电气传动及控制基础.ppt

1、、电气传动及控制基础、廖晓钟、第1章电气传动基础、1.1电气传动的动力学基础1.2直流他激电滚子的机械特性及运行方法1.3异步电滚子的机械特性及运行方法、1.1电气传动的动力学基础、1.1.1基本运动方程式1.1.2扭矩、飞轮矩的换算1.1、1.1 (1.1 )、图1.1电气传动系统、如图1.1所示，电滚子使工作母机动作的电气传动系统的运动规则依赖于电滚子的输出扭矩TM和负载扭矩TL的关系，(1.2 )表示刚体旋转的运动规则、即与式(1.1 )、1一致的旋转运动方程式， TL负载扭矩(N*m )、j拖动系统为电机轴上的总惯性矩(kg*m )， 换算成电动机的角速度(rad/s )时，不是惯性矩

2、j，而是飞翔的情况较多，两者的关系为式(1.4 )、1.1.1基本运动方程式，TeTL时为d /d 0，系统加速为TeTL时为d /d 0，系统减速为TeTL时，系统为稳定时，电滚子的电磁转矩的大小(1.5 )、式(1.2 )的实用式如式(1.5 )所示，在、1.1.1基本运动方程式中，规定转矩的正方向电动机电磁转矩的方向在与设定电动机旋转的正方向相同的情况下为正，在相反的情况下为负，在与设定了负载转矩的电动机运行的正方向相同的情况下为负，在相反的情况下为正、图1.2轴端图、1.1.2扭矩、飞轮扭矩换算、实际传动系统中，电动机和工作母机之间多经齿轮减速箱、皮带、联轴器等。 这是常见的多轴传动。

3、 如图1.3所示。 根据图1.3多轴传动系统(a)2轴传动系统(b )电动葫芦起重机传动系统、1.1.2扭矩、飞轮扭矩的换算、能量守恒，换算成电动机轴的负载电力必须等于工作母机的负载电力加上传动机构的损失的1.1.2扭矩， 飞轮力矩的换算、2飞轮力矩的换算(旋转负荷)能量守恒等效惯性矩和飞轮力矩为(1.6 )、(1.7 )、(1.8 )、1.1.2扭矩、飞轮力矩的换算、图1.4电动机的机械特性、1.1.3电动机(1)恒转矩负载特性，图1.5恒转矩负载扭矩特性(a )抗逆性(b )资金头寸性能，1.1.3电滚子的机械特性和负荷扭矩特性，(2)通风机负荷特性(曲线1) (3) 3电力拖动系统的稳定

4、运行的条件分析电气传动的运行问题，电滚子的机械特性和机床的负荷扭矩特性绘制在同一图表上、图1.7机械特性和负荷特性的组合、1.1.3电滚子的机械特性和负荷扭矩特性、电气传动系统的稳定运转条件、特性和特性有升交点，在与其升交点对应的转速以上进行保证，在与其升交点对应的转速以下进行要求。1.1.3电滚子的机械特性和负载扭矩特性、图1.8机械特性和负载特性相结合的两种情况(a )稳定(b )不稳定、1.1.3电滚子的机械特性和负载扭矩特性、电气传动系统稳定运转条件、 1.2直流他励电滚子的机械特性和运转方法1.2.1直流他励电动机的机械特性1.2.2直流他励电动机的调速1.2.3直流他励电动机的起动

5、1.2.4直流他励电动机的刹车器1.2.5直流他励电动机的动态特性，1.2.1直流他励电动机的机械特性图1.9直流电动机按励磁方式分类(a 并励式(c )直励式(d )双励式、1.2.2直流他励电动机调速、1调速的性能指标(1)等差率电动机在某一机械特性上运行时常用百分率表示(2)调速范围的调速范围和工作母机所要求的最高转速和最低转速之比据说，在调速范围与静差率的关系、调速系统的最低速时的静差率在一定的调速范围内，当调速级数越多，平滑性越好，调速级数达到无限时，可以连续地进行无级调速，即转速。 2调速方法，(1.17 )，1.2.2直流他励电机的调速，图1.10三种调速方法的机械特性(a )电

6、枢电压U (b )调节励磁磁通(c )调节电枢附加电阻，1.2.2 1.电枢列电阻起动2 .降压起动3 .起动速度和稳定性，图1.11电枢列电阻起动，1.2.4直流制动运行状态：电磁转矩与转速方向相反，再生制动能源消费制动逆接制动，1次再生制动，图1.12再生制动特性(b )机械特性，1.2.4直流他激电滚子的制动，3逆接制动(电源逆接)，图1.14电源逆接的逆接制动(a )线(b )机械特性，1.2.4直流他激电滚子的制动， 3逆接制动(转速逆转)、图1.15转速逆转的逆接制动(a )线路(b )机械特性、1.2.4直流他励电机的制动、电机运转状态的总结：1 .电机有电动和制动两种运转状态，

7、它们的机械特性可以用统一形式的方程式表示。 2.-可以在平面的4个象限描绘与各种运转状态相对应的机械特性。、图1.17电机运行状态，(1.18 )，1.2.4直流他励电机的制动，例1.2，1 .构思2 .注意的问题：机械特性负载转矩转速的正负电动和制动，图1.18旋转速度特性1.2.5直流他励电机传动的动态特性1直流他励电机传动系统动态特性的数学分析过渡过程动态特性， 1.2.5直流他激电动机传动的动态特性、1直流他激电动机的传动系统动态特性的数学分析、(1.20 )、(1.21 )、(1.21 )描绘系统的动态特性的三要素：初始值、稳定值和系统的机电时间常数、1.2.5直流他激电动机传动的动

8、态特性、2直流他激电动机启动动态特性， 图1.19起动时的动态特性(a )机械特性(b)Te(t )曲线(c)n(t )曲线、1.2.5直流他励电动机传动的动态特性、3直流他励电动机制动动态特性、能源消费刹车器电源逆接刹车器(势能负载)电源逆接刹车器(抗逆性负载)、1.2.5直流他励电动机传动的动态特性(b ) 曲线(c)n(t )曲线、能源消费刹车器、1.2.5直流他激电动机传动的动态特性、电源逆连接刹车器(二进制位能量负荷)、图1.21二进制位能量负荷逆连接刹车器特性(a )机械特性(b)n(t )曲线(c)I(t )曲线、1.2.5直流他激电动机传动的动态特性(b)n(t )曲线(c)I

9、(t )曲线，1.2.5直流他励电动机传动的动态特性，1.3鼠笼式电机的机械特性及运转方法，1.3.1鼠笼式电机的机械特性1.3.2鼠笼式电机的调速1.3.3鼠笼式电机的起动1.3机械特性，导出同步角速度滑动率的电磁功率转子电流为电磁转矩、 (1.27 )、(1.28 )、(1.29 )、(1.30 )、(1.31 )、 图1.23鼠笼式电机等值电路和相位图() (b )相位图、1.3.1鼠笼式电机的机械特性、1.3.1鼠笼式电机的机械特性、机械特性解析最大扭矩时的临界滑动率最大电磁转矩是、图1.24鼠笼式电机的机械特性即图1.25鼠笼式电机调速方式、变化率， 变极对数(笼型转子)、频率变换、

10、交直变换、交直变换、定子电压调整、转子电路电阻(绕组转子)、串联调速(笼型转子) (b )机械特性、1.3.2鼠笼式电机的调速、1定子电压调速、图1.27高转子电阻电动机在不同电压下的机械特性、1.3.2鼠笼式电机的2转子电路电阻调速、图1.28变更转子电阻调速的(b )机械特性、1.3.2鼠笼式电机的调速、3变压调速、图1.29变压调速时的机械特性、1.3.2鼠笼式电机的调速、4逆变调速、图1.30逆变调速时的特性(a )、(b )使tem保持恒定的Us-fs函数1.3.2鼠笼式电机的调速、1.3.3鼠笼式电机的起动、1 .降压起动定子电路列电阻或电抗器起动调节器起动Y-起动转子列附加电阻2

11、 .上变频器起动、(b )起动特性、1.3.4鼠笼式电机的制动、1.3.4再生制动2逆接制动3直流能源消费制动、1再生制动， 在图1.32鼠笼式电机的再生制动、1.3.4鼠笼式电机的制动、2逆接制动、定子三相电源中任意2根电源线的更换转子电路上串联连接附加电阻，如图中(2)的曲线所示。、图1.33鼠笼式电机的逆接刹车器、1.3.4鼠笼式电机的刹车器、3直流能源消费刹车器、图1.34鼠笼式电机的直流刹车器(a )线(b )制动特性、1.3.4异步电动机的制动、复习题1、1 .制动状态是什么？ 什么是电动状态？ 2 .电气传动系统稳定运行时的电磁转矩值由什么决定？ 3 .如何判断电气传动系统能否稳定运行？ 4 .电气传动系统的动态特性由哪三个要素决定？写出动态方程式，写出制动过程的转速随时间变化的动态特性方程式。 复习思路2、5 .他励直流电机额定残奥计为220V、40A、1000r/min、电枢电阻Ra=0.5。 电机有抗逆性恒转矩负载，负载为额定负载。 电滚子原本以