電氣傳動(dòng)及控制基礎(chǔ)精品PPT第1章電氣傳動(dòng)基礎(chǔ)

1.1電氣傳動(dòng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)1.2直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性及運(yùn)行方法1.3異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性及運(yùn)行方法精品PPT1.1電氣傳動(dòng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)1.1.1基本運(yùn)動(dòng)方程式1.1.2轉(zhuǎn)矩、飛輪矩的折算1.1.3電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性和負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性精品PPT1.1.1基本運(yùn)動(dòng)方程式（1.1）圖1.1電氣傳動(dòng)系統(tǒng)如圖1.1所示,電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)工作機(jī)械的電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律取決于電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩TM和負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL之間的關(guān)系,并符合剛體旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)定律,即式(1.1)精品PPT1.1.1基本運(yùn)動(dòng)方程式（1.2）省略空載轉(zhuǎn)矩時(shí)，旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)方程式如(1.2)所示.Te—電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩(N*m)TL—負(fù)載轉(zhuǎn)矩(N*m)J—拖動(dòng)系統(tǒng)折算到電動(dòng)機(jī)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量(kg*m)

ω—電動(dòng)機(jī)的角速度(rad/s)精品PPT（1.4）1.1.1基本運(yùn)動(dòng)方程式當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為常數(shù)時(shí)，式（1.2）可以簡(jiǎn)化為（1.3）工程計(jì)算中，往往不用轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J，而用飛

，兩者之間的關(guān)系如式（1.4）精品PPT1.1.1基本運(yùn)動(dòng)方程式當(dāng)Te＞TL

時(shí)，d/d＞0，系統(tǒng)加速當(dāng)Te＜TL

時(shí)，d/d＜0，系統(tǒng)減速當(dāng)Te≠TL

時(shí)，系統(tǒng)處于加速或減速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（動(dòng)態(tài)）當(dāng)Te=TL時(shí)，系統(tǒng)以恒速運(yùn)動(dòng)，即穩(wěn)態(tài)運(yùn)動(dòng)。穩(wěn)態(tài)時(shí)，電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩大小由工作機(jī)械即電動(dòng)機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩所決定。（1.5）式（1.2）的實(shí)用表達(dá)式如式（1.5）所示精品PPT1.1.1基本運(yùn)動(dòng)方程式規(guī)定轉(zhuǎn)矩的正方向電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩的方向與所設(shè)定電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)的正方向相同時(shí)為正，相反時(shí)為負(fù)。負(fù)載轉(zhuǎn)矩與所設(shè)定電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)的正方向相同時(shí)為負(fù)，相反時(shí)為正。圖1.2軸端圖精品PPT

1.1.2轉(zhuǎn)矩、飛輪矩的折算實(shí)際的電氣傳動(dòng)系統(tǒng)中,在電機(jī)與工作機(jī)械之間往往要經(jīng)過齒輪減速箱、皮帶、聯(lián)軸結(jié)等，這就是常見的多軸傳動(dòng)，如圖1.3所示。圖1.3多軸傳動(dòng)系統(tǒng)(a)雙軸傳動(dòng)系統(tǒng);(b)起重傳動(dòng)系統(tǒng)精品PPT1.1.2轉(zhuǎn)矩、飛輪矩的折算按照能量守恒，折算到電機(jī)軸上的負(fù)載功率應(yīng)等于工作機(jī)械的負(fù)載功率加上傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的損耗，則：1．轉(zhuǎn)矩的折算兩種運(yùn)動(dòng)負(fù)載折算到電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)矩為（用于直線運(yùn)動(dòng)負(fù)載）（用于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)負(fù)載）式中——傳動(dòng)效率，<1——主動(dòng)軸與從動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速比，精品PPT

1.1.2轉(zhuǎn)矩、飛輪矩的折算

2．飛輪矩的折算（旋轉(zhuǎn)負(fù)載）按照能量守恒等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和飛輪矩為（1.6）（1.7）（1.8）精品PPT

1.1.2轉(zhuǎn)矩、飛輪矩的折算3.飛輪矩的折算（直線負(fù)載）按照能量守恒等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和飛輪矩為（1.9）（1.10）（1.11）精品PPT1．電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性是指電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和電磁轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系，表示為=。

圖1.4電機(jī)的機(jī)械特性1.1.3電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性和負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性精品PPT2．負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性

工作機(jī)械的負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的關(guān)系

=即為負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性。（1）恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性

圖1.5恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性（a）反抗性（b）位能性1.1.3電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性和負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性精品PPT（2）通風(fēng)機(jī)負(fù)載特性（曲線1）（3）恒功率負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性（曲線2）圖1.6通風(fēng)機(jī)和恒功率負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性1.1.3電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性和負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性精品PPT

3．電力拖動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的條件

分析電氣傳動(dòng)的運(yùn)行問題可以將電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性和工作機(jī)械的負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性畫在同一個(gè)坐標(biāo)圖上。

圖1.7機(jī)械特性與負(fù)載特性的配合1.1.3電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性和負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性精品PPT電氣傳動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行條件特性和特性有交點(diǎn)，并且在該交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速之上保證＜，而在該交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速之下則要求＞。1.1.3電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性和負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性精品PPT圖1.8機(jī)械特性與負(fù)載特性配合的兩種情況（a）穩(wěn)定（b）不穩(wěn)定1.1.3電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性和負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性電氣傳動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行條件精品PPT1.2直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性及運(yùn)行方法1.2.1直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性1.2.2直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速1.2.3直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)1.2.4直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)1.2.5直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)特性精品PPT1.2.1直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性直流電動(dòng)機(jī)按勵(lì)磁方式分類

圖1.9直流電機(jī)按勵(lì)磁方式分類（a）他勵(lì)式（b）并勵(lì)式（c）串勵(lì)式（d）復(fù)勵(lì)式精品PPT

1.2.2直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速1．調(diào)速的性能指標(biāo)

(1)靜差率電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在某一機(jī)械特性上時(shí)，額定負(fù)載下轉(zhuǎn)速降與理想空載轉(zhuǎn)速之比，稱為靜差率，常用百分?jǐn)?shù)表示(2)調(diào)速范圍

調(diào)速范圍指工作機(jī)械要求的最高轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速之比（1.12）（1.13）精品PPT1.2.2直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速調(diào)速范圍和靜差率的關(guān)系調(diào)速系統(tǒng)最低速時(shí)的靜差率為因?yàn)樗裕?.14）（1.15）（1.16）精品PPT

1.2.2直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速（3）調(diào)速的平滑性通常用兩個(gè)相鄰調(diào)速級(jí)的轉(zhuǎn)速比來衡量。在一定調(diào)速范圍內(nèi)，調(diào)速級(jí)數(shù)越多，則平滑性越好；當(dāng)調(diào)速級(jí)數(shù)達(dá)無窮多時(shí)，稱為無級(jí)調(diào)速，即轉(zhuǎn)速連續(xù)可調(diào)。精品PPT2．調(diào)速方法（1.17）

1.2.2直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速圖1.10三種調(diào)速方法的機(jī)械特性（a）調(diào)節(jié)電樞電壓U（b）調(diào)節(jié)勵(lì)磁磁通（c）調(diào)節(jié)電樞附加電阻精品PPT1.2.3直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)應(yīng)該先建立磁場(chǎng)，再加電樞電壓。1.電樞串電阻啟動(dòng)

2.降壓?jiǎn)?dòng)3.啟動(dòng)速度和平穩(wěn)性圖1.11電樞串電阻啟動(dòng)精品PPT1.2.4直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)

制動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)：電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速方向相反回饋制動(dòng)能耗制動(dòng)反接制動(dòng)精品PPT1．回饋制動(dòng)圖1.12回饋制動(dòng)特性1.2.4直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)

精品PPT2．能耗制動(dòng)圖1.13電阻能耗制動(dòng)（a)線路；（b)機(jī)械特性1.2.4直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)

精品PPT3．反接制動(dòng)（電源反接）

圖1.14電源反接的反接制動(dòng)（a)線路；（b)機(jī)械特性1.2.4直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)

精品PPT3．反接制動(dòng)（轉(zhuǎn)速反向）

圖1.15轉(zhuǎn)速反向的反接制動(dòng)（a)線路；（b)機(jī)械特性1.2.4直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)

精品PPT電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)總結(jié)：1.電動(dòng)機(jī)有電動(dòng)和制動(dòng)兩種運(yùn)行狀態(tài)，它們的機(jī)械特性可用統(tǒng)一形式的方程式表示。2.可在-平面的四個(gè)象限內(nèi)畫出各種運(yùn)行狀態(tài)對(duì)應(yīng)的機(jī)械特性。圖1.17電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)（1.18）1.2.4直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)

精品PPT例1.21.思路2.注意的問題：機(jī)械特性負(fù)載轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速的正和負(fù)電動(dòng)和制動(dòng)圖1.18轉(zhuǎn)速特性（1.19）1.2.4直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)

精品PPT1.2.5直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)的動(dòng)態(tài)特性

1．直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的數(shù)學(xué)分析過渡過程動(dòng)態(tài)特性精品PPT1.2.5直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)的動(dòng)態(tài)特性

1．直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的數(shù)學(xué)分析（1.20）（1.21）（1.22）（1.23）精品PPT描繪出系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的三要素：初始值、穩(wěn)態(tài)值和系統(tǒng)的機(jī)電時(shí)間常數(shù)（1.24）（1.25）（1.26）1.2.5直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)的動(dòng)態(tài)特性精品PPT2．直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)動(dòng)態(tài)特性圖1.19啟動(dòng)時(shí)的動(dòng)態(tài)特性（a)機(jī)械特性；(b)Te(t)曲線；(c)n(t)曲線1.2.5直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)的動(dòng)態(tài)特性精品PPT3．直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)制動(dòng)動(dòng)態(tài)特性能耗制動(dòng)電源反接制動(dòng)（位能負(fù)載）電源反接制動(dòng)（反抗性負(fù)載）1.2.5直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)的動(dòng)態(tài)特性精品PPT圖1.20能耗制動(dòng)機(jī)械特性和動(dòng)態(tài)特性（a)機(jī)械特性；(b)Te(t)曲線；(c)n(t)曲線能耗制動(dòng)1.2.5直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)的動(dòng)態(tài)特性精品PPT電源反接制動(dòng)（位能負(fù)載）

圖1.21位能性負(fù)載反接制動(dòng)特性（a)機(jī)械特性；(b)n(t)曲線；(c)I(t)曲線1.2.5直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)的動(dòng)態(tài)特性精品PPT電源反接制動(dòng)（反抗性負(fù)載）圖1.22反抗性負(fù)載反接制動(dòng)特性（a)機(jī)械特性；(b)n(t)曲線；(c)I(t)曲線1.2.5直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)的動(dòng)態(tài)特性精品PPT1.3異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性及運(yùn)行方法1.3.1異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性1.3.2異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速1.3.3異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)1.3.4異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)精品PPT1.3.1異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性機(jī)械特性推導(dǎo)同步角速度轉(zhuǎn)差率電磁功率轉(zhuǎn)子電流則電磁轉(zhuǎn)矩（1.27）（1.28）（1.29）（1.30）（1.31）精品PPT圖1.23異步電機(jī)等值電路和相量圖（a)等值電路；(b)相量圖1.3.1異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性精品PPT1.3.1異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性機(jī)械特性分析最大轉(zhuǎn)矩時(shí)的臨界轉(zhuǎn)差率為

最大電磁轉(zhuǎn)矩為

圖1.24異步電機(jī)機(jī)械特性（1.32）（1.33）（1.34）精品PPT1.3.2異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速根據(jù)轉(zhuǎn)差率的定義異步調(diào)速方法圖1.25異步電機(jī)調(diào)速方式變轉(zhuǎn)差率變極對(duì)數(shù)（籠型轉(zhuǎn)子）變頻交-交變頻交-直-交變頻調(diào)定子電壓調(diào)轉(zhuǎn)子電路電阻（繞線轉(zhuǎn)子）串級(jí)調(diào)速（繞線轉(zhuǎn)子）而精品PPT1．改變定子電壓調(diào)速圖1.26改變定子電壓調(diào)速(a)線路；(b)機(jī)械特性1.3.2異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速精品PPT1．改變定子電壓調(diào)速圖1.27高轉(zhuǎn)子電阻電機(jī)在不同電壓下的機(jī)械特性1.3.2異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速精品PPT2．改變轉(zhuǎn)子電路電阻調(diào)速圖1.28改變轉(zhuǎn)子電阻調(diào)速(a)線路；(b)機(jī)械特性1.3.2異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速精品PPT3．變極調(diào)速圖1.29變極調(diào)速時(shí)的機(jī)械特性1.3.2異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速精品PPT4．變頻調(diào)速圖1.30變頻調(diào)速時(shí)的特性(a)機(jī)械特性；（b)保持Tem為常數(shù)的Us-fs關(guān)系1.3.2異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速精品PPT1.3.3異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)1.降壓?jiǎn)?dòng)定子回路串電阻或電抗器啟動(dòng)調(diào)壓器啟動(dòng)Y-△啟動(dòng)轉(zhuǎn)子串附加電阻2.升頻啟動(dòng)圖1.31轉(zhuǎn)子串電阻啟動(dòng)(a)線路；(b)啟動(dòng)特性精品PPT1.3.4異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)1．再生制動(dòng)2．反接制動(dòng)3．直流能耗制動(dòng)精品PPT1．再生制動(dòng)圖1.32異步電機(jī)的再生制動(dòng)1.3.4異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)精品PPT2．反接制動(dòng)定子三相電源中的任意兩根電源線對(duì)調(diào)，使旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)反向,圖中（1）曲線表示。在轉(zhuǎn)子電路中串接附加電阻,圖中（2）曲線表示。圖1.33異步電機(jī)的反接制動(dòng)1.3.4異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)精品PPT3．直流能耗制動(dòng)圖1.34異步電機(jī)的直流制動(dòng)（a)線路；(b)制動(dòng)特性1.3.4異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)精品PPT復(fù)習(xí)思考題11.什么叫制動(dòng)狀態(tài)?什么叫電動(dòng)狀態(tài)?2.電氣傳動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)電磁轉(zhuǎn)矩的值由什么決定？3.如何判斷電氣傳動(dòng)系統(tǒng)是否能穩(wěn)定運(yùn)行？4.電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性由哪三要素決定？寫出動(dòng)態(tài)方程式，寫出制動(dòng)過程轉(zhuǎn)速隨時(shí)間變化的動(dòng)態(tài)特性方程式。精品PPT復(fù)習(xí)