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电力拖动自动控制知识,一.交流电机启动、正反转、制动、调速原理及方法二.直流电机启动、正反转、制动、调速原理及方法三.同步电机启动、正反转、制动、调速原理及方法四.机床电气控制原理及方法（p117:T205-p127:T277)+(p141:T106-p144:T142),一、三相异步电动机（习题）,1起动性能（1）起动电流Ist电动机的起动电流对线路是有影响的。过大的起动电流在短时间内会在电路上造成较大的电压降落，而使负载端电压降低，影响邻近负载的正常工作。,上一页,下一页,返回,（2）起动转矩Tst,如果起动转矩Tst过小，就不能在满载下起动，应设法提高。但起动转矩Tst过大，会使传动机构（譬如齿轮）受到冲击而损坏，所以又应设法减小。异步电动机起动时的主要缺点是起动电流较大。为了减小起动电流（有时也为了提高或减小起动转矩），必须采用适当的起动方法。,上一页,下一页,返回,2起动方法,表6-9三相异步电动机的起动方法,上一页,下一页,返回,图6.17比较星形联接和三角形联接时的起动电流,上一页,下一页,返回,当定子绕组联成星形，即星形三角形换接起动时，当定子绕组联成三角形，即直接起动时，比较上列两式，可得,上一页,下一页,返回,即采用星形三角形换接起动时的电流为直接起动时的1/3。星形三角形换接起动时，定子每相绕组上的电压降到正常工作电压的1/。由于转矩和电压的平方成正比，所以起动转矩也减小到直接起动时（1/3）。,上一页,下一页,返回,三相异步电动机的调速,n=(1-s)n0=(1-s)1.变极调速,（a）线圈串联（b）线圈变串联为并联（c）线圈并联图6.18双速电动机中改变定子绕组接法的示意图,上一页,下一页,返回,2.变频调速3.变转差率调速,图6.19变频调速装置示意图,上一页,下一页,返回,三相异步电动机的制动,1能耗制动,图6.20能耗制动原理图,上一页,下一页,返回,2.反接制动,反接制动的原理如图6.21所示。将接到电源的三根导线中任意两根的一端对调位置，使旋转磁场反向旋转，产生制动转矩。当转速接近零时，利用某种控制电器将电源自动切断。反接制动比较简单，效果较好，但能量消耗较大。适用于某些中型车床和铣床的主轴制动。,图6.21反接制动原理图,上一页,下一页,返回,3.发电反馈制动,图6.22发电反馈制动原理图,上一页,下一页,返回,二、直流电机（习题）,1直流电机的构造直流电机主要由磁极、电枢和换向器组成，如图6.27所示。,图6.27直流电机的组成示意图,上一页,下一页,返回,图6.28直流电机的磁极及磁路,（1）磁极,上一页,下一页,返回,（2）电枢,(a)电枢(b)电枢铁芯片图6.29直流电机的电枢和电枢铁芯片示意图,上一页,下一页,返回,（3）换向器,（a）外形(b)剖面图图6.30直流电机换向器示意图,上一页,下一页,返回,2直流电机的基本工作原理,直流发电机,图6.31直流发电机工作原理图,上一页,下一页,返回,图6.32直流电动机工作原理图,上一页,下一页,返回,直流电动机,直流电机作电动机运行时，将直流电源接在两电刷之间而使电流通入电枢线圈。电流方向应该是：N极下的有效边中的电流总是一个方向，而S极下的有效边中的电流总是另一个方向。这样才能使两个边上受到的电磁力的方向一致，电枢因而转动。因此当线圈的有效边从N（S）极下转到S（N）极下时，其中电流的方向必须同时改变，以使电磁力的方向不变，而这也必须通过换向器才得以实现.,上一页,下一页,返回,3直流电动机的转向与转速,由图6.32可知，改变电枢电流方向，可以使直流电动机反转。直流电动机转动时，电枢绕组切割磁力线，产生感应电动势。此电动势的方向与电动机端电压U的方向相反，称反电动势E，如图6.33所示。,上一页,下一页,返回,图6.33直流电动机端电压与反电动势,上一页,下一页,返回,4.直流电动机按励磁方式分为并励电动机、串励电动机、复励电动机和他励电动机四种。下面将分别讨论前三种直流电动机的转速特性和转矩特性。,上一页,下一页,返回,串励电动机,串励电动机的接线图与特性曲线如图6.35所示。由于串励电动机磁通与负荷电流成正比，其转速大体上与电流成反比。空载时无约束速度，很危险。当I较小时，串励电动机转矩与I2成正比；I较大时，串励电动机转矩则与I成正比。串励电动机常用于电车、电动机、起重机、卷扬机等。,图6.35串励电动机的接线图与特性曲线,上一页,下一页,返回,（1）启动。方法一，降压启动，即采用晶闸管可控整流电路；方法二，电驱回路串电阻启动。（2）调速。方法一，改变电源电压（变电压调速）；方法二，改变电驱回路电阻（串电阻调速）；三是改变主磁通（若磁调速）（3）反转。常采用励磁绕组反接法。（4）制动。串励直流电动机的电力制动方法有能耗制动和反接制动两种。,并励电动机,并励电动机的接线图与特性曲线如图6.34所示。由图6.34可见，并励电动机的转速基本不变，为恒速电动机。由于磁通不变，并励电动机转矩与负荷电流成比例。并励电动机与三相异步电动机特性相似，一般很少使用。,图6.34并励电动机的接线图与特性曲线,上一页,下一页,返回,（1）限制启动电流的方法。常用的有减小电驱电压和电驱回路串电阻两种方法。（2）正、反转控制要注意如下两点：一是电驱反接法，保持励磁磁场方向不变；二是改变励磁绕组电流的方向，保持电驱电压极性不变。（3）制动要注意：制动方法分为机械制动（常用的是电磁抱闸制动）和电气制动（常用的方法有能耗制动、反接制动和回馈制动三种）两大类。（4）调速要注意：调速可采用机械方法、电气方法（电气调速法有三种，即电驱回路串电阻调速法，改变励磁磁通调速法和改变电驱电压调速法）或机械和电气配合的方法。,7.直流发电机直流电动机调速系统（习题）,直流发电机直流电动机自动调速系统有两种方式。若采用改变励磁磁通能调速时，其实际转速应大于额定转速；若采用改变电驱电压调速时、其实际转速应小于额定转速。直流发电机和直流电动机自动调速系统必须用启动变阻器来限制启动电流。,8.晶闸管直流电动机调速系统（习题）,（1）静态调速技术指标包括调速范围、静差率和平滑性。（2）从信号传递的路径来看，有开环调速系统和不闭环调速系统。（3）从电源上来看，有单相和三相之分，还有半控和全控之分。（4）闭环系统中，有转速负反馈、电压负反馈、电流正反馈自动调速系统和电流截止负反馈自动调速系统。,（5）采用比例调节器调速避免了信号串联输入的缺点。当采用电流截止负反馈参与调节作用时，说明调速系统主电路电流过大，为使电流截止负反馈参与调节后机械特性曲线下垂段更陡些，应把反馈取样电阻值选得大一些。为了限制调速系统启动时的过流电，须对晶闸管采取保护措施。,三、同步电动机（习题）,1.同步电动机的启动（1）原理。同步电动机本身没有启动转矩，所以不能自行启动。对称三相定子绕组通入对称三相正弦交流电产生旋转磁场，转子励磁绕组通入直流电产生于定子极数相同的恒定磁场。同步电动机就是靠定、转子之间异性磁极的吸引力有旋转磁场带动磁性转子旋转的。（2）启动方法。同步电动机的启动方法有两种，即辅助电动机启动法，实际使用较少；另一种启动方法，实际中常用。,2.同步电动机的制动同步电动机的制动常采用能耗制动。将运行中的同步电动机定子绕组电源断开，再将电机定子绕组接入一组外接电阻上，并保持转子励磁绕组的直流励磁。这时，同步电动机就成为被电阻短接的同步发电机，即很快将电动机的动能变为电能在转子回路中消耗掉，同时电动机被制动。,四、机床电气原理及控制方法（习题）,1.电磁铁实现制动机床或起重机电动机的基本结构；（结构图）2.CY6140车床电气控制系统（实例引入）（1）点动控制（实例引入）（2）单向运行控制（实例引入）（3）正反转控制（实例引入）,应用实例图示为应用电磁铁实现制动机床或起重机电动机的基本结构，其中电动机和制动轮同轴。原理如下：,通电,电磁铁动作,拉开弹簧,抱闸提起,松开制动轮,电机转动,断电,电磁铁释放,弹簧收缩,抱闸抱紧,抱紧制动轮,电机制动,启动过程：,制动过程：,实例引入：机床电气控制系统低压电器,CY6140车床电气控制系统中低压电器包括自动空气开关、接触器、按钮、熔断器、热继电器等。自动空气开关QF为电源开关，熔断器FU对电动机起短路保护，热继电器FR对电动机起过载保护。按钮SB和接触器KM控制电动机的起动和停止。,上一页,下一页,返回,若机床的主轴电动机型号为Y112M-4，其额定功率为4kW，额定电压为380V，额定电流为8.8A，起动电流为额定电流的7倍。要实现对该台电动机的正反转控制，该如何设计其继电接触器控制系统呢？首先要学会如何根据要求选择低压电器。,上一页,下一页,返回,图8.1C650卧式车床电气原理图,上一页,下一页,返回,实例引入：机床电气控制系统,点动控制线路是用按钮、接触器来控制电动机运转的最简单的控制线路所谓点动控制是指按下铵钮时，电动机就得电运转；松开按钮时，电动机就失电停转。这种控制方法常用于电动葫芦的起重电机控制和机床上的手动调校控制。,点动控制,上一页,下一页,返回,图8.2电机点动控制线路,上一页,下一页,返回,主电路,由图8.2可知，点动控制线路的主电路由三相空气开关QF、交流接触器主触头KM、热继电器的热元件FR以及三相电动机M组成。,上一页,下一页,返回,控制回路,由图8.2可知，点动控制线路的控制回路由熔断器FU1、FU2、按钮SB、交流接触器线圈KM及热继电器的辅助常闭触头组成。,上一页,下一页,返回,工作原理,当电动机M需要点动运转时，先合上空气开关QF，再按下起动按钮SB，接触器KM的线圈得电，使接触器KM的三对主触头闭合，电动机M便得电起动运转。当电动机M需要停转时，只要松开起动按钮SB，接触器KM的线圈失电，使接触器KM的三对主触头恢复断开，电动机M失电而停转。这就是点动控制的工作原理，它的线路虽然很简单，但它很有实用价值，希望我们都能掌握。,上一页,下一页,返回,实训：电动机单向运行控制,实训目的掌握单向运转控制的工作原理。掌握单向运转控制的接线及接线工艺。掌握单向运转控制线路的检查方法及通电运行过程。掌握常用电工仪表的使用方法。,上一页,下一页,返回,原理说明,图8.3电动机单向运行控制线路,上一页,下一页,返回,操作步骤,1.线路的装接(1)查图8.3中各元件的好坏。(2)弄清楚交流接触器的主触头、辅助常开和辅助常闭触头以及线圈的接线位置，热继电器的热元件、辅助常开和辅助常闭触头的接线位置，以及起动按钮（常开）和停止按钮（常闭）的接线位置。(3)按图8.4进行接线。,上一页,下一页,返回,图8.4电动机单向运行结构连接图,上一页,下一页,返回,线路检查,对于简单的电气线路，我们只需对照控制线路图和我们的接线一根一根检查就可以，有关用万用表的检查将在实训十二中学习。,上一页,下一页,返回,通电试车,经检查无误后，可在教师的监护下通电试车。(1)合上QF，接通电源。(2)按一下起动按钮SB2，接触器得电吸合，电动机连续运转。(3)按一下停止按钮SB1，接触器失电断开，电动机停转。,上一页,下一页,返回,分析思考,1.断开KM的辅助常开触头后，将会怎样？2.总结装接线路的经验和技巧。,上一页,下一页,返回,电动机的正反转控制,电梯的上下升降，机床工作台的移动，其本质就是电动机的正反转。要实现电动机的正反转，只要将接至电动机三相电源进线中的任意两相对调接线，即可达到反转的目的。下面是接触器联锁的正反转控制线路，如图8.5所示,上一页,下一页,返回,图8.5电动机接触器连锁的正反转控制线路,上一页,下一页,返回,电路分析,图中主回路采用两个接触器，即正转接触器KM1和反转接触器KM2。当接触器KM1的三对主触头接通时，三相电源的相序按UVW接入电动机。当接触器KM1的三对主触头断开，接触器KM2的三对主触头接通时，三相电源的相序按WVU接入电动机，电动机就向相反方向转动。电路要求接触器KM1和接触器KM2不能同时接通电源，否则它们的主触头将同时闭合，造成U、W两相电源短路。为此在KM1和KM2线圈各自支路中相互串联对方的一对辅助常闭触头，以保证接触器KM1和KM2不会同时接通电源，KM1和KM2的这两对辅助常闭触头在线路中所起的作用称为联锁或互锁作用，这两对辅助常闭触头就叫联锁或互锁触头。,上一页,下一页,返回,电路动作原理,正转控制：反转控制：,KM1联锁触头断开，使线圈KM2不能得电,KM1主触头闭合电动机M运转,合上QF按SB2KM1线圈获电,KM1自锁触头闭合,KM1联锁触头闭合（为反转作准备）,KM1主触头断开电动机M断电停止,先按SB1KM1线圈断电,KM1自锁触头断开,KM2联锁触头断开,使线圈KM1不能得电,KM2主触头闭合电动机M反转,再按SB3KM2线圈获电,KM2自锁触头闭合,上一页,下一页,返回,对于这种控制线路，当要改变电动机的转向时，就必须先按停止按钮SB1，再按反转按钮SB3，才能使电机反转。如果不先按SB1，而是直接按SB3，电动机是不会反转的。,上一页,下一页,返回,实训：接触器联锁和按钮联锁的正反转控制,一、实训目的掌握接触器联锁和按钮联锁的正反转控制的工作原理。掌握接触器联锁和按钮联锁的正反转控制的接线及接线工艺。掌握接触器联锁和按钮联锁的正反转控制线路的检查方法和通电运行过程。掌握常用电工仪表的使用方法，能正确进行各种测量。,上一页,下一页,返回,原理说明,图8.6所示的是电动机接触器、按钮双重联锁的正反转控制线路图，这种线路是在接触器联锁的基础上，增加了按钮联锁，所谓按钮联锁就是利用复合按钮，将其常开触头串接在正转（或反转）控制电路中，将其常闭触头串接在反转（或正转）控制电路中。当按下正转（或反转）起动按钮时，先断开反转（或正转）控制电路，反转（或正转）停止，接着接通正转（或反转）控制电路，使电动机正转（或反转）。这样既保证了正反转接触器不会同时接通电源，又可不按停止按钮而直接按反转（或正转）按钮进行反转（或正转）起动。故这种双重联锁控制线路使线路操作方便，工作安全可靠，因此在电力拖动中被广泛采用。,上一页,下一页,返回,图8.6电动机接触器、按钮双重连锁的正反转控制线路,上一页,下一页,返回,图8.7手动顺序控制图,上一页,下一页,返回,图8.8自动顺序控制图,上一页,下一页,返回,图8.9正反转行程控制图,上一页,下一页,返回,图8.10手动Y-起动控制图,上一页,下一页,返回,图8.11自动Y-起动控制图,上一页,下一页,返回,图8.12半波整流能耗制动线路图,上一页,下一页,返回,图8.13电动机制动时定子绕组的联接图,上一页,下一页,返回,205、异步电动机不希望空载的主要原因是（功率因素低）。206、改变三相异步电动机的旋转磁场方向就可以使电动机（反转）。207、三相异步电动机的正反转控制关键是改变（电源相序）208、起重机电磁抱闸制动原理属于（机械）制动209、三相异步电机反接制动时，采用对称制电阻接法，可以在限制动转矩的同时，也限制（制动电流）。210、三相异步电机按转速高低划分，有（3）种。224、转子绕组串电阻启动适用于（绕线式异步电动机）225适用于电机容量较大且不允许频繁启动的降压启动方法是（自耦变压器）228、对于要求制动准确、平稳的场合，应采用（能耗）制动。229.对存在机械摩擦和阻尼的生产机械和需要多台电动机同时制动的场合，应采用（再生发电）制动。231.三相绕线转子异步电动机的调速空盒子采用（转子回路串联可调电阻）的方法。,异步电机习题,106.绕线式三相异步电动机转子串频敏电阻器启动是为了限制启动电流，增大启动转矩。（）107.要使三相异步电动机反转，只要改变定子线组任意相绕组的相序即可。（）108.能耗制动的制动力矩与通入定子绕组中的直流电正比，因此电流越大越好。（）109.只要在绕线式电动机的转子电路接入一个调速电阻，改变电阻的大小，就可平滑调速。（）,直流电机习题,211由可控硅整流器和可控硅逆变器组成的调速装置，其调速原理是（变频）调速。212、直流电动机启动时，启动电流很大，可达额定电流的（1020）倍。213、直流电动机采用电枢回路串变阻器启动时，将启动电阻（有大往小调）。214、改变直流电机励磁电流方向的实质是改变（磁通的方向）。215、为使直流电动机反转，应采用（改变励磁绕组极性）措施可改变磁场的方向。216、将直流电动机电枢的动能变成电能消耗在电阻上，称为（能耗制动）。217、直流电动机回馈制动时，电动机处于（发电状态）。218、改变直流电动机的电源电压进行调速，当电源电压降低时，其转速（降低）。219、直流电动机电枢回路串电阻调速，当电枢回路串电阻调速，当电枢回路电阻增大时，其转速（降低）。,232.直流电动机除小容量外，不允许（全压）启动。233.串励直流电动机起动时，不能（空载）启动。234.串励电动机的反转宜采用励磁绕组反接法。因为串励电动机的电枢两端电压很高，励磁绕组两端的（电压很低）反接较容易。235.他励直流电动机改变旋转方向，常采用（电枢绕组反接法）来完成。236.串励直流电动机的能耗制动方法有（2）种。237.直流电动机反接制动时，当电动机转速接近于零时，就应立即断开电源，防止（电动机反向转动）。238.改变励磁通调速法师通过改变（励磁电流）的大小来实现的。239.改变电枢电压调速，常采用（他励直流发电机）作为调速电源。,110、直流电动机启动时，必须限制启动电流。（）111、励磁绕组反接法控制并流电动机正反原理是：保持电枢电流方务不变，改变绕组电流的方向。（）112、直流电机进行能耗制动时，必须将所有电源切断。（）113、直流电动机改变磁通调速法是通过改变励磁电流的大小来实现的。（）123、在小型串励直流电动机上，常采用改变励磁绕组的匝数或接线方式来实现调磁调速。（）,同步电机习题,220、同步电动机不能自行启动，其原因是（本身无启动转矩）。221、三相同步电动机的转子在（同步转速）时才能产生同步电磁转矩。222、同步电动机采用能耗制动时，要将运行中的同步电动机定子绕组电源（断开）。223、同步电动机采用能耗制动时，电源断开后，保持转子励磁绕组的直流励磁，同步电动机就成为电枢被外电阻短接的（同步发电机）。240同步电动机采用异步法启动时，启动过程可分为（2）大过程。,114、同步电动机本身没有启动转矩，所以不能自行启动。（）115、同步电动机停车时，如需进行电力制动，最常用的方法是能耗制动。（）124、同步电动机一般采用同步启动法。（）125、同步电动机能耗制动停车时，不需另外的直流电源设备。（）,241.同步电动机的启动方法有同步启动法和（异步）启动法。242.同步电动机采用能耗制动时，将运行中的同步电动机定子绕组（电源短路），保留转子励磁绕组的直流励磁。243.同步电动机采用能耗制动时，将运行中的定子绕组电源断开，并保留证书案子励磁绕组的（直流励磁）。,直流发电机直流电动机调速系统习题,257.直流发电机直流电动机自动调速系统中基速以上调节直流电动机励磁电路电阻实质是（改变励磁磁通）。262.直流发电机直流电动机自动调速系统的调速常采用（2）种方式。263.直流发电机直流电动机自动调速系统采用变电枢电压调速时，实际转速（小于）额定转速。132、在直流发电机一直流电动机调速么统中，直流发电机可以在抌制台词谢绝参观中作为一种直流功率放大器来使用。（）135、直流发电机一直流电动机自动调速系统必须用启动变阻器来限制启动电流。（）,晶闸管直流电动机调速系统习题,131、交磁电机扩大机自动调速系统采用转速负反馈时的调速范围较宽。（）133、电压负反馈调速系统静态特性要比同等放大倍数的转速负反馈调速系统好一些。（）134、交磁扩大机电压负反馈系统的调速范围比转速负反馈调速范围要窄。（）136、电压负反馈调速系统对直流电动机电枢电阻，励磁电流变化带来的转速变化无法进行调节。（）254.电流截止负反馈在交磁电机扩大机自动调速系统中起（限流）作用。255.交磁电机扩大机电压负反馈系统使发电机端电压（接近不变），因而使转速也接近不变。,258.电流正反馈自动调速电路中，电流正反馈反映的是（负载）的大小。259.电压负反馈制动调速线路中的被调量是（电动机端电压）。260.交磁扩大机的（转速负反馈）自动调速系统需要一台测速发电机。261.交磁扩大机在工作时，一般将其补偿程度调节在（欠补偿）。264.采用比例调节器调速，避免了信号（串联）输入的缺点。265.带有电流截止负反馈环节的调速系统，为使电流截止负反馈参与调节后机械特性曲线下垂段更陡一些，应该把反馈取样电阻值选的（大一些）。,机床电气原理及控制方法习题,226、自动往返控制线路属于（正反转控制）线路。227、正反转空盒子线路，在实际工作中最成用、最可靠的是（按钮、接触器双重联锁）230.双速电动机的调速属于（改变磁极对数）调速方法。244.半导体发光数码管由（7）个条状的发光二极管组成。245.工业上通常称的PC机指（可编程控制器）。246.M7120型磨床的控制电路，当具备可靠的（直流电压）后才允许启动砂轮和液压系统，一保证安全。247.C6140型车床主轴电动机与冷却泵电动机的电气控制的循序是（主轴你估计启动后，冷却泵电动机方可选择启动）。,248、在M7120型磨床控制电路中，为防止砂轮升降电