自主招生復習電動機控制學習教案

1、會計學1自主招生自主招生(zho shng)復習電動機控制復習電動機控制第一頁，共34頁。以變壓器為例：電以變壓器為例：電磁磁電電輸入交流電輸入交流電u1、i1交變磁場交變磁場原原由于電磁感應由于電磁感應(dinc-gnyng)（阻礙（阻礙原變化），產(chǎn)生原變化），產(chǎn)生感感輸出交流電輸出交流電u2、i2第1頁/共34頁第二頁，共34頁。原理：電磁感應原理：電磁感應(dinc-gnyng)、能量傳遞、能量傳遞112221NUIKNUI212ZKZ變比公式變比公式(gngsh)：11 1222PU IU IP12UKU（K變比，一次側(cè)、二次側(cè)線圈變比，一次側(cè)、二次側(cè)線圈(xinqun)匝匝數(shù)比）數(shù)比

2、）變壓：變壓：變流：變流：21IKI變阻：變阻：變壓器只能變交流電；變壓器只能變交流電；能變電壓、電流和阻抗，不能變頻率。能變電壓、電流和阻抗，不能變頻率。第2頁/共34頁第三頁，共34頁。特點特點(tdin)：結(jié)構(gòu)復雜、啟動轉(zhuǎn)矩大：結(jié)構(gòu)復雜、啟動轉(zhuǎn)矩大相當于定子，相當于定子， 產(chǎn)生產(chǎn)生(chnshng)固固定磁場定磁場相當于轉(zhuǎn)子，相當于轉(zhuǎn)子， 切割磁力線轉(zhuǎn)動切割磁力線轉(zhuǎn)動電刷：電刷：電樞電流引入出電樞電流引入出換向器：換向器：電樞中的電樞中的電轉(zhuǎn)換電轉(zhuǎn)換成電刷間的成電刷間的電電第3頁/共34頁第四頁，共34頁。 1.1 直流電機的基本(jbn)工作原理 1.1.1 直流電動機的基本(jbn)

3、工作原理 直流電動機直流電動機(dngj)(dngj)是將直流電能轉(zhuǎn)變成機械能的旋轉(zhuǎn)機械。是將直流電能轉(zhuǎn)變成機械能的旋轉(zhuǎn)機械。 N N和和S S是一對固定的磁極，可以是一對固定的磁極，可以是電磁鐵，也可以是永久磁鐵。是電磁鐵，也可以是永久磁鐵。把電刷把電刷A A、B B接到直流電源上，電接到直流電源上，電刷刷A A接正極，電刷接正極，電刷B B接負極。此時接負極。此時電樞電樞(din sh)(din sh)線圈中將電流流線圈中將電流流過，電流方向過，電流方向a a到到b b到到c c到到d d到到a a。在。在磁場作用下，磁場作用下，N N極性下導體極性下導體abab受力受力方向從右向左，方向

4、從右向左，S S 極下導體極下導體cdcd受受力方向從左向右。該電磁力形成力方向從左向右。該電磁力形成逆時針方向的電磁轉(zhuǎn)矩。當電磁逆時針方向的電磁轉(zhuǎn)矩。當電磁轉(zhuǎn)矩大于阻轉(zhuǎn)矩時，電機轉(zhuǎn)子逆轉(zhuǎn)矩大于阻轉(zhuǎn)矩時，電機轉(zhuǎn)子逆時針方向旋轉(zhuǎn)。如右圖。時針方向旋轉(zhuǎn)。如右圖。 a) a) 圖圖8-1 8-1 直流電動機的工作原理直流電動機的工作原理第4頁/共34頁第五頁，共34頁。1.1.1 1.1.1 直流電動機直流電動機(dngj)(dngj)的基本工作原的基本工作原理理 當電樞旋轉(zhuǎn)到右圖所示位置時當電樞旋轉(zhuǎn)到右圖所示位置時原原N N極性下導體極性下導體abab轉(zhuǎn)到轉(zhuǎn)到S S極下，受極下，受力方向從左向右，

5、原力方向從左向右，原S S 極下導體極下導體cdcd轉(zhuǎn)到轉(zhuǎn)到N N極下，受力方向從右向左極下，受力方向從右向左。該電磁力形成逆時針方向的電。該電磁力形成逆時針方向的電磁轉(zhuǎn)矩。線圈在該電磁力形成的磁轉(zhuǎn)矩。線圈在該電磁力形成的電磁轉(zhuǎn)矩作用下繼續(xù)逆時針方向電磁轉(zhuǎn)矩作用下繼續(xù)逆時針方向旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)。 實際實際(shj)(shj)的直流電動機，的直流電動機，電樞圓周上均勻地嵌放許多線圈電樞圓周上均勻地嵌放許多線圈，相應地換向器由許多換向片組，相應地換向器由許多換向片組成，使電樞線圈所產(chǎn)生的總的電成，使電樞線圈所產(chǎn)生的總的電磁轉(zhuǎn)矩足夠大并且比較均勻，電磁轉(zhuǎn)矩足夠大并且比較均勻，電動機的轉(zhuǎn)速也就比較均勻。動機

6、的轉(zhuǎn)速也就比較均勻。 b) b) 圖圖8-1 8-1 直流電動機的工作原理直流電動機的工作原理第5頁/共34頁第六頁，共34頁。1.1.2 1.1.2 直流發(fā)電機的基本直流發(fā)電機的基本(jbn)(jbn)工作工作原理原理第6頁/共34頁第七頁，共34頁。勵磁方式（產(chǎn)生主磁場的電流與電樞勵磁方式（產(chǎn)生主磁場的電流與電樞(din sh)繞組繞組的電流關系）的電流關系）a）沒關系）沒關系（他勵）（他勵）b）并聯(lián)）并聯(lián)(bnglin)（并勵）（并勵）c）串聯(lián)（串勵）串聯(lián)（串勵）d）又串又并（復勵）又串又并（復勵）有關系有關系（自勵）（自勵）第7頁/共34頁第八頁，共34頁。啟動方法（啟動電流大，一般啟

7、動方法（啟動電流大，一般(ybn)不直接啟動）不直接啟動）1、電樞回路、電樞回路(hul)串電阻（中小型電機）串電阻（中小型電機）第8頁/共34頁第九頁，共34頁。啟動啟動(qdng)方法（啟動方法（啟動(qdng)電流大，一般不直電流大，一般不直接啟動接啟動(qdng)）2、降壓電動機供電電壓、降壓電動機供電電壓(diny)（大容量電機）（大容量電機）需要可變電壓需要可變電壓(diny)的直流電源，一般的直流電源，一般 采用采用“發(fā)電機電動機組發(fā)電機電動機組”或或“整流器電動機組整流器電動機組”。第9頁/共34頁第十頁，共34頁。啟動方法（啟動電流大，一般啟動方法（啟動電流大，一般(ybn)

8、不直接啟動）不直接啟動）2、降壓電動機供電電壓、降壓電動機供電電壓(diny)（大容量電機）（大容量電機）需要可變電壓需要可變電壓(diny)的直流電源，一般的直流電源，一般 采用采用“發(fā)電機電動機組發(fā)電機電動機組”或或“整流器電動機組整流器電動機組”。第10頁/共34頁第十一頁，共34頁。調(diào)速方法調(diào)速方法(fngf)（直流電機的調(diào)速性能比交流好）（直流電機的調(diào)速性能比交流好）1、改變電樞電壓（類似、改變電樞電壓（類似(li s)啟動啟動2）aaeUI RnCU：電樞供電電壓：電樞供電電壓Ia ：電樞回路電阻：電樞回路電阻：主磁場磁通：主磁場磁通2、電樞回路串電阻（類似啟動、電樞回路串電阻（類

9、似啟動1）3、改變勵磁磁通（、改變勵磁磁通（又稱弱磁調(diào)速，又稱弱磁調(diào)速，下降，下降，n只能上升只能上升） 需要獨立可調(diào)的勵磁電源需要獨立可調(diào)的勵磁電源第11頁/共34頁第十二頁，共34頁。制動方法（制動的目的：準確、快速制動方法（制動的目的：準確、快速(kui s)地停車）地停車）1、機械、機械(jxi)制動制動2、電氣制動、電氣制動能耗制動：將動能在電阻上以熱能的形式消耗掉（能耗制動：將動能在電阻上以熱能的形式消耗掉（平穩(wěn)平穩(wěn)）反接制動：給一個反向的力使電機迅速停車，接近零速時停止反向供電，以免反轉(zhuǎn)。（反接制動：給一個反向的力使電機迅速停車，接近零速時停止反向供電，以免反轉(zhuǎn)。（快速快速）再生

10、制動：電機處于發(fā)電狀態(tài)，將動能轉(zhuǎn)換成電能回饋電網(wǎng)（再生制動：電機處于發(fā)電狀態(tài)，將動能轉(zhuǎn)換成電能回饋電網(wǎng)（節(jié)能節(jié)能）第12頁/共34頁第十三頁，共34頁。反轉(zhuǎn)方法反轉(zhuǎn)方法(fngf)（任意其中一個反接）（任意其中一個反接）1、將勵磁、將勵磁(l c)繞組反接繞組反接2、將電樞繞組反接（多數(shù)采用）、將電樞繞組反接（多數(shù)采用） ZC接通正轉(zhuǎn)、接通正轉(zhuǎn)、FC反轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)第13頁/共34頁第十四頁，共34頁。第14頁/共34頁第十五頁，共34頁。定子結(jié)構(gòu)特點：定子結(jié)構(gòu)特點：1、鐵芯（定子、轉(zhuǎn)子）一般由、鐵芯（定子、轉(zhuǎn)子）一般由0.350.5毫米表面毫米表面(biomin)涂有絕涂有絕緣漆的薄硅鋼片疊壓而成；

11、緣漆的薄硅鋼片疊壓而成；2、三相（、三相（U、V、W相）繞組彼此獨相）繞組彼此獨立，空間相差立，空間相差120電角度：電角度：3、定子繞組的連接、定子繞組的連接 首端：首端：U1、V1、W1 末端：末端：U2、V2、W2第15頁/共34頁第十六頁，共34頁。定子作用：產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場定子作用：產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生條件：旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生條件： 三相繞組必須三相繞組必須(bx)對稱，在定子鐵心空間上互差對稱，在定子鐵心空間上互差120 電角電角度；度；通入三相對稱繞組的電流也必須通入三相對稱繞組的電流也必須(bx)對稱，大小、頻率相同對稱，大小、頻率相同，相位相差，相位相差120。0t（s）u（V

12、）VUW第16頁/共34頁第十七頁，共34頁。u1u2v1v2w2w1b)出線盒接法a)繞組(roz)接法u1v1u2v2w2w1定子的連接定子的連接(linji)方方式：式：Y接：接：第17頁/共34頁第十八頁，共34頁。u1u2v1v2w2w1a)繞組接法定子定子(dngz)的連接方的連接方式：式：接接u2u1v1v2w1w2b)出線盒接法第18頁/共34頁第十九頁，共34頁。異步電動機工作原理：異步電動機工作原理：定子：三相定子：三相(sn xin)交流電交流電u1、i1 旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)磁場原原轉(zhuǎn)子：由于電磁感應產(chǎn)生轉(zhuǎn)子：由于電磁感應產(chǎn)生感（注：感（注： 為矢量）為矢量）導體在導體在旋轉(zhuǎn)磁

13、場中切割磁力線感應電勢旋轉(zhuǎn)磁場中切割磁力線感應電勢u2、i2 帶電（帶電（ i2 ）導體在磁場中受力，帶動轉(zhuǎn)子同向旋轉(zhuǎn)。）導體在磁場中受力，帶動轉(zhuǎn)子同向旋轉(zhuǎn)。第19頁/共34頁第二十頁，共34頁。啟動啟動(qdng)：電動機加入電壓開始轉(zhuǎn)動至正常運轉(zhuǎn)的過程：電動機加入電壓開始轉(zhuǎn)動至正常運轉(zhuǎn)的過程1、直接啟動：、直接啟動： 啟動時直接將全壓加在定子繞組啟動時直接將全壓加在定子繞組(roz)上的啟動方法上的啟動方法2、降壓啟動：、降壓啟動： 啟動時將小于額定值的電壓加在定子繞組啟動時將小于額定值的電壓加在定子繞組(roz)上，啟動結(jié)上，啟動結(jié)束時加額定電壓的啟動方法束時加額定電壓的啟動方法第20頁

14、/共34頁第二十一頁，共34頁。直接啟動直接啟動(qdng)條件：條件：（1）功率小于）功率小于7.5KW的電機的電機(dinj)（2）啟動時對電網(wǎng)電壓沖擊小于）啟動時對電網(wǎng)電壓沖擊小于10%的（不經(jīng)常啟動的的（不經(jīng)常啟動的 可放寬到可放寬到15%），專用變壓器滿足），專用變壓器滿足S變壓器變壓器5P電機電機(dinj)（3）滿足經(jīng)驗公式）滿足經(jīng)驗公式NTNstPSII443第21頁/共34頁第二十二頁，共34頁。直接直接(zhji)啟動線路：啟動線路：第22頁/共34頁第二十三頁，共34頁。降壓啟動：降壓啟動：電機啟動時降低加在定子繞組上的電壓電機啟動時降低加在定子繞組上的電壓, 啟動結(jié)束啟

15、動結(jié)束(jish)時加額定電壓時加額定電壓降壓啟動的方法降壓啟動的方法:（1）自耦變壓器降壓啟動）自耦變壓器降壓啟動（2）星）星-三角降壓啟動三角降壓啟動（3）延邊三角形降壓啟動）延邊三角形降壓啟動（4）定子繞組）定子繞組(roz)串電阻降壓啟動串電阻降壓啟動第23頁/共34頁第二十四頁，共34頁。降壓啟動：降壓啟動：電機啟動時降低加在定子繞組上的電壓電機啟動時降低加在定子繞組上的電壓, 啟動結(jié)束啟動結(jié)束(jish)時時加額定電壓加額定電壓降壓降壓(jin y)啟動的方法啟動的方法:（1）自耦變壓器降壓）自耦變壓器降壓(jin y)啟動啟動全壓運行全壓運行降壓啟動降壓啟動第24頁/共34頁第二

16、十五頁，共34頁。降壓啟動：降壓啟動：電機啟動時降低加在定子繞組上的電壓電機啟動時降低加在定子繞組上的電壓, 啟動結(jié)束啟動結(jié)束(jish)時加額定時加額定電壓電壓全壓運行全壓運行(ynxng)降壓啟動降壓啟動降壓啟動的方法降壓啟動的方法:（2）星）星-三角降壓啟動三角降壓啟動第25頁/共34頁第二十六頁，共34頁。降壓啟動：降壓啟動：電機啟動時降低加在定子繞組電機啟動時降低加在定子繞組(roz)上的電壓上的電壓, 啟動結(jié)束時加啟動結(jié)束時加額定電壓額定電壓全壓運行全壓運行(ynxng)降壓啟動降壓啟動降壓啟動的方法降壓啟動的方法:（3）延邊三角形降壓啟動）延邊三角形降壓啟動第26頁/共34頁第二

17、十七頁，共34頁。降壓啟動：降壓啟動：電機啟動時降低加在定子繞組電機啟動時降低加在定子繞組(roz)上的電壓上的電壓, 啟動結(jié)束時啟動結(jié)束時加額定電壓加額定電壓降壓啟動的方法降壓啟動的方法:（4）定子繞組串電）定子繞組串電阻阻(dinz)降壓啟動降壓啟動啟動時：串電阻啟動時：串電阻(dinz)結(jié)束時：無電阻結(jié)束時：無電阻(dinz)第27頁/共34頁第二十八頁，共34頁。調(diào)速：調(diào)速：在負載轉(zhuǎn)矩或功率不變的情況下在負載轉(zhuǎn)矩或功率不變的情況下,人為地（包括通過人為地（包括通過控制系統(tǒng)）改變電動機的轉(zhuǎn)速，以滿足生產(chǎn)工藝對速度的不同控制系統(tǒng)）改變電動機的轉(zhuǎn)速，以滿足生產(chǎn)工藝對速度的不同要求。要求。調(diào)速

18、的方法調(diào)速的方法:（1）變極調(diào)速：改變定子繞組磁極）變極調(diào)速：改變定子繞組磁極(cj)對數(shù)對數(shù)P（只適于籠型異（只適于籠型異步電機）步電機）（2）轉(zhuǎn)子串電阻或改變定子繞組上的電壓：改變電機的轉(zhuǎn)差）轉(zhuǎn)子串電阻或改變定子繞組上的電壓：改變電機的轉(zhuǎn)差率率S（只適用于繞線轉(zhuǎn)子電機）（只適用于繞線轉(zhuǎn)子電機）（3）改變供給電動機電源的頻率）改變供給電動機電源的頻率旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)磁場(xun zhun c chn)的轉(zhuǎn)速：的轉(zhuǎn)速：pfsnsn60)1 ()1 (1第28頁/共34頁第二十九頁，共34頁。制動制動(zh dn)：停車迅速、準確。停車迅速、準確。制動制動(zh dn)的方法：的方法： 機械制動機械制動(zh dn)：電磁離合器、抱閘：電磁離合器、抱閘 電氣制動電氣制動(zh dn)：反接制動：反接制動(zh dn) 能耗制動能耗制動(zh dn) 再生制動再生制動(zh dn)第29頁/共34頁第三十頁，共34頁。制動：制動：停車迅速停車迅速(xn s)、準確。、準確。制動的方法：制動的方法：機械制動：抱閘、電磁離合器機械制動：抱閘、電磁離合器 第30頁/共34頁第三十一頁，共34頁。制動：制動：停車停車(tng ch)迅速、準確。迅速、準確。制動的方法：制動的方法：電氣制動：反接制動電氣制動：反接制動 （有速度繼電器）（有速度繼電器） 第31頁/