機電傳動控制復習

第1章直流電機1—電樞繞組2—電樞鐵心3—機座4—主磁極鐵心5—勵磁繞組6—換向極繞組7—換向極鐵心8—主磁極極靴9—機座底腳一、直流電機的基本結(jié)構(gòu)直流電機橫剖面示意圖1-1直流電機的基本結(jié)構(gòu)與工作原理第1章直流電機二、直流電機的工作原理直流電機的可逆性直流發(fā)電機工作原理圖直流電動機工作原理圖電刷端外加直流電壓電磁轉(zhuǎn)矩驅(qū)動電樞旋轉(zhuǎn)原動機拖動電樞旋轉(zhuǎn)電刷端引出直流電源1-1直流電機的基本結(jié)構(gòu)與工作原理第1章直流電機二、直流電機的工作原理(1)轉(zhuǎn)矩方程式T＝KtΦIa電磁轉(zhuǎn)矩T為拖動轉(zhuǎn)矩，方向與n相同穩(wěn)態(tài)時的轉(zhuǎn)矩平衡T=TL+T0

(2)電勢方程式E＝KeΦn

電動勢E為反電勢，它與外加電壓產(chǎn)生的電流Ia方向相反。

(3)電壓平衡方程式U＝E＋IaRa外加電樞電壓為電樞的反電勢和電阻壓降所平衡。

3.直流電動機的基本方程式1-1直流電機的基本結(jié)構(gòu)與工作原理(轉(zhuǎn)子)電樞回路(定子)勵磁回路第1章直流電機(a)他勵(b)并勵(c)串勵(d)復勵三、直流電機的勵磁方式直流電動機勵磁方式示意圖1-1直流電機的基本結(jié)構(gòu)與工作原理(轉(zhuǎn)子)電樞回路(定子)勵磁回路第1章直流電機一、直流他勵電動機的機械特性表達式直流電動機的基本方程式：(1)轉(zhuǎn)矩方程式T＝KtΦIa(2)電勢方程式E＝KeΦn

(3)電壓平衡方程式U＝E＋IaRa——機械特性的一般表達式1-3直流電動機的機械特性他勵電動機的機械特性曲線n0-理想空載轉(zhuǎn)速n0-實際空載轉(zhuǎn)速′理想實際機械特性硬，轉(zhuǎn)速降落小運行穩(wěn)定性好。第1章直流電機一、直流他勵電動機的機械特性表達式1-3直流電動機的機械特性轉(zhuǎn)速降落△n的意義：電樞電阻Ra消耗能量的大小運行過程中相對穩(wěn)定性的好壞他勵電動機的機械特性曲線——機械特性的硬度表示：曲線的平直程度靜差度

（見第4章）電動機運行時轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定程度的技術指標△n1nN1大的為硬特性，傾斜程度小，

小的為軟特性，傾斜程度大。硬度大穩(wěn)定性好第1章直流電機1-3直流電動機的機械特性二、直流他勵電動機的固有機械特性電樞電路電阻R＝Ra，(附加Rad＝0)電樞電壓U＝UN，磁通Φ＝ΦN時的機械特性稱為固有機械特性由于Ra很小，轉(zhuǎn)矩T增大時，n下降很小，所以他勵電動機的固有機械特性是一條比較平的下降曲線（即屬硬特性）機械特性表達式第1章直流電機1-3直流電動機的機械特性三、直流他勵電動機的人為機械特性固有機械特性

三種人為機械特性的比較Rad1＜Rad2①電樞串電阻UN＞U1＞U2②降低電樞電壓ΦN＞Φ1＞Φ2③減弱勵磁磁通第1章直流電機一、調(diào)阻調(diào)速三、調(diào)磁調(diào)速二、調(diào)壓調(diào)速比較改變電樞外加電壓U用于nN以下恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速改變勵磁磁通Φ用于nN以上恒功率調(diào)速電樞電路串接外加電阻Rad此法缺點多已很少采用1-6.2直流他勵電動機的調(diào)速特性第1章直流電機三、能耗制動二、反接制動FE倒拉反接制動一、反饋制動反向反饋制動比較重物升降的三種方式1-7

直流他勵電動機的制動特性ΦN＞Φ1＞Φ2第1章直流電機固有機械特性比較直流他勵電動機的啟動和調(diào)速特性②改變勵磁磁通調(diào)速

①降壓啟動②電樞電路串電阻啟動③電樞電路串電阻調(diào)速①改變電樞電壓調(diào)速（UN＞U1＞U2）（Rad1＜Rad2）U2U10n0nTstIstTLILUNTIUst鐵心:由硅鋼片疊成，也是磁路的一部分。第2章交流電動機鐵心:由導磁性能很好的硅鋼片疊成(導磁部分)。繞組:放在定子鐵心內(nèi)圓槽內(nèi)(導電部分)。機座:固定定子鐵心及端蓋。定子靜止部分轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)部分三相異步電動機轉(zhuǎn)子鐵心的每個槽內(nèi)插入一根裸導條，形成一個多相對稱短路繞組。轉(zhuǎn)子繞組為三相對稱繞組，嵌放在轉(zhuǎn)子鐵心槽內(nèi)。②繞線式：繞組:轉(zhuǎn)軸、軸承、風扇①鼠籠式：一.

三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)2-1三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)與工作原理第2章交流電動機二.

三相異步電動機的工作原理㈠旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生以iA＝IM為起動點兩極旋轉(zhuǎn)磁場示意圖0°120°240°360°2-1三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)與工作原理第2章交流電動機2-1三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)與工作原理二.

三相異步電動機的工作原理㈠旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生兩極與四極旋轉(zhuǎn)磁場的比較0°120°240°360°0°60°120°180°0°120°240°360°轉(zhuǎn)速低速高速

電流

相序A-C-B2.磁生電(右手定則)旋轉(zhuǎn)磁場切割轉(zhuǎn)子導體，轉(zhuǎn)子感應電動勢和電流。1.電生磁(右手定則)定子三相繞組通入三相對稱電流產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁場。3.電磁力(左手定則)轉(zhuǎn)子載流（有功分量電流）體在磁場作用下受電磁力作用，形成電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動電動機旋轉(zhuǎn)，將電能轉(zhuǎn)化為機械能。第2章交流電動機二.

三相異步電動機的工作原理㈡轉(zhuǎn)動原理XAZBC

Yn0n逆時針方向旋轉(zhuǎn)2-1三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)與工作原理＞n第2章交流電動機2-1三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)與工作原理

電動機在正常運轉(zhuǎn)時，其轉(zhuǎn)速n總是稍低于同步轉(zhuǎn)速n0，故稱為異步電動機；

又因為產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩的電流是電磁感應所產(chǎn)生的，也稱為感應電動機。二.

三相異步電動機的工作原理㈢轉(zhuǎn)差率

轉(zhuǎn)差率是異步電動機一個非常重要的參數(shù)，它反映了電動機的各種運行情況。異步電動機同步轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的差值與同步轉(zhuǎn)速之比稱為轉(zhuǎn)差率，用S

表示，即：2-3三相異步電動機的轉(zhuǎn)矩與機械特性第2章交流電動機

異步電動機所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩為

一.三相異步電動機的電磁轉(zhuǎn)矩

轉(zhuǎn)矩特性指電動機的電源電壓和頻率一定時，電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)差率(轉(zhuǎn)速)之間的關系。機械特性n=f（T）轉(zhuǎn)矩特性T=f（s）

實際生產(chǎn)中把電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的關系稱異步電動機的機械特性。第2章交流電動機2-3三相異步電動機的轉(zhuǎn)矩與機械特性電源為負相序時電源為正相序時1、固有機械特性四個重要特殊點：

①理想空載點AT=0，n=n0（S=0）②額定工作點BT=TN，n=nN（S=SN）

③啟動工作點DT=Tst，n=0（S=1）④臨界工作點CT=Tmax，n=nm（S=Sm）機械特性n=f（T）二.三相異步電動機的機械特性第2章交流電動機2-3三相異步電動機的轉(zhuǎn)矩與機械特性二.三相異步電動機的機械特性2.人為機械特性

①定子降壓②定子串電抗④轉(zhuǎn)子串電阻③定子變頻第2章交流電動機2-3三相異步電動機的轉(zhuǎn)矩與機械特性三.三相異步電動機的穩(wěn)定運行問題三相異步電動機穩(wěn)定運行分析

1—異步電動機的特性

2—恒轉(zhuǎn)矩型負載特性

3—恒功率型負載特性4,5—通風機型負載特性第2章交流電動機定子繞組用絕緣的銅（或鋁）導線繞成，嵌在定子槽內(nèi)。通常把定子三相繞組的六根出線頭都引出，根據(jù)實際使用的需要，可接成Y形或△形，如圖所示。三相異步電動機的引出線一.

三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)△形接法Y形接法2-1三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)與工作原理第2章交流電動機2-4三相異步電動機的啟動性能與方法③Y-△降壓啟動⑴鼠籠式電動機降壓啟動法起動電流起動轉(zhuǎn)矩繞組電壓Y形和△形接法時的電壓和電流(a)Y接法(降壓起動)(b)

△接法(全壓運行)第2章交流電動機2-5三相異步電動機的調(diào)速方法根據(jù)交流異步電動機轉(zhuǎn)速的關系式：

n＝n0(1－S)＝60f(1－S)/p＝n0－△n

可知，交流異步電動機的調(diào)速方法大致可分為三種：⑴改變磁極的極對數(shù)p⑵改變轉(zhuǎn)差率S⑶改變頻率f其中，改變轉(zhuǎn)差率S的方法，又可以通過調(diào)定子電壓、轉(zhuǎn)子電阻、轉(zhuǎn)子電壓以及定轉(zhuǎn)子供電頻率等方法來實現(xiàn)。從而派生出很多種調(diào)速方法。

第2章交流電動機2-6三相異步電動機的制動①②①②①②⑶能耗制動①反抗性恒轉(zhuǎn)矩負載②位能性恒轉(zhuǎn)矩負載

①電源反接制動②倒拉反接制動⑵反接制動⑴反饋制動①正向反饋制動②反向反饋制動目錄·第3章

第3章控制電機3-1伺服電動機3-2微型同步電動機3-3測速發(fā)電機3-4步進電動機3-5直線電動機3-6旋轉(zhuǎn)變壓器3-7感應同步器第3章控制電機交流伺服電動機的結(jié)構(gòu)

是一種小型或微型兩相異步電動機。交流伺服電動機的原理

與電容分相式單相異步電動機相同。交流伺服電動機特點結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、維護簡便、轉(zhuǎn)動慣量小，廣泛用于功率較小的控制系統(tǒng)中。3-1伺服電動機交流伺服電動機的原理圖勵磁繞組控制繞組SM～一、交流伺服電動機第3章控制電機

“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象如果交流伺服電動機參數(shù)與一般的單相異步電動機一樣，那么當控制信號消失時，電機轉(zhuǎn)速雖會下降些，但仍會繼續(xù)不停地轉(zhuǎn)動。這種失控現(xiàn)象稱為“自轉(zhuǎn)”。

“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象的消除要求交流伺服電動機的轉(zhuǎn)子電阻值設計得很大，使電機在失去控制信號而單相運行時，正轉(zhuǎn)矩或負轉(zhuǎn)矩的最大值均出現(xiàn)在sm＞1的地方。

交流伺服電動機的轉(zhuǎn)速控制方式①幅值控制②相位控制③幅相控制3-1伺服電動機一、交流伺服電動機第3章控制電機3-4步進電動機二、工作原理

步進電動機的工作原理就是電磁鐵的工作原理。

每當定子繞組接收一個電脈沖時，轉(zhuǎn)子便轉(zhuǎn)過一個固定的角度，這個角度即稱為步距角。因為每通電一次，即運行一拍，轉(zhuǎn)子就走一步，故步距角：θb＝步距/拍數(shù)＝360°/Z×拍數(shù)＝360°/Kmz

式中，K為狀態(tài)系數(shù)（如單三拍、雙三拍時K=1，單、雙六拍時K=2）；

m表示電動機的相數(shù)；z為轉(zhuǎn)子的齒數(shù)。當電動機相數(shù)m和轉(zhuǎn)子齒數(shù)z一定（即電機結(jié)構(gòu)一定）時，則步進電機的轉(zhuǎn)速取決于輸入電脈沖的頻率和通電方式，即：n＝60f/Kmz(r

/min)，其中，f

為電脈沖的頻率。第3章控制電機0°30°60°反應式步進電機工作原理圖0°15°30°三相單、雙六拍A→AB→B↑

↓

CA←C←BC三相單三拍

A→B→C3-4步進電動機二、工作原理

思考：相數(shù)m為二相、四相、五相、六相…第4章機電傳動控制系統(tǒng)的基礎二.

轉(zhuǎn)速控制的調(diào)速指標其中nmin

和nmax

一般都指電機額定負載時的轉(zhuǎn)速。二、機電傳動控制系統(tǒng)調(diào)速方案的選擇對于少數(shù)負載很輕的機械，例如精密磨床，也可用實際負載時的轉(zhuǎn)速。1、調(diào)速范圍生產(chǎn)機械要求電動機提供的

最高轉(zhuǎn)速nmax和最低轉(zhuǎn)速nmin之比叫做調(diào)速范圍。用字母D

表示，即：二.

轉(zhuǎn)速控制的調(diào)速指標2、靜差度第4章機電傳動控制系統(tǒng)的基礎當系統(tǒng)在某一轉(zhuǎn)速下運行時，負載由理想空載到額定值時所對應的轉(zhuǎn)速降落nN

，與理想空載轉(zhuǎn)速n0之比，稱作靜差度S，即：或：靜差度表示電動機運行時轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定程度。二、機電傳動控制系統(tǒng)調(diào)速方案的選擇nmaxnmin＜5.2.2

三相籠型異步電動機全壓起動控制二、正反轉(zhuǎn)控制線路第7章直流電動機調(diào)速系統(tǒng)第一部分一.什么是電力電子技術概述

電力——交流和直流兩種

從公用電網(wǎng)直接得到的是交流，從蓄電池和干電池得到的是直流。交流交流直流直流逆變調(diào)壓、變頻、變相、交流電力控制直流斬波整流

進行電力變換的技術稱為變流技術

電力變換

四大類①交流→直流②直流→交流③直流→直流④交流→交流第7章直流電動機調(diào)速系統(tǒng)第一部分7.1電力半導體器件3.晶閘管的工作原理

晶閘管是用很小的功率控制大功率的可控整流元件，

要使晶閘管導通必須在其陽極和控制極同時加正向電壓，

晶閘管導通以后，控制極就失去了控制作用。

欲使晶閘管恢復阻斷狀態(tài)，則必須把陽極正向電壓降低到一定值(斷開或反向)。第7章直流電動機調(diào)速系統(tǒng)第一部分7.2.1單相半波可控整流電路

1.帶電阻負載帶電阻負載的單相半波可控整流電路及波形輸入電壓控制脈沖輸出電壓器件電壓變壓器T的作用：

變換電壓和隔離。電阻負載的特點：

電壓與電流成正比，兩者波形相同。7.2單相可控整流電路第7章直流電動機調(diào)速系統(tǒng)第一部分7.4逆變器

逆變器工作是整流器工作的逆過程，把直流電變成交流電。

逆變器分有源逆變器和無源逆變器：

有源逆變——交流側(cè)和電網(wǎng)連結(jié)。有源逆變器主要用于直流電動機的可逆調(diào)速等場合。

無源逆變——交流側(cè)不與電網(wǎng)聯(lián)接，而直接接到負載。無源逆變器用作變頻器，主要用于交流電動機變頻調(diào)速系統(tǒng)，

為實現(xiàn)既可調(diào)頻又能調(diào)壓的目的，逆變器必須進行電壓控制，控制電壓可以從逆變器的外部或內(nèi)部進行，改變直流輸入電壓是從外部進行控制，而脈寬控制和脈寬調(diào)制則是從逆變器內(nèi)部進行的。

在逆變器中為了能使晶閘管關斷，一般要設置專門環(huán)節(jié)進行強迫關斷和換流。

第7章直流電動機調(diào)速系統(tǒng)第二部分7-5單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)

系統(tǒng)中采用比例調(diào)節(jié)器。系統(tǒng)具有以下性質(zhì)：一、單閉環(huán)有靜差調(diào)速系統(tǒng)

①

在相同的負載電流下，閉環(huán)系統(tǒng)的靜態(tài)轉(zhuǎn)速降

僅為開環(huán)系統(tǒng)轉(zhuǎn)速降的1／(1＋K)倍(K是閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)放大倍數(shù))。從而大大提高了機械特性的硬度，使系統(tǒng)的靜差度大為減小。②在給定電壓一定時，閉環(huán)系統(tǒng)的理想空載轉(zhuǎn)速

僅為開環(huán)時的1／(1＋K)倍。為了使閉環(huán)系統(tǒng)獲得與開環(huán)系統(tǒng)相同的理想空載轉(zhuǎn)速，閉環(huán)時的給