它是你建筑机电专业大厦的基石ppt课件

1、 它是他建筑机电专业大厦的基石它是他建筑机电专业大厦的基石 济南大学济南大学 机电传动控制课题组制造机电传动控制课题组制造 20212021第一章第一章 概概 述述1.1 1.1 机电一体化技术产品的组成要素机电一体化技术产品的组成要素 传感器执行机构信息处置机械本体第一章第一章 概概 述述1.1. 机电传动的目的和义务机电传动的目的和义务 机电传动机电传动( (又称电力传动或电力拖动又称电力传动或电力拖动) )就是指以电就是指以电动机为原动机驱动消费机械的系统之总称动机为原动机驱动消费机械的系统之总称目的：将电能转变为机械能，实现消费机械的启动、停目的：将电能转变为机械能，实现消费机械的启动

2、、停顿以及速度调理，完成各种消费工艺过程的要求，保证顿以及速度调理，完成各种消费工艺过程的要求，保证消费过程的正常进展。消费过程的正常进展。义务：从广义上讲，就是要使消费机械设备、消费线、义务：从广义上讲，就是要使消费机械设备、消费线、车间、甚至整个工厂都实现自动化。从狭义上讲，那么车间、甚至整个工厂都实现自动化。从狭义上讲，那么专指控制电动机驱动消费机械，实现消费产品数量的添专指控制电动机驱动消费机械，实现消费产品数量的添加，质量的提高，消费本钱的降低，工人劳动条件的改加，质量的提高，消费本钱的降低，工人劳动条件的改善以及能量的合理利用。善以及能量的合理利用。第一章第一章 概概 述述1.3

3、1.3 机电传动及其控制系统的开展概略机电传动及其控制系统的开展概略机电传动的开展：机电传动的开展： 成组拖动成组拖动 单电机拖动单电机拖动 多电机拖动多电机拖动控制系统的开展：控制系统的开展： 接触器接触器继电器控制继电器控制: : 控制速度慢，控制精度差。控制速度慢，控制精度差。 电机放大机控制电机放大机控制: : 实现延续控制。实现延续控制。 晶闸管、晶体管控制：晶闸管、晶体管控制： 控制特性好，反响快，寿命控制特性好，反响快，寿命 长，可靠性高，维护容易，体积小，分量轻。长，可靠性高，维护容易，体积小，分量轻。 计算机控制：把晶闸管技术与微电子技术，计算机计算机控制：把晶闸管技术与微电

4、子技术，计算机 技术结合在一同，使晶体管和晶闸管控制具有技术结合在一同，使晶体管和晶闸管控制具有 强大的生命力。强大的生命力。第一章第一章 概概 述述1. 课程的性质的和义务课程的性质的和义务 性质：是机械工程及自动化专业根底课程性质：是机械工程及自动化专业根底课程 义务：以伺服驱动系统为主导，以控制为线义务：以伺服驱动系统为主导，以控制为线 索，系统引见电动机根本原理、运转特性、控制索，系统引见电动机根本原理、运转特性、控制方法、控制手段等知识。方法、控制手段等知识。第一章第一章 概概 述述1.5 课程的内容安排课程的内容安排重重 点点 内内 容容 第二章第二章 机电传动系统的动力学根底机电

5、传动系统的动力学根底 第三章第三章 直流电机的任务原理及特性直流电机的任务原理及特性 第五章第五章 交流电机的任务原理及特性交流电机的任务原理及特性 第六章第六章 控制电机控制电机 第十一章第十一章 直流传动控制系统直流传动控制系统 第十二章第十二章 交流传动控制系统交流传动控制系统本本 章章 重重 点点掌握机电传动系统的运动方程式及多掌握机电传动系统的运动方程式及多轴拖动系统中转矩的折算；学会分析机电轴拖动系统中转矩的折算；学会分析机电传动系统的运转形状。传动系统的运转形状。本章内容不仅适用于直流电机拖动，本章内容不仅适用于直流电机拖动，也适用于交流电机拖动，是电力拖动系统也适用于交流电机拖

6、动，是电力拖动系统的根底。的根底。2.1 2.1 机电传动系统的运动学方程机电传动系统的运动学方程1 1、单轴机电传动系统的运动学方程、单轴机电传动系统的运动学方程dtdvmFFL直线：直线：dtdJTTLM旋转：旋转：其中：其中：TM 电磁转矩电磁转矩 TL 负载负载转矩转矩 J 转动惯量转动惯量, J=m22.1 2.1 机电传动系统的运动学方程机电传动系统的运动学方程dtdJTTLM系统满足运动方程式：系统满足运动方程式： 60/2n在实践工程中：常用飞轮转矩在实践工程中：常用飞轮转矩GD2替代替代J，用，用n替代替代gJGDmJDgG42422dtdnGDTTLM3752dLMdLMT

7、TTTdtdnGDTT3752动态转矩2当当TM TL 时，时，dn/dt 0，系统加速，系统加速， 当当TMTL 时，时，dn/dt 0，系统减速。，系统减速。讨论：讨论： 1当当 TM=TL 时，加速度为零，电机转速为零或为时，加速度为零，电机转速为零或为常常 数，运动形状为静态或稳态；数，运动形状为静态或稳态；动态2.1 2.1 机电传动系统的运动学方程机电传动系统的运动学方程Notice:Notice:对转矩的正方向作如下规定：以转速对转矩的正方向作如下规定：以转速n n为参考，为参考，电动机转矩电动机转矩TM TM 的方向：与转速的方向：与转速n n 的方向一致时，的方向一致时，为正

8、；与转速为正；与转速n n 的方向相反时，为负。的方向相反时，为负。负载转矩负载转矩TL TL 的方向：与转速的方向：与转速n n 的方向相反为正，的方向相反为正，与转速与转速n n的方向一致时，为负。的方向一致时，为负。2.1 2.1 机电传动系统的运动学方程机电传动系统的运动学方程例：起重机提升重物时的启动和动即加速和减速上例：起重机提升重物时的启动和动即加速和减速上升升a启动时启动时: TM TL =Td b制动时制动时: -TM - TL=TddLMdLMTTTTdtdnGDTT37522.2 2.2 转矩、转动惯量和飞轮转矩的折算转矩、转动惯量和飞轮转矩的折算多轴拖动系统：多轴拖动系

9、统：等效为单轴拖动系统：等效为单轴拖动系统：dtdnGDTTLM37522.2 2.2 转矩、转动惯量和飞轮转矩的折算转矩、转动惯量和飞轮转矩的折算1.1.负载转矩的折算负载转矩的折算a) a) 对于旋转运动：对于旋转运动：折算原那么：折算原那么：功率守恒功率守恒电动形状：电动形状：MLMLLLTPTP后：前：LMCLMCLLLLLMLCLMCCjjTTTTTPP/其中，等效负载转矩，为传动效率，2.2 2.2 转矩、转动惯量和飞轮转矩的折算转矩、转动惯量和飞轮转矩的折算1.1.负载转矩的折算负载转矩的折算a) a) 对于旋转运动：对于旋转运动：折算原那么：折算原那么：功率守恒功率守恒MLML

10、LLTPTP后：前：.:/,321率，为整个传动机构的总效其中等效负载转矩CCLMLCMLLCLLLCMLLCMNoticejjTTTTTPP制动形状：制动形状：b) 对于直线运动：对于直线运动：MCLMMMLCMLMLnFTnFTTPvFP/55. 960/2，电动：，2.2 2.2 转矩、转动惯量和飞轮转矩的折算转矩、转动惯量和飞轮转矩的折算折算原那么：折算原那么：功率守恒功率守恒MCLnFT/55. 9制动：2. 转动惯量的折算转动惯量的折算 折算原那么：动能守恒折算原那么：动能守恒设传动系统有设传动系统有m个转动件和个转动件和n个平动件组成，转个平动件组成，转动件的转动惯量和角速度分别

11、为动件的转动惯量和角速度分别为 Ji和和i；平动件的质；平动件的质量和速度分别为量和速度分别为mj和和vj；系统总的动能为：；系统总的动能为：2.2 2.2 转矩、转动惯量和飞轮转矩的折算转矩、转动惯量和飞轮转矩的折算njjjmiiivmJE121212121折算到电机轴上时，系统总动能为：折算到电机轴上时，系统总动能为：2221MJE21233222)(/MjnjjMvmjJjJJJ2/LLMjJJJ动惯量忽略中间传动机构的转2.2 2.2 转矩、转动惯量和飞轮转矩的折算转矩、转动惯量和飞轮转矩的折算根据动能守恒：根据动能守恒：E2 = E1故：故：21122121)()()(Mjnjjmi

12、iiMjnjjMimiivmjJvmJJ3. 飞轮转矩的折算飞轮转矩的折算 根据转动惯量与飞轮转矩的关系，得到折根据转动惯量与飞轮转矩的关系，得到折算到电机轴上的总的飞轮转矩为：算到电机轴上的总的飞轮转矩为：2.2 2.2 转矩、转动惯量和飞轮转矩的折算转矩、转动惯量和飞轮转矩的折算gJGD42gvmjDGGDnjMjjmiiii4)(211222dtdnGDTTLM37522.3 消费机械的机械特性消费机械的机械特性机械特性：力力矩与运动参数包括位移、速度、机械特性：力力矩与运动参数包括位移、速度、 加速度之间的关系。加速度之间的关系。消费机械的机械特性：消费机械的机械特性：n=f (T L

13、) 电机的机械特性：电机的机械特性： n=f (T M)2.3 消费机械的机械特性消费机械的机械特性几种典型机械特性：几种典型机械特性： 恒转矩型机械特性恒转矩型机械特性 特点：特点：TL=常数。常数。 例：提升机、皮带运输机等。例：提升机、皮带运输机等。包括对抗转矩和位能转矩包括对抗转矩和位能转矩2. 风机型机械特性风机型机械特性 特点：特点：TL= C n 2 例：鼓风机、水泵等。例：鼓风机、水泵等。2.3 消费机械的机械特性消费机械的机械特性3. 直线型机械特性直线型机械特性 特点：特点：TL=C n 例如：他励直流发电机。例如：他励直流发电机。4. 恒功率型机械特性恒功率型机械特性 特

14、点：特点：TL=K/n 例如：车床加工例如：车床加工 此外，还有其他方式的机械此外，还有其他方式的机械特性，如转矩随转角变化的，随特性，如转矩随转角变化的，随机变化的；也能够是以上几种典机变化的；也能够是以上几种典型的综合。型的综合。2.4 机电传动系统稳定运转的条件机电传动系统稳定运转的条件 由机电传动系统的运动方程式：由机电传动系统的运动方程式： 知，系统的运动形状取决于电动机与消费机械双知，系统的运动形状取决于电动机与消费机械双方为了使系统运转合理就要使电动机的机械持方为了使系统运转合理就要使电动机的机械持性与消费机械的机械特性尽量相配合。特性配合好性与消费机械的机械特性尽量相配合。特性

15、配合好的一个起码要求是系统要能稳定运转。的一个起码要求是系统要能稳定运转。 dtdnGDTTLM3752 动画2.4 机电传动系统稳定运转的条件机电传动系统稳定运转的条件机电传动系统的稳定运转包含两重含义：机电传动系统的稳定运转包含两重含义：1、系统应能以一定速度匀速运转；、系统应能以一定速度匀速运转；2、系统受某种外部干扰作用使运转速度稍有变化时，、系统受某种外部干扰作用使运转速度稍有变化时， 应保证在干扰消除后系统能恢复到原来的运转速应保证在干扰消除后系统能恢复到原来的运转速 度。度。必要条件：消费机械的机械特性曲线与电动机的机械特必要条件：消费机械的机械特性曲线与电动机的机械特 性曲线有

16、交点性曲线有交点,即即TMTL。充分条件：扰动消除后仍能回到原来的平衡点。充分条件：扰动消除后仍能回到原来的平衡点。dtdnGDTTLM37522.4 机电传动系统稳定运转的条件机电传动系统稳定运转的条件结论：结论：a a点是稳定的平衡点点是稳定的平衡点TM讨论：讨论：a点：当点：当TL忽然增大到忽然增大到TL时，时，因速度不能突变，电机转矩因速度不能突变，电机转矩仍为仍为TM，此时，此时，TMTL, n增增大，大，TM减小，直到与减小，直到与TL相等，相等，即在即在a点稳定运转。点稳定运转。TM讨论：讨论：b点：当点：当TL忽然增大到忽然增大到TL时，因速度不能突变，电机时，因速度不能突变，

17、电机转 矩 仍 为转 矩 仍 为 T M ， 此 时 ， 此 时 ，TMTL n减小，减小，TM减小，减小， n进一步减小，直到停转；进一步减小，直到停转；反之，过点。反之，过点。2.4 机电传动系统稳定运转的条件机电传动系统稳定运转的条件结论：结论： b b点不是稳定点不是稳定的平衡点的平衡点TMTM2.4 机电传动系统稳定运转的条件机电传动系统稳定运转的条件稳定运转的充要条件是：稳定运转的充要条件是：1 1消费机械的机械特性曲消费机械的机械特性曲线与电动机的机械特性曲线与电动机的机械特性曲线有交点；线有交点； 2 2在平衡点对应的转速之在平衡点对应的转速之上应保证上应保证TMTL;TMTL

18、TMTL。第二章小结第二章小结1掌握根据机电传动系统，写出其运动方程；2对于多轴系统，要学会根据功率守恒和动能守恒，将负载转矩和转动惯量进展等效转换；3掌握机械特性的概念，了解常见消费机械的几种机械特性；4掌握机电传动系统稳定运转的条件；5学会正确断定稳定平衡点。dtdnGDTTLM3752作业作业23272 211第三章第三章 直流电机的任务原理及特性直流电机的任务原理及特性本本 章章 重重 点：点： 掌握直流电机的任务原理；掌握直流电机的任务原理； 掌握直流电机的机械特性；掌握直流电机的机械特性； 掌握直流电机启动、调速、制动的掌握直流电机启动、调速、制动的 方法。方法。 3.1 直流电机

19、的根本构造和任务原理直流电机的根本构造和任务原理直流电机交流电机3.1 直流电机的根本构造和任务原理直流电机的根本构造和任务原理1. 根本构造根本构造定子：定子：主磁极、换向极、主磁极、换向极、机座、轴承、电刷机座、轴承、电刷转子：转子：电枢铁心、电枢绕电枢铁心、电枢绕组、轴、换向器组、轴、换向器3.1直流电机的根本构造和任务原理直流电机的根本构造和任务原理2. 任务原理任务原理发电机：导体在磁场内作发电机：导体在磁场内作切割磁力线运动，导体中切割磁力线运动，导体中便感应出电动势。电磁便感应出电动势。电磁感应感应电势方程式：电势方程式：nKEe 3.1直流电机的根本构造和任务原理直流电机的根本

20、构造和任务原理2. 任务原理任务原理电动机：通电导体在磁场中电动机：通电导体在磁场中要遭到电磁力矩的作用。要遭到电磁力矩的作用。因此只需电枢绕组里有电流因此只需电枢绕组里有电流外电源提供或感应电流，外电源提供或感应电流，在磁场中就会遭到电磁力的在磁场中就会遭到电磁力的作用。作用。转矩方程式：转矩方程式：atIKT 01TTT0TTTL电机电机运行方运行方式式E与与Ia的的方向方向E的作用的作用 T的性质的性质转矩转矩之间的关系之间的关系发电机发电机相同相同电源电源电动势电动势阻转矩阻转矩电动机电动机相反相反反电动势反电动势驱动驱动转矩转矩表表1 电机在不同运转方式下，电机在不同运转方式下，E和

21、和T的作用的作用3.1直流电机的根本构造和任务原理直流电机的根本构造和任务原理3.1直流电机的根本构造和任务原理直流电机的根本构造和任务原理 直流发电机和直流电动机电磁转矩的作用不同：直流发电机和直流电动机电磁转矩的作用不同： 发电机的电磁转矩是阻转矩；发电机的电磁转矩是阻转矩； 电动机的电磁转矩是驱动转矩。电动机的电磁转矩是驱动转矩。 直流发电机和直流电动机的电势作用也不同：直流发电机和直流电动机的电势作用也不同： 直流发电机的电势是有益的；直流发电机的电势是有益的； 直流电动机的电势是反电势，他的方向总直流电动机的电势是反电势，他的方向总是与电源的电压方向相反。是与电源的电压方向相反。 3

22、.2 直流发电机直流发电机他励：励磁电流由外电源供电，不他励：励磁电流由外电源供电，不受电枢端电压或电流的影响受电枢端电压或电流的影响( (图图a).a).并励：励磁绕组与电枢绕组并联并励：励磁绕组与电枢绕组并联 图图b b串励：励磁绕组与电枢绕组串联串励：励磁绕组与电枢绕组串联 图图c c复励：一部分并联，一部分串联复励：一部分并联，一部分串联 图图d d励磁方式：是指励磁绕组如何供电，励磁方式：是指励磁绕组如何供电，以产生励磁磁场。以产生励磁磁场。自自励励发发电电机机一、他励发电机一、他励发电机1、原理：、原理：RUIIIRUEIRIEUaaaaa/ )( 空载时，即空载时，即 Ia=0

23、Ia=0，有，有 U = E = U = E = KenKen他励发电机电枢回路中，电他励发电机电枢回路中，电压与电流的关系如下：压与电流的关系如下：一、他励发电机一、他励发电机2、机械特性：、机械特性：外特性曲线：外特性曲线：发电机端电压发电机端电压 U 与负载电与负载电流流I 之间关系的曲线称为外之间关系的曲线称为外特性曲线特性曲线U f ( I )。空载特性曲线：当发电机空空载特性曲线：当发电机空载时，即载时，即 Ia=0，有，有 U = E = Ken，当转速为常数时，当转速为常数时，而而f (If)是一条磁化曲线，是一条磁化曲线，所以所以E = f ( If ) 与磁化曲线与磁化曲线

24、类似。类似。aaRIEU二、并励发电机二、并励发电机1、原理：励磁绕组与电枢并联、原理：励磁绕组与电枢并联IIIIRUEIRUIRUIRIEUfaaaffaa/ )(/2、思索：并励发电机的励磁电流从何而来？、思索：并励发电机的励磁电流从何而来？ 电压是如何建立起来的？电压是如何建立起来的？条件：条件：1 1磁极有剩磁磁极有剩磁 ；2 2起始励磁电流所产生的磁场起始励磁电流所产生的磁场方向与剩磁磁场方向一样方向与剩磁磁场方向一样 ；3 3Rf Rf 不能过大。不能过大。措施：措施： 1在直流电源上充磁；在直流电源上充磁；2将励磁绕组两端接线对调；将励磁绕组两端接线对调； 3将将Rf 减小。减小

25、。二、并励发电机二、并励发电机三、三、 复励发电机复励发电机原理：励磁绕组与电枢有一部分并联，一部分串联。原理：励磁绕组与电枢有一部分并联，一部分串联。 在并励发电机中，其端在并励发电机中，其端电压随着负载电流的增大而电压随着负载电流的增大而下降。但在复励发电机，当下降。但在复励发电机，当负载电流增大时，串励绕组负载电流增大时，串励绕组能自动添加磁通，以补偿端能自动添加磁通，以补偿端电压的下降。所以在复励发电压的下降。所以在复励发电机的正常运转范围内，其电机的正常运转范围内，其端电压变化不大，这是它的端电压变化不大，这是它的优点。优点。3.3直流电动机的机械特性直流电动机的机械特性一、他励电动

26、机的机械特性一、他励电动机的机械特性nKERIEUeaa 电压平衡方程：电压平衡方程：nnTKKRKUnKTIteaeta02)/(直流电动机机械特性的普通表达式aeaeIKRKUn 一、他励直流电动机的机械特性一、他励直流电动机的机械特性讨论讨论:1)理想空载转速理想空载转速 n0 ：当当T=0 时时, n0 = U / (K e)； 2)额定转速额定转速 nN :当当T=TN时时, nN = n0- n 3)机械特性硬度：机械特性硬度：令令Ra /KeKt2, n= T， 小速降就小，机械特性硬小速降就小，机械特性硬, 大速降就大，机械特性软。大速降就大，机械特性软。TnTKKRKUnte

27、ae02机械特性硬度：机械特性硬度： d T/d n=T/n100%1绝对硬特性绝对硬特性 ,如交流同如交流同 步电动机的机械特性步电动机的机械特性2硬特性硬特性 10，如直流他励电，如直流他励电动机的机械特性动机的机械特性3软特性软特性 10，如直流串励电，如直流串励电动机的机械特性动机的机械特性一、他励直流电动机的机械特性一、他励直流电动机的机械特性TnTKKRKUnteae021 1、固有机械特性：、固有机械特性： 又称自然机械特性，是指在又称自然机械特性，是指在额定条件下的机械特性，对于他额定条件下的机械特性，对于他励电动机而言，就是在额定电压励电动机而言，就是在额定电压UNUN和额定

28、磁通和额定磁通NN下，电枢电路不下，电枢电路不外接任何电阻时的机械特性。外接任何电阻时的机械特性。nnTKKRKUnNteaNeN02 普统统过两点，理想空载点普统统过两点，理想空载点0 0，n0n0和额定转速和额定转速点点TM,TM,，nN nN ，可得电动机的固有机械特性曲线。，可得电动机的固有机械特性曲线。一、他励直流电动机的机械特性一、他励直流电动机的机械特性2、人为机械特性：、人为机械特性： 是改动电压是改动电压 U 、磁通、磁通 或电枢电路外加电阻或电枢电路外加电阻Rad时的机械特性。时的机械特性。一、他励直流电动机的机械特性一、他励直流电动机的机械特性TKKRKUnNteaNeN

29、22、人为机械特性：、人为机械特性：1 1串接串接RadRad时的人为特性。时的人为特性。nnTKKRRKUnNteadaNeN02特点：特点：1 1 n0 n0不变，不变， 2 2变小，机械特性变变小，机械特性变 软，是一组射线。软，是一组射线。一、他励直流电动机的机械特性一、他励直流电动机的机械特性TKKRKUnNteaNeN22 2变变U U时的人为机械特性时的人为机械特性nnTKKRKUnNteaNe02特点：特点：1 1n0 n0 与与U U成正比，成正比，n0 n0 变小。变小。 2 2不变，机械特性硬度不变，机械特性硬度 不变，是一组平行线。不变，是一组平行线。 3 3电枢电压只

30、允许在额定电枢电压只允许在额定 电压下调理。电压下调理。一、他励直流电动机的机械特性一、他励直流电动机的机械特性3 3变变时的人为机械特性时的人为机械特性nnTKKRKUnteaeN0特点：特点：1n0与与成反比，成反比，下降下降 n0变大；变大；2下降，下降， 变大，机械特性硬度变大，机械特性硬度变软；变软；3不能上升，只能弱磁调理。不能上升，只能弱磁调理。一、他励直流电动机的机械特性一、他励直流电动机的机械特性阐明：阐明：1 1电枢绕组严重过流；电枢绕组严重过流；2 2飞车：当飞车：当o o时，电动机时，电动机尚有剩磁，这时转速虽不趋于尚有剩磁，这时转速虽不趋于，但会升到机械强度所不允许的

31、数但会升到机械强度所不允许的数值，通常称为值，通常称为“飞车。飞车。atIKT3 3启动转矩太小。启动转矩太小。00stestIKT，当ABC一、他励直流电动机的机械特性一、他励直流电动机的机械特性3 3变变时的人为机械特性时的人为机械特性因此，直流他励电动机启动前必需先加励因此，直流他励电动机启动前必需先加励磁电流，在运转过程中，决不允许励磁电路断磁电流，在运转过程中，决不允许励磁电路断开或励磁电流为零，为此，直流他励电动机在开或励磁电流为零，为此，直流他励电动机在运用中，普通都设有运用中，普通都设有“失磁维护。失磁维护。TnTKKRKUnteae02一、他励直流电动机的机械特性一、他励直流

32、电动机的机械特性二、串励电动机的机械特性二、串励电动机的机械特性21/CRTCUCKRKCTKUnaNeateN机械特性曲线可分为两段：机械特性曲线可分为两段：1 1第一段，轻载时：第一段，轻载时：CKIKTIICIRIEUtataffaa/2未饱和，双曲线外形，理想空载转速无穷大。未饱和，双曲线外形，理想空载转速无穷大。II I特点：特点：启动转矩较大启动转矩较大, ,启动时启动时, , T=KtIa=KtCIa2 T=KtIa=KtCIa2串励电动机绝不允许空载启动串励电动机绝不允许空载启动,以防止飞车。以防止飞车。反转时反转时,不能用改动电源极性的方法，可改动电枢不能用改动电源极性的方法

33、，可改动电枢或励磁绕组的极性使其反转。或励磁绕组的极性使其反转。2第二段重载时：第二段重载时： 电枢电流较大时，磁路电枢电流较大时，磁路趋于饱和，机械特性曲线趋于饱和，机械特性曲线近似一条直线。近似一条直线。II I二、串励电动机的机械特性二、串励电动机的机械特性三、三、 复励电动机的机械特性复励电动机的机械特性 复励电动机有他励和串励复励电动机有他励和串励两个励磁绕组。机械特性介于两个励磁绕组。机械特性介于他励和串励电动机的机械特性他励和串励电动机的机械特性之间。工业上常用的是积复励之间。工业上常用的是积复励电动机，即他励绕组和串励绕电动机，即他励绕组和串励绕组产生的磁通方向一致。组产生的磁

34、通方向一致。特点：特点：串励绕组所占比重越大，串励绕组所占比重越大，特性越软；特性越软； n0 n0 一定。一定。3.4 直流他励电动机的启动特性直流他励电动机的启动特性 假设将直流他励电动机直假设将直流他励电动机直接接入电网，启动电流为：接接入电网，启动电流为：aNstRUI/一、启动的要求：一、启动的要求：启动：转速从启动：转速从0 0到达负载所要求的转速的过程。到达负载所要求的转速的过程。n t启动转矩越大越好，启动转矩越大越好，atIKT启动电流越小越好。启动电流越小越好。它是额定电流的它是额定电流的10102020倍。倍。nKERIEUeaa3.4 直流他励电动机的启动特性直流他励电

35、动机的启动特性直流电动机绝不允许直接启动！直流电动机绝不允许直接启动！直接启动的不良影响：直接启动的不良影响：1换向困难，产生危险火花；换向困难，产生危险火花；2过大的电动应力和启动转矩，易损坏传动部件；过大的电动应力和启动转矩，易损坏传动部件；3能够使电网上的维护安装动作，呵斥事故，或使能够使电网上的维护安装动作，呵斥事故，或使电网电压下降，影响其他用电器。电网电压下降，影响其他用电器。aNstRUI/由由 可知可知降电压降电压串电阻串电阻3.4 直流他励电动机的启动特性直流他励电动机的启动特性二、启动方法二、启动方法1 1、降压启动：、降压启动：U=E+IaRaU=E+IaRa，启动时，启

36、动时， U U较小，随着转速的上升较小，随着转速的上升不断提高不断提高U U ，直到到达额定转速。，直到到达额定转速。如：直流发电机如：直流发电机电动机组，晶闸管电动机组，晶闸管电动机组。电动机组。2 2、串电阻启动：、串电阻启动： 在电枢回路串接外加在电枢回路串接外加电阻启动。电阻启动。串接一段外加电阻启动；串接一段外加电阻启动；3.4 直流他励电动机的启动特性直流他励电动机的启动特性二、启动方法二、启动方法2 2、串电阻启动：在电枢回路串接外加电阻启动。、串电阻启动：在电枢回路串接外加电阻启动。串接多段外加电阻启动。串接多段外加电阻启动。3.5 直流他励电动机的调速特性直流他励电动机的调速

37、特性速度调理：在一定的负载条件下，人为地改动电动机速度调理：在一定的负载条件下，人为地改动电动机的机械特性，以得到所需求的稳定转速。的机械特性，以得到所需求的稳定转速。速度变化：由于负载的变化而引起的电动机的速度的速度变化：由于负载的变化而引起的电动机的速度的变化，是在同一条机械特性曲线上变化。变化，是在同一条机械特性曲线上变化。TKKRRKUnteadae2知：可以经过人为地改动知：可以经过人为地改动U U、R ad R ad 和和 三个参数来调理速度。三个参数来调理速度。BCAnTTL3.5 直流他励电动机的调速特性直流他励电动机的调速特性调速目的：技术目的，经济目的调速目的：技术目的，经

38、济目的技术目的技术目的调速范围：机械设备能够运转的最大转速调速范围：机械设备能够运转的最大转速nmaxnmax与最小与最小转速转速nminnmin之比，之比，D= nmax / nmin D= nmax / nmin 。静差率相对稳定性：就是指在负载转矩的变化下静差率相对稳定性：就是指在负载转矩的变化下转速变化的程度，转速变化的程度， %= %=n0 - nN n0 - nN /n0 /n0 。显然机。显然机械特性越硬，转速变化越小，相对稳定性越好。械特性越硬，转速变化越小，相对稳定性越好。平滑性：在一定的平滑性：在一定的D D内，调速的级数越多，那么调速越内，调速的级数越多，那么调速越平滑，

39、平滑的程度用平滑系数来衡量平滑，平滑的程度用平滑系数来衡量 = ni / ni-1 = ni / ni-1 相邻两级转速之比相邻两级转速之比 =1 =1时，称为无级调速。时，称为无级调速。3.5 直流他励电动机的调速特性直流他励电动机的调速特性调速目的：技术目的，经济目的调速目的：技术目的，经济目的经济目的：经济目的：就是指调速设备的投资及运转费用，其中运转就是指调速设备的投资及运转费用，其中运转费用又取决于调速过程的功率损耗。费用又取决于调速过程的功率损耗。3.5.1 改动改动Rad时的调速特性时的调速特性nnTKKRRKUnNteadaNeN022 2、特点：、特点：1 1机械特性软，电阻

40、越大特性越软，机械特性软，电阻越大特性越软，相对稳定性越低；相对稳定性越低； 2 2在空载或轻载时，调速范围在空载或轻载时，调速范围D D不大；不大；3 3有级调速；有级调速； 4 4调速电阻耗费大量电能，经济目的调速电阻耗费大量电能，经济目的较差；调速电阻不能用作启动电阻；较差；调速电阻不能用作启动电阻；5 5调速设备简单。调速设备简单。此法只在起重机、卷扬机等低速运转时间短的传动系统中运用。此法只在起重机、卷扬机等低速运转时间短的传动系统中运用。1、调速过程、调速过程3.5.2 改动改动 U时的调速特性时的调速特性2 2、特点：、特点：机械特性硬度不变，调速的稳定度较高，机械特性硬度不变，

41、调速的稳定度较高，调速范围较宽；调速范围较宽；2) 2) 转速可以平滑无级调理，普通只能在转速可以平滑无级调理，普通只能在额定转速以下调理；额定转速以下调理；3) 3) 调速时，因电枢电流与电压调速时，因电枢电流与电压U U无关，故无关，故转矩转矩T TKtI a KtI a 不变不变, ,属恒转矩调速，适属恒转矩调速，适合于恒转矩型负载。合于恒转矩型负载。nnTKKRKUnNteaNe021、调速过程、调速过程4) 4) 可以靠调理电枢电压来启动电机，而不用其他启动设备；可以靠调理电枢电压来启动电机，而不用其他启动设备； 5 5需求可变电源，设备投资大。需求可变电源，设备投资大。3.5.3

42、改动改动时的调速特性时的调速特性2 2、特点：、特点：1)1)调速特性较软，调速范围不大；调速特性较软，调速范围不大；2) 2) 可以平滑无级调速，但只能弱磁调速；可以平滑无级调速，但只能弱磁调速； 3 3在励磁电路中进展调理，控制方便，在励磁电路中进展调理，控制方便，能量损耗少；能量损耗少；4) 4) 恒功率调速，调速时是维持恒功率调速，调速时是维持U U和和IaIa不不变，即功率变，即功率P P不变；不变；1、调速过程、调速过程nnTKKRKUnteaeN 0 阐明：基于弱磁调速范围不大，它住往是和调压调速阐明：基于弱磁调速范围不大，它住往是和调压调速配合运用，即在额定转速以下，用降压调速

43、，而在额配合运用，即在额定转速以下，用降压调速，而在额定转速以上，那么用弱磁调速。定转速以上，那么用弱磁调速。3.6 直流他励电动机的制动特性直流他励电动机的制动特性电动形状：电动机电磁转矩的方向与转速的方向一样。电动形状：电动机电磁转矩的方向与转速的方向一样。制动形状：电动机电磁转矩的方向与转速的方向相反。制动形状：电动机电磁转矩的方向与转速的方向相反。 电动机有两种运转形状：电动机有两种运转形状：1稳定制动，转速不变稳定制动，转速不变如：恒速下放重物。如：恒速下放重物。2过渡制动，速度变化过渡制动，速度变化如：电机降速或停车。如：电机降速或停车。n0n0-n0-n0Tn3.6 直流他励电动

44、机的制动特性直流他励电动机的制动特性自然停车：电动机脱离电网，靠很小的摩擦阻力耗自然停车：电动机脱离电网，靠很小的摩擦阻力耗费机械能，使转速渐渐下降，直到转速为零而停车。费机械能，使转速渐渐下降，直到转速为零而停车。制动：从某一稳定转速开场减速到停顿或是限制位制动：从某一稳定转速开场减速到停顿或是限制位能负载下降速度的一种运转形状。能负载下降速度的一种运转形状。机械制动：机械制动： 抱闸抱闸电气制动：电气制动：反响制动反响制动反接制动反接制动能耗制动能耗制动一、一、 反响制动反响制动反响制动：反响制动： U = E+ IaRa U = E+ IaRa， 当当空载时，空载时， U = E=Ke

45、U = E=Ken0 n0 ， 假假设在外部条件下，使电动机的实设在外部条件下，使电动机的实践转速大于理想空载转速，即践转速大于理想空载转速，即 n0 n n0 n，U EU E，那么，那么Ia 0 Ia 0 ，T 0T n0 n n0； 2 2、机械特性硬度不变；、机械特性硬度不变； 3 3、回馈电能。、回馈电能。例例2、电动机的电枢电压、电动机的电枢电压大幅度下降大幅度下降例例1 1：电车下坡：电车下坡平路时：电动形状；平路时：电动形状；下坡时：添加了动力矩下坡时：添加了动力矩TP， 反响制动。反响制动。一、一、 反响制动反响制动T+TP TLTP TL+TT=TL例例3 3、卷扬机构匀速

46、下放重物、卷扬机构匀速下放重物1 1、提升重物，、提升重物，nAnA2 2、制动，停顿提、制动，停顿提升；升；3 3、电机反转；、电机反转；4 4、回馈制动。、回馈制动。CBA-n0TLn0+ +U U- -M MGn TM-n-TM- -U U+ +阐明：重物下放阐明：重物下放过程中电动机的过程中电动机的转速高于转速高于n0n0，假，假设重物较重，不设重物较重，不太平安。太平安。一、一、 反响制动反响制动二、反接制动二、反接制动0REUIaa 1. 电源反接制动：将变为，使变为制动力矩电源反接制动：将变为，使变为制动力矩2. 倒拉反接制动：将倒拉反接制动：将n变为变为n，使变为制动力矩，使变

47、为制动力矩,0I KTam 0KEne 1、电源反接制动、电源反接制动特点：特点：1制动转矩大；制动转矩大；2耗能；耗能；3常用于迅速减速、快速停常用于迅速减速、快速停车和经常正反转的场所。车和经常正反转的场所。如如:牛头刨床。牛头刨床。TKKRRKUnteadae2adaaRREU-I 二、反接制动二、反接制动C2、倒拉反接制动、倒拉反接制动n即即E方向改动方向改动特点：特点：可得到不同的下降速度；可得到不同的下降速度； 可以以较小的速度下放重物。可以以较小的速度下放重物。 对对TL估计不准，本应下放能够估计不准，本应下放能够上升；上升； 特性软，速度动摇大；特性软，速度动摇大；耗能。耗能。

48、REUIaTKKRRKUnteadae2二、反接制动二、反接制动三、能耗制动三、能耗制动特点：特点：1 1对于对抗性负载，可以对于对抗性负载，可以迅速停车，不会反向启动。迅速停车，不会反向启动。 2 2对于位能性负载，下放速度较对于位能性负载，下放速度较稳定。稳定。3 3运用于要求迅速准确停车和重运用于要求迅速准确停车和重物恒速下放的场所。物恒速下放的场所。4 4耗能。耗能。3、能耗制动：在电动形状下，将、能耗制动：在电动形状下，将电压电压U忽然降为零，将电枢串接忽然降为零，将电枢串接一个附加电阻一个附加电阻R ad。TKKRRnteada2例例3 3、卷扬机构匀速下放重物、卷扬机构匀速下放重

49、物1 1、提升重物，、提升重物，nAnA2 2、制动，停顿提、制动，停顿提升；升；3 3、电机反转；、电机反转；4 4、回馈制动。、回馈制动。CBA-n0TLn0+ +U U- -M MGn TM-n-TM- -U U+ +阐明：重物下放阐明：重物下放过程中电动机的过程中电动机的转速高于转速高于n0n0，假，假设重物较重，不设重物较重，不太平安。太平安。一、一、 反响制动反响制动三种制动方式特点对比：三种制动方式特点对比：3.6 直流他励电动机的制动特性直流他励电动机的制动特性本章小结本章小结1 1、了解电动机的构造组成；、了解电动机的构造组成；2 2、掌握直流电机的根本任务原理及特性，特别是

50、直、掌握直流电机的根本任务原理及特性，特别是直流电动机的机械特性；流电动机的机械特性；3 3、掌握直流电动机启动、调速和制动的各种方法，、掌握直流电动机启动、调速和制动的各种方法，以及各种方法的优点和运用场所。以及各种方法的优点和运用场所。nnTKKRKUnteae 02 降压调速降压调速串电阻调速串电阻调速弱磁调速弱磁调速降压启动降压启动串电阻启动串电阻启动第四章第四章 机电传动系统过渡过程分析机电传动系统过渡过程分析本章重点：本章重点： 过渡过程的概念过渡过程的概念 研讨过渡过程的实践意义研讨过渡过程的实践意义 产生过渡过程的缘由产生过渡过程的缘由 机电时间常数的概念机电时间常数的概念 加

51、快过渡过程的方法加快过渡过程的方法第一节第一节 研讨机电传动系统过渡过程的意义研讨机电传动系统过渡过程的意义过渡过程：过渡过程： 当系统中电动机的转矩当系统中电动机的转矩TM或负载转矩或负载转矩TL发生变发生变化时系统就要由一个稳定运转形状变化到另一个稳化时系统就要由一个稳定运转形状变化到另一个稳定运转形状，这个变化过程称为过渡过程。定运转形状，这个变化过程称为过渡过程。 目的和意义：目的和意义： 为满足消费机械对过渡过程的各种要求，必需研讨为满足消费机械对过渡过程的各种要求，必需研讨过渡过程的根本规律，研讨系统各参量对时间的变化规过渡过程的根本规律，研讨系统各参量对时间的变化规律，如转速、转矩、电流等对时间的变化规律，才干正律，如转速、转矩、电流等对时间的变化规律，才干正确地选择机电传动安装，为机电传动自动控制系统提供确地选择机电传动安装，为机电传动自动控制系统提供控制原那么，设计出完善的启动、制动等自动控制线路，控制原那么，设计出完善的启动、制动等自动控制线路，以求改善产质量量，提高消费率和减轻劳动强度。以求改善产质量量，提高消费率和减轻劳动强度。第二节第二节 机电传动系统过渡过程的分析机电传动系统过渡过程的分析1) 机械惯性：反映在机械惯性：反映在J或或GD2上，使转速上，使转速n不能突变；不能突变；2) 电磁惯性：反映在电枢回路电