機(jī)電傳動控制課件

1、機(jī)電傳動控制Mechanical & electrical Transmission Control 華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院內(nèi)容控制系統(tǒng)調(diào)速系統(tǒng)電機(jī)機(jī)械傳動對象機(jī)電傳動系統(tǒng)功能框圖機(jī)電傳動系統(tǒng)控制系統(tǒng)調(diào)速系統(tǒng)電機(jī)機(jī)械傳動繼電器/接觸器PLC系統(tǒng)直流電機(jī)交流電機(jī)直流調(diào)速交流調(diào)速步進(jìn)電機(jī)內(nèi)容內(nèi)容：集成了原來的電子學(xué)、電工學(xué)課程里的強(qiáng)電內(nèi)容集成了原來的電子學(xué)、電工學(xué)課程里的強(qiáng)電內(nèi)容n機(jī)電傳動：機(jī)電傳動：機(jī)電傳動的動力學(xué)基礎(chǔ)機(jī)電傳動的動力學(xué)基礎(chǔ)電動機(jī)的工作原理及特性電動機(jī)的工作原理及特性電動機(jī)的調(diào)速及實現(xiàn)電動機(jī)的調(diào)速及實現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)及其控制步進(jìn)電機(jī)及其控制n控制繼電器、接觸器控制繼電器、接觸器控制

2、PLC控制控制內(nèi)容內(nèi)容n電動機(jī)的工作原理與特性電動機(jī)的工作原理與特性L直流電機(jī)的原理與特性直流電機(jī)的原理與特性L交流電機(jī)的原理與特性交流電機(jī)的原理與特性L步進(jìn)電機(jī)的原理與特性步進(jìn)電機(jī)的原理與特性n電動機(jī)的速度調(diào)節(jié)電動機(jī)的速度調(diào)節(jié)L電力電子學(xué)基礎(chǔ)電力電子學(xué)基礎(chǔ)L直流電機(jī)調(diào)速原理與實現(xiàn)直流電機(jī)調(diào)速原理與實現(xiàn)L交流電機(jī)的調(diào)速原理與實現(xiàn)交流電機(jī)的調(diào)速原理與實現(xiàn)L步進(jìn)電機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)控制內(nèi)容內(nèi)容n繼電器、接觸器控制繼電器、接觸器控制常用的控制電器與執(zhí)行器件：常用的控制電器與執(zhí)行器件：繼電器、接觸器、檢測器件、保護(hù)器件等繼電器、接觸器、檢測器件、保護(hù)器件等基本控制電路基本控制電路常用的控制電路常用的控制電

3、路基本設(shè)計方法基本設(shè)計方法內(nèi)容內(nèi)容PLC控制控制PLC原理、組成原理、組成PLC的內(nèi)部等效電路（繼電器）的內(nèi)部等效電路（繼電器）PLC的指令系統(tǒng)的指令系統(tǒng)PLC的應(yīng)用與設(shè)計方法的應(yīng)用與設(shè)計方法以三菱公司的以三菱公司的F系列系列PLC為基礎(chǔ)為基礎(chǔ)第一章第一章 概述概述機(jī)電傳動定義和目的：機(jī)電傳動定義和目的：n定義定義：以：以電動機(jī)電動機(jī)為原動機(jī)（動力源）驅(qū)為原動機(jī)（動力源）驅(qū)動生產(chǎn)機(jī)械的系統(tǒng)的總稱動生產(chǎn)機(jī)械的系統(tǒng)的總稱n目的目的：將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，實現(xiàn)生產(chǎn)：將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，實現(xiàn)生產(chǎn)機(jī)械的啟動、停止及速度調(diào)節(jié)，滿足各機(jī)械的啟動、停止及速度調(diào)節(jié)，滿足各種生產(chǎn)工藝過程的要求，保證生產(chǎn)過程種生產(chǎn)工

4、藝過程的要求，保證生產(chǎn)過程的正常進(jìn)行的正常進(jìn)行機(jī)電傳動與控制的重要性機(jī)電傳動與控制的重要性n機(jī)電傳動控制技術(shù)涉及到社會生活的各個方面機(jī)電傳動控制技術(shù)涉及到社會生活的各個方面(工業(yè)、交通、信息、日常生活、軍事等）工業(yè)、交通、信息、日常生活、軍事等）n機(jī)電傳動控制技術(shù)是現(xiàn)代制造業(yè)的基礎(chǔ)（各種機(jī)電傳動控制技術(shù)是現(xiàn)代制造業(yè)的基礎(chǔ)（各種制造裝備都是以機(jī)電傳動控制為基礎(chǔ)）制造裝備都是以機(jī)電傳動控制為基礎(chǔ)）n機(jī)電傳動與控制技術(shù)的發(fā)展有力地推動社會的機(jī)電傳動與控制技術(shù)的發(fā)展有力地推動社會的進(jìn)步（提高產(chǎn)品質(zhì)量、制造能力）進(jìn)步（提高產(chǎn)品質(zhì)量、制造能力）n信息社會更離不開機(jī)電傳動與控制技術(shù)（信息信息社會更離不開機(jī)電

5、傳動與控制技術(shù)（信息設(shè)備產(chǎn)品、信息的應(yīng)用等）設(shè)備產(chǎn)品、信息的應(yīng)用等）機(jī)電傳動與控制技術(shù)的發(fā)展機(jī)電傳動與控制技術(shù)的發(fā)展n傳動技術(shù)的發(fā)展（簡化機(jī)械結(jié)構(gòu)、直接驅(qū)動）傳動技術(shù)的發(fā)展（簡化機(jī)械結(jié)構(gòu)、直接驅(qū)動）n電動機(jī)的發(fā)展（交流、直線、高性能、大、小電動機(jī)的發(fā)展（交流、直線、高性能、大、小等）等）n調(diào)速技術(shù)的發(fā)展（交流、大范圍、高精度）調(diào)速技術(shù)的發(fā)展（交流、大范圍、高精度）n控制理論與技術(shù)控制理論與技術(shù) 的發(fā)展（現(xiàn)代控制理論、非的發(fā)展（現(xiàn)代控制理論、非線性控制、模糊智能控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)）線性控制、模糊智能控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)）n制造自動化技術(shù)的發(fā)展（分布式控制、現(xiàn)場總制造自動化技術(shù)的發(fā)展（分布式控制、現(xiàn)場總線、

6、線、FMS/CIMS）傳動技術(shù)的發(fā)展傳動技術(shù)的發(fā)展n動力源動力源：蒸汽機(jī)，內(nèi)燃機(jī)，電動機(jī)蒸汽機(jī)，內(nèi)燃機(jī)，電動機(jī)n機(jī)電傳動方式機(jī)電傳動方式：成組拖動：一臺電機(jī)拖動多臺設(shè)備，老成組拖動：一臺電機(jī)拖動多臺設(shè)備，老方式，傳動機(jī)構(gòu)復(fù)雜，效率低。方式，傳動機(jī)構(gòu)復(fù)雜，效率低。單電機(jī)拖動：一臺電機(jī)拖動一臺設(shè)備，單電機(jī)拖動：一臺電機(jī)拖動一臺設(shè)備，比成組方式進(jìn)步。比成組方式進(jìn)步。多電機(jī)拖動：多臺電機(jī)拖動一臺設(shè)備，多電機(jī)拖動：多臺電機(jī)拖動一臺設(shè)備，現(xiàn)代的傳動方法?，F(xiàn)代的傳動方法。電動機(jī)的分類電動機(jī)的分類 n直流電機(jī)：采用直流電源，調(diào)速特性好，直流電機(jī)：采用直流電源，調(diào)速特性好，但換相電刷影響其容量、使用范圍和壽但換

7、相電刷影響其容量、使用范圍和壽命。命。n交流電機(jī)：采用交流電源，克服了直流交流電機(jī)：采用交流電源，克服了直流電機(jī)的缺點，現(xiàn)代交流調(diào)速技術(shù)的發(fā)展電機(jī)的缺點，現(xiàn)代交流調(diào)速技術(shù)的發(fā)展使其成為主流。使其成為主流。n步進(jìn)電機(jī)：運(yùn)動距離和輸入脈沖成正比，步進(jìn)電機(jī)：運(yùn)動距離和輸入脈沖成正比，控制方便，但功率和精度較差?？刂品奖?，但功率和精度較差。電動機(jī)的分類電動機(jī)的分類n旋轉(zhuǎn)電機(jī)：旋轉(zhuǎn)電機(jī)：實現(xiàn)直線運(yùn)動需要專門的機(jī)實現(xiàn)直線運(yùn)動需要專門的機(jī)械傳動裝置，在高速、高精度應(yīng)用中有械傳動裝置，在高速、高精度應(yīng)用中有一定缺陷（高速高精度、直接驅(qū)動）。一定缺陷（高速高精度、直接驅(qū)動）。n直線電機(jī)：直線電機(jī)：電機(jī)的重要方向

8、，可以實現(xiàn)電機(jī)的重要方向，可以實現(xiàn)高速、高精度加工，機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)簡單。高速、高精度加工，機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)簡單。（兩個發(fā)展方向：一種是大推力，另外（兩個發(fā)展方向：一種是大推力，另外是高相應(yīng)。）是高相應(yīng)。）直流、無刷直流、交流電機(jī)比較幾種電機(jī)的工作范圍調(diào)速技術(shù)的發(fā)展調(diào)速技術(shù)的發(fā)展n直流調(diào)速：有級調(diào)速（串電阻，繼電器、直流調(diào)速：有級調(diào)速（串電阻，繼電器、接觸器控制），無級調(diào)速（調(diào)壓調(diào)速、接觸器控制），無級調(diào)速（調(diào)壓調(diào)速、調(diào)磁調(diào)速，發(fā)電機(jī)調(diào)磁調(diào)速，發(fā)電機(jī)-電動機(jī)方式，晶閘管電動機(jī)方式，晶閘管方式，方式，PWM方式）方式）n交流調(diào)速：有級調(diào)速（調(diào)壓，變極），交流調(diào)速：有級調(diào)速（調(diào)壓，變極）， 無級調(diào)速（變頻

9、調(diào)速）無級調(diào)速（變頻調(diào)速）繼電器繼電器接觸器控制：接觸器控制：20世紀(jì)初，借助于簡單的接觸器與繼電器實現(xiàn)對控世紀(jì)初，借助于簡單的接觸器與繼電器實現(xiàn)對控制對象的啟動、停車以及有級調(diào)速等控制。控制速度慢，控制精度差。制對象的啟動、停車以及有級調(diào)速等控制?？刂扑俣嚷?，控制精度差。電機(jī)放大機(jī)控制電機(jī)放大機(jī)控制(電動機(jī)發(fā)電機(jī)電動機(jī)發(fā)電機(jī))：30年代，控制系統(tǒng)從斷續(xù)控制發(fā)展年代，控制系統(tǒng)從斷續(xù)控制發(fā)展到連續(xù)控制，連續(xù)控制系統(tǒng)可隨時檢查控制對象的工作狀態(tài)，并根據(jù)輸出到連續(xù)控制，連續(xù)控制系統(tǒng)可隨時檢查控制對象的工作狀態(tài)，并根據(jù)輸出量與給定量的偏差對控制對象進(jìn)行自動調(diào)整?？焖傩约翱刂凭榷即蟠蟪颗c給定量的偏差

10、對控制對象進(jìn)行自動調(diào)整?？焖傩约翱刂凭榷即蟠蟪^了最初的斷續(xù)控制，并簡化了控制系統(tǒng)，減少了電路中的觸點，提高了過了最初的斷續(xù)控制，并簡化了控制系統(tǒng)，減少了電路中的觸點，提高了可靠性，也提高生產(chǎn)效率；可靠性，也提高生產(chǎn)效率；晶閘管、晶體管控制：晶閘管、晶體管控制：40年代年代50年代，年代，晶閘管控制就取代了水銀整流器晶閘管控制就取代了水銀整流器控制，后又出現(xiàn)了功率晶體管控制，由于晶體管、晶閘管具有效率高、控控制，后又出現(xiàn)了功率晶體管控制，由于晶體管、晶閘管具有效率高、控制特性好、反應(yīng)快、壽命長、可靠性高、維護(hù)容易、體積小、重要輕等優(yōu)制特性好、反應(yīng)快、壽命長、可靠性高、維護(hù)容易、體積小、重要輕

11、等優(yōu)點，它的出現(xiàn)為機(jī)電傳動自動控制系統(tǒng)開辟了新紀(jì)元。點，它的出現(xiàn)為機(jī)電傳動自動控制系統(tǒng)開辟了新紀(jì)元。計算機(jī)數(shù)字控制（計算機(jī)數(shù)字控制（digitalcontrol）：）：70年代初，隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，計年代初，隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，計算機(jī)的應(yīng)用特別是微型計算機(jī)的出現(xiàn)和應(yīng)用，又使控制系統(tǒng)發(fā)展到一個新算機(jī)的應(yīng)用特別是微型計算機(jī)的出現(xiàn)和應(yīng)用，又使控制系統(tǒng)發(fā)展到一個新階段階段采樣控制。采樣控制。CNC（ComputerNumericalControl）/FMS/CIMS：現(xiàn)代控制：現(xiàn)代控制控制系統(tǒng)的發(fā)展及比較控制系統(tǒng)的發(fā)展及比較控制理論與技術(shù)的發(fā)展控制理論與技術(shù)的發(fā)展n開環(huán)控制（步進(jìn)電機(jī)、開環(huán)控制（步進(jìn)

12、電機(jī)、變頻調(diào)速等）變頻調(diào)速等）n閉環(huán)控制：經(jīng)典控制理閉環(huán)控制：經(jīng)典控制理論、現(xiàn)代控制理論、自論、現(xiàn)代控制理論、自適應(yīng)控制、模糊控制、適應(yīng)控制、模糊控制、智能控制智能控制n計算機(jī)控制技術(shù)和現(xiàn)場計算機(jī)控制技術(shù)和現(xiàn)場總線技術(shù)總線技術(shù)S SY YS SM MA AC C C CQ QM M1 1 O OM MR RO ON NCQM1 I/O Link 單元單元8-/16-點遠(yuǎn)程點遠(yuǎn)程 I/O 終端終端16-點遠(yuǎn)程點遠(yuǎn)程8-點傳感點傳感器終端器終端2-/4-點模點模擬量終端擬量終端C200HW-DRM21-V1主單元主單元CVM1-DRM21-V1主單元主單元3G8B3-DRM21-EVME 工控機(jī)主

13、站板工控機(jī)主站板3G8E2-DRM21-E配置器配置器 (PCMCIA)3G8F5-DRM21-E配置器配置器 (ISA Board)PID、溫度、溫度、高速高速計計數(shù)數(shù)終終端端T型分支型分支終終端端電電阻阻產(chǎn)品線主干線主干線分支線分支線多層現(xiàn)場總線結(jié)構(gòu)現(xiàn)場總線在工廠自動化中的應(yīng)用現(xiàn)場總線在工廠自動化中的應(yīng)用現(xiàn)場總線設(shè)備作為從站所有的元件都支持現(xiàn)場總線混和式考慮擴(kuò)展的方案必備的基礎(chǔ)知識n高等數(shù)學(xué)高等數(shù)學(xué)n物理物理n電路與磁路電路與磁路n模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù)n數(shù)字電路數(shù)字電路n微型計算機(jī)及接口技術(shù)微型計算機(jī)及接口技術(shù)n控制工程控制工程教學(xué)安排與考試n課內(nèi)講課和習(xí)題課時間課內(nèi)講課和習(xí)題課時間5

14、656學(xué)時學(xué)時1.1.教材內(nèi)容講授教材內(nèi)容講授2.2.課堂作業(yè)（課堂作業(yè)（4-54-5次）次）n實驗實驗8 8學(xué)時，學(xué)時，n復(fù)習(xí)、練習(xí)、寫實驗報告等課外時間復(fù)習(xí)、練習(xí)、寫實驗報告等課外時間140140學(xué)時學(xué)時n成績以期末考試、作業(yè)和課堂作業(yè)三方面為成績以期末考試、作業(yè)和課堂作業(yè)三方面為主主 第二章：機(jī)電傳動的動力學(xué)基礎(chǔ)第二章：機(jī)電傳動的動力學(xué)基礎(chǔ)學(xué)習(xí)要點：學(xué)習(xí)要點：v機(jī)電傳動系統(tǒng)的運(yùn)動方程式；機(jī)電傳動系統(tǒng)的運(yùn)動方程式；v多軸傳動系統(tǒng)中轉(zhuǎn)矩折算的基本原則和多軸傳動系統(tǒng)中轉(zhuǎn)矩折算的基本原則和 方法；方法；v了解幾種典型生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載特性；了解幾種典型生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載特性；v了解機(jī)電傳動系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的

15、條件以及了解機(jī)電傳動系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的條件以及學(xué)會分析實際系統(tǒng)的穩(wěn)定性；學(xué)會分析實際系統(tǒng)的穩(wěn)定性； 一、單軸拖動系統(tǒng)的組成二、運(yùn)動方程式運(yùn)動方程式dtdnJdtdJTTLM602dLMTTT三、傳動系統(tǒng)的狀態(tài)三、傳動系統(tǒng)的狀態(tài)四、四、的參考方向的參考方向 nTTLM、 運(yùn)動方程式是根據(jù)前圖中關(guān)于轉(zhuǎn)矩正方向的約運(yùn)動方程式是根據(jù)前圖中關(guān)于轉(zhuǎn)矩正方向的約定：由于傳動系統(tǒng)有各種運(yùn)動狀態(tài)，相應(yīng)地運(yùn)定：由于傳動系統(tǒng)有各種運(yùn)動狀態(tài)，相應(yīng)地運(yùn)動方程式中轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩就有不同的符號。動方程式中轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩就有不同的符號。 因為電動機(jī)和生產(chǎn)機(jī)械以共同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，所因為電動機(jī)和生產(chǎn)機(jī)械以共同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，所以，一般以以，一般以

16、（或（或n）的轉(zhuǎn)動方向為參考來確定）的轉(zhuǎn)動方向為參考來確定轉(zhuǎn)矩的正負(fù)。轉(zhuǎn)矩的正負(fù)。 當(dāng)當(dāng)TM的實際作用方向與的實際作用方向與n的方向的方向相同相同時，時，TM取與取與n相同的符號，否則取與相同的符號，否則取與n相反的符號；相反的符號； 當(dāng)當(dāng)TL的實際作用方向與的實際作用方向與n的方向的方向相反相反時，時，TL取取與與n相同的符號，否則取與相同的符號，否則取與n相反的符號。相反的符號。根據(jù)上述約定就可以從轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的符號上判定根據(jù)上述約定就可以從轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的符號上判定TM與與TL的性質(zhì)：的性質(zhì)：v若若TM與與n的符號相同（同為正或同為負(fù)），則的符號相同（同為正或同為負(fù)），則表示表示TM的作用方向

17、相同，為拖動轉(zhuǎn)矩；若的作用方向相同，為拖動轉(zhuǎn)矩；若TM與與n的符號相反，則表示的符號相反，則表示TM的作用方向相反，的作用方向相反，為制動轉(zhuǎn)矩。為制動轉(zhuǎn)矩。v若若TL與與n的符號相同（同為正或同為負(fù)），則的符號相同（同為正或同為負(fù)），則表示表示TL的作用方向相同，為制動轉(zhuǎn)矩；若的作用方向相同，為制動轉(zhuǎn)矩；若TL與與n的符號相反，則表示的符號相反，則表示TL的作用方向相同，為的作用方向相同，為拖動轉(zhuǎn)矩。拖動轉(zhuǎn)矩。四、四、的參考方向（續(xù)）的參考方向（續(xù)） nTTLM、舉例舉例舉例v當(dāng)重物上升時，當(dāng)重物上升時，TM的作用方向與的作用方向與n的方的方向相同，故向相同，故TM的符號與的符號與n的符號相同

18、，的符號相同，同為正；而同為正；而TL的作用方向與的作用方向與n的方向相反，的方向相反，故故TL的符號與的符號與n的符號相反，同為正。的符號相反，同為正。TM、TL、n的方向如圖（的方向如圖（a）所示）所示 dtdnJTTLM602舉例舉例v當(dāng)重物下降時，當(dāng)重物下降時，TM的作用方向與的作用方向與n的方的方向相反，故向相反，故TM的符號與的符號與n的符號相反，的符號相反，n n為負(fù)，為負(fù)， TM為正；而為正；而TL的作用方向與的作用方向與n的的方向相同，故方向相同，故TL的符號與的符號與n的符號相反，的符號相反，為正。為正。TM、TL、n的方向如圖（的方向如圖（b）所）所示示 .dtdnJTT

19、LM602dtdnJTTML602五、五、多軸拖動系統(tǒng)的組成多軸拖動系統(tǒng)的組成為了對多軸拖動系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)行狀態(tài)的分析，一般是將多軸為了對多軸拖動系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)行狀態(tài)的分析，一般是將多軸拖動系統(tǒng)等效折算為單軸系統(tǒng)。折算的原則是：靜態(tài)時，折拖動系統(tǒng)等效折算為單軸系統(tǒng)。折算的原則是：靜態(tài)時，折算前后系統(tǒng)總的算前后系統(tǒng)總的傳輸功率傳輸功率不變。不變。六、負(fù)載轉(zhuǎn)矩的折算 eqMMTPLLLTPMeqLLCTT減速機(jī)構(gòu)的輸入功率減速機(jī)構(gòu)的輸出功率jTTTCLMcLLeqLMj七、轉(zhuǎn)動慣量的折算旋轉(zhuǎn)七、轉(zhuǎn)動慣量的折算旋轉(zhuǎn)運(yùn)動運(yùn)動2211LLMZjJjJJJ軸的旋轉(zhuǎn)角速度；傳動軸、生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動分別為電動機(jī)軸、中間、

20、動軸之間的速度比；電動機(jī)軸與生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)之間的速度比；電動機(jī)軸與中間傳動軸軸上的轉(zhuǎn)動慣量；傳動軸、生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動分別為電動機(jī)軸、中間、LMLMLMLMjjJJJ111125. 11 . 12一般LLMZjJJJ八、轉(zhuǎn)動慣量的折算直線八、轉(zhuǎn)動慣量的折算直線運(yùn)動運(yùn)動222211221MLLMZMMvmjJjJJJmvJ九、生產(chǎn)機(jī)械的機(jī)械特性 負(fù)載轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速之間的函數(shù)關(guān)系，負(fù)載轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速之間的函數(shù)關(guān)系，稱為生產(chǎn)機(jī)械的機(jī)械特性。稱為生產(chǎn)機(jī)械的機(jī)械特性。不同類型的生產(chǎn)機(jī)械在運(yùn)動中受阻不同類型的生產(chǎn)機(jī)械在運(yùn)動中受阻力的性質(zhì)不同，其機(jī)械特性曲線的力的性質(zhì)不同，其機(jī)械特性曲線的形狀也有所不同。形狀也有所不同。十、

21、十、恒轉(zhuǎn)矩型機(jī)械特性恒轉(zhuǎn)矩型機(jī)械特性反抗轉(zhuǎn)矩：又稱摩擦性轉(zhuǎn)矩，因摩擦、非彈性體的壓縮、拉伸與扭轉(zhuǎn)等作用而產(chǎn)生的負(fù)載轉(zhuǎn)矩。機(jī)械加工過程中切削力產(chǎn)生的負(fù)載轉(zhuǎn)矩就是反抗轉(zhuǎn)矩。其特點如下：轉(zhuǎn)矩大小恒定不變；作用方向始終與速度n的方向相反，當(dāng)n的方向發(fā)生變化時，它的作用方向也隨之發(fā)生變化，恒與運(yùn)動方向相反，即總是阻礙運(yùn)動的。 按2.1節(jié)中關(guān)于轉(zhuǎn)矩正方向的約定可知，反抗轉(zhuǎn)矩恒與轉(zhuǎn)速n取相同的符號，即n為正方向時TL為正，特性在第一象限；n為負(fù)方向時TL為負(fù)，特性在第三象限， 位能轉(zhuǎn)矩：由物體的的重力和彈性體的壓縮、拉伸與扭轉(zhuǎn)等作用而產(chǎn)生的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，其特點為：轉(zhuǎn)矩大小恒定不變；作用方向不變，與運(yùn)動方向無關(guān)，

22、即在某一方向阻礙運(yùn)動，而在另一方向促進(jìn)運(yùn)動。 不難理解，在運(yùn)動方程式中，反抗轉(zhuǎn)矩TL的符號正的；位能轉(zhuǎn)矩TL的符號則有時為正，有時為負(fù)。（好理解嗎？） 十一、十一、離心式通風(fēng)型機(jī)械特性離心式通風(fēng)型機(jī)械特性2CnTL虛線表示在有摩擦負(fù)載的實際情況十二、直線型機(jī)特性械十二、直線型機(jī)特性械CnTL實驗室中模擬負(fù)載用的他勵電動機(jī)，當(dāng)勵磁電流和電樞電阻固定不變時，其電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速成正比，即呈現(xiàn)直線型機(jī)械特性。十三、十三、恒功率型機(jī)械特性恒功率型機(jī)械特性nCTL如在車床加工過程中，粗加工時，切削量大，負(fù)載阻力大，開低速；精加工時，切削量小，負(fù)載阻力小，開高速。但在不同轉(zhuǎn)速下，切削功率基本不變。即呈現(xiàn)恒功率

23、型機(jī)械特性。十四、幾種負(fù)載比較十五、十五、機(jī)電系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的含義機(jī)電系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的含義v系統(tǒng)應(yīng)能一定速度勻速運(yùn)行；系統(tǒng)應(yīng)能一定速度勻速運(yùn)行；v系統(tǒng)受某種外部干擾（如電壓波動、負(fù)系統(tǒng)受某種外部干擾（如電壓波動、負(fù)載轉(zhuǎn)矩波動等）使運(yùn)行速度發(fā)生變化時，載轉(zhuǎn)矩波動等）使運(yùn)行速度發(fā)生變化時，應(yīng)保證在干擾消除后系統(tǒng)能恢復(fù)到原來應(yīng)保證在干擾消除后系統(tǒng)能恢復(fù)到原來的運(yùn)行速度。的運(yùn)行速度。 機(jī)電系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的條件機(jī)電系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的條件 n電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩TM和負(fù)載轉(zhuǎn)矩和負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL大小大小相等，方向相反，相互平衡是系統(tǒng)穩(wěn)定相等，方向相反，相互平衡是系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的必要條件運(yùn)行的必要條件( (特性曲

24、線有交點特性曲線有交點) )。 n系統(tǒng)受到干擾后，要具有恢復(fù)到原平衡系統(tǒng)受到干擾后，要具有恢復(fù)到原平衡狀態(tài)的能力，即：當(dāng)干擾使速度上升時，狀態(tài)的能力，即：當(dāng)干擾使速度上升時，有有T TM MTTTL L 。這是穩(wěn)定運(yùn)行的充分條件。這是穩(wěn)定運(yùn)行的充分條件。 舉例1舉例2n負(fù)載特性曲線各電機(jī)特性曲線有交點（平衡點）n當(dāng)有擾動使得負(fù)載轉(zhuǎn)矩增大時，此時轉(zhuǎn)速下降，電動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩降低，但負(fù)載轉(zhuǎn)矩下降的速度比電動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩快，所以總的動態(tài)轉(zhuǎn)矩還是隨轉(zhuǎn)速下降增大，使得系統(tǒng)返回平衡點，n所以此點是穩(wěn)定的，為穩(wěn)定平衡點。簡單穩(wěn)定性判斷方法dndTdndTdndTdndTLMLM不穩(wěn)定平衡點穩(wěn)定平衡點例題n例題解析

25、n例題1n例題2n例題3第三章 直流電機(jī)的工作原理及特性n工作原理n組成結(jié)構(gòu)n機(jī)械特性n啟動特性n調(diào)速特性n制動特性直流電機(jī)的基本原理直流電機(jī)的基本原理nT=KmIenE=Ke nn為勵磁磁通nE為電動勢nKe、 Km為常數(shù)nKm 9.55 Ke直流電機(jī)的工作原理直流發(fā)電機(jī)工作原理nT=KmIenE=Ke nn為勵磁磁通nE為電動勢nKe、 Km為常數(shù)nKm 9.55 Ke電動狀態(tài)和發(fā)電狀態(tài)的不同n能量轉(zhuǎn)換方式n電磁轉(zhuǎn)矩作用n電動勢的作用nE與I的方向不同電動機(jī)將電能電動機(jī)將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能發(fā)電機(jī)將機(jī)械發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能能轉(zhuǎn)換成電能電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩促使電機(jī)轉(zhuǎn)動矩

26、促使電機(jī)轉(zhuǎn)動發(fā)電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩發(fā)電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩阻礙電機(jī)轉(zhuǎn)動阻礙電機(jī)轉(zhuǎn)動電動機(jī)的電動勢電動機(jī)的電動勢減少電流減少電流發(fā)電機(jī)電動勢增發(fā)電機(jī)電動勢增加電流加電流電動機(jī)的電動機(jī)的E與與I方方向相反向相反發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)E與與I方向方向相同相同直流電機(jī)的組成直流電機(jī)的組成直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)與勵磁方式等效電路圖他勵發(fā)電機(jī)的特性分析電機(jī)特性的三個平衡n轉(zhuǎn)矩平衡n功率平衡n電壓平衡并 勵發(fā)電機(jī)的機(jī)械特性他勵電動機(jī)的機(jī)械特性%1000/,002nTdndTKUnnTnnTKKRKUnKTIIKTIKRKUnnKERIEUemeaemaamaeaeeaa機(jī)械特性硬度：時，理想空載轉(zhuǎn)速：機(jī)械特性硬度n為了衡量電動機(jī)轉(zhuǎn)速隨負(fù)載變化

27、的情況，即機(jī)械特性的平直度引入機(jī)械特性硬度：，如直流串勵電動機(jī)等軟特性（流異步電動機(jī)的上部等交，如直流他勵電動機(jī)，硬特性（），如同步電動機(jī)等絕對硬特性（機(jī)械特性硬度：)10)3)10)2) 1 (%100nTdndT一、固有機(jī)械特性n固有機(jī)械特性：自然特性，指額定條件下（額定電壓和額定磁通）下和電樞電路內(nèi)不外接任何電阻時的的機(jī)械特性，可以由銘牌數(shù)據(jù)求出。n額定功率PN，額定電壓UN，額定電流IN，額定轉(zhuǎn)速nN，等。n由上述數(shù)據(jù)可以求出Ra，Ke，n0，TNNNaNNaNNNNNNNNNNNaaaIURIURIIUIUIUPIUPRIR/)1)(75. 05 . 0()1)(75. 05 . 0

28、(1:%75%50) 122為電動機(jī)的效率）（輸出功率輸入功率占總功耗的銅耗：在額定負(fù)載下估算電樞電阻 性。）可以得出固有機(jī)械特，和（），線，因此由（考慮到其機(jī)械特性為直、）求額定轉(zhuǎn)矩：）（求理想空載轉(zhuǎn)速：）（）（電勢：額定運(yùn)行條件下的反求NNrWNsradWNNmNeNemNaNNeaNNNeNenTnwPwPTKUnKKnRIUKRIUnKEK0min/00)55594/) 355. 9,)2例題n例題1二、人為機(jī)械特性n定義：指電樞電壓、磁通不為額定值，或電樞電路中接有外加電阻時的機(jī)械特性。1、電樞回路串電阻時的人為機(jī)械特性nnKRRKUnRTKRKUnNeadaNeNadNeaNeN0

29、22串（1）二者的理想空載轉(zhuǎn)速是相同的；（2）轉(zhuǎn)速降卻變大了，即特性變軟。 二、人為機(jī)械特性改變電樞電壓TKKRKUnNmeaNe2二、人為機(jī)械特性改變勵磁磁通也變大。變大，減小磁通量，所以改變磁通一般只能接近飽和狀態(tài)，由于額定狀態(tài)下，磁通變的要快。都將變化，但和時，磁通從上式看出，改變勵磁nnnnnnnTKKRKUnmeaeN0002mLaLamKTITIKT/串勵電動機(jī)的機(jī)械特性為一直線。的機(jī)械特性相似，為常數(shù)，和他勵電動機(jī)、磁路飽和時，。以上函數(shù)為近似雙曲線電流成正比，即：勵磁電流，也就是電樞和飽和，磁通、負(fù)載較輕時，磁路未2/122CKRKCTKUTKKRKUnKCTCKIKTCIea

30、meNmeaeNmmama直流他勵電動機(jī)的啟動特性他勵電動機(jī)的串電阻啟動他勵電動機(jī)的串電阻啟動例題n例題直流他勵電動機(jī)的調(diào)速特性TKKRRKUnmeadae21、他勵電動機(jī)的電樞回路串電阻調(diào)速2、他勵電動機(jī)的調(diào)壓調(diào)速實現(xiàn)調(diào)壓調(diào)速的方法？3、改變磁通調(diào)速1）可以平滑無級調(diào)速，只能弱磁調(diào)）可以平滑無級調(diào)速，只能弱磁調(diào)速，在額定轉(zhuǎn)速以上調(diào)節(jié)；速，在額定轉(zhuǎn)速以上調(diào)節(jié)；2）調(diào)速特性較軟，且受電動機(jī)換向）調(diào)速特性較軟，且受電動機(jī)換向條件等的限制，普通他勵電動機(jī)的最條件等的限制，普通他勵電動機(jī)的最高轉(zhuǎn)速不得超過額定轉(zhuǎn)速的高轉(zhuǎn)速不得超過額定轉(zhuǎn)速的1.2倍，調(diào)倍，調(diào)速范圍不大；速范圍不大；3）調(diào)速時維持電樞電壓

31、和電樞電）調(diào)速時維持電樞電壓和電樞電流不變時，電動機(jī)的輸出功率不變，流不變時，電動機(jī)的輸出功率不變，恒功率調(diào)速。恒功率調(diào)速。4) 基于弱磁調(diào)速范圍不大，它往往是和調(diào)壓調(diào)速配合使基于弱磁調(diào)速范圍不大，它往往是和調(diào)壓調(diào)速配合使用，即在額定轉(zhuǎn)速以下，用降壓調(diào)速，而在額定轉(zhuǎn)速用，即在額定轉(zhuǎn)速以下，用降壓調(diào)速，而在額定轉(zhuǎn)速以上，則用弱磁調(diào)速。以上，則用弱磁調(diào)速。例題n例題1幾個基本的概念1制動與啟動制動與啟動n啟動：施電于電動機(jī)使電動機(jī)速度從靜啟動：施電于電動機(jī)使電動機(jī)速度從靜止加速到某一穩(wěn)定轉(zhuǎn)速的一種運(yùn)動狀態(tài)止加速到某一穩(wěn)定轉(zhuǎn)速的一種運(yùn)動狀態(tài)；n制動：使電動機(jī)速度從某一穩(wěn)定轉(zhuǎn)速開制動：使電動機(jī)速度從某

32、一穩(wěn)定轉(zhuǎn)速開始減速到停止或是限制位能負(fù)載下降速始減速到停止或是限制位能負(fù)載下降速度的一種運(yùn)行狀態(tài)。度的一種運(yùn)行狀態(tài)。 幾個基本的概念2制動與自然停車制動與自然停車電動機(jī)有兩種停止運(yùn)轉(zhuǎn)方式：電動機(jī)有兩種停止運(yùn)轉(zhuǎn)方式：1）自然停車：電動機(jī)脫離電網(wǎng)，靠很小的摩）自然停車：電動機(jī)脫離電網(wǎng)，靠很小的摩擦阻轉(zhuǎn)矩消耗機(jī)械能使轉(zhuǎn)速慢慢下降直到轉(zhuǎn)擦阻轉(zhuǎn)矩消耗機(jī)械能使轉(zhuǎn)速慢慢下降直到轉(zhuǎn)速為零而停車。這種停車過程需時較長，不速為零而停車。這種停車過程需時較長，不能滿足生產(chǎn)機(jī)械快速、準(zhǔn)確停車的要求；能滿足生產(chǎn)機(jī)械快速、準(zhǔn)確停車的要求；2）制動：外加阻力轉(zhuǎn)矩，使電動機(jī)迅速停車。）制動：外加阻力轉(zhuǎn)矩，使電動機(jī)迅速停車。為

33、了提高生產(chǎn)效率，保證產(chǎn)品質(zhì)量，需要加為了提高生產(chǎn)效率，保證產(chǎn)品質(zhì)量，需要加快停車過程，實現(xiàn)準(zhǔn)確停車等，要求電動機(jī)快停車過程，實現(xiàn)準(zhǔn)確停車等，要求電動機(jī)運(yùn)行在制動狀態(tài)，常簡稱為電動機(jī)的制動。運(yùn)行在制動狀態(tài)，常簡稱為電動機(jī)的制動。 幾個基本的概念3電動機(jī)的兩種工作狀態(tài)電動機(jī)的兩種工作狀態(tài)1)電動狀態(tài)：電動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的作用方向與轉(zhuǎn)速電動狀態(tài)：電動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的作用方向與轉(zhuǎn)速的方向相同。此時電動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩為拖動轉(zhuǎn)矩，的方向相同。此時電動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩為拖動轉(zhuǎn)矩，負(fù)載為阻轉(zhuǎn)矩，電動機(jī)的作用是將電能轉(zhuǎn)換機(jī)負(fù)載為阻轉(zhuǎn)矩，電動機(jī)的作用是將電能轉(zhuǎn)換機(jī)械能。故稱電動機(jī)的這種狀態(tài)為電動狀態(tài)。械能。故稱電動機(jī)的這種狀態(tài)為電

34、動狀態(tài)。2）制動狀態(tài)：電動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的作用方向與）制動狀態(tài)：電動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的作用方向與轉(zhuǎn)速的方向相反。此時，電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩為轉(zhuǎn)速的方向相反。此時，電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩為阻轉(zhuǎn)矩，負(fù)載為拖動轉(zhuǎn)矩，電動機(jī)的作用是吸阻轉(zhuǎn)矩，負(fù)載為拖動轉(zhuǎn)矩，電動機(jī)的作用是吸收或消耗負(fù)載的機(jī)械能。故稱電動機(jī)的這種工收或消耗負(fù)載的機(jī)械能。故稱電動機(jī)的這種工作狀態(tài)為制動狀態(tài)。作狀態(tài)為制動狀態(tài)。 他勵電動機(jī)的制動三種制動方式他勵電動機(jī)的反饋制動降壓反饋制動 電動機(jī)電樞電壓突然降低，低于此時電動機(jī)產(chǎn)生的電動機(jī)電樞電壓突然降低，低于此時電動機(jī)產(chǎn)生的反電勢，也會使得電樞電流方向相反。反電勢，也會使得電樞電流方向相反。adaaRREUI

35、1EURREUIadab22勻速下放重物反饋制動卷揚(yáng)機(jī)下放重物時，和電車下坡相似。卷揚(yáng)機(jī)下放重物時，和電車下坡相似。串接電阻是為了限制重物下降速度他勵電動機(jī)的反接制動他勵電動機(jī)的電源反接制動TKKRRKUIKRRKUnnKRRIUERRIEURRIEUmeadaeeadaeeadaaadaaadaa2）（）（）（）（電源反接時：）（正常工作時：他勵電動機(jī)的倒拉反接制動他勵電動機(jī)的能耗制動線機(jī)械特性為過原點的直TKKRRnUKETKKRRKUnmeadaemeadae220/串勵電動機(jī)的制動特性n串勵電動機(jī)可以采用幾種制動方式？為什么？n串勵電動機(jī)反接制動的特點。n串勵電動機(jī)能耗制動的特點。 I

36、ICICIKTTeeKIRKUnCmLEICIKTTdIREUmLNINNINOUTNNNPUIPPUIP07UnKIRUEeaINNNNINaPPUIPR，求:18n13、剩磁！第五章：交流電動機(jī)的原理及特性n三相交流異步電動機(jī)的組成和結(jié)構(gòu)三相交流異步電動機(jī)的組成和結(jié)構(gòu)n三相異步電動機(jī)的工作原理三相異步電動機(jī)的工作原理-旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生，旋轉(zhuǎn)磁場的方向和速度確定、異步的概念生，旋轉(zhuǎn)磁場的方向和速度確定、異步的概念n定子的接線方式定子的接線方式n定子、轉(zhuǎn)子等效電路分析定子、轉(zhuǎn)子等效電路分析n機(jī)械特性機(jī)械特性n啟動、調(diào)速、制動特性啟動、調(diào)速、制動特性n單相電動機(jī)單相電動機(jī)n同步電動機(jī)特

37、性同步電動機(jī)特性三相異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)三相異步電動機(jī)的工作原理n定子繞組產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，定子繞組產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生感應(yīng)電流轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生感應(yīng)電流（感應(yīng)電機(jī)）（感應(yīng)電機(jī)）(判斷電流的判斷電流的方向？方向？)，才能產(chǎn)生感應(yīng)電勢和電流才能產(chǎn)生感應(yīng)電勢和電流n有電流的轉(zhuǎn)子在磁場中產(chǎn)有電流的轉(zhuǎn)子在磁場中產(chǎn)生電磁力（大小和方生電磁力（大小和方向？）。向？）。n轉(zhuǎn)速差轉(zhuǎn)速差S=（n0-n）/n0）旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生。度為為一旋轉(zhuǎn)磁場，旋轉(zhuǎn)速wwtjwtiwtwtwtwtwtwtwtwtwtwtwtwtiQjiijijiwtwtwtiwtwtiwtwtIimmmCBymmmmmCBAxyxCCBBACBAmmC

38、CmBBmAAmmmm)cossin(#cos)cossin2()sin()(sin(sin)sin(sin)sin(sinsin#sin)cossin2(sincos)sin(cos)sin(sincoscoscossincossin)sin()sin()sin()sin()sin(sinsin2323322332322333233233233223323323333333234343232AQBQCQ旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)磁場的極數(shù)與旋轉(zhuǎn)速度 pfnhzr/60min/0定子繞組連線方法的選用定子繞組連線方法的選用定子繞組的連接方式定子繞組連線方法的選用定子繞組連線方法的選用三相異步電動機(jī)

39、的定子電路三相異步電動機(jī)的定子電路601444sin1min/01011111rHzWbHzVmnpfnKNfKEdtdNet，所以相對轉(zhuǎn)速為因為旋轉(zhuǎn)磁場和定子的，、其有效值為：應(yīng)電勢為：在定子繞組上產(chǎn)生的感子上的投影分量為：、旋轉(zhuǎn)磁場通過每相定11111111111111111111111111111111122EUEUXRLfXXXI jERIEERIUdtdiLeRieeRiudtdiLeLLLLL，都很小，所以：和一般，為漏磁感抗，式中，）（）（）（其復(fù)數(shù)表達(dá)式為：）（）（）（電壓平衡方程式為：加上電阻，定子回路的：因此還產(chǎn)生漏磁電動勢通外，還產(chǎn)生漏磁通，、定子電流除產(chǎn)生主磁三相異步電

40、動機(jī)的轉(zhuǎn)子電路VVWbHzVWbHzVHzrrrrrrHzWbHzVESENfEnNfSEfSnpnnnnnpfnnNfEdtdNe444:04446060444120221202121min/0min/0min/min/0min/min/02022222、時的感應(yīng)電勢為、）（，所以相對轉(zhuǎn)速為因為旋轉(zhuǎn)磁場和轉(zhuǎn)子的、其有效值為：感應(yīng)電勢為：、在轉(zhuǎn)子繞組上產(chǎn)生的20221202122222222222222222222222,2222SXXLfXLSfLfXXXI jRIERIEdtdiLRieRiedtdiLeLLLLL為漏磁感抗，式中，）（其復(fù)數(shù)表達(dá)式為：）（電壓平衡方程式為：加上電阻，轉(zhuǎn)子回

41、路的：因此還產(chǎn)生漏磁電動勢通外，還產(chǎn)生漏磁通，、轉(zhuǎn)子電流除產(chǎn)生主磁CSXRXRSXRSSSXRREICXEIXRSSRSEIXRSSXRSEXREI/1cos11coscos1320222222222022222220202222202222202220222222，時，接近當(dāng)，很小時，當(dāng)有關(guān)，和）（為：，轉(zhuǎn)子回路的功率因數(shù)滯后于的相位以電流由于電路存在感抗，所，時，接近當(dāng)，很小時，當(dāng)）（、轉(zhuǎn)子回路的電流為：三相異步電動機(jī)的額定值)(876/54/3)(21轉(zhuǎn)速下軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩額定功率和額定、額定轉(zhuǎn)矩、額定功率因數(shù)和額定轉(zhuǎn)差率、額定轉(zhuǎn)速，、額定電流、額定頻率，、額定電壓輸出功率額定情況下電機(jī)軸

42、上的、額定功率、型號NNNNNNNTCosSnYIfYUP額定功率 額定電壓 額定頻率、電流和速度 其它額定值三相異步電動機(jī)的能流圖min/2/2222111211155. 9cos31rwsradwNmenPwPTTPTPPPPPPIUP三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩220222222022212220222211112202221222cos444444cos3212）（）（）（、而）（）、（為：、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)矩的計算公式作用的是有功分量。無功分量，對轉(zhuǎn)矩其子電流存在有功分量和、由于漏磁的存在，轉(zhuǎn)電流相互作用產(chǎn)生的。轉(zhuǎn)矩是由磁場和轉(zhuǎn)子三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子、和直流電動機(jī)相似，SXRUSRSXRUSRKTSX

43、RRUNfEXSRNfSIIKTVWbHzVVWbHzAm三相異步電動機(jī)的固有機(jī)械特性00min/0559:201nnnSnPTSSnnTTnnTNNrNWNNmNNNN、），額定工作點（，、，理想空載轉(zhuǎn)速，、四個特殊點：）（轉(zhuǎn)差率公式：規(guī)格化轉(zhuǎn)矩過載能力系數(shù)：可得：，臨界轉(zhuǎn)差率得：由，、增大，適當(dāng)增大）（）（，電機(jī)啟動工作點，、SSSSTTTTXUKTXRSdSdTnnTTTTTRUTXRURKTSXRUSRKTnTTmmNmmmNstststststSst/2/2/0/4211/03maxmax202max202max22220222212202222固有機(jī)械特性：在額定固有機(jī)械特性：在額

44、定電壓和額定頻率下，用電壓和額定頻率下，用規(guī)定的接線方式，定子規(guī)定的接線方式，定子和轉(zhuǎn)子不接任何電阻和和轉(zhuǎn)子不接任何電阻和電抗時的機(jī)械特性稱為電抗時的機(jī)械特性稱為固有（自然）機(jī)械特性。固有（自然）機(jī)械特性。三相異步電動機(jī)降電壓的人為機(jī)械特性無關(guān)率和，但此時得轉(zhuǎn)差、最大轉(zhuǎn)矩、啟動轉(zhuǎn)矩、理想空載轉(zhuǎn)速不變點得變化如下：降低電壓時，四個特殊UUTUTst2max23212cos22120222cos14441/cosIIKTUNfEUSXRSnCTm，、，電壓降低時，NstmmTTXRURKTXUKTnnnXRSpfnmax2202222202max002020260電壓升高，絕緣受不電壓升高，絕緣受

45、不了，電壓降低太多，了，電壓降低太多，有可能不能啟動，同有可能不能啟動，同時轉(zhuǎn)速下降使電機(jī)發(fā)時轉(zhuǎn)速下降使電機(jī)發(fā)熱厲害甚至?xí)龎摹釁柡ι踔習(xí)龎?。三相異步電動機(jī)定子電路串電阻或電抗時的人為機(jī)械特性三相異步電動機(jī)改變定子電源頻率人為機(jī)械特性)/1(/14/1/1/3/2/111220220222211202021202maxmax101202fKfTRXXRURKTfSfXXRSfXKTCfUTfnfKTststmmXU，、，、，恒定，保持、變頻調(diào)速要保持，、NstmmTTXRURKTXUKTnnnXRSpfnmax2202222202max002020260三相異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子電路串電阻的人為機(jī)

46、械特性最大轉(zhuǎn)矩不變啟動轉(zhuǎn)矩變大變大，特性變軟但使無影響。、轉(zhuǎn)子回路串電阻，對mSTnmax0NstmmTTXRURKTXUKTnnnXRSpfnmax2202222202max002020260三相異步電動機(jī)的啟動特性n足夠大的啟動轉(zhuǎn)矩足夠大的啟動轉(zhuǎn)矩n啟動電流越小越好啟動電流越小越好n啟動平滑啟動平滑n啟動設(shè)備簡單、安全、啟動設(shè)備簡單、安全、 可靠，操作方便可靠，操作方便n啟動功耗小啟動功耗小n異步電動機(jī)直接啟動電流大，由于功率因異步電動機(jī)直接啟動電流大，由于功率因數(shù)低，啟動轉(zhuǎn)矩不大數(shù)低，啟動轉(zhuǎn)矩不大三相異步電動機(jī)的直接啟動電阻或電抗器降壓啟動Y/降壓啟動3/33/33/22121111st

47、YststYststYstTTIIZUIZUIYKMKMYKMKM電壓的平方成比，所以、啟動轉(zhuǎn)矩和定子線圈型的啟動電流為：型的啟動電流為：、型。電機(jī)工作于閉合，斷開，型，速度上升到一定時斷開，電機(jī)工作于閉合，、啟動時，Y/啟動特點啟動特點n設(shè)備簡單、經(jīng)濟(jì)，通過兩個接觸器或者設(shè)備簡單、經(jīng)濟(jì)，通過兩個接觸器或者專門的接觸器組合就可以實現(xiàn)。專門的接觸器組合就可以實現(xiàn)。n啟動電流小。啟動電流小。n啟動轉(zhuǎn)矩?。ㄖ贿m合于空載和輕載啟動）啟動轉(zhuǎn)矩?。ㄖ贿m合于空載和輕載啟動）n需要具有需要具有Y/切換功能且正常工作于切換功能且正常工作于方方式的電機(jī)。式的電機(jī)。n使用較為廣泛。使用較為廣泛。線繞式異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)

48、子串電阻啟動三相異步電動機(jī)的調(diào)速特性)1 (60)1 (1/2min/0min/2maxmaxmaxSpfSnnTTTTSSSSSSTTHzrrmmm種方式。數(shù)調(diào)速和變頻調(diào)速幾串電阻調(diào)速、改變極對調(diào)壓調(diào)速、轉(zhuǎn)子回路所以三相異步電動機(jī)有實現(xiàn)調(diào)速和，可以通過改變202202max,2XRSXUKTpfSTmmmNstmmTTXRURKTXUKTnnnXRSpfnmax2202222202max002020260三相異步電動機(jī)的調(diào)壓調(diào)速點，調(diào)速范圍比較大、于對于通風(fēng)機(jī)負(fù)載，工作點，調(diào)速范圍非常小、于對于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，工作不變減小非?？炖硐肟蛰d轉(zhuǎn)速不變改變定子電壓時：fedcbaXRSXUKT202ma

49、x202max2改變極對數(shù)調(diào)速和變頻調(diào)速n理想空載轉(zhuǎn)速和極對數(shù)成反比，所以可以通過后邊定子的極對數(shù)改變電機(jī)轉(zhuǎn)速，需專門電機(jī)，且為有極調(diào)速。n理想空載轉(zhuǎn)速和頻率成正比，所以可以通過改變定子電源頻率改變速度，可以實現(xiàn)精確的無極調(diào)速，是交流調(diào)速的發(fā)展方向。NstmmTTXRURKTXUKTnnnXRSpfnmax2202222202max002020260三相異步電動機(jī)的制動n回饋制動n反接制動n能耗制動三相異步電動機(jī)的回（反）饋制動反饋制動（電機(jī)轉(zhuǎn)速高于理想空載轉(zhuǎn)速）n由于某種原因異步電動機(jī)的運(yùn)行速度高由于某種原因異步電動機(jī)的運(yùn)行速度高于它的同步速度，即于它的同步速度，即，異步電動機(jī)就進(jìn)入發(fā)電狀態(tài)

50、。顯然，這異步電動機(jī)就進(jìn)入發(fā)電狀態(tài)。顯然，這時轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割旋轉(zhuǎn)磁場的方向與電動時轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割旋轉(zhuǎn)磁場的方向與電動狀態(tài)時的方向相反，電流狀態(tài)時的方向相反，電流I2改變了方向，改變了方向，電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩也隨之改變方向，也隨之改變方向，即即T與與n的方向相反，的方向相反，T起制動作用。起制動作用。0nn 0/ )(00nnnS22cosIKTm反饋制動能量流程反饋制動時，電機(jī)從軸上吸反饋制動時，電機(jī)從軸上吸取功率后，一部分轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)子取功率后，一部分轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)子銅耗，大部分則通過空氣隙進(jìn)銅耗，大部分則通過空氣隙進(jìn)入定子，并在供給定子銅耗和入定子，并在供給定子銅耗和鐵耗后，反饋給電網(wǎng)。所以，鐵耗后，反饋

51、給電網(wǎng)。所以，反饋制動又稱發(fā)電制動，這時反饋制動又稱發(fā)電制動，這時異步電動機(jī)實際上是一臺與電異步電動機(jī)實際上是一臺與電網(wǎng)并聯(lián)運(yùn)行的異步發(fā)電機(jī)。網(wǎng)并聯(lián)運(yùn)行的異步發(fā)電機(jī)。由于由于T為負(fù)，為負(fù)，S0，所以，所以，反饋制動的機(jī)械特性是電動狀反饋制動的機(jī)械特性是電動狀態(tài)機(jī)械特性向第二象限的延伸，態(tài)機(jī)械特性向第二象限的延伸，如圖所示。如圖所示。下放重物的反饋制動電動機(jī)反轉(zhuǎn)（在第三象限）下放電動機(jī)反轉(zhuǎn)（在第三象限）下放重物。開始在反轉(zhuǎn)電動狀態(tài)工作，電重物。開始在反轉(zhuǎn)電動狀態(tài)工作，電磁轉(zhuǎn)矩和負(fù)載轉(zhuǎn)矩方向相同，重物快磁轉(zhuǎn)矩和負(fù)載轉(zhuǎn)矩方向相同，重物快速下降，直至，即電機(jī)的實際轉(zhuǎn)速超速下降，直至，即電機(jī)的實際轉(zhuǎn)速超

52、過同步轉(zhuǎn)速后，電磁轉(zhuǎn)矩成為制動轉(zhuǎn)過同步轉(zhuǎn)速后，電磁轉(zhuǎn)矩成為制動轉(zhuǎn)矩，當(dāng)時，達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，重物勻速矩，當(dāng)時，達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，重物勻速下降，如圖中的下降，如圖中的a點。點。改變轉(zhuǎn)子電路內(nèi)的串入電阻，可以改變轉(zhuǎn)子電路內(nèi)的串入電阻，可以調(diào)節(jié)重物下降的穩(wěn)定運(yùn)行速度，如圖調(diào)節(jié)重物下降的穩(wěn)定運(yùn)行速度，如圖中的中的b點，轉(zhuǎn)子電阻越大，電機(jī)轉(zhuǎn)速點，轉(zhuǎn)子電阻越大，電機(jī)轉(zhuǎn)速就越高，但為了不致因電機(jī)轉(zhuǎn)速太高就越高，但為了不致因電機(jī)轉(zhuǎn)速太高而造成運(yùn)行事故，轉(zhuǎn)子附加電阻的值而造成運(yùn)行事故，轉(zhuǎn)子附加電阻的值不允許太大。不允許太大。n0突然變小時的反饋制動突然變小時的反饋制動n改變極對數(shù)或者電源頻改變極對數(shù)或者電源頻率可以使得

53、率可以使得n0突然變小。突然變小。n電動機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速不能電動機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速不能突變，電動機(jī)輸出負(fù)轉(zhuǎn)突變，電動機(jī)輸出負(fù)轉(zhuǎn)矩使得電動機(jī)減速。矩使得電動機(jī)減速。n在新的穩(wěn)定點穩(wěn)定工作在新的穩(wěn)定點穩(wěn)定工作。反接制動（旋轉(zhuǎn)磁場方向和電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向相反）電源反接反接制動 如果正常運(yùn)行時異步電動機(jī)三如果正常運(yùn)行時異步電動機(jī)三相電源的相序突然改變，即電源相電源的相序突然改變，即電源反接，這就改變了旋轉(zhuǎn)磁場的旋反接，這就改變了旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向，電動機(jī)的機(jī)械特性曲線轉(zhuǎn)方向，電動機(jī)的機(jī)械特性曲線就由第一象限的曲線就由第一象限的曲線1變成了第三變成了第三象限的曲線象限的曲線2，如圖所示。，如圖所示。 由于機(jī)械慣性的原因

54、，轉(zhuǎn)速由于機(jī)械慣性的原因，轉(zhuǎn)速不能突變，系統(tǒng)運(yùn)行點只能由不能突變，系統(tǒng)運(yùn)行點只能由a點點平移至特性曲線平移至特性曲線2的的b點上，電磁點上，電磁轉(zhuǎn)矩由正變負(fù)，則轉(zhuǎn)子將在電磁轉(zhuǎn)矩由正變負(fù)，則轉(zhuǎn)子將在電磁轉(zhuǎn)矩和負(fù)載轉(zhuǎn)矩的共同作用下迅轉(zhuǎn)矩和負(fù)載轉(zhuǎn)矩的共同作用下迅速減速。速減速。 在從點在從點b到點到點c的整個第二象限內(nèi)，的整個第二象限內(nèi)，電磁轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的方向都相反，電磁轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的方向都相反，電機(jī)進(jìn)入反接制動狀態(tài)。待時電機(jī)進(jìn)入反接制動狀態(tài)。待時（點（點c），應(yīng)將電源切斷，否則電），應(yīng)將電源切斷，否則電動機(jī)將反向啟動運(yùn)行。動機(jī)將反向啟動運(yùn)行。由于反接制動時電流很大，因此鼠由于反接制動時電流很大，因此鼠籠式電動機(jī)應(yīng)在定子電路中串接籠式電動機(jī)應(yīng)在定子電路中串接電阻；線繞式電動機(jī)則應(yīng)在轉(zhuǎn)子電阻；線繞式電動機(jī)則應(yīng)在轉(zhuǎn)子電路中串接電阻，這時的人為機(jī)電路中串接電阻，這時的人為機(jī)械特性如圖曲線械特性如圖曲線3所示，制動時工所示，制動時工作點由作點由a點轉(zhuǎn)換到點轉(zhuǎn)換到d點，然后沿特點，然后沿特性性3減速至（減速至（e點），切斷電源。點），切斷電源。倒拉反接制動 在下放位能負(fù)載時采用在下放位能負(fù)載時采用的反接電源的方法時的電機(jī)的反接電源的方法時的電機(jī)轉(zhuǎn)速高于理想空載轉(zhuǎn)速，顯轉(zhuǎn)速高于理想空載轉(zhuǎn)速，顯然不安全，如果采用在轉(zhuǎn)子然不安全，如果采用在轉(zhuǎn)子回路串電阻，如圖所示則就回路串電阻，如圖所示則就可以得到較