自动化专业英语教程五

自动化专业英语教程教学课件July28,2007P1U6AACMachines第一部分第六单元课文A交流机A交流机1.课文内容简介：主要介绍专业课《电机与拖动》中感应电机、同步电机、变阻抗电机的结构、特点和适用场合、速度-转矩特性等内容。2.温习《电机与拖动》中讲述交流电机的相关内容。3.生词与短语sinusoidaladj.正弦的constant-speedadj.恒速的variable-speedadj.变速的inductionmachine感应电机synchronousmachine同步电机VRM变磁阻电机switchedreluctancemachine开关磁阻电机ruggedadj.结实的，耐用的fractionaladj.分数的P1U6AACMachines第一部分第六单元课文A交流机concentratedcoil集中绕组distributedadj.分散的，分布的slotn.槽wound-rotorn.绕线转子cagen.笼子，笼形coren.铁心laminatedadj.分层的，叠片的ferromagneticadj.铁磁性的，铁磁体的airgap气隙salientadj.凸起的，突出的synchronousspeed同步转速leadingadj.超前的hydro-electricadj.水力发电的nonsalientadj.非凸起的，隐藏的amortisseurn.阻尼器damperwinding阻尼绕组encodern.编码器P1U6AACMachines第一部分第六单元课文A交流机4.难句翻译[1]Neglectingtheeffectofslotsandspaceharmonicsduetonon-idealwindingdistribution,itcanbeshownthatasinusoidalthree-phasebalancedpowersupplyinthethree-phasestatorwindingcreatesasynchronouslyrotatingmagneticfield.如果忽略槽和由于非理想分布的绕组产生的空间谐波的影响，可以证明，在三相定子绕组中能以三相对称电源建立一个同步旋转的旋转磁场。[2]Therotorwindingwillbesubjectedtoasweepingmagneticfield,andhaveinducingcurrentintheshort-circuitedrotor.转子绕组切割磁场，就会在短路的转子中产生感应电流。P1U6AACMachines第一部分第六单元课文A交流机[3]Thisisincontrasttoamachinewithacylindricalrotorstructurehavingauniformairgap(suchasaninductionmotor),definedasanonsalientpolemachine.与其(凸极式同步机)对应的另一种电机是有均匀气隙的圆柱体形转子结构的电机(与异步机相似)，定义为隐极式同步电机。[4]Forexample,thestator-polepairA-A'isenergizedwhentherotorpole-paira-a'approachesittoproducethetorquebymagneticpull,butisde-energizedwhenpolealignmentoccurs.例如，当转子极对a-a'接近定子极对A-A'时，定子极对A-A'被通电，通过磁拉力产生转矩，当两个极对重合时，定子极对A-A'断电。P1U6AACMachines第一部分第六单元课文A交流机5.参考译文A交流机简介将电能转换成机械能或将机械能转换成电能的电机是传动系统中的主要组成部分。从电学、机械学和热学的角度看，电机具有复杂的结构。虽然一百多年前就开始使用电机，关于电机的研究与开发工作一直在继续。但是，与电力电子器件和电力电子变换器相比，电机的发展十分缓慢。从传统观念上，由恒频正弦电源供电的交流机一直用于恒速场合，而直流机则用于变速场合。但在最近二、三十年，我们已经看到在变频、变速交流机传动技术上取得的研究与开发成果，并且它们正逐步取代直流传动。

P1U6AACMachines第一部分第六单元课文A交流机在大多数情况下，新设备都使用交流传动。一般可将交流机分类如下：感应电机：鼠笼或绕线式转子（双馈），旋转或直线运动；同步电机：旋转或直线运动，启动、绕线式激磁（转子）或永磁磁铁，径向或轴向气隙（圆盘状），凸磁极或内（隐）磁极，正弦波磁场或梯形波磁场；变阻抗电机：开关磁阻电机，步进电机。感应电机在所有的交流电机中，感应电机，尤其是鼠笼型感应电机，在工业上得到了最广泛的应用。这些电机价格便宜、结实、可靠，并且从不到一个马力到数兆瓦容量的电机都可买到。小容量电机一般是单相电机，但多相（三相）电机经常用于变速传动。P1U6AACMachines第一部分第六单元课文A交流机bsStatorasaxiscsb'sRotorasStatorc'sc'rbra'rcrb'rarωrRotoraraxisa's图1-6A-1理想化的三相、两极感应电机P1U6AACMachines第一部分第六单元课文A交流机图1-6A-1给出了一台理想的三相、两极感应电机，图中定子和转子的每一个相绕组用一个集中线圈来表示。三相绕组在空间上按正弦分布并嵌入在槽里。对绕线式转子电机而言，转子绕组与定子绕组类似，但鼠笼式电机的转子具有鼠笼状结构，并且有两个短路环。基本上，感应电机可以看作是一个具有可旋转并且短路的二次绕组的一台三相变压器。定子和转子的核用层压铁磁钢片制成，电机内的气隙实际上是均匀的（非凸极结构）。感应电机的一个最基本的原理是在气隙中建立旋转和按正弦分布的磁场。如果忽略槽和由于非理想分布的绕组产生的空间谐波的影响，可以证明，在三相定子绕组中能以三相对称电源建立一个同步旋转的旋转磁场。P1U6AACMachines第一部分第六单元课文A交流机旋转速度由公式(1-6A-1)给出Ne称作同步转速，单位是转/分，是定子频率，单位是赫兹。P是电机的极对数。转子绕组切割磁场，就会在短路的转子中产生感应电流。气隙磁通和转子磁动势的相互作用产生转矩使转子旋转。但转子的转速低于同步转速。因此称它为感应电机或异步电机。为了满足各种工业应用中对启动和运行的要求，可从制造厂家得到几种标准设计的鼠笼电机。

(1-6A-1)

P1U6AACMachines第一部分第六单元课文A交流机最常见的转矩-速度特性，与国家电气制造协会的标准一致的，并很容易获得和定型的设计，如图1-6A-2所示。这些电机中最有意义的设计变量是转子笼型电路的有效阻抗。A类电机这类电机适用于启动负载低（诸如风扇、泵类负载）以便能快速达到全速，因而避免了启动过程电机过热的问题。对大容量电机而言，需要降压启动以限制启动电流。图1-6A-2各类感应电机的机械特性曲线

P1U6AACMachines第一部分第六单元课文A交流机B类电机这类电机是很好的通用电机，有着广泛的工业应用。它们特别适合对启动转矩要求不是特别严格的恒速驱动。比如驱动风扇、泵类负载、鼓风机和电动发电机组。C类电机C类电机适合驱动压缩机、输送机等等。D类电机此类电机适合驱动要求迅速加速的间歇性负载和冲床、剪床这样的高冲击性负载。在驱动冲击性负载的情况下，在系统中加一个调速轮。当电机转速随负载冲击有点下降时，在负载冲击期间调速轮释放它的一部分动能。同步电机同步电机，正像名字所表示的，一定是像公式(1-6A-1)那样以同步速度旋转。对感应电机恒速驱动应用而言，它是一位非常重要的竞争者。P1U6AACMachines第一部分第六单元课文A交流机csb'sasc'sbsRotorqeaxisSN图1-6A-3理想化的三相、两极同步电机RotorStatora'sStatorasaxisRotordeaxisωeP1U6AACMachines第一部分第六单元课文A交流机图1-6A-3给出了一台理想的三相、两极绕线式激磁的同步电机。同步电机的定子绕组与感应电机的定子绕组一样，但同步电机的转子上有一个绕组，这个绕组通过直流电流，在气隙中产生磁通，该磁通协助定子感应的旋转磁场来拉动转子与它一同旋转。直流激磁电流由静态整流器通过滑环和电刷提供给转子，或由无刷励磁电源提供。因为转子总是以同步转速旋转，同步旋转的de-qe轴与转子的相对位置是不变的，如图所示，de轴对应N极。在转子中没有定子感应的感应电势，因此转子的磁动势仅由激磁绕组提供。这使得电机在定子侧可以任意的功率因数运行，即引前、滞后或同相。从另一角度说，在感应电机中，定子给转子提供励磁使得电机功率因数总是滞后。P1U6AACMachines第一部分第六单元课文A交流机转矩产生的原理有点类似于感应电机。如图所示的同步电机是凸极式同步机，因为转子周围的气隙是不均匀的，不均匀的气隙在d轴和q轴上造成了不对称的磁阻。与其(凸极式同步机)对应的另一种电机是有均匀气隙的圆柱体形转子结构的电机(与异步机相似)，定义为隐极式同步电机。例如，水电站使用的低速发电机是凸极同步机，而火力发电厂使用的高速发电机是隐极式同步机。除激磁绕组之外，转子通常有一个阻尼器，或叫阻尼绕组，它就像感应电机中短路的鼠笼棒。同步机更昂贵但效率也高一些。绕线式激磁绕组同步机通常用于大功率（数兆瓦）驱动。变阻抗电机变阻抗或双阻抗电机，正像名字所表示的那样，有两个凸极，这意味着电机的定子和转子都是凸极结构。如前所述，变阻抗电机有两种：开关磁阻电机和步进电机。P1U6AACMachines第一部分第六单元课文A交流机步进电机基本上是一种数字电机，即它根据数字脉冲运动固定的步数或角度。小型步进电机广泛用于计算机外围设备。然而，由于步进电机不适合调速应用场合，不再作进一步讨论。有关文献对开关磁阻电机驱动十分关注，最近做了许多工作来使其商品化以参与和感应电机的竞争。图1-6A-4给出了有四对定子极对数、三对转子极对数的四相开关磁阻电机的截面图。电机转子没有任何绕组或永磁磁铁。定子极上有集中绕组（不是正弦分布绕组），每一对定子极绕组，如图所示，由变换器的一相供电。例如，当转子极对a-a‘接近定子极对A-A‘时，定子极对A-A’被通电，通过磁拉力产生转矩，当两个极对重合时，定子极对A-A'断电。P1U6AACMachines第一部分第六单元课文A交流机图1-6A-4开关磁阻电机的结构ABD'C'B'A'DCS1S2S3S4Forwardr18°18°42°P1U6AACMachines第一部分第六单元课文A交流机借助于转子位置编码器，电机的四对绕组依次、与转子同步得电，得到单向转矩。可给出转矩的幅值式中m=感应速率，i=瞬时电流。感应速率恒定则电流i为常数。高速运行时，转子感应的反电动势也高。这种电机的优点是结构简单、坚固；也可能它比其它电机要便宜一些。但是，这种电机有转矩脉动和严重的噪声问题。P1U6BInductionMotorDrive第一部分第六单元课文B感应电机传动装置B感应电机传动装置1.课文内容简介：主要介绍专业课《电力拖动自动控制系统》中交-直-交电压型变频器调压调速的原理、特点和适用场合、正弦脉宽型逆变器的优点等内容。2.温习《电力拖动自动控制系统》中讲述交流调速的基本类型和交流变压调速系统的相关内容。3.生词与短语slipn.转差（率）mechanismn.机理（制），作用，原理square-waven.方波pulse-widthmodulation脉宽调制force-commutationn.强制换向withrespectto相对于fictitiousadj.假想的linetolinevoltage线电压laggingn.滞后P1U6BInductionMotorDrive第一部分第六单元课文B感应电机传动装置clampv.箝位，定位airgap=airgap气隙leakagen.漏horsepowern.功率field-weakeningn.弱磁supersedev.取代isoscelesadj.等腰的carriern.载波，载体evenadj.偶数的notchn.换相点，换级点rms=root-mean-square有效值，方均根look-uptable查询表confinev.限制（在……范围内）distortionn.失真P1U游6B厉I族ndu斤cti凤on狐Mot川or骂Dri村ve第一部胆分第六记单元课斜文B感应堤电机歪传动芬装置4.重点语因法现象称复习过去分煎词短语陆作状语弊，用以岭表示时明间、原矩因、让锐步、方式庆或陪公衬情顾况。却必须揉注意阅过去站分词郊表示材的被阵动行跨为对漠象是句中主叹语。at用于愁表示丹速度晶、温笼度、控价格嫂、成困本和姻比率娇。sh莲ou岗ld用于表臂示建议株、要求螺、决定犯、命令蛙等意义目的主从复再合句搅内，桐这时皱从句械谓语取一般费是“sh设ou截ld＋动词平原形”乖。5.难句翻姻译[1筝]响Ho毕we随ve砌r,茎a的s滴th厉e咬fr昆eq叨ue厘nc费y骄is令i先nc猜re莫as液ed咏,蛙th优e答ma戚ch言in差eair层gapflu料xf召all荐sc红aus株ing谢lo组wd笼eve振lop融ed虹tor抚que亦ca文pab伙ili平ty.然而南随着兰频率五增加破，电馋机的付气隙泳磁通叫下降杠，导扑致产是生的纠转矩睛降低关。句中ca凶us记in隶g引出危的短营语做泊结果翻状语唤。P1痛U6它B暖In五du怖ct喷io陈n定Mo延to均r瞎Dr破iv扯e第一缓部分令第六粱单元哲课文B感应须电机繁传动析装置[2末]萍In鞠a煤w睛el饲l-兴de重si啦gn泄ed兔P常WM铁d粉ri鲜ve鼓,伟th将e纪co驻mm啊ut双at指io常n妇fr摩eq准ue仓nc任y杰sh骨ou敢ld希b侍e暗in溜cr吃ea轧se求d狸as查p蛮er嚷mi借tt乔ed队b扑y壁th斗e视de智vi森ce户s胸so剂a正s北to阔o愧bt铺ai泳n而a北go数od臭b枝al平an扰ce荷b鼓et木we抹en蛇t晴he层i逆nc似re艇as和e共of谎i认nv设er夸te开r联lo箱ss毅a遍nd患d甲ec惹re撤as思e逝of佛m菊ac赞hi慨ne访l仔os块s.在设计号完善的PWM传动系誓统中，继应在器锋件允许美的条件谨下增加应换相频氏率，以湿便在逆饶变器损由耗的增基加和电怜机损耗悔的降低灵之间找戚到一个却合适的慈平衡点果。so刮a坐s献to接动绑词不湖定式伟，可病译作房诚“为滑的是码”、忌“以杂便……”；so宝…a五s渗to接动词忆不定式饼，意思挥是“如忙此……以致”早。6.参考香译文B感应尾电机谋传动蜂装置感应电上机的转研速由电锹机的同胖步速和站转差决秃定。同爷步速与电源谱频率萌有关拨，转虑差由延供给浆电机兽的电辆压或乒电流朝调节滥控制桌。P1寨U6驴B救In双du划ct价io呢n筝Mo逼to盲r仙Dr京iv塑e第一吴部分含第六权单元约课文B感应对电机仁传动束装置为控堡制感能应电沟机的亩转速裁，存轮在几京个机僵理，腊它们倾是：(1帜)变电压舍恒频率据或定子永电压控膜制，(2赠)变电压对变频率惹控制，(3)变电忠流变披频率纳控制循，和(4)转差功近率调节稼。这些笼方法之笑一，变电压稿变频率睁控制可砍被描述躺如下。方波逆拖变器传酱动装置馈电菠电压之逆变就器（酱也称催电压胁源逆宰变器载，VSI）通常软分为两类昼：方谊波逆品变器甩和脉尾宽调厌制逆全变器词。此往类逆黄变器涂从二银十世纪六十胡年代初有，当先种进的强插制换相感技术开绳始发展排时就被漏提出。图1-6扰B-1显示栋了方防波逆密变器饥传动挤装置南的传次统电鸡力电愚路，三相桥牢整流器普把交流舍电变换膜为可变幕电压的砍直流电桑，作为廉强制变换嚼桥逆焦变器搂的输奇入。著逆变序器产集生变光电压图变频疲率电倡源，逼控制电机脉速度铁。P1U露6B酬I农ndu帐cti捕on飘Mot受or匀Dri蚁ve第一李部分夜第六烂单元柄课文B感应悦电机锡传动仍装置整流器碧滤波旨器安逆变籍器6阶梯电牌压波图1-悠6B视-1变电压钥变频率待感应电卧机传动维装置(未显彼示逆蓬变器辞的强穴迫换许流电搏路)P1U胀6B绒I蝇ndu雾cti述on为Mot挂or捏Dri湾ve第一部暖分第六箱单元课艳文B感应袋电机湾传动枣装置由于大炼的滤波纯电容器川给逆变摩器提供沸了一个欧刚性的鼻电压源，且诊逆变器欣的输出穴电压不床受负载眨种类的教影响，怪因此，秒此类逆变寺器叫晴做馈剃电电须压逆满变器顾。通精常，晌相对喜于假精想的督直流麦电源的中套心点买，逆太变器弦每一忆桥臂也上的眼每个睛晶闸云管导思通18惯0°，在电机的写一相产索生方波糖电压。斯线电压胖可被显骆示为如海图所示追的六个阶判梯形屑电压食波。街因为鉴感应速电机赢构成萌了滞污后的洲功率困因数姜负载，株所以拒逆变块器的党晶体蓝管需黑要强鼻制换坡相。分反馈泉二极摘管可管利用滤波电康容器促扬进负载心无功能顶量的循陆环，并茧维持输章出电压徐定位在直流踪蝶链接电橡压上，烫二极管涉也参与秤换相和烛制动过苹程。变压携变频漫速度罩控制寺方法草的理坝论可杨由图1-油6B软-2和1-6唤B-3来帮助解苏释。用胖于此类捧传动装茄置的电郊机具有喂低转差捧特性，淡并提高效版率。乡丰电机抬转速淡可通撞过简府单改惜变同垄步速善，例晕如，腿改变治逆变器频旋率来姿改变垂。然净而，糊随着液频率惑的增柿加，围电机节的气处隙磁欢通下降，导烂致产生巴的转矩盟降低。P1观U6穿B白In拒du羽ct狡io翠n据Mo很to思r饼Dr做iv浮e第一部奔分第六利单元课铅文B感应电粘机传动饰装置图1-乞6B缓-2感应电后机的电投压-频率昏关系电压(标幺玻值)P1艰U6坛B晓In品du片ct岔io贪n渡Mo弄to兄r浅Dr猎iv街e第一炎部分痕第六柜单元谣课文B感应电南机传动弹装置图1-库6B菊-3变电压私变频率撕电源的监感应电吩机的转构矩-转速曲禾线转矩(标幺值)P1有U6丹B拐In臭du苹ct灰io点n请Mo钩to迷r铲Dr析iv节e第一部尘分第六狐单元课礼文B感应电师机传动乒装置如果电肺压随频盈率变化珍，从而包使电压/频率之应比保持孝恒定，则就像盯直流并驼激电机绸一样可辽使气隙兆磁通保训持不变公。图1-6地B-2显示了顿期望的伐电机电望压-频率对关系景。在导基频(1妖.0标幺送值)以下，代气隙俊磁通皆由于津伏特/赫兹恒捡定而保扩持不变有，这将深导致恒至定的转嗽矩。衬处于某低频英时，愉定子屯阻抗携超过颤漏感甜，占粥主导迹地位构，因此，辜附加密电压正被施哑加，诱以补俊偿此宝作用荐。处箩于基插频时攀，通喘过前推整流拌器触发斥角至所训允许的留最小值添，电机宗全电压他被建立液，高于基前频后诉，当膛频率讲增加备时，滚由于绕气隙寻磁通轧的损估失，鼓转矩株下降，炕电机负以如受图所砖示的叉恒功谈率方制式运爹行。雅这与僵直流祖电机昂弱磁调速东类似夏。电铜机恒厘转矩驾和恒萌功率锣区的献转矩-转速垂曲线河如图1-6B腹-3所示术，其扎中每持一条惧转矩-转速竭曲线金都对令应于度电机匹接线火端特定滤的电用压和沈频率昏组合箱。分丽别对池应于河恒定知负载吹和变忠化负回载的两个象稳态醒运行智点A和B如图纹所示望。P1U悼6B厚I肯ndu惰cti掀on翁Mot躲or邀Dri吃ve第一部亡分第六绑单元课绩文B感应洪电机居传动骆装置电机以状最大可读得转矩链从零加差速，以狼恒磁通贸转差控稻制方式或以恒页转差磁伤通控制呆方式达吸到稳定桥点。稳房诚态运转财的磁通劝和转差调节孔均可提津高电机腊效率。馈电电越压方波宇传动装佳置通常碍用于中饰、小功羞率的工蔽业场合，凶其调漂速比有一般涝不超抚过10油:1。最距近，胁此类腹传动啄装置鸟在很逗大程度毒上已业被下落一部丙分将完要介夸绍的PWM传动缝装置狂所代厘替。蹦馈电电瓜压逆林变器衡非常码适合抛多电方机驱核动，悉在这谷种情美况下有，许箱多感应电季机的井速度维可得洗到精拣确控云制。脉宽调得制型（PW白M）逆变我器传迟动装揪置在前一神部分描伟述的变谅压变频砍逆变器外传动装钢置中，唉若使用二极对管整穴流器洪，则袜直流提链接爷（lin贱k）电间压不届可控朽，基薯频输晴出电压可箭利用脉蛾宽调制译技术在候逆变器喇中进行阁控制。群利用这玩种方法，晶化闸管在同半周期零中开合毕多次，松产生低蛋谐波的念变压输臂出。P1U身6B葬I于ndu劈燕cti胞on饮Mot济or横Dri疑ve第一部档分第六辫单元课编文B感应电缩慧机传动神装置在几种焰脉宽调南制（PWM）技抚术中，塌正弦脉碰动宽调价制（PW券M）是姓最常掘见的允，其啄原理奇如图1-薄6B蠢-4所示。图1-榆6B毙-4脉宽调篮制的原索理P1阁U6铺B妨In楼du姻ct轨io蝴n闷Mo笑to渔r泄Dr颗iv惜e第一孟部分炸第六选单元屯课文B感应颗电机姐传动举装置等腰三封角形载详波波形侍与正弦福波信号点比较，愚得到的捞交叉点确定变连换点。类除低频沿范围外尚，载波票与信号款同步，漫载波蛙频率与信号行频率回之比些保持羡为3的偶字数倍箱以改绘善谐血波。除通过仰改变白调制指数可银改变基扎频输出匙电压。洞可见，驱如果调生制指数基小于一挥，那么在葡输出请中只伶有与污残留颈边带授相关确的基汁频的渗载波诱频率挥谐波乐出现。与灵方波相造比，此窗种波形哨产生相取当小的滑谐波温晓升和转渡矩脉动。随臂着调制旱指数超裁过1，电历压可透一直曾增加盟，直逮到获竞得方委波波形中约的最大殃电压。蛙因此，PWM电压飞控制炉适用唐于恒尤转矩糖区（如图1-壤6B手-2），然患而，在淡恒功率瓣区，运庭行等同魂于方波定传动装置。指定谐椅波消除PW嘱M（se验le搜ct贼ed鸦h宴ar显mo小ni原c巩el豆im李