机电控制技术基础7

机电控制技术基础，主讲人是33，360马友良联系邮箱：马友良联系电话西南科技大学机电专业系列课程，4.5三相异步电动机的调速特性，可以看出改变电动机转速的三种可能性：(1)改变工频f1，(2)改变极数p，(3)改变转差率s，前两种是鼠笼式电动机的调速方法，后一种是让我们单独讨论一下。3、4.5三相异步电动机调速特性，调压调速，改变电源电压U，Tmax在人工特性曲线上变小，但不变。对于恒转矩负载，调速范围不大。风机设备的调速范围稍宽。这种调速方法可以实现无级调速，但当电压降低时，转矩按电压的平方比例减小。所以速度范围不大。定子串联电阻和晶闸管调压调速都属于这种方法。1、变频调速，4.5三相异步电动机的调速特性，变频调速是改变电源电压的频率，从而改变电动机的速度。目前主要使用下图所示的变频装置。整流器将50Hz交流电转换成DC，然后逆变器将其转换成频率和电压有效值可调的三相交流电，提供给鼠笼式异步电动机。因此，可以获得电机的无级调速，并且具有坚硬的机械特性。2、转子回路串联电阻调速，转子回路串联不同的电阻，它不变，而Sm随着电阻的增加而增加，电机转速降低。2、转子回路串联电阻调速，这种调速方法的优点是设备简单，投资少；但是能量损失很大。这种速度调节方法广泛用于重复短期操作的提升和运输设备。它只适用于绕线式电机，是一种步进式调速，随着速度的降低，特性变软，起动电阻和调速电阻，要考虑发热和低速损耗。3、改变极对调速，用于多速鼠笼式电机，不需要平滑调速，只要几个特定的速度，以双速电机最常用。主要通过改变各相定子绕组中电流的方向和改变定子绕组的连接方式来实现。每相绕组由串联改为并联，极数减少一倍，转速增加一倍，属于恒转矩调速。极数减少一倍，转速增加一倍，转矩减少一倍，属于恒功率调速。为保证换极对后转向不变，应注意同时改变相序，设计控制电路时应特别注意。一般来说，低速后是高速，所以有一个大的起动转矩。3、改变极对调速，4.6三相异步电动机的制动特性，1、反馈制动，由于某种原因，S小于0，电动机进入发电状态。此时，转子反向切断磁力线，因此电流和扭矩反向，T作为制动器。电机吸收的电力反馈给电网。这也是发电制动。一种是当负载是具有势能和扭矩的下降重量时。一种是当变极或变频调速发生时。4.6、三相异步电动机的制动特性，2、反向连接制动，a .反向连接电源，正常旋转运行，突然改变电流相序，特性曲线变化到第三象限，由于惯性，n不能突变，只能过渡到第二象限。4.6、制动三相异步电动机的特性，在过零点切断电源，否则电动机将反向起动。4.6三相异步电动机的制动特性，4.6三相异步电动机的制动特性4.6三相异步电动机的制动特性，转子导体中的电流与磁场相互作用，产生与实际运行方向相反的制动力矩，在此作用下，电动机迅速下降并能准确停止。4.6、三相异步电动机的制动特性，结构：定子放单相绕组(其中应用单相交流电)；转子通常为鼠笼型。定子通电后，形成脉动磁场。磁感应强度呈正弦分布，随时间呈正弦变化。4.7单相异步电动机和单相异步电动机的特点如下：(1)无起动转矩。当定子绕组产生的组合磁场增大时，根据右旋螺旋法则和左旋法则，可以看出转子导杆的左右力相等且方向相反，因此没有起动转矩。4.7、单相异步电动机，(2)在转子随其他力旋转后，外力被消除，转子继续沿原始方向旋转。原理分析如下：定子绕组产生的脉动磁场()可以等效为正负旋转磁场的组合。即：4.7单相异步电动机、脉动磁场分解、(1)、(1)、(1)、(1)、(2)、(3)、(4)和(4)正向和反向旋转磁场的组合转矩特性、组合转矩、(正向)、(反向)、电容分相起动、单相异步电动机起动、罩极单相电动机，定子通电后，部分磁通通过短路环，在其中产生感应电流。短路环中的电流阻碍磁通量的变化，导致具有短路环的部分和没有短路环的部分产生的磁通量之间的相位差，从而形成旋转磁场并旋转转子。4.7、单相异步电动机，单相异步电动机功率小，主要由小型电动机组成。它被广泛应用，如家用电器(洗衣机、冰箱、电风扇)、电动工具(如电动手钻)、医疗器械、自动仪器等。图中电机的旋转方向：瞬时指针旋转。因为没有短路环部分的磁通量引导具有短路环部分的磁通量。4.7、单相异步电动机，单相运行的三相异步电动机，三相异步电动机在运行过程中，如果一相与电源断开，则成为单相运行。此时，就像单相电机一样，电机仍将按原来的方向运行。但是，如果负载不变，三相电源将变成单相电源，电流将增加，导致电机过热。使用过程中应特别注意这一现象。如果三相异步电动机的一相在起动前被切断，它将不会像单相电动机那样起动。这时，只能听到嗡嗡声。如果长时间不能启动，也会过热。因此，故障必须迅速排除。4.7、单相异步电动机，定子的结构是三相对称绕组，转子是直流励磁极。其工作原理是：三相对称交流电产生旋转磁场，与转子磁极相互作用，使转子和电枢旋转磁场以同步转速一起旋转。其机械特性是：功率因数的大小和性质(电感或电容)可以通过调节同步电机转子的励磁电流来改变。4.8、同步电动机同步电动机具有功率因数可调和运行速度恒定的优点，但结构复杂，起动和控制设备昂贵，主要用于低速和大功率场合。同步电机采用异步起动方式。4.8同步电机、隐极同步发电机原理图、显极同步发电机原理图、作业：4-11、23、24题：4-9、10、13、14、15、16、18、20、预习：第5章、第5章：控制电机、本章基本要求和要点：1。掌握控制电机的主要要求。它用于传递和转换信息，应该有良好的控制与普通电机相比，它具有调速范围宽、启停快、过载能力强、可靠性好等特点。1、两相交流伺服电机的结构，其定子绕组类似于单相电容分相异步电机，嵌在两个90度绕组中，励磁绕组和控制绕组分别连接到两个不同的交流电源(具有相同的频率)。转子一般分为鼠笼转子和杯形转子。鼠笼转子交流伺服电机是最常用的。其工作原理是基于单相异步电动机的原理。励磁绕组连接到具有一定电压的交流电网。当控制信号输入到控制绕组时，两相绕组产生旋转磁场。通过将控制电压的相位改变180度，可以改变伺服电机的旋转方向。要求一旦控制电压取消，电机必须停止运行。然而，在控制电压被取消之后，励磁电压仍然可以使电机继续旋转，这就是所谓的“旋转”现象。5.1、交流伺服电机解，使转子导杆有较大的阻力。因此，最大扭矩出现在S=1左右。可以得到不同转子电阻和控制电压为0的伺服电机的机械特性曲线。3、消除旋转现象的措施，36、设计阻力使电机单相运行时最大转矩SM大于1。5.1交流伺服电机，37，从图中可以看出：当曲线1为控制电压时，曲线t为控制电压被去除时，此时t与n相反，成为制动力矩，可使转子快速停止转动，保证不会有转动现象。励磁绕组始终与电源相连。合成电磁转矩出现在第二和第四象限。5.1、交流伺服电机4、特点及应用，控制方法有振幅控制、相位控制、幅相控制、振幅控制接线图。5.1交流伺服电机，不同电压下的机械特性曲线。从图中可以看出，在一定的负载下，控制电压越高，S越小，转速越高。改变电压可以改变转速。5.1交流伺服电机交流伺服电机被广泛使用：它方便使用有或无控制电压来启动和停止，并通过改变电压的大小(或相位)来调整速度。伺服电机的性能直接影响整个系统的性能。选择时应注意系统对伺服电机静态和动态特性的要求。一般来说，输出功率不大。5.1、交流伺服电机，其基本结构和工作原理与普通DC单独励磁电机相同，区别在于细长点，以满足快速响应的要求。5.2 DC伺服电机，从上面的公式可以看出：改变控制电压和磁通量可以控制伺服电机的转速和转向。前者是电枢控制(常用)，后者是磁场控制。在恒定磁通和一定负载转矩的条件下，电压升高时，电机的转速会升高。相反，它会下降，电机不会旋转。与交流伺服电机的机械特性相比，DC伺服电机具有阻断转矩大、特性曲线线性好、机械特性硬等优点，但其缺点是换向器多、结构复杂、易受无线电干扰。它通常用于功率稍高的系统。5.2 DC伺服电机、5.3扭矩电机，在一些自动控制系统中，被控对象的速度相对较低，如使用减速器，使系统设备结构复杂。闭环中容易发生自激振荡。希望有一个低转速和大扭矩的伺服电机。有两种类型的交流和DC，永磁DC转矩电机使用更频繁。1、结构特点，在传统DC伺服电机的基础上，在相同体积和电压的前提下，一般做成扁平状，以满足要求。2.高扭矩和低转速的原因。根据DC电机的基本原理，每根导线所受的电磁力为：电磁转矩为：电机5.3转矩。在电枢体积相同的情况下转速低的原因是导体在磁场中运动，切割磁力线产生感应电势：线速度：5.3转矩电机，一对电刷之间的并联支路数为2，N/2导体串联后的总感应电势为ea，在理想空载条件下：在上述公式中，理想空载转速与电枢铁芯直径成反比，NL保持不变。5.3、力矩电机概述：在相同的其他条件下，增大电机直径和减小轴向长度都可以满足要求。(平面结构)。由于它可以低速运行或堵转运行，具有精度高、反应速度快、线性好等特点，因此得到了广泛的应用。5.3转矩电机、5.4小功率同步电机，用于一些控制设备和自动装置(如传真机、电钟等。)经常需要恒速，使用它。它是交流同步电机，定子结构与异步电机没有本质区别，转子没有绕组，结构简单。该永磁同步电机的结构特征在于，转子包括永磁体和设置在转子铁芯中的鼠笼绕组。(不同于大功率同步电机)，它还存在起动困难的问题，所以转子上的鼠笼绕组作为起动绕组(即采用异步起动)。当负载转矩超过某个极限时，电机将“失步”。适合轻载启动。其工作原理与普通同步电机相似。5.4、小功率同步电机，电机的定子和转子由硅钢片堆叠而成，三相或单相电源安装在定子槽内产生磁场，绕组不嵌在转子槽内，定子和转子都有开口槽，转子的齿数大于定子的齿数。(2)磁阻式电磁减速同步电机(简述)，a .结构特点：5.4小功率同步电机，也是定子旋转磁通旋转一个节距后转子需要旋转的角度。因为磁力线总是试图通过最小的磁路，磁阻转矩总是试图使转子以最大的磁导方向旋转。然而，定子和转子的齿数不相等，这使得它们在空间上相差一个角