機(jī)電傳動(dòng)控制復(fù)習(xí)

第1章直流電機(jī)1—電樞繞組2—電樞鐵心3—機(jī)座4—主磁極鐵心5—?jiǎng)?lì)磁繞組6—換向極繞組7—換向極鐵心8—主磁極極靴9—機(jī)座底腳一、直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)橫剖面示意圖1-1直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)與工作原理第1章直流電機(jī)二、直流電機(jī)的工作原理直流電機(jī)的可逆性直流發(fā)電機(jī)工作原理圖直流電動(dòng)機(jī)工作原理圖電刷端外加直流電壓電磁轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)電樞旋轉(zhuǎn)原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)電樞旋轉(zhuǎn)電刷端引出直流電源1-1直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)與工作原理第1章直流電機(jī)二、直流電機(jī)的工作原理(1)轉(zhuǎn)矩方程式T＝KtΦIa電磁轉(zhuǎn)矩T為拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩，方向與n相同穩(wěn)態(tài)時(shí)的轉(zhuǎn)矩平衡T=TL+T0

(2)電勢(shì)方程式E＝KeΦn

電動(dòng)勢(shì)E為反電勢(shì)，它與外加電壓產(chǎn)生的電流Ia方向相反。

(3)電壓平衡方程式U＝E＋I(xiàn)aRa外加電樞電壓為電樞的反電勢(shì)和電阻壓降所平衡。

3.直流電動(dòng)機(jī)的基本方程式1-1直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)與工作原理(轉(zhuǎn)子)電樞回路(定子)勵(lì)磁回路第1章直流電機(jī)(a)他勵(lì)(b)并勵(lì)(c)串勵(lì)(d)復(fù)勵(lì)三、直流電機(jī)的勵(lì)磁方式直流電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁方式示意圖1-1直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)與工作原理(轉(zhuǎn)子)電樞回路(定子)勵(lì)磁回路第1章直流電機(jī)一、直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性表達(dá)式直流電動(dòng)機(jī)的基本方程式：(1)轉(zhuǎn)矩方程式T＝KtΦIa(2)電勢(shì)方程式E＝KeΦn

(3)電壓平衡方程式U＝E＋I(xiàn)aRa——機(jī)械特性的一般表達(dá)式1-3直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性曲線n0-理想空載轉(zhuǎn)速n0-實(shí)際空載轉(zhuǎn)速′理想實(shí)際機(jī)械特性硬，轉(zhuǎn)速降落小運(yùn)行穩(wěn)定性好。第1章直流電機(jī)一、直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性表達(dá)式1-3直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性轉(zhuǎn)速降落△n的意義：電樞電阻Ra消耗能量的大小運(yùn)行過程中相對(duì)穩(wěn)定性的好壞他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性曲線——機(jī)械特性的硬度表示：曲線的平直程度靜差度

（見第4章）電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定程度的技術(shù)指標(biāo)△n1nN1大的為硬特性，傾斜程度小，

小的為軟特性，傾斜程度大。硬度大穩(wěn)定性好第1章直流電機(jī)1-3直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性二、直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性電樞電路電阻R＝Ra，(附加Rad＝0)電樞電壓U＝UN，磁通Φ＝ΦN時(shí)的機(jī)械特性稱為固有機(jī)械特性由于Ra很小，轉(zhuǎn)矩T增大時(shí)，n下降很小，所以他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性是一條比較平的下降曲線（即屬硬特性）機(jī)械特性表達(dá)式第1章直流電機(jī)1-3直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性三、直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的人為機(jī)械特性固有機(jī)械特性

三種人為機(jī)械特性的比較Rad1＜Rad2①電樞串電阻UN＞U1＞U2②降低電樞電壓ΦN＞Φ1＞Φ2③減弱勵(lì)磁磁通第1章直流電機(jī)一、調(diào)阻調(diào)速三、調(diào)磁調(diào)速二、調(diào)壓調(diào)速比較改變電樞外加電壓U用于nN以下恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速改變勵(lì)磁磁通Φ用于nN以上恒功率調(diào)速電樞電路串接外加電阻Rad此法缺點(diǎn)多已很少采用1-6.2直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速特性第1章直流電機(jī)三、能耗制動(dòng)二、反接制動(dòng)FE倒拉反接制動(dòng)一、反饋制動(dòng)反向反饋制動(dòng)比較重物升降的三種方式1-7

直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)特性ΦN＞Φ1＞Φ2第1章直流電機(jī)固有機(jī)械特性比較直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)和調(diào)速特性②改變勵(lì)磁磁通調(diào)速

①降壓啟動(dòng)②電樞電路串電阻啟動(dòng)③電樞電路串電阻調(diào)速①改變電樞電壓調(diào)速（UN＞U1＞U2）（Rad1＜Rad2）U2U10n0nTstIstTLILUNTIUst鐵心:由硅鋼片疊成，也是磁路的一部分。第2章交流電動(dòng)機(jī)鐵心:由導(dǎo)磁性能很好的硅鋼片疊成(導(dǎo)磁部分)。繞組:放在定子鐵心內(nèi)圓槽內(nèi)(導(dǎo)電部分)。機(jī)座:固定定子鐵心及端蓋。定子靜止部分轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)部分三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子鐵心的每個(gè)槽內(nèi)插入一根裸導(dǎo)條，形成一個(gè)多相對(duì)稱短路繞組。轉(zhuǎn)子繞組為三相對(duì)稱繞組，嵌放在轉(zhuǎn)子鐵心槽內(nèi)。②繞線式：繞組:轉(zhuǎn)軸、軸承、風(fēng)扇①鼠籠式：一.

三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)2-1三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)與工作原理第2章交流電動(dòng)機(jī)二.

三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理㈠旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生以iA＝IM為起動(dòng)點(diǎn)兩極旋轉(zhuǎn)磁場示意圖0°120°240°360°2-1三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)與工作原理第2章交流電動(dòng)機(jī)2-1三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)與工作原理二.

三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理㈠旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生兩極與四極旋轉(zhuǎn)磁場的比較0°120°240°360°0°60°120°180°0°120°240°360°轉(zhuǎn)速低速高速

電流

相序A-C-B2.磁生電(右手定則)旋轉(zhuǎn)磁場切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體，轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電流。1.電生磁(右手定則)定子三相繞組通入三相對(duì)稱電流產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁場。3.電磁力(左手定則)轉(zhuǎn)子載流（有功分量電流）體在磁場作用下受電磁力作用，形成電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。第2章交流電動(dòng)機(jī)二.

三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理㈡轉(zhuǎn)動(dòng)原理XAZBC

Yn0n逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)2-1三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)與工作原理＞n第2章交流電動(dòng)機(jī)2-1三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)與工作原理

電動(dòng)機(jī)在正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，其轉(zhuǎn)速n總是稍低于同步轉(zhuǎn)速n0，故稱為異步電動(dòng)機(jī)；

又因?yàn)楫a(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩的電流是電磁感應(yīng)所產(chǎn)生的，也稱為感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。二.

三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理㈢轉(zhuǎn)差率

轉(zhuǎn)差率是異步電動(dòng)機(jī)一個(gè)非常重要的參數(shù)，它反映了電動(dòng)機(jī)的各種運(yùn)行情況。異步電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的差值與同步轉(zhuǎn)速之比稱為轉(zhuǎn)差率，用S

表示，即：2-3三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩與機(jī)械特性第2章交流電動(dòng)機(jī)

異步電動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩為

一.三相異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩

轉(zhuǎn)矩特性指電動(dòng)機(jī)的電源電壓和頻率一定時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)差率(轉(zhuǎn)速)之間的關(guān)系。機(jī)械特性n=f（T）轉(zhuǎn)矩特性T=f（s）

實(shí)際生產(chǎn)中把電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的關(guān)系稱異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性。第2章交流電動(dòng)機(jī)2-3三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩與機(jī)械特性電源為負(fù)相序時(shí)電源為正相序時(shí)1、固有機(jī)械特性四個(gè)重要特殊點(diǎn)：

①理想空載點(diǎn)AT=0，n=n0（S=0）②額定工作點(diǎn)BT=TN，n=nN（S=SN）

③啟動(dòng)工作點(diǎn)DT=Tst，n=0（S=1）④臨界工作點(diǎn)CT=Tmax，n=nm（S=Sm）機(jī)械特性n=f（T）二.三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性第2章交流電動(dòng)機(jī)2-3三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩與機(jī)械特性二.三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性2.人為機(jī)械特性

①定子降壓②定子串電抗④轉(zhuǎn)子串電阻③定子變頻第2章交流電動(dòng)機(jī)2-3三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩與機(jī)械特性三.三相異步電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行問題三相異步電動(dòng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行分析

1—異步電動(dòng)機(jī)的特性

2—恒轉(zhuǎn)矩型負(fù)載特性

3—恒功率型負(fù)載特性4,5—通風(fēng)機(jī)型負(fù)載特性第2章交流電動(dòng)機(jī)定子繞組用絕緣的銅（或鋁）導(dǎo)線繞成，嵌在定子槽內(nèi)。通常把定子三相繞組的六根出線頭都引出，根據(jù)實(shí)際使用的需要，可接成Y形或△形，如圖所示。三相異步電動(dòng)機(jī)的引出線一.

三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)△形接法Y形接法2-1三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)與工作原理第2章交流電動(dòng)機(jī)2-4三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)性能與方法③Y-△降壓啟動(dòng)⑴鼠籠式電動(dòng)機(jī)降壓啟動(dòng)法起動(dòng)電流起動(dòng)轉(zhuǎn)矩繞組電壓Y形和△形接法時(shí)的電壓和電流(a)Y接法(降壓起動(dòng))(b)

△接法(全壓運(yùn)行)第2章交流電動(dòng)機(jī)2-5三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法根據(jù)交流異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的關(guān)系式：

n＝n0(1－S)＝60f(1－S)/p＝n0－△n

可知，交流異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法大致可分為三種：⑴改變磁極的極對(duì)數(shù)p⑵改變轉(zhuǎn)差率S⑶改變頻率f其中，改變轉(zhuǎn)差率S的方法，又可以通過調(diào)定子電壓、轉(zhuǎn)子電阻、轉(zhuǎn)子電壓以及定轉(zhuǎn)子供電頻率等方法來實(shí)現(xiàn)。從而派生出很多種調(diào)速方法。

第2章交流電動(dòng)機(jī)2-6三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)①②①②①②⑶能耗制動(dòng)①反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載②位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載

①電源反接制動(dòng)②倒拉反接制動(dòng)⑵反接制動(dòng)⑴反饋制動(dòng)①正向反饋制動(dòng)②反向反饋制動(dòng)目錄·第3章

第3章控制電機(jī)3-1伺服電動(dòng)機(jī)3-2微型同步電動(dòng)機(jī)3-3測速發(fā)電機(jī)3-4步進(jìn)電動(dòng)機(jī)3-5直線電動(dòng)機(jī)3-6旋轉(zhuǎn)變壓器3-7感應(yīng)同步器第3章控制電機(jī)交流伺服電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)

是一種小型或微型兩相異步電動(dòng)機(jī)。交流伺服電動(dòng)機(jī)的原理

與電容分相式單相異步電動(dòng)機(jī)相同。交流伺服電動(dòng)機(jī)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、維護(hù)簡便、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，廣泛用于功率較小的控制系統(tǒng)中。3-1伺服電動(dòng)機(jī)交流伺服電動(dòng)機(jī)的原理圖勵(lì)磁繞組控制繞組SM～一、交流伺服電動(dòng)機(jī)第3章控制電機(jī)

“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象如果交流伺服電動(dòng)機(jī)參數(shù)與一般的單相異步電動(dòng)機(jī)一樣，那么當(dāng)控制信號(hào)消失時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速雖會(huì)下降些，但仍會(huì)繼續(xù)不停地轉(zhuǎn)動(dòng)。這種失控現(xiàn)象稱為“自轉(zhuǎn)”。

“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象的消除要求交流伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子電阻值設(shè)計(jì)得很大，使電機(jī)在失去控制信號(hào)而單相運(yùn)行時(shí)，正轉(zhuǎn)矩或負(fù)轉(zhuǎn)矩的最大值均出現(xiàn)在sm＞1的地方。

交流伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速控制方式①幅值控制②相位控制③幅相控制3-1伺服電動(dòng)機(jī)一、交流伺服電動(dòng)機(jī)第3章控制電機(jī)3-4步進(jìn)電動(dòng)機(jī)二、工作原理

步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作原理就是電磁鐵的工作原理。

每當(dāng)定子繞組接收一個(gè)電脈沖時(shí)，轉(zhuǎn)子便轉(zhuǎn)過一個(gè)固定的角度，這個(gè)角度即稱為步距角。因?yàn)槊客娨淮危催\(yùn)行一拍，轉(zhuǎn)子就走一步，故步距角：θb＝步距/拍數(shù)＝360°/Z×拍數(shù)＝360°/Kmz

式中，K為狀態(tài)系數(shù)（如單三拍、雙三拍時(shí)K=1，單、雙六拍時(shí)K=2）；

m表示電動(dòng)機(jī)的相數(shù)；z為轉(zhuǎn)子的齒數(shù)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)相數(shù)m和轉(zhuǎn)子齒數(shù)z一定（即電機(jī)結(jié)構(gòu)一定）時(shí)，則步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速取決于輸入電脈沖的頻率和通電方式，即：n＝60f/Kmz(r

/min)，其中，f

為電脈沖的頻率。第3章控制電機(jī)0°30°60°反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)工作原理圖0°15°30°三相單、雙六拍A→AB→B↑

↓

CA←C←BC三相單三拍

A→B→C3-4步進(jìn)電動(dòng)機(jī)二、工作原理

思考：相數(shù)m為二相、四相、五相、六相…第4章機(jī)電傳動(dòng)控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)二.

轉(zhuǎn)速控制的調(diào)速指標(biāo)其中nmin

和nmax

一般都指電機(jī)額定負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)速。二、機(jī)電傳動(dòng)控制系統(tǒng)調(diào)速方案的選擇對(duì)于少數(shù)負(fù)載很輕的機(jī)械，例如精密磨床，也可用實(shí)際負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)速。1、調(diào)速范圍生產(chǎn)機(jī)械要求電動(dòng)機(jī)提供的

最高轉(zhuǎn)速nmax和最低轉(zhuǎn)速nmin之比叫做調(diào)速范圍。用字母D

表示，即：二.

轉(zhuǎn)速控制的調(diào)速指標(biāo)2、靜差度第4章機(jī)電傳動(dòng)控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)當(dāng)系統(tǒng)在某一轉(zhuǎn)速下運(yùn)行時(shí)，負(fù)載由理想空載到額定值時(shí)所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速降落nN

，與理想空載轉(zhuǎn)速n0之比，稱作靜差度S，即：或：靜差度表示電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定程度。二、機(jī)電傳動(dòng)控制系統(tǒng)調(diào)速方案的選擇nmaxnmin＜5.2.2

三相籠型異步電動(dòng)機(jī)全壓起動(dòng)控制二、正反轉(zhuǎn)控制線路第7章直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)第一部分一.什么是電力電子技術(shù)概述

電力——交流和直流兩種

從公用電網(wǎng)直接得到的是交流，從蓄電池和干電池得到的是直流。交流交流直流直流逆變調(diào)壓、變頻、變相、交流電力控制直流斬波整流

進(jìn)行電力變換的技術(shù)稱為變流技術(shù)

電力變換

四大類①交流→直流②直流→交流③直流→直流④交流→交流第7章直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)第一部分7.1電力半導(dǎo)體器件3.晶閘管的工作原理

晶閘管是用很小的功率控制大功率的可控整流元件，

要使晶閘管導(dǎo)通必須在其陽極和控制極同時(shí)加正向電壓，

晶閘管導(dǎo)通以后，控制極就失去了控制作用。

欲使晶閘管恢復(fù)阻斷狀態(tài)，則必須把陽極正向電壓降低到一定值(斷開或反向)。第7章直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)第一部分7.2.1單相半波可控整流電路

1.帶電阻負(fù)載帶電阻負(fù)載的單相半波可控整流電路及波形輸入電壓控制脈沖輸出電壓器件電壓變壓器T的作用：

變換電壓和隔離。電阻負(fù)載的特點(diǎn)：

電壓與電流成正比，兩者波形相同。7.2單相可控整流電路第7章直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)第一部分7.4逆變器

逆變器工作是整流器工作的逆過程，把直流電變成交流電。

逆變器分有源逆變器和無源逆變器：

有源逆變——交流側(cè)和電網(wǎng)連結(jié)。有源逆變器主要用于直流電動(dòng)機(jī)的可逆調(diào)速等場合。

無源逆變——交流側(cè)不與電網(wǎng)聯(lián)接，而直接接到負(fù)載。無源逆變器用作變頻器，主要用于交流電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)，

為實(shí)現(xiàn)既可調(diào)頻又能調(diào)壓的目的，逆變器必須進(jìn)行電壓控制，控制電壓可以從逆變器的外部或內(nèi)部進(jìn)行，改變直流輸入電壓是從外部進(jìn)行控制，而脈寬控制和脈寬調(diào)制則是從逆變器內(nèi)部進(jìn)行的。

在逆變器中為了能使晶閘管關(guān)斷，一般要設(shè)置專門環(huán)節(jié)進(jìn)行強(qiáng)迫關(guān)斷和換流。

第7章直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)第二部分7-5單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)

系統(tǒng)中采用比例調(diào)節(jié)器。系統(tǒng)具有以下性質(zhì)：一、單閉環(huán)有靜差調(diào)速系統(tǒng)

①

在相同的負(fù)載電流下，閉環(huán)系統(tǒng)的靜態(tài)轉(zhuǎn)速降

僅為開環(huán)系統(tǒng)轉(zhuǎn)速降的1／(1＋K)倍(K是閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)放大倍數(shù))。從而大大提高了機(jī)械特性的硬度，使系統(tǒng)的靜差度大為減小。②在給定電壓一定時(shí)，閉環(huán)系統(tǒng)的理想空載轉(zhuǎn)速

僅為開環(huán)時(shí)的1／(1＋K)倍。為了使閉環(huán)系統(tǒng)獲得與開環(huán)系統(tǒng)相同的理想空載轉(zhuǎn)速，閉環(huán)時(shí)的給