn)中都有應(yīng)用機(jī)械特性分固有機(jī)械特性和人為機(jī)械特性固有：在額定條件下（n）與(T)的關(guān)系人為：人為改變參數(shù)時(shí)得到的機(jī)械特性, 如改變U，串聯(lián)電阻R等（一）他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的固機(jī)械特性 由n U - RaT eet第9

12、頁 n反映負(fù)載對轉(zhuǎn)速的影響,是負(fù)載引起的轉(zhuǎn)速誤_ T河 北 科 技 大 學(xué) 教 案 用 紙_Tn0+（二）人為機(jī)械特性 1. 電樞串電阻 由：U - Ra+ n T eet這時(shí)n0 不變，而n則增加，特性如圖2.改變電壓時(shí)（U）Un 0這時(shí)n0受電壓變化而改變，而nn0T3.改變磁通由于磁飽和和線圈的原因只能減小 由U Ra - T n 當(dāng)下降時(shí)n0上升,同時(shí)n也增加當(dāng)太小時(shí)反電勢 E=Ken 當(dāng)TL大時(shí) Ia=(U-E)/Ra燒壞當(dāng)TL小時(shí) E=Ken 因?yàn)樗詎 飛車 所以不能太多（并勵(lì)比較人為特性降壓時(shí)U）3.3.2串勵(lì)電動(dòng)機(jī)這時(shí)Ia=If從而有1. 當(dāng)T因?yàn)镮f=Ia也?。═KmIa）

13、 2. 當(dāng)T大時(shí)If=Ia；飽和，平坦 3. 不能空載（飛車） 特點(diǎn)：起動(dòng)扭矩大用于吊車電車的驅(qū)動(dòng) 起動(dòng)時(shí)特性軟。+T3.3.3 復(fù)勵(lì)有串，他(并)勵(lì)兩個(gè)繞組具有兩者的優(yōu)點(diǎn)，可根據(jù)要求來設(shè)計(jì)，串、并磁場強(qiáng)度來達(dá)到所需的值第10頁河 北 科 技 大 學(xué) 教 案 用 紙第 3 次課 2 學(xué)時(shí)第11頁河 北 科 技 大 學(xué) 教 案 用 紙3.4 直流他勵(lì)電動(dòng)啟動(dòng)特性1. 電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)就是使n從0nN的過程啟動(dòng)初期 n=0; E=Ken=0（反電動(dòng)勢）這時(shí)： Ia=(U-E)/RaU/Ra一般Ra（電樞直流電阻）很小，以減小工作中的損耗和發(fā)熱（Ia2Ra是發(fā)熱量） 所以這時(shí)Ia將很大,達(dá)10-20IN

14、結(jié)果可能會(huì)引起（1）換向器打火（2）產(chǎn)生很大的力矩，對負(fù)載產(chǎn)生沖擊（3）電路的保護(hù)器無法設(shè)計(jì)2. 所以一般的直流電動(dòng)機(jī)不允許直接啟動(dòng)在啟動(dòng)時(shí)設(shè)法限制電樞電流一般的有以下兩 種方法（1）降壓啟動(dòng)使U從小到大逐漸增加到U（2）電樞回路串聯(lián)電阻啟動(dòng)注:對于降壓啟動(dòng)需要電源電壓可調(diào)。3. 電樞串聯(lián)電阻啟動(dòng)（1）單段（串聯(lián)一級電阻）當(dāng)啟動(dòng)時(shí)KM斷，這時(shí)從Tst開始按a變化當(dāng)?shù)絋L時(shí)，KM合，由于n 不能突變，所以從A到B點(diǎn)產(chǎn)生沖擊T比較大，這時(shí)，有較大的Ia和T+（2）多段如圖所示 _+ _第12頁河 北 科 技 大 學(xué) 教 案 用 紙3.5直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速特性電動(dòng)機(jī)的調(diào)速是指電動(dòng)機(jī)的外負(fù)載（T）不

15、變的情況下，人為的改變電動(dòng)機(jī)的工作參數(shù)，使工作速度發(fā)生變化的情況。速度調(diào)節(jié)：因生產(chǎn)機(jī)械提出的變速要求：如汽車、車床速度變化：由于T的變化引起（系統(tǒng)的特性決定） 例如：自行車調(diào)整變速器（變速比） 如圖所示:當(dāng)TLTL時(shí)這時(shí)速度變化nn由于電動(dòng)機(jī)有:Ra+- n U Tee tR當(dāng)T不變時(shí)，影響的參數(shù)有 U, , Ra所以調(diào)速的方式可以有以下三種，變電壓U;變磁通;變電阻R一、串聯(lián)電阻調(diào)速在電樞回路中串聯(lián)電阻Rd 改變其機(jī)械特性，引起調(diào)速 由圖可知：當(dāng)R時(shí)n（TL不變） 特點(diǎn)： 1、當(dāng)R時(shí)機(jī)械特性變軟2、TL越小,n（速度變化）越小 不同TL,調(diào)速范圍不一樣 3、電阻耗能大（發(fā)熱） 由于Ia比較大

16、，當(dāng)R時(shí)I2R4、不易實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速(大功率變阻器) T L 5、調(diào)速的設(shè)備比較簡單（分級調(diào)節(jié)）一般不常用這種方式二、變電樞電壓調(diào)速當(dāng)U改變時(shí)，n0變 當(dāng)T不變時(shí),UU nn 特點(diǎn)：1、當(dāng)U改變時(shí)，引起n不變 n所以不變，是一組平行線 n 2、不同的TL時(shí)，調(diào)速范圍一樣（n）3、當(dāng)n電源功率也 節(jié)能 4、通過專門的電源，可實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速 T L5、啟動(dòng)不需其它的設(shè)備（用降既可實(shí)現(xiàn)6、電源設(shè)備，需要專門設(shè)計(jì)，現(xiàn)已配套用直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速中，主要采用這種形式三、改變磁通調(diào)速由電機(jī)人為特性可知：可以改變勵(lì)磁電流If由于磁路已飽和（額定處）If時(shí)不變,所以只能在n0,位于二四相限TM反方向 n=n0+n 特

17、點(diǎn):轉(zhuǎn)速較高. 舉例說明:放下重物 3.6.2反接制動(dòng)一.電源反接制動(dòng)原理:將電源反接產(chǎn)生制動(dòng)(短時(shí))特點(diǎn): 電流大應(yīng)串限流電阻,(U+E)/Ra=Ia時(shí)間長會(huì)引起反轉(zhuǎn)二.倒拉反接制動(dòng)原理: 增大Ra,交點(diǎn)在四相限,反轉(zhuǎn)時(shí)才輸出足夠的扭矩Tm與負(fù)載平衡(位能扭矩)特點(diǎn): 調(diào)整Ra可改變制動(dòng)的速度舉例:提升重物3.6.3能耗制動(dòng)原理: 樞斷電后,串聯(lián)電阻短路連接.n不為0時(shí),產(chǎn)生Ia,及T=KeIa的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩特點(diǎn): 調(diào)整電阻大小可改變制動(dòng)性能舉例: 反抗轉(zhuǎn)矩不會(huì)反向啟動(dòng) 位能轉(zhuǎn)矩 速度穩(wěn)定第14頁河 北 科 技 大 學(xué) 教 案 用 紙 第 4 次課 2 學(xué)時(shí)第15頁河 北 科 技 大 學(xué) 教 案

18、 用 紙第五章 交流電動(dòng)機(jī)的工作原理交流電機(jī)分：異步電動(dòng)機(jī): 三相單相同步電動(dòng)機(jī) :異步電動(dòng)機(jī)：結(jié)構(gòu)簡單、便宜,是應(yīng)用最多的一種電動(dòng)機(jī)同步電動(dòng)機(jī)：特性絕對硬,可以作為發(fā)電機(jī)使用5.1三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理5.1.1三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)定子、中間裝有定子繞組及定子、鐵芯、外殼轉(zhuǎn)子、有的裝繞組（有的是籠式）其它參見書略5.1.2三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理工作原理：基于定子線圈能夠產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場，假設(shè)有一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場來分析如圖中N、S的磁場以n0旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子則切割磁力線而產(chǎn)生電流（右手定電流I方向）電流在磁場中切割磁力線而產(chǎn)生力及力矩（左手定方向） 它與n0方向相同,使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)起來在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)中，n

19、比n0小 原因：轉(zhuǎn)子力矩TmKmIZ 其中為旋轉(zhuǎn)磁場磁通轉(zhuǎn)子電流IZ=eZ/RZ 其中RZ為轉(zhuǎn)子電阻轉(zhuǎn)子電勢eZ=Ken 其中n= n0-n 轉(zhuǎn)子線圈切割磁力線的相對轉(zhuǎn)速 當(dāng)n = n0時(shí)，eZ=0, IZ=0 ,Tm0 n0稱為理想空載轉(zhuǎn)速（同步轉(zhuǎn)速）實(shí)際由于Tm不等于0;所以n 由以上分析可知n= n0-n不等于0是保證交流電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的一個(gè)重要條件動(dòng)機(jī)以轉(zhuǎn)差率來表示他的運(yùn)行情況:S=(n0-n)/ n0對于一般的異步電機(jī)（籠型）轉(zhuǎn)子電阻RZ很小所以只需不大的S一般的在額定轉(zhuǎn)速時(shí)S為0.0150.06比較小5.1.3三相異步電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁場第16頁河 北 科 技 大 學(xué) 教 案 用 紙以上是基

20、于在電機(jī)中有一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場為根據(jù)分析的，這一節(jié)我們分析旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生一、由于三相電源，所以定子中有三相繞組（120夾角）對于三相繞組中的電流也差120如圖由圖分析當(dāng)電角度t0時(shí)的合成磁場方向?yàn)?iA=Isin(t): i=Isin(t+120): iC=Isin(t+240)當(dāng)t0 iA=0; i=-A; iC=A 磁場位置0度當(dāng)t60 iA=A; i=-A; iC=0 磁場位置轉(zhuǎn)60度當(dāng)t120 iA=A; i=0; iC=-A 磁場位置轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)120度依此類推下去，可知當(dāng)三相交流電在定子繞組中產(chǎn)生三相電流后，則三相繞組電流的合成磁場是旋轉(zhuǎn)的。二、旋轉(zhuǎn)磁場的方向?qū) X X X于ABC三繞組如果將

21、任意兩根對調(diào)，則經(jīng)分析可知向反方向旋轉(zhuǎn)（請同學(xué)自己分析）作業(yè) 對于交流異步電動(dòng)機(jī)當(dāng)需要反向時(shí)只需對調(diào)兩根電源線既可（三根中任意）三、旋轉(zhuǎn)磁場的極數(shù)與旋轉(zhuǎn)速度1、上面討論時(shí)在電機(jī)中有一對磁極（二極）它的極對數(shù)為 p1這時(shí)電流變化一個(gè)周期，磁場轉(zhuǎn)一圈所以:磁場旋轉(zhuǎn)速度（同步）為電源頻率f（50Hz）60=3000r/min2、當(dāng)把定子線圈做成兩組（A，A，B，B、C、C）各自串聯(lián)時(shí)，如圖 這時(shí)各相繞組夾角60當(dāng) t0時(shí) , 磁場方向0度t =60時(shí), 磁場方向30度t=120時(shí), 磁場方向60度這時(shí)有兩對N、S磁極既p2當(dāng)t轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)/2所以這時(shí)磁場旋轉(zhuǎn)速度=60f/2=1500r/min注：由于A

22、、B、C的各相空間夾角為60=120/2所以當(dāng)電源變化一個(gè)周期時(shí)，磁場只轉(zhuǎn)半圈既圈/2極對數(shù)及極數(shù)：極對數(shù) p第17頁河 北 科 技 大 學(xué) 教 案 用 紙 極數(shù)（磁極數(shù)）2p一般的對于對于p2的電機(jī)稱為四極電機(jī)人們通常以極數(shù)稱呼電機(jī)，各種極數(shù)的電機(jī)的n02極（p1）n03000（）4極（p2）n01500（）6極（p3）n01000（）8極（p4）n0750 （）一般的額定轉(zhuǎn)速低于這個(gè)值，如4極電機(jī)區(qū)1450左右 5.1.4定子繞組的線連接方式在三相電機(jī)的接線盒中有六個(gè)端子D1、D2、D3、D4、D5、D6 首端D1，2，3末端D4，5，6對于電動(dòng)機(jī)有星形（Y）和三角形接法（）對于星形Y 對

23、于形對于一個(gè)電動(dòng)機(jī)應(yīng)根據(jù)銘牌和電源決定接法如三相電源380V時(shí)電機(jī)繞組是220V時(shí)，應(yīng)接法電機(jī)繞組是380V時(shí)，應(yīng)接法一般的銘牌都給出了接法及對應(yīng)電壓如Y/ ，380/220 , 380V第18頁河 北 科 技 大 學(xué) 教 案 用 紙5.2三相異步電動(dòng)機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子電路5.2.1定子電路分析過程略:結(jié)論: 定子電路的感應(yīng)電動(dòng)勢有效值 E1=4.44f1N1(切割旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生) 定子電流頻率f1=f電源頻率 定子電壓UE1 (不考慮漏磁) 5.2.2 轉(zhuǎn)子電路分析 R2，X2結(jié)論: 轉(zhuǎn)子電流頻率f2=Sf1轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)勢有效值 E2=4.44f2N2=4.44Sf1N2切割旋轉(zhuǎn)磁場速度 n=n0

24、-n啟動(dòng)時(shí) S=1 E20=4.44Sf1N2=4.44f1N2 常數(shù) E2=SE20轉(zhuǎn)子感抗 X2=2f2L2=2Sf1L2 啟動(dòng)時(shí)S=1 X20=2Sf1L2=2f1L2(最大) 轉(zhuǎn)子功率因數(shù)COS2=R/ 當(dāng)n=0時(shí) COS2最大 當(dāng)n=nN時(shí) COS2最小5.2.3額定值1.型號： 2.額定功率: P 3.額定電壓: U 4.額定頻率: f 5.額定電流: I 6.額定轉(zhuǎn)速: n 7.工作方式: 連續(xù),短時(shí)重復(fù),短時(shí) 8.溫升: 絕緣等級 9.重量:10.額定功率因數(shù) COS2 11.額定效率 12.額定轉(zhuǎn)矩: 啟動(dòng),最大13.線繞轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)的滑環(huán)靜止電壓和電流 電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩 PN

25、.M=9.55PW/nr/min 作業(yè)：5.1 5.25.3三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩與機(jī)械由于電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩是它的輸出，所以要研究電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性Tn的關(guān)系第19頁河 北 科 技 大 學(xué) 教 案 用 紙5.3.1三相異步電動(dòng)轉(zhuǎn)矩一、轉(zhuǎn)子電路功率因數(shù)COS2對輸出扭矩T的影響1、 當(dāng)i與E同相,即電感為零時(shí)在每一磁極下面的轉(zhuǎn)子導(dǎo)線電流同方向2、 當(dāng)電阻為零時(shí)，i滯后E 90度在每一磁極下面的導(dǎo)線電流一半對一半3、 當(dāng)COS2Tmax第20頁以過載能力系數(shù)m來表示 河 北 科 技 大 學(xué) 教 案 用 紙m=Tm/TN一般鼠籠式為1.82.2線繞式2.52.2二、人為機(jī)械特性人為改變參數(shù)（U，R或X1

26、，R2等）1、降低電源電壓U當(dāng)U下降時(shí) Tmax下降Tst下降n0 Sm nm不變這時(shí)曲線變化如圖右2、定子電路串電阻電抗（感）這時(shí)由于阻抗的分壓作用使得U下降所以與上面相似：區(qū)別是阻抗分壓與電流大小有關(guān)，這時(shí)定子電壓是變化的（1）U下降（2）串電阻3、改變電源頻率當(dāng)改變f時(shí)，n0變化但由于X1，X20都變化不能只改變f 一般使 U/fConst這時(shí)ncf Sm1/f Tst1/f Tmax不變fn0SmTstTmax不變4、轉(zhuǎn)子串電阻只有線繞式的轉(zhuǎn)子能實(shí)現(xiàn)這時(shí)Tmax 不變 Sm 5.4對于三相異步電動(dòng)機(jī)啟時(shí)，應(yīng)保證:1、有足夠的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，TM TL 能夠正常啟動(dòng)2、啟動(dòng)電流不會(huì)對電網(wǎng)造成大

27、的沖擊-使電壓（影響其它電機(jī)工作）一般希望電流越小越好（在能啟動(dòng)的情況下）另外:滿足啟動(dòng)過程平滑、安全簡單、節(jié)能等實(shí)際上，當(dāng)電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)工作初期、由于n0 轉(zhuǎn)子繞組切割磁力線的速度n0-n= n0轉(zhuǎn)子感生電動(dòng)勢E 大啟動(dòng)電流也大 達(dá)57倍這時(shí)Cos不大 所以Tst 不大5.4.1鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)方法一、直接啟動(dòng)（全壓啟動(dòng)）就是啟動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)直接加電網(wǎng)電壓，這時(shí)啟動(dòng)電流比較大所以不是所有的電機(jī)都可能這樣使用。1、 一般的，當(dāng)有獨(dú)立的變壓器供動(dòng)力電時(shí)當(dāng) 電機(jī)功率30%變壓器功率時(shí)（頻繁）第21頁河 北 科 技 大 學(xué) 教 案 用 紙 電機(jī)功率KM1合KM3合KM2開 這時(shí)Y接法繞組電壓220

28、V（啟動(dòng)電壓） KM3開KM2合KM1合 這時(shí)接法繞組電壓380V(工作電壓) 這時(shí)啟動(dòng)電流I是直接啟動(dòng)的1/3啟動(dòng)扭矩T是直接啟動(dòng)的1/3特點(diǎn)：1、啟動(dòng)電流小，所需設(shè)備簡單2、力矩小，適于空載啟動(dòng)（輕載）3、電機(jī)額定電壓必須是380V形接法4、有專門的Y啟動(dòng)器四、自耦變壓器降壓啟動(dòng)聯(lián)接方法如圖右 工作過程：KM1開，KM2，KM3合 變壓器降壓啟動(dòng)KN2/N1 R2U2 對于自耦變壓器工作于降壓方式時(shí) Tst= 20 R2+X2電壓U2KU1電流I1I2I（K*I2）：U1/U2=N1/N2=I2/I1=1/K圖示于單相的工作情況由于U2KU I2K*I（I為全壓U時(shí)的工作電流）這時(shí)，I1K

29、*I2K2*I（原邊電流只有實(shí)際啟動(dòng)電流的K2倍） 啟動(dòng)扭矩，T2K2Tst（因?yàn)椋篣2KU，而 T U2）當(dāng)KM1合，K2，KM3分時(shí)： 電機(jī)正常工作特點(diǎn)：1、在相同的啟動(dòng)電流下，從電網(wǎng)吸取的電流減小，即T相同時(shí)，I下降2、自耦變壓器副邊有多個(gè)抽頭，所以啟動(dòng)電壓可選3、啟動(dòng)設(shè)備多且體積大，成本比較高4、不適于頻繁啟動(dòng)（過電流工作）5、有一定的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩（適用輕載）6、用在不能Y啟動(dòng)的場合，（Y形接法工作的電機(jī)）第22頁河 北 科 技 大 學(xué) 教 案 用 紙 第 5 次課 2 學(xué)時(shí)第23頁河 北 科 技 大 學(xué) 教 案 用 紙5.4.2 線繞式電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)方法線繞電機(jī)，由于轉(zhuǎn)子繞組可在啟動(dòng)時(shí)串聯(lián)

30、電阻改善特性所以有比較大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩和比較小的啟動(dòng)電流它的啟動(dòng)方法有兩種一、逐級切除啟動(dòng)電阻法由人為特性我們知道R2改變時(shí)，TmC，Sm改變由于（Cos2改變）Tst改變，所以：R2，Tst接線如圖右：特點(diǎn)：1、與直流電機(jī)啟動(dòng)類似 用繼電器切換2、由于啟動(dòng)時(shí)，R2R2RARB 所以，轉(zhuǎn)子功率因數(shù)Cos2 有較大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩3、適于帶載啟動(dòng)二、頻敏電阻法在三相轉(zhuǎn)子中串接實(shí)心電抗器工作過程：1、當(dāng)啟動(dòng)時(shí)：n0轉(zhuǎn)子電流頻率 f2=f1 較高所以感應(yīng)電勢E高，同時(shí)鐵損（渦流發(fā)熱產(chǎn)生）大 相當(dāng)于電阻R損大2。當(dāng)n后S f2=Sf1所以 ER損3、當(dāng)n=nN后f2很小E0 R損0 可用開關(guān)短路（離心）所以稱實(shí)

31、心電抗器為頻敏電阻一般為使X R損所以匝數(shù)不多特點(diǎn)：1、不用人工切換電阻（自動(dòng)啟動(dòng)）2。連續(xù)調(diào)節(jié)電阻變化啟動(dòng)過程平滑3。由于電抗器的電感性質(zhì)，使啟動(dòng)時(shí)功率因數(shù)Cos2略有下降5.7單相異步電動(dòng)機(jī)5.7.1單相磁場單相電動(dòng)機(jī)的研究基礎(chǔ)是：單相交變磁場可分解成兩個(gè)旋向相反大小相等的旋轉(zhuǎn)磁場。 單相磁場的頻率為f時(shí),其磁場轉(zhuǎn)速為: n0=60f/p 與三相相同當(dāng)轉(zhuǎn)子（籠型）放在磁場中時(shí),由于受兩個(gè)方向相反大小相似的扭矩，所以不能轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)。 當(dāng)外力使它轉(zhuǎn)動(dòng)后，同向磁場在轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生的電流頻率為（n0-n）f1/n0反向磁場在轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生的電流頻率為（n0+n）f1/n由于反向電流的頻率高,所以XL電抗大（反

32、電勢大于感應(yīng)電勢）無法產(chǎn)生電流。同向電流則由于f2T小而加大，產(chǎn)生扭矩輸出。轉(zhuǎn)動(dòng)起來結(jié)論:1、單相磁場沒有啟動(dòng)能力第24頁河 北 科 技 大 學(xué) 教 案 用 紙2、啟動(dòng)后的方向取決于啟動(dòng)的方向。5.7.1 單相異步電動(dòng)啟動(dòng)方法一、電容分相在電機(jī)定子中加入一啟動(dòng)繞組垂直于主繞組 聯(lián)接如圖:由于電容移相作用，使BY中的電流超前于AX一個(gè)相角 （一般為90）則成為一個(gè)旋轉(zhuǎn)啟動(dòng)磁場 當(dāng)n后，斷開QC即可 當(dāng)反轉(zhuǎn)時(shí)，（不能換相）所以應(yīng)使BY兩個(gè)頭對調(diào)即BY對調(diào) ，由一組開關(guān)實(shí)現(xiàn)CYX二、罩極式單相異步電動(dòng)機(jī)當(dāng)有電壓時(shí)：與的磁通相位上差則與啟動(dòng)繞組的作用相當(dāng)，不能反轉(zhuǎn)。5.8 同步電動(dòng)機(jī)的工作原理、特點(diǎn)及

33、應(yīng)用可發(fā)電、和電動(dòng)大容量的電力傳動(dòng)系統(tǒng)中使用5.8.1基本結(jié)構(gòu)定子轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組5.8.2 工作原理定子旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)子中加勵(lì) 磁產(chǎn)生極對數(shù)與定子相同的磁極 旋轉(zhuǎn)磁場作用下轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)（） 所以叫同步電機(jī) 特點(diǎn)：1、同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速不隨負(fù)載而變化2、可以通過調(diào)整轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流補(bǔ)償功率因數(shù)（電網(wǎng)） 3、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格貴5.8.3 啟動(dòng)1、當(dāng)靜止時(shí)，加勵(lì)磁后轉(zhuǎn)子產(chǎn)生磁極旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)一圈后產(chǎn)生推拉的兩次轉(zhuǎn)矩，所以不能轉(zhuǎn)動(dòng)2、同步電機(jī)啟動(dòng)和采用異步啟動(dòng) 轉(zhuǎn)子上有籠型導(dǎo)體啟動(dòng)時(shí)，勵(lì)磁繞組短路，或接一電阻，防止過電壓，當(dāng)接近后加勵(lì)磁進(jìn)入同步工作第25頁河 北 科 技 大 學(xué) 教 案 用 紙N S求額定電流：In,Sn,T

34、n,Tm, Tst（1）由PN 3 UNINCos則IN=PN/( 3 UNINCos)=84.2(A)（2）SN=(n0-nN)/n0由nN=1480(r/min) 知為4極電機(jī)P2n01500(r/min) （60f/p）SN0。013（3）由TN9.55PN(W)/ nN(r/min)=290.4N.M（4）Tst1.9TN=551.8N.M（5）Tm2.2TN2.2290.4638.9N.M例2在上題中（1） 如果負(fù)載轉(zhuǎn)矩為510.2Nm試問在U=UN和U=0.9UN時(shí)能否啟動(dòng)？（2） 采用Y換接啟動(dòng)時(shí)，求啟動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩？這時(shí)，當(dāng)負(fù)載為80Tn和50%Tn時(shí)能否啟動(dòng)？解：（1）由T

35、st=551.8Nm知a.當(dāng)UUn時(shí)，Tst=551.8Nm510.2Nm可以啟動(dòng)b. 當(dāng)U=0.9UN時(shí)，由TstU2知Tst=(0.9) 2Tst=447Nm183.9 不能當(dāng)TL=0.5TN=145.2當(dāng)勵(lì)磁 FW 接固定電壓后控制 CW 有信號時(shí)，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，轉(zhuǎn)動(dòng)起來要求：當(dāng)CW沒有信號時(shí)應(yīng)不轉(zhuǎn)對于普通電機(jī)是不會(huì)停下來的第28頁河 北 科 技 大 學(xué) 教 案 用 紙這叫自轉(zhuǎn)現(xiàn)象 需要消除它。6.1.3 自轉(zhuǎn)的消除措施方法是增大轉(zhuǎn)子電阻R2由Sm=R2/X20知當(dāng)R2Sm（即nm）當(dāng)Sm 1時(shí)（即nm 這時(shí)，負(fù)方向也類似當(dāng)Uc0動(dòng)）當(dāng)Uc0時(shí)加強(qiáng)了一個(gè)方向的旋轉(zhuǎn)磁場的強(qiáng)度使合力矩變成了

36、與轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同的方向從而轉(zhuǎn)動(dòng)起來 Uc合力矩當(dāng)Uc相位改變180時(shí)，加強(qiáng)了另一個(gè)方向的旋轉(zhuǎn)磁場，使轉(zhuǎn)子反轉(zhuǎn)。所以: 1、交流伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)子籠型采用電阻率很大的材料做（黃銅等）R2很大2、杯型轉(zhuǎn)子做成薄壁型（0.2-0.8mm） R2大 慣量小3、當(dāng)Uc0時(shí),象限機(jī)械特性當(dāng)Uc0時(shí),象限機(jī)械特性6.1.4 特性應(yīng)用一、控制特性1三種控制方法:1、)幅值控制Uc的幅值變化2、)相位控制Uc與Uf的相差, 當(dāng)大時(shí)加強(qiáng),0-90之間比較復(fù)雜3、)幅、相控制2幅值控制的方法簡單方法 如圖這時(shí)當(dāng)Uc變化時(shí)曲線如圖Uc 二、應(yīng)用舉例：方框圖：見書三、交流伺服電機(jī)功率比較小（0。1-100W）但結(jié)構(gòu)簡單6.2

37、直流伺服電機(jī) 當(dāng)功率大的系統(tǒng)中（1-600W）用直流伺服電機(jī)第29頁河 北 科 技 大 學(xué) 教 案 用 紙分類：電磁式永磁式原理：與普通直流相同只是轉(zhuǎn)子細(xì)長以減小轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（改善動(dòng)態(tài)特性）因n=Uc/（Ke）-R/（KeKm2）T 知當(dāng)Uc=0時(shí) n=0（T為反抗轉(zhuǎn)矩）控制：電樞控制：改變電樞電壓U磁場控制：改變勵(lì)磁電流I四、交、直流比較 交流：結(jié)構(gòu)簡單可靠功率小直流：特性硬、線性好、結(jié)構(gòu)復(fù)雜（有換向器）6.3 力矩電機(jī)一般電機(jī)n 比較高（n小時(shí)不穩(wěn)定）當(dāng)工作中n不高時(shí)，可用減速器，但復(fù)雜,動(dòng)態(tài)不好力矩電機(jī)就是能輸出低速大扭矩的伺服電機(jī)分類： 交流力矩電機(jī) 異步：與交流伺服同理，但形狀扁平（不細(xì)

38、長） 同步：直流力矩電機(jī)6.3.1永磁式直流力矩電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1、扁平形狀2、軸向短 徑向長3、永磁勵(lì)磁6.3.2轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速一、轉(zhuǎn)矩當(dāng)磁極中的B（磁感應(yīng)強(qiáng)度一定時(shí)）單根FBILBIaL L為有效長度T=FN D/2 =(BIa N L)/2)D當(dāng)體積不變時(shí)由D2L=C應(yīng) DL 當(dāng)銅量不變及導(dǎo)線總長度及直徑不變時(shí)應(yīng) LN NL不變所以TKD既D時(shí)T扭矩增加結(jié)論：相同體積和用銅量（材料用量）情況下 D 越大扭矩 T二、轉(zhuǎn)速由反電勢 ef=BLV （V為切割線速度）V=D n/60 （周長和轉(zhuǎn)速）而電樞電壓平衡為 UEIaR第30頁河 北 科 技 大 學(xué) 教 案 用 紙 當(dāng) T0時(shí) n=n0 Ia

39、=0UE=(1/2)BNLD n/60n0=(120/)(Ua/NBLD)=K/D既當(dāng)D時(shí), n06.3.3特點(diǎn)應(yīng)用適于低速大扭矩堵轉(zhuǎn)時(shí)不易損壞（制造時(shí)）精度高反應(yīng)快調(diào)速范圍寬6.4 小功率同步電機(jī)應(yīng)用于小型而有恒速要求的裝置中如記錄紙，走紙機(jī)構(gòu)、電唱機(jī)、錄音機(jī)（高級）結(jié)構(gòu)：定子同異步轉(zhuǎn)子：無繞組分類：按轉(zhuǎn)子工作原理： 永磁式（高速）磁阻式（低速）磁滯式6.4.1永磁式一、結(jié)構(gòu)與大功率原理相同只是轉(zhuǎn)子用永久磁鐵來取代電磁勵(lì)磁二、啟動(dòng)：與大功率一樣有籠型啟動(dòng)繞組但這時(shí)由于有磁場會(huì)產(chǎn)生一定的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，啟動(dòng)時(shí)負(fù)載小6.4.2 磁阻式減速同步電機(jī)一、結(jié)構(gòu)定子：有內(nèi)齒Zd導(dǎo)磁材料制造 有三相繞組轉(zhuǎn)子：有

40、外齒Zr導(dǎo)磁材料制造齒數(shù): ZrZd二、工作原理由于 ZrZd當(dāng)旋轉(zhuǎn)磁場在A點(diǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子與A對應(yīng)磁阻最小當(dāng)旋轉(zhuǎn)磁場在B點(diǎn)時(shí)，磁場轉(zhuǎn)過角2/ Zd轉(zhuǎn)子齒與定子B齒對齊（磁場的作用使磁阻最?。┺D(zhuǎn)過2/ Zd-2/ Zr=旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速n0與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n之比n0/n=KR=(2/ Zd)/( 2/ Zd-2/ Zr)=Zr/(Zr-Zd)KR電磁減和系數(shù)(n0= n)電機(jī)轉(zhuǎn)速第31頁河 北 科 技 大 學(xué) 教 案 用 紙n=(1/ KR) n0=(Zr-Zd)/ Zr)60f/p由上可知當(dāng)Z與Z之差小時(shí)而Z大時(shí)就越低作業(yè)：6.2、6.5、6.6、（6.9*磁組電機(jī)）6.5測速發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子靜止時(shí) 負(fù)載第32頁

41、河 北 科 技 大 學(xué) 教 案 用 紙 第 7 次課 2 學(xué)時(shí)第33頁河 北 科 技 大 學(xué) 教 案 用 紙第七章機(jī)電傳動(dòng)控制系統(tǒng)中電動(dòng)機(jī)的選擇7.1電動(dòng)機(jī)的容量選擇的原則電動(dòng)機(jī)的容量：工作中能輸出的功率容量小 1、過載運(yùn)行：不能正常工作，啟動(dòng)，沖擊2、發(fā)熱：壽命短 損壞容量?。豪速M(fèi)：效率選擇容量的基本原則（1）發(fā)熱， 電機(jī)工作中溫度上升不超過允許值（2）過載能力：1、電機(jī)的最大扭矩Tm最大沖擊負(fù)載扭矩(交流異步電動(dòng)機(jī)）2、最大電流Im最大負(fù)載電流（直流電動(dòng)機(jī)）（3）啟動(dòng)能力: 有足夠的啟動(dòng)能力,電機(jī)的的負(fù)載扭矩啟動(dòng)負(fù)載扭矩交流異步電動(dòng)機(jī)TL發(fā)熱時(shí)間常數(shù)Th與發(fā)熱相反,但停機(jī)后冷卻風(fēng)扇不轉(zhuǎn)，所

42、以散熱時(shí)間常數(shù)ThTh冷卻過程很慢 二、電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱過程 三、電動(dòng)機(jī)的冷卻過程四、電機(jī)過熱的危害當(dāng)電機(jī)發(fā)熱到一定值時(shí)，會(huì)產(chǎn)生 a)燒壞線間絕緣 b)加速絕緣老化，縮短電機(jī)壽命要求:電機(jī)長時(shí)間工作時(shí)，其發(fā)熱不應(yīng)超過一定的上限，由此，可以按這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)去選擇電機(jī)功率（容量）在電機(jī)參數(shù)中,第34頁河 北 科 技 大 學(xué) 教 案 用 紙7.3不同工作制下電動(dòng)機(jī)容量的選擇電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)負(fù)載持續(xù)時(shí)間不同，發(fā)熱狀況也不相同,可以分為:連續(xù)短時(shí)重復(fù)短時(shí)在不同的方式下，電機(jī)的容量是不同的（輸出功率可用來驅(qū)動(dòng)的負(fù)載） 7.3.1連續(xù)工作制電機(jī)容量的選擇一、帶恒定負(fù)載的電機(jī)容量選擇1、 如果已知負(fù)載的功率PL，則可以按PN

43、PL的關(guān)系直接選擇就可以了2、 確定電機(jī)后，根據(jù)電機(jī)啟動(dòng)的工作方式有時(shí)要校驗(yàn)啟動(dòng)能力（與啟動(dòng)方式有關(guān)）當(dāng)輕載啟動(dòng)時(shí)，可不校驗(yàn)二、帶變化負(fù)載的電動(dòng)機(jī)容量的選擇這時(shí)電機(jī)的發(fā)熱量是變化的，所以溫升也波動(dòng)的不能按最大或最小功率來選擇：而按照等值法來計(jì)算電機(jī)功率把變化的負(fù)載轉(zhuǎn)化成一恒定等效的負(fù)載，這時(shí)兩者的溫升相同。 根據(jù)電機(jī)的工作強(qiáng)制的負(fù)載變化關(guān)系圖（直方圖）可以是功率（電流或扭矩）是時(shí)間變化關(guān)系圖（三種）（推導(dǎo)）這時(shí)電機(jī)的損耗為:(P+I12R)t1+(P+I22R)t2+.其中，P為鐵損及機(jī)械損耗（基本不變）I2R銅損對于等效負(fù)載損耗(P+Id2R) ti當(dāng)?shù)刃r(shí)，兩式相等Id2 tiI12t1+

44、I22t2+.效工作電流I12t1+I22t2+ I= d ti對直流電機(jī)TKmII所以等效工作扭矩第35頁河 北 科 技 大 學(xué) 教 案 用 紙T12t1+T22t2+ Td= ti由 PTn 當(dāng)大時(shí) T變化時(shí) n變化不大時(shí) PT所以當(dāng)機(jī)械特性硬時(shí)等效功率22Pt+Pt2+ 112 Pd= ti以上結(jié)果，可以用恒負(fù)載法來選電機(jī) TNTd或P NPd既可所以這時(shí)電機(jī)的選擇步驟為1、做出負(fù)載變化圖2、用等值法計(jì)算出等效扭矩或功率（Td Pd）3、根據(jù)Td（Pd）用恒負(fù)載法來選定電機(jī)4、效驗(yàn)啟動(dòng)能力及最大負(fù)載過載能力，如不滿足應(yīng)修正或重選作業(yè)：6.9、7.4、7.67.3.2短時(shí)工作制電機(jī)容量的選擇短時(shí)工作制： 工作時(shí)間短，而停機(jī)時(shí)間長（如吸塵器等）短時(shí)工作的發(fā)熱： 當(dāng)溫度沒達(dá)到穩(wěn)定值就開始冷卻,所以達(dá)不到最高溫度 這時(shí)選用電機(jī)方法不同一、選用短時(shí)工作制的電動(dòng)機(jī)有專門用于短時(shí)工作的電動(dòng)機(jī)類型它們的功率PN和工作時(shí)間tN是相對應(yīng)的如：PN為20KW tN為30min 的電機(jī)在20KW下連續(xù)運(yùn)行不應(yīng)超過30min 當(dāng)工作狀況不對應(yīng)時(shí)