電機(jī)傳動(dòng)控制

關(guān)于電機(jī)傳動(dòng)控制機(jī)電傳動(dòng)，又稱電氣傳動(dòng)、電力傳動(dòng)、電力拖動(dòng)。機(jī)電傳動(dòng)控制：以電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的生產(chǎn)機(jī)械為研究對(duì)象，研究各類電動(dòng)機(jī)及其控制方法。課程內(nèi)容：拖動(dòng)電機(jī)與控制電機(jī)接觸器與開關(guān)式控制系統(tǒng)晶閘管與數(shù)字式控制系統(tǒng)

第1章概述第2頁,共91頁，2024年2月25日，星期天現(xiàn)代傳動(dòng)技術(shù)的三大形式：機(jī)械傳動(dòng)流體傳動(dòng)電氣傳動(dòng)機(jī)械化——機(jī)械技術(shù)通過對(duì)原動(dòng)力的傳遞與控制，獲取所需的運(yùn)動(dòng)(位移、速度、加速度)和動(dòng)力(力、力矩)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械做功的技術(shù)。第3頁,共91頁，2024年2月25日，星期天機(jī)械傳動(dòng)的技術(shù)特征電能熱能原動(dòng)機(jī)機(jī)械能機(jī)械傳動(dòng)器調(diào)速與換向連鎖與制動(dòng)傳遞與變換機(jī)械能機(jī)械執(zhí)行器齒輪齒條蝸輪渦桿絲桿螺母帶輪鏈輪凸輪連桿支承導(dǎo)向電動(dòng)機(jī)內(nèi)燃機(jī)第4頁,共91頁，2024年2月25日，星期天液壓傳動(dòng)的技術(shù)特征原動(dòng)機(jī)機(jī)械能液壓控制回路機(jī)械執(zhí)行器控制閥門輔助元件液壓泵電能熱能液壓能液壓能機(jī)械能液壓缸和馬達(dá)調(diào)速與換向連鎖與制動(dòng)傳遞與變換電動(dòng)機(jī)內(nèi)燃機(jī)第5頁,共91頁，2024年2月25日，星期天電氣傳動(dòng)的技術(shù)特征控制電機(jī)電子控制電路微型計(jì)算機(jī)單片機(jī)可編程序控制器接口模塊電能算術(shù)與邏輯運(yùn)算數(shù)模與模數(shù)轉(zhuǎn)換控制信號(hào)電力驅(qū)動(dòng)電路調(diào)速與換向連鎖與制動(dòng)機(jī)械執(zhí)行器電能機(jī)械能繼電器、接觸器可控硅、晶閘管功放、變頻模塊步進(jìn)電機(jī)變頻電機(jī)直流伺服電機(jī)交流伺服電機(jī)第6頁,共91頁，2024年2月25日，星期天機(jī)電傳動(dòng)控制技術(shù)發(fā)展概況拖動(dòng)方式：

成組拖動(dòng)——單電機(jī)拖動(dòng)——多電機(jī)拖動(dòng)控制方式：

開關(guān)量——模擬量——數(shù)字量元件：接觸器——電機(jī)放大機(jī)——晶閘管、功率率晶體管在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用：

CNC、MC、ROBOT、FMS、CAD/CAM、CIMS第7頁,共91頁，2024年2月25日，星期天課程結(jié)構(gòu)一、機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)二、常用電機(jī)的工作原理及其特性：

1、拖動(dòng)電機(jī)（直流電機(jī)、交流電機(jī)）

2、控制電機(jī)（控制信號(hào)的傳遞與轉(zhuǎn)換）三、開關(guān)量（接觸器）控制系統(tǒng)

1、繼電器

2、可編程序控制器四、模擬量控制系統(tǒng)五、數(shù)字量（晶閘管）控制系統(tǒng)

1、電子電力技術(shù)與晶閘管電路

2、直流傳動(dòng)控制系統(tǒng)

3、交流傳動(dòng)控制系統(tǒng)

4、步進(jìn)電機(jī)傳動(dòng)控制系統(tǒng)第8頁,共91頁，2024年2月25日，星期天第2章電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程TL為負(fù)載折算到電機(jī)輸出軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩；TM為電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩；J為整個(gè)傳動(dòng)裝置折算到電機(jī)輸出軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；ω為電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速。TM使轉(zhuǎn)速增加為正，稱拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩；使轉(zhuǎn)速下降為負(fù)，稱制動(dòng)轉(zhuǎn)矩；TL使轉(zhuǎn)速增加為負(fù)，稱拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩；使轉(zhuǎn)速下降為正，稱制動(dòng)轉(zhuǎn)矩；第9頁,共91頁，2024年2月25日，星期天第10頁,共91頁，2024年2月25日，星期天旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)：轉(zhuǎn)動(dòng)慣量與飛輪第11頁,共91頁，2024年2月25日，星期天TM與轉(zhuǎn)向相同為正；TL與轉(zhuǎn)向相反為正。第12頁,共91頁，2024年2月25日，星期天飛輪轉(zhuǎn)矩第13頁,共91頁，2024年2月25日，星期天多軸傳動(dòng)簡(jiǎn)化為單軸傳動(dòng)模型將驅(qū)動(dòng)力、動(dòng)態(tài)慣性力、負(fù)載折算到一根軸上驅(qū)動(dòng)力矩、負(fù)載力矩的折算可按杠桿原理、虛位移原理、靜態(tài)下的能量守恒原理等方法折算。動(dòng)態(tài)慣性力的折算可按動(dòng)能守恒原則折算。第14頁,共91頁，2024年2月25日，星期天負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL的折算在靜態(tài)下；按功率守恒?？紤]傳動(dòng)效率ηj為傳動(dòng)比第15頁,共91頁，2024年2月25日，星期天轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Ｊ的折算按動(dòng)能守恒折算Ji為傳動(dòng)裝置中的各個(gè)旋轉(zhuǎn)零件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Mi為傳動(dòng)裝置中的各個(gè)直線運(yùn)動(dòng)零件的質(zhì)量可以折算到任意一個(gè)傳動(dòng)環(huán)節(jié)第16頁,共91頁，2024年2月25日，星期天機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程第17頁,共91頁，2024年2月25日，星期天傳動(dòng)比與執(zhí)行機(jī)構(gòu)的加速度第18頁,共91頁，2024年2月25日，星期天生產(chǎn)機(jī)械的機(jī)械特性負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速之間的函數(shù)關(guān)系

1、恒轉(zhuǎn)矩機(jī)械特性：負(fù)載轉(zhuǎn)矩恒定。

反抗轉(zhuǎn)矩（摩擦轉(zhuǎn)矩）：由摩擦、非彈性體的壓縮、拉伸、扭轉(zhuǎn)等產(chǎn)生，例如切削力，其方向與運(yùn)動(dòng)方向n相反；

位能轉(zhuǎn)矩：由物體的重力、彈性體的壓縮、拉伸、扭轉(zhuǎn)等產(chǎn)生，例如吊重物，其方向與運(yùn)動(dòng)方向n無關(guān)。第19頁,共91頁，2024年2月25日，星期天生產(chǎn)機(jī)械的機(jī)械特性2、離心式通風(fēng)機(jī)型機(jī)械特性：負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的平方成正比。3、直線型機(jī)械特性：負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速成正比。4、恒功率機(jī)械特性：負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速成反比。第20頁,共91頁，2024年2月25日，星期天機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的條件1、電動(dòng)機(jī)和生產(chǎn)機(jī)械特性曲線有交點(diǎn)（平衡點(diǎn)）；2、干擾負(fù)載的出現(xiàn)，必然造成平衡點(diǎn)的改變，但在干擾負(fù)載消失后，要求運(yùn)行狀態(tài)要返回原平衡點(diǎn)。第21頁,共91頁，2024年2月25日，星期天機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行判斷干擾使轉(zhuǎn)速上升，應(yīng)有TM<TL；干擾使轉(zhuǎn)速下降，應(yīng)有TM>TL。平衡點(diǎn)畫水平線第22頁,共91頁，2024年2月25日，星期天作業(yè)2.7、2.8、2.11第23頁,共91頁，2024年2月25日，星期天電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)知識(shí)范疇第3章直流電動(dòng)機(jī)的工作原理及特性第4章交流電動(dòng)機(jī)的工作原理及特性

機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)的過渡過程

第5章控制電機(jī)

交直流伺服控制電動(dòng)機(jī)、力矩電動(dòng)機(jī)微型同步電動(dòng)機(jī)、測(cè)速發(fā)電機(jī)/自整角機(jī)步進(jìn)電機(jī)、直線電動(dòng)機(jī)

機(jī)電傳動(dòng)控制系統(tǒng)中電動(dòng)機(jī)的選擇第24頁,共91頁，2024年2月25日，星期天

直流電機(jī)既可用作電動(dòng)機(jī)，也可用作發(fā)電機(jī)。直流電機(jī)的構(gòu)造較復(fù)雜，價(jià)格也比交流電動(dòng)機(jī)昂貴，維護(hù)維修也較困難。近年來，由于變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展，在中小功率的電動(dòng)機(jī)調(diào)速領(lǐng)域中，交流電動(dòng)機(jī)正逐步取代直流電動(dòng)機(jī)。盡管如此，由于直流電動(dòng)機(jī)具有轉(zhuǎn)速穩(wěn)定、便于大范圍平滑調(diào)速、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大等優(yōu)點(diǎn)，因此，廣泛用于要求進(jìn)行平滑、穩(wěn)定、大范圍的調(diào)速或需靈活控制起動(dòng)、制動(dòng)的生產(chǎn)機(jī)械。直流發(fā)電機(jī)主要用于直流電源，隨著晶閘管等整流設(shè)備的廣泛應(yīng)用，直流發(fā)電機(jī)已逐漸被取代，但從電源的質(zhì)量與可靠性來看，直流發(fā)電機(jī)仍有其優(yōu)點(diǎn)。第3章直流電機(jī)的工作原理及特性第25頁,共91頁，2024年2月25日，星期天直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理直流電機(jī)的基本工作原理是建立在電磁感應(yīng)和電磁力的基礎(chǔ)上的。見直流電機(jī)的基本構(gòu)成圖。它主要定子上的主磁極、換向極、機(jī)座、端蓋、軸承等，以及轉(zhuǎn)子上的電樞（電樞鐵心+電樞繞組）、電刷及換向器(又稱整流子或轉(zhuǎn)換器)、風(fēng)扇等構(gòu)成。

主磁極用于產(chǎn)個(gè)主磁場(chǎng)。在永磁式直流電機(jī)中(一般為小功率的直流電機(jī))，磁極采用永磁材料制成。充磁后即可產(chǎn)生恒定磁場(chǎng)。在他勵(lì)式直流電機(jī)中，磁極由沖壓的硅鋼片迭加而成，外繞勵(lì)磁線圈，由外加勵(lì)磁電流才能產(chǎn)生磁場(chǎng)。電樞繞組是產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩的關(guān)鍵部件。電樞繞組在換向器的配合下獲得或輸出極性不變的直流電源。第26頁,共91頁，2024年2月25日，星期天直流電動(dòng)機(jī)的基本構(gòu)成第27頁,共91頁，2024年2月25日，星期天直流電動(dòng)機(jī)的截面圖1-主極；2-勵(lì)磁繞組；3-附加極；4附加極繞組；5-極掌；6-極心；7-電樞；8-通份槽；

9-電樞繞組；10-空氣隙；11-軛第28頁,共91頁，2024年2月25日，星期天電磁感應(yīng)與電磁轉(zhuǎn)矩電磁感應(yīng)：導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體兩端將會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)E。（方向由右手定則確定）電磁轉(zhuǎn)矩：通以電流的導(dǎo)體在磁場(chǎng)中將會(huì)受到電磁力T的驅(qū)動(dòng)。（方向由左手定則確定）第29頁,共91頁，2024年2月25日，星期天直流發(fā)電機(jī)直流發(fā)電機(jī)按勵(lì)磁方式分為：他勵(lì)、自勵(lì)發(fā)電機(jī)，自勵(lì)發(fā)電機(jī)分為并勵(lì)、串勵(lì)、復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)。他勵(lì)發(fā)電機(jī)：改變勵(lì)磁電流可獲得所需電壓。：空載特性磁化特性：外特性：勵(lì)磁電流與轉(zhuǎn)速不變，I與U的關(guān)系。：第30頁,共91頁，2024年2月25日，星期天并勵(lì)發(fā)電機(jī)：1、磁極有剩磁；2、勵(lì)磁方向與剩磁方向一致；3、磁化曲線與感應(yīng)電勢(shì)的電路特性有交點(diǎn)。電壓的建立：外特性：勵(lì)磁電流與轉(zhuǎn)速不變，I與U的關(guān)系。：第31頁,共91頁，2024年2月25日，星期天復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)：并勵(lì)發(fā)電機(jī)中，端電壓隨著負(fù)載電流的增加而下降。復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)中，串勵(lì)繞組能自動(dòng)增加磁通，一補(bǔ)償電壓的下降。所以，復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)在其正常的運(yùn)行范圍內(nèi)，其端電壓變化小。第32頁,共91頁，2024年2月25日，星期天直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性他勵(lì)電動(dòng)機(jī)原理電路圖：第33頁,共91頁，2024年2月25日，星期天由于U與Uf同屬一個(gè)電源，且不考慮電源的內(nèi)阻時(shí)，并勵(lì)電動(dòng)機(jī)與他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流（或磁通）與電樞電流無關(guān)，所以他們的機(jī)械特性是一樣的。他勵(lì)/并勵(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性：并勵(lì)電動(dòng)機(jī)原理電路圖：第34頁,共91頁，2024年2月25日，星期天機(jī)械特性硬度β無窮大：絕對(duì)硬度，如交流同步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性：β>10：硬特性，如直流他勵(lì)、交流異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性：β<10：軟特性，如直流串勵(lì)、直流積復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性：第35頁,共91頁，2024年2月25日，星期天電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性已知：PN、UN、IN、Nn，即可求得他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性。該特性為一條直線，過（0,no)和（TN，nN）兩點(diǎn)。銅耗為總損耗的50%~75%第36頁,共91頁，2024年2月25日，星期天電動(dòng)機(jī)的人為機(jī)械特性人為機(jī)械特性：供電電樞電壓或磁通不是額定值、電樞電路內(nèi)接外加電阻時(shí)的機(jī)械特性。電樞電路內(nèi)接外加電阻外加電阻越大，特性越軟。第37頁,共91頁，2024年2月25日，星期天電動(dòng)機(jī)的人為機(jī)械特性改變電樞電壓的人為機(jī)械特性電壓降低，空載轉(zhuǎn)速下降，轉(zhuǎn)速差不變。第38頁,共91頁，2024年2月25日，星期天電動(dòng)機(jī)的人為機(jī)械特性改變磁通的人為機(jī)械特性磁通降低，空載轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)速差均增大，電磁轉(zhuǎn)矩下降。第39頁,共91頁，2024年2月25日，星期天串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性輕載時(shí)，磁通與電樞電壓成正比。重載時(shí)，磁路飽和、磁為常數(shù)，轉(zhuǎn)速隨負(fù)載增加直線下降。軟特性，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，不容許空載。改變電源極性不能換向。換向需改變電樞或繞組接線極性。第40頁,共91頁，2024年2月25日，星期天復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性他勵(lì)繞組與串勵(lì)繞組（約30%）極性一致，同時(shí)具有他勵(lì)與串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的性質(zhì)，有確定的空載轉(zhuǎn)速。第41頁,共91頁，2024年2月25日，星期天直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)特性啟動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)速為0，反電動(dòng)勢(shì)E=0，電機(jī)上電瞬間，啟動(dòng)電流電流大：Ist=UN/Ra，啟動(dòng)動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩大，所以直流電機(jī)不允許直接啟動(dòng)，應(yīng)采取措施限制啟動(dòng)電流，使其為額定電流的1.5~2倍。措施：1、降壓?jiǎn)?dòng)；2、在電樞回路串接外加電阻啟動(dòng)。T1=(1.6~2)TNT2=(1.1~1.2)TN第42頁,共91頁，2024年2月25日，星期天直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速特性在一定的負(fù)載條件下，人為地改變電動(dòng)機(jī)的電路參數(shù)，以改變電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速。措施：1、改變電樞回路外串電阻；2、改變電樞電壓；3、改變主磁通。改變電樞回路外串電阻調(diào)速特性機(jī)械特性軟，輕載荷下調(diào)速范圍小。調(diào)速電阻損耗大。啟動(dòng)電阻不能當(dāng)作調(diào)速電阻。第43頁,共91頁，2024年2月25日，星期天第44頁,共91頁，2024年2月25日，星期天直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速特性改變電樞供電電壓的調(diào)速特性改變主磁通的調(diào)速特性在額定轉(zhuǎn)速以下平滑調(diào)節(jié)；機(jī)械特性硬度不變，調(diào)速穩(wěn)定；調(diào)速過程中電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩不變，適合恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速；調(diào)壓過程可用于啟動(dòng)電機(jī)。在額定轉(zhuǎn)速以上調(diào)節(jié)；機(jī)械特性較軟，調(diào)速穩(wěn)定；調(diào)速過程中電樞電壓與電樞電流不變，適合恒功率調(diào)速；輸出轉(zhuǎn)矩隨主磁通減少而下降。第45頁,共91頁，2024年2月25日，星期天直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)特性電動(dòng)機(jī)輸出制動(dòng)轉(zhuǎn)矩（與旋轉(zhuǎn)方向相反），使生產(chǎn)機(jī)械快速停車。三種制動(dòng)方法：1、反饋制動(dòng)：將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能發(fā)電:n>n02、反接制動(dòng)：1）電源反接制動(dòng)：改變電樞電壓極性；

2）倒拉反接制動(dòng)：改變感應(yīng)電勢(shì)的極性；3、能耗制動(dòng)：將電樞電壓突然降為0，并將電樞通過一附加電阻短接，以消耗機(jī)械能轉(zhuǎn)換來的電能。兩種形式：1、消耗位能，保持重物勻速運(yùn)行；2、消耗動(dòng)能，使生產(chǎn)機(jī)械停車。第46頁,共91頁，2024年2月25日，星期天電樞電壓突降時(shí)的反饋制動(dòng)轉(zhuǎn)速大于空載轉(zhuǎn)速時(shí)發(fā)電電樞電壓極性突然反接須串接電阻限流輸出轉(zhuǎn)矩反向反接制動(dòng)第47頁,共91頁，2024年2月25日，星期天串接附加電阻時(shí)的倒拉制動(dòng)可調(diào)速，機(jī)械特性硬度小倒拉制動(dòng)能耗制動(dòng)反抗轉(zhuǎn)矩位能轉(zhuǎn)矩不反向勻速下降第48頁,共91頁，2024年2月25日，星期天小結(jié)2、直流發(fā)電機(jī)的工作原理與外特性1、電磁感應(yīng)與電磁轉(zhuǎn)矩3、直流電動(dòng)機(jī)的工作原理與機(jī)械特性4、直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)特性5、直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速特性6、直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)特性

習(xí)題：3.3、

3.4、3.9、3.10、3.13、3.15、3.18第49頁,共91頁，2024年2月25日，星期天第4章交流電動(dòng)機(jī)的工作原理及特性交流電動(dòng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、價(jià)格低廉、堅(jiān)固耐用、轉(zhuǎn)子慣量小、運(yùn)行可靠等優(yōu)點(diǎn)。交流電動(dòng)機(jī)有三相異步電機(jī)（感應(yīng)電動(dòng)機(jī)）和同步電機(jī)。三相異步電機(jī)按照轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)型式分為籠型異步電動(dòng)機(jī)和繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)?；\型異步電動(dòng)機(jī)在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中得到了極其廣泛的應(yīng)用。繞線式異步電動(dòng)機(jī)因其轉(zhuǎn)子采用繞線方式，具有調(diào)速簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，在吊車、卷揚(yáng)機(jī)等中小設(shè)備中得到了廣泛的應(yīng)用。第50頁,共91頁，2024年2月25日，星期天異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)及分類

三相異步電動(dòng)機(jī)主要由定子、轉(zhuǎn)子兩大部分構(gòu)成，定子與轉(zhuǎn)子之間有一定的氣隙。定子是靜止不動(dòng)的部分，由定子鐵心、定子繞組和機(jī)座組成。轉(zhuǎn)子是旋轉(zhuǎn)部分，由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)軸組成。三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)圖1-軸承蓋；2-端蓋；3-接線盒；4-散熱筋；

5-定子鐵心；6-定子繞組；7-轉(zhuǎn)軸；

8-轉(zhuǎn)子；9-風(fēng)扇；10-罩殼；11-軸承；12機(jī)座第51頁,共91頁，2024年2月25日，星期天籠型異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組與定子繞組大不相同，它是在轉(zhuǎn)子鐵心槽里插入銅條。再將全部銅條焊接在兩個(gè)端銅環(huán)上，如果將轉(zhuǎn)子鐵心拿掉，則可看出，剩下來的繞組形狀象個(gè)籠子，如圖所示，因此叫籠型轉(zhuǎn)子。對(duì)于中小功率，多采用鋁離心澆鑄而成。繞線式異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組與定子繞組一樣，由線圈組成繞組放入轉(zhuǎn)子鐵心槽里，轉(zhuǎn)子可以通過電刷和集電環(huán)外串電阻以調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子電流的大小和相位的方式進(jìn)行調(diào)速，如圖所示。

第52頁,共91頁，2024年2月25日，星期天三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)圖a）籠型繞組；b）轉(zhuǎn)子外形第53頁,共91頁，2024年2月25日，星期天繞線式異步電動(dòng)機(jī)定轉(zhuǎn)子繞組及外加電阻的接線方式第54頁,共91頁，2024年2月25日，星期天異步電動(dòng)機(jī)的工作原理

如圖所示。當(dāng)定子接三相電源后，電動(dòng)機(jī)內(nèi)便形成圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。若轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子籠型導(dǎo)條與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)條中有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e，方向由右手定則確定。由于轉(zhuǎn)子導(dǎo)條彼此在端部短路，于是導(dǎo)條中有電流，不考慮電動(dòng)勢(shì)與電流的相位差時(shí)。電流方向同電動(dòng)勢(shì)方向。轉(zhuǎn)子受力，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩T，即為電磁轉(zhuǎn)矩，方向與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)同方向，轉(zhuǎn)子便在該方向上旋轉(zhuǎn)起來。第55頁,共91頁，2024年2月25日，星期天旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的形成對(duì)調(diào)任意兩根電源導(dǎo)線，磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向?qū)⒏淖儭４艌?chǎng)旋轉(zhuǎn)速度n=60f/p（p為磁極對(duì)數(shù)）：一對(duì)磁極：n=60f；兩對(duì)磁極：n=30f；第56頁,共91頁，2024年2月25日，星期天異步電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)

銘牌是電動(dòng)機(jī)的身份證，認(rèn)識(shí)和了解電動(dòng)機(jī)銘牌中有關(guān)技術(shù)參數(shù)的作用和意義，可以幫助我們正確地選擇、使用和維護(hù)它。圖示是我國(guó)使用最多的Y系列三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)銘牌的—個(gè)實(shí)例。Y系列三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)銘牌

第57頁,共91頁，2024年2月25日，星期天異步電動(dòng)機(jī)型號(hào)第58頁,共91頁，2024年2月25日，星期天額定功率PN

指電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)軸上輸出的機(jī)械功率，單位為kW；額定電壓UN指額定運(yùn)行狀態(tài)下加在定子繞組上的線電壓．單位為V；額定電流IN指電動(dòng)機(jī)在定子繞組上加額定電壓、軸上輸出額定功率時(shí)的線電流，單位為A；額定頻率fN我國(guó)規(guī)定工業(yè)用電的頻率是50Hz，國(guó)外有些國(guó)家采用60Hz。額定轉(zhuǎn)速nN指電動(dòng)機(jī)定子加額定頻率的額定電壓，且軸端輸出額定功率時(shí)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，單位為r／min。可以根據(jù)額定轉(zhuǎn)速與額定頻率計(jì)算出電動(dòng)機(jī)的極數(shù)P和額定轉(zhuǎn)差率SN。

第59頁,共91頁，2024年2月25日，星期天噪聲值(LW)指電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行時(shí)的最大噪聲。一般電動(dòng)機(jī)功率越大，磁極數(shù)越少，額定轉(zhuǎn)速越高，噪聲越大。工作制式指電動(dòng)機(jī)允許工作的方式，共有S1～S10十種工作制。絕緣等級(jí)絕緣等級(jí)與電動(dòng)機(jī)內(nèi)部的絕緣材料有關(guān)。它與電動(dòng)機(jī)允許工作的最高溫度有關(guān)，共分A、E、D、F、H五種等級(jí)。連接方法有如圖所示的Y/△兩種方式。請(qǐng)注意有些電動(dòng)機(jī)只能固定一種接法，有些電動(dòng)機(jī)可以兩種切換工作。但是要注意工作電壓，防止錯(cuò)誤接線燒壞電動(dòng)機(jī)。高壓大、中型容量的異步電動(dòng)機(jī)定子繞組常采用丫接線，只合三根引出線。對(duì)中、小容量低壓異步電動(dòng)機(jī)。第60頁,共91頁，2024年2月25日，星期天三相異步電動(dòng)機(jī)的引出線

a)出線端的排列b)丫連接c)△連接第61頁,共91頁，2024年2月25日，星期天通常把定于三相繞組的六根出線頭都引出來。根據(jù)需要可接成Y型或△型，如圖所示Y/△降壓起動(dòng)、起動(dòng)過程用丫連接(KM1閉合，KM2斷開)，起動(dòng)過程結(jié)束后切換為△連接(KM2閉合，KM1斷開)。防護(hù)等級(jí)IP為防護(hù)代號(hào)，第一位數(shù)字(0～6)規(guī)定了電動(dòng)機(jī)防護(hù)體的等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。第二位數(shù)字(0～8)規(guī)定了電動(dòng)機(jī)防水的等級(jí)標(biāo)淮。如IP00為無防護(hù)，數(shù)字越大，防護(hù)等級(jí)越高。其他對(duì)于繞線轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)還必須標(biāo)明轉(zhuǎn)子繞組接法、轉(zhuǎn)子額定電動(dòng)勢(shì)及轉(zhuǎn)子額定電流．有些還標(biāo)明了電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子電阻，有些特殊電動(dòng)機(jī)還標(biāo)明了冷卻方式等。第62頁,共91頁，2024年2月25日，星期天Y/△降壓起動(dòng)的接線圖

第63頁,共91頁，2024年2月25日，星期天三相異步電動(dòng)機(jī)的定子電路分析電阻壓降與漏磁阻抗較小，定子的反電勢(shì)約等于供電電壓R1、X1較小第64頁,共91頁，2024年2月25日，星期天三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子電路分析速差越大，轉(zhuǎn)子切割磁力線越快，轉(zhuǎn)子感應(yīng)電勢(shì)越大，電流也越大。第65頁,共91頁，2024年2月25日，星期天轉(zhuǎn)子電路的功率因數(shù)速差越大，轉(zhuǎn)子切割磁力線越快，轉(zhuǎn)子感應(yīng)電勢(shì)越大，電流也越大。速差很小時(shí)：速差很大時(shí)：為常數(shù)感抗的存在使電流滯后電壓一個(gè)相位該相位的余弦值稱為功率因數(shù)：速差很小時(shí)：速差很大時(shí)：第66頁,共91頁，2024年2月25日，星期天三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性

在異步電動(dòng)機(jī)中，電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩T與轉(zhuǎn)差s的關(guān)系T＝f(s)通常叫做T-s曲線。為了符合習(xí)慣畫法。可將T-s曲線轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)速n與轉(zhuǎn)矩T之間的關(guān)系曲線n＝f(T)，稱為異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性。分為固有機(jī)械特性和人為機(jī)械特性。第67頁,共91頁，2024年2月25日，星期天固有機(jī)械特性

異步電動(dòng)機(jī)在額定電壓和額定頻率下，用規(guī)定的接線方式，定子和轉(zhuǎn)子電路中不串聯(lián)任何電阻或電抗時(shí)的機(jī)械特性稱為固有(自然)機(jī)械特性，如圖所示。曲線1為電源正相序時(shí)的固有機(jī)械特性；曲線2為負(fù)相序時(shí)的曲線。電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性第68頁,共91頁，2024年2月25日，星期天人為機(jī)械持性

異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性除與電動(dòng)機(jī)的參數(shù)有關(guān)外，還與外加定子電壓Ul、定子電源頻率f1、定子或者轉(zhuǎn)子電路中串入的電阻或電抗等有關(guān)，將這些參數(shù)人為地加以改變而獲得的機(jī)械特性稱為異步電動(dòng)機(jī)的人為機(jī)械特性。改變定子電源電壓時(shí)的人為機(jī)械特性定子電路串電阻的人為機(jī)械特性最大轉(zhuǎn)矩較降壓大些轉(zhuǎn)速升高，電阻壓降下降第69頁,共91頁，2024年2月25日，星期天改變電源頻率時(shí)人為機(jī)械特性轉(zhuǎn)子電路外接電阻或電抗時(shí)的人為機(jī)械特性恒轉(zhuǎn)矩調(diào)頻調(diào)速第70頁,共91頁，2024年2月25日，星期天三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)特性要求：小的啟動(dòng)電流和大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩平滑、安全、功耗小。方法：直接啟動(dòng)降壓?jiǎn)?dòng)：串電阻/星三角/自耦變壓器（繞線式：?jiǎn)?dòng)電阻/頻敏電阻）第71頁,共91頁，2024年2月25日，星期天直接啟動(dòng)第72頁,共91頁，2024年2月25日，星期天電阻或電抗器降壓?jiǎn)?dòng)定子串電阻：?jiǎn)?dòng)轉(zhuǎn)矩小、能耗大Y-Δ降壓?jiǎn)?dòng)Y接線下的啟動(dòng)電流和啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩是Δ接線下的1/3。4KW以上，380V額定電壓，Δ接線的電動(dòng)機(jī)在電源電壓為380V時(shí)，采用Y-Δ降壓?jiǎn)?dòng)第73頁,共91頁，2024年2月25日，星期天自耦變壓器降壓?jiǎn)?dòng)變壓?jiǎn)?dòng)：電機(jī)Δ接線不變供電電壓由變壓器副邊輸出變壓器的變壓比可調(diào)80%、65%、50%第74頁,共91頁，2024年2月25日，星期天繞線式異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)串啟動(dòng)電阻：電阻逐步減小、限流啟動(dòng)頻敏電阻：三相電抗器轉(zhuǎn)子電流頻率越大、阻抗越大，電流越小。啟動(dòng)電流平滑調(diào)節(jié)，功率因數(shù)小，用于啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩不大的場(chǎng)合。第75頁,共91頁，2024年2月25日，星期天三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速特性1、調(diào)壓調(diào)速（定子串電阻、晶體管調(diào)壓）調(diào)速范圍不大。恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載下，調(diào)速范圍不大離心機(jī)型負(fù)載下，調(diào)速范圍稍大2、轉(zhuǎn)子串電阻有級(jí)調(diào)速、特性軟、低速下能耗大。3、改變極對(duì)數(shù)調(diào)速：多速電機(jī)4、變頻調(diào)速第76頁,共91頁，2024年2月25日，星期天三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)特性反饋制動(dòng)

使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速大于同步轉(zhuǎn)速，電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，輸出轉(zhuǎn)矩為負(fù)。

1、位能轉(zhuǎn)矩下，附加電阻越大，穩(wěn)定轉(zhuǎn)速越高

2、突然降低同步轉(zhuǎn)速反接制動(dòng)

1、電源反接+定子串接電阻限流

2、倒拉制動(dòng)：轉(zhuǎn)子串入電阻，使轉(zhuǎn)矩小于負(fù)載能耗制動(dòng)斷開三相交流電源，改接直流電源（固定磁場(chǎng)），此時(shí)轉(zhuǎn)子發(fā)電，并消耗在轉(zhuǎn)子電路中。第77頁,共91頁，2024年2月25日，星期天單向異步電動(dòng)機(jī)

單相異步電動(dòng)機(jī)就是指用單相交流電源的異步電動(dòng)機(jī)。單相異步電機(jī)的運(yùn)行原理和三相異步電機(jī)基本相同，但有其自身的特點(diǎn)。單相異步電動(dòng)機(jī)通常在定子上有兩相繞組，轉(zhuǎn)子是普通籠型的。根據(jù)定子兩個(gè)繞組在定子上的分布以及供電情況的不同，可以產(chǎn)生不同的起動(dòng)待性和運(yùn)行待性。第78頁,共91頁，2024年2月25日，星期天相定子繞組通電時(shí)的機(jī)械特性

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單相異步電動(dòng)機(jī)定子兩相繞組是主繞組m及副繞組a，它們一般是在空間上相差90°電角度的兩個(gè)分布繞組，通電時(shí)產(chǎn)生空間正弦分布的空間磁通勢(shì)。首先分析只有一相繞組通電時(shí)的機(jī)械特性. 單相異步電機(jī)中，籠型轉(zhuǎn)子在正轉(zhuǎn)磁通勢(shì)或反轉(zhuǎn)磁通勢(shì)分別作用下受的電磁轉(zhuǎn)矩T+或T-，與籠型轉(zhuǎn)子在三相異步電動(dòng)機(jī)正向旋轉(zhuǎn)磁通勢(shì)(電源相序?yàn)檎?或反向旋轉(zhuǎn)磁通勢(shì)(電源相序?yàn)樨?fù))分別作用下受的電磁轉(zhuǎn)矩是完全一樣的，T+＝f(s)與T-＝f(s)兩條轉(zhuǎn)矩特性如下圖所示。第79頁,共91頁，2024年2月25日，星期天主繞組通電時(shí)的機(jī)械特性曲線

一相繞組產(chǎn)生交變脈動(dòng)磁場(chǎng)：可分解為兩個(gè)大小相等、轉(zhuǎn)向相反的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)A、B。轉(zhuǎn)子啟動(dòng)后，如旋轉(zhuǎn)方向與A相同、與B相反，即：與A的速差小于1，與B的速差大于1，也就是：A磁場(chǎng)使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生正的與轉(zhuǎn)向相同的轉(zhuǎn)矩，B磁場(chǎng)使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生負(fù)的與轉(zhuǎn)向相反的轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子于是加速旋轉(zhuǎn)起來。啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩為零！第80頁,共91頁，2024