維修電工技師

理論培訓(xùn)講義維修電工技師

理論培訓(xùn)講義1第一部分電子技術(shù)基礎(chǔ)本節(jié)應(yīng)重點拿捏各種典型電子電路的功能、工作原理、性能指標(biāo)和分析方法、電力半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)、原理、特性和主要參數(shù)、使用與保護知識。第一部分電子技術(shù)基礎(chǔ)本節(jié)應(yīng)重點拿捏各種典型電子電路的功能2模擬電子電路一、晶體管放大電路放大電路的特點是電路中同時存在直流量和交流量，而且晶體管是非線性器件。電壓放大電路一般工作在小信號狀態(tài)，即輸入信號為mV級，甚至更小，而電路各處電流也較小。電壓放大電路的重點是電壓放大性能，即要求電壓放大倍數(shù)足夠大，輸出波形不失真，工作穩(wěn)定。模擬電子電路一、晶體管放大電路3靜態(tài)工作點靜態(tài)工作點穩(wěn)定的放大電路靜態(tài)工作點靜態(tài)工作點穩(wěn)定的放大電路4條件：I2>>IB，則與溫度基本無關(guān)。直流回路調(diào)節(jié)過程條件：I2>>IB，則與溫度基本無關(guān)。直流回路調(diào)節(jié)過程5（1）靜態(tài)分析（2）動態(tài)分析（1）靜態(tài)分析（2）動態(tài)分析6IB=40μA的輸出特性曲線由UCE=UCC－IC（RC+RE）所決定的直流負(fù)載線兩者的交點Q就是靜態(tài)工作點過Q點作水平線，在縱軸上的截距即為ICQ過Q點作垂線，在橫軸上的截距即為ICQ圖解靜態(tài)工作點IB=40μA的輸出特性曲線由UCE=UCC－IC（RC+R7維修電工技師理論培訓(xùn)講義課件8維修電工技師理論培訓(xùn)講義課件9集成運算放大器虛斷：I+與I-分別為0虛短：+、-輸入端電壓近似相等集成運算放大器虛斷：I+與I-分別為010維修電工技師理論培訓(xùn)講義課件11數(shù)字電子電路數(shù)字信號是一種二值信號，用兩個電平（高電平和低電平）分別來表示兩個邏輯值（邏輯1和邏輯0）。有兩種邏輯體制：正邏輯體制規(guī)定：高電平為邏輯1，低電平為邏輯0。負(fù)邏輯體制規(guī)定：低電平為邏輯1，高電平為邏輯0。數(shù)字電子電路數(shù)字信號是一種二值信號，用兩個電平（高電平和低電12下圖為采用正邏輯體制所表的示邏輯信號：下圖為采用負(fù)邏輯體制所表的示邏輯信號：下圖為采用正邏輯體制所表的示邏輯信號：下圖為采用負(fù)邏輯體制所13集成觸發(fā)器雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器簡稱觸發(fā)器，它具有兩個穩(wěn)定的工作狀態(tài)．在適當(dāng)?shù)妮斎胄盘栕饔孟?，兩種狀態(tài)可以轉(zhuǎn)換，當(dāng)輸入信號消失后，觸發(fā)器狀態(tài)保持不變。觸發(fā)器具有記億和存儲的功能，它在某一時刻的輸出不僅和當(dāng)時的輸入狀態(tài)有關(guān)，而且還和在此之前的電路狀態(tài)有關(guān)。集成觸發(fā)器雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器簡稱觸發(fā)器，它具有兩個穩(wěn)定的工作狀態(tài)．14RS觸發(fā)器電路組成和邏輯符號信號輸入端，低電平有效。信號輸出端，Q=0、Q=1的狀態(tài)稱0狀態(tài)，Q=1、Q=0的狀態(tài)稱1狀態(tài)，1、基本RS觸發(fā)器RS觸發(fā)器電路組成和邏輯符號信號輸入端，低電平有效。信號輸出15功能表基本RS觸發(fā)器的特點（1）觸發(fā)器的次態(tài)不僅與輸入信號狀態(tài)有關(guān)，而且與觸發(fā)器原來的狀態(tài)有關(guān)。（2）電路具有兩個穩(wěn)定狀態(tài)，在無外來觸發(fā)信號作用時，電路將保持原狀態(tài)不變。（3）在外加觸發(fā)信號有效時，電路可以觸發(fā)翻轉(zhuǎn)，實現(xiàn)置0或置1。（4）在穩(wěn)定狀態(tài)下兩個輸出端的狀態(tài)和必須是互補關(guān)系，即有約束條件。功能表基本RS觸發(fā)器的特點（1）觸發(fā)器的次態(tài)不僅與輸入信號狀16C＝0時，觸發(fā)器保持原來狀態(tài)不變。C＝1時，工作情況與基本RS觸發(fā)器相同。2、同步RS觸發(fā)器C＝0時，觸發(fā)器保持原來狀態(tài)不變。C＝1時，工作情況與基本R17在數(shù)字電路中，凡根據(jù)輸入信號R、S情況的不同，具有置0、置1和保持功能的電路，都稱為RS觸發(fā)器。功能表在數(shù)字電路中，凡根據(jù)輸入信號R、S情況的不同，具有置0、置118主要特點波形圖（1）時鐘電平控制。在CP＝1期間接收輸入信號，CP＝0時狀態(tài)保持不變，與基本RS觸發(fā)器相比，對觸發(fā)器狀態(tài)的轉(zhuǎn)變增加了時間控制。（2）R、S之間有約束。不能允許出現(xiàn)R和S同時為1的情況，否則會使觸發(fā)器處于不確定的狀態(tài)。不變不變不變不定置1置0置1主要特點波形圖（1）時鐘電平控制。在CP＝1期間接收輸入信號19D觸發(fā)器C=0時觸發(fā)器狀態(tài)保持不變。C=1時，根據(jù)同步RS觸發(fā)器的邏輯功能可知，如果D=0，則R=1，S=0，觸發(fā)器置0；如果D=1，則R=0，S=1，觸發(fā)器置1。D觸發(fā)器C=0時觸發(fā)器狀態(tài)保持不變。C=1時，根據(jù)同步RS觸20波形圖在數(shù)字電路中，凡在CP時鐘脈沖控制下，根據(jù)輸入信號D情況的不同，具有置0、置1功能的電路，都稱為D觸發(fā)器。CP=1期間有效波形圖在數(shù)字電路中，凡在CP時鐘脈沖控制下，根據(jù)輸入信號D情21主從JK觸發(fā)器01主從JK觸發(fā)器0122功能表波形圖功能表波形圖23（1）分辨率A/D轉(zhuǎn)換器的分辨率用輸出二進制數(shù)的位數(shù)表示，位數(shù)越多，誤差越小，轉(zhuǎn)換精度越高。例如，輸入模擬電壓的變化范圍為0～5V，輸出8位二進制數(shù)可以分辨的最小模擬電壓為5V×2－8＝20mV；而輸出12位二進制數(shù)可以分辨的最小模擬電壓為5V×2－12≈1.22mV。（2）相對精度在理想情況下，所有的轉(zhuǎn)換點應(yīng)當(dāng)在一條直線上。相對精度是指實際的各個轉(zhuǎn)換點偏離理想特性的誤差。（3）轉(zhuǎn)換速度轉(zhuǎn)換速度是指完成一次轉(zhuǎn)換所需的時間。轉(zhuǎn)換時間是指從接到轉(zhuǎn)換控制信號開始，到輸出端得到穩(wěn)定的數(shù)字輸出信號所經(jīng)過的這段時間。模數(shù)轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)（1）分辨率模數(shù)轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)24（1）分辨率分辨率用輸入二進制數(shù)的有效位數(shù)表示。在分辨率為n位的D/A轉(zhuǎn)換器中，輸出電壓能區(qū)分2n個不同的輸入二進制代碼狀態(tài)，能給出2n個不同等級的輸出模擬電壓。分辨率也可以用D/A轉(zhuǎn)換器的最小輸出電壓與最大輸出電壓的比值來表示。10位D/A轉(zhuǎn)換器的分辨率為：（2）轉(zhuǎn)換精度D/A轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度是指輸出模擬電壓的實際值與理想值之差，即最大靜態(tài)轉(zhuǎn)換誤差。（3）輸出建立時間從輸入數(shù)字信號起，到輸出電壓或電流到達(dá)穩(wěn)定值時所需要的時間，稱為輸出建立時間。數(shù)模轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)（1）分辨率數(shù)模轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)25電力半導(dǎo)體器件常用的電力半導(dǎo)體器件有：普通晶閘管（SCR）、門極關(guān)斷晶閘管(GTO)、電力晶體管(GTR)、電力MOS場效應(yīng)晶體管(MOSFET）、絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)、MOS柵控晶閘管(MCT)功率集成電路(PIC)等電力半導(dǎo)體器件常用的電力半導(dǎo)體器件有：26電力晶體管電力晶體管(簡稱GTR)屬于電流控制型器件，是一種耐壓高、電流容量大的雙極型大功率品體管。其基本結(jié)構(gòu)和工作原理與小功率晶體管類似，也有PNP型和NPN型兩種。在電力電子技術(shù)中，電力晶體管作為大功率的開關(guān)器件，主要工作于截止和飽和兩種狀態(tài)電力晶體管電力晶體管(簡稱GTR)屬于電流控制型器件，是一種27安全工作區(qū)（SOA）最高電壓UCCM、集電極最大電流ICM、最大耗散功率PCM、二次擊穿臨界線限定

安全工作區(qū)（SOA）最高電壓UCCM、集電極最大電流ICM、28GTR的二次擊穿現(xiàn)象

一次擊穿

集電極電壓升高至擊穿電壓時，IC迅速增大，出現(xiàn)雪崩擊穿

只要IC不超過限度，GTR一般不會損壞，工作特性也不變

二次擊穿

一次擊穿發(fā)生時IC增大到某個臨界點時會突然急劇上升，并伴隨電壓的陡然下降

常常立即導(dǎo)致器件的永久損壞，或者工作特性明顯衰變GTR的二次擊穿現(xiàn)象

一次擊穿29GTR的基極驅(qū)動驅(qū)動電路GTR的基極驅(qū)動驅(qū)動電路30典型基極電流波形典型基極電流波形31GTR對基極驅(qū)動的一般要求是：開通時要過驅(qū)動(IB＝IB1)，以縮短晶體管的導(dǎo)通時間；正常導(dǎo)通時要淺飽和(IB=IB2)，以利于晶體管的關(guān)斷；關(guān)斷時要反偏(IB=IB3)，以縮短晶體管的關(guān)斷時間。GTR對基極驅(qū)動的一般要求是：32GTR具有控制方便、開關(guān)時間短、高頻特性好和通態(tài)壓降較低等優(yōu)點，其主要缺點是存在局部過熱引起的二次擊穿現(xiàn)象。目前，GTR的最大容量為1200V／400A，最佳工作頻率約為1—10kHz，適用于500V·A以下的應(yīng)用場合。GTR具有控制方便、開關(guān)時間短、高頻特性好和通態(tài)壓降較低等33電力場效應(yīng)晶體管電力MOSFET的特點是驅(qū)動簡單。驅(qū)動功率小，而且開關(guān)時間很短，一般為ns數(shù)量級，工作作頻率可達(dá)：50—100kHz，其控制較為方便。熱穩(wěn)定性好風(fēng)沒有二次擊穿現(xiàn)象，耐過流和抗干擾能力強，安全工作區(qū)(S0A)寬，但其容量較小，耐壓較低。目前．電力M0SFET的耐壓等級為1000V．電流等級為200A，因此電力M0SFET現(xiàn)主要用于各種小容量電力電子裝置。電力場效應(yīng)晶體管電力MOSFET的特點是驅(qū)動簡單。驅(qū)動功率34絕綴柵雙極型晶體管(IGBT）絕緣柵雙極型晶體管(簡稱IGBT)是由單極型MOS管和雙極型GTR復(fù)合而成的新型功率器件，它既具有單極型MOS管的輸入阻抗高、開關(guān)速度快的優(yōu)點，又具有雙極型電力晶體管的電流密度高、導(dǎo)通壓降低的優(yōu)點。屬于電壓控制型功率器件絕綴柵雙極型晶體管(IGBT）絕緣柵雙極型晶體管(簡稱IGB35器件電流的選擇選擇器件的額定電流時，必須考慮到不同器件額定電流的表示方法有所不同，如普通晶閘管、快速晶閘管的額定電流是工頻正弦半波電流(波形系數(shù)Kf＝1.57)平均值，而雙向晶閘管用電流的有效值表示，GTO、GTR、MOSFET和IGBT等則用電流的峰值表示，因此必須根據(jù)實際使用的器件來選擇器件的額定電流。器件電流的選擇選擇器件的額定電流時，必須考慮到不同器件額定電36電力電子器件器件的保護過電壓的產(chǎn)生及過電壓保護過電流保護緩沖電路電力電子器件器件的保護過電壓的產(chǎn)生及過電壓保護37過電壓的產(chǎn)生外因過電壓：主要來自雷擊和系統(tǒng)操作過程等外因操作過電壓：由分閘、合閘等開關(guān)操作引起雷擊過電壓：由雷擊引起內(nèi)因過電壓：主要來自電力電子裝置內(nèi)部器件的開關(guān)過程換相過電壓：晶閘管或與全控型器件反并聯(lián)的二極管在換相結(jié)束后，反向電流急劇減小，會由線路電感在器件兩端感應(yīng)出過電壓。關(guān)斷過電壓：全控型器件關(guān)斷時，正向電流迅速降低而由線路電感在器件兩端感應(yīng)出的過電壓。電力電子裝置可能的過電壓——

外因過電壓和內(nèi)因過電壓過電壓的產(chǎn)生外因過電壓：主要來自雷擊和系統(tǒng)操作過程等外因電力38過電壓保護過電壓保護措施圖過電壓抑制措施及配置位置F

避雷器D

變壓器靜電屏蔽層C

靜電感應(yīng)過電壓抑制電容RC1

閥側(cè)浪涌過電壓抑制用RC電路RC2

閥側(cè)浪涌過電壓抑制用反向阻斷式RC電路RV

壓敏電阻過電壓抑制器RC3

閥器件換相過電壓抑制用RC電路RC4

直流側(cè)RC抑制電路RCD

閥器件關(guān)斷過電壓抑制用RCD電路過電壓保護過電壓保護措施圖過電壓抑制措施及配置位置39過電流保護過電流——過載和短路兩種情況同時采用幾種過電流保護措施，提高可靠性和合理性。電子電路作為第一保護措施，快熔僅作為短路時的部分區(qū)段的保護，直流快速斷路器整定在電子電路動作之后實現(xiàn)保護，過電流繼電器整定在過載時動作。過電流保護措施及配置位置過電流保護過電流——過載和短路兩種情況同時采用幾種過電流保護40過電流保護全保護：過載、短路均由快熔進行保護，適用于小功率裝置或器件裕度較大的場合。短路保護：快熔只在短路電流較大的區(qū)域起保護作用。對重要的且易發(fā)生短路的晶閘管設(shè)備，或全控型器件，需采用電子電路進行過電流保護。常在全控型器件的驅(qū)動電路中設(shè)置過電流保護環(huán)節(jié)，響應(yīng)最快。快熔對器件的保護方式：全保護和短路保護兩種過電流保護全保護：過載、短路均由快熔進行保護，適用于小功率裝41緩沖電路關(guān)斷緩沖電路（du/dt抑制電路）——吸收器件的關(guān)斷過電壓和換相過電壓，抑制du/dt，減小關(guān)斷損耗。開通緩沖電路（di/dt抑制電路）——抑制器件開通時的電流過沖和di/dt，減小器件的開通損耗。復(fù)合緩沖電路——關(guān)斷緩沖電路和開通緩沖電路的結(jié)合。按能量的去向分類法：耗能式緩沖電路和饋能式緩沖電路（無損吸收電路）。通常將緩沖電路專指關(guān)斷緩沖電路，將開通緩沖電路叫做di/dt抑制電路。緩沖電路(SnubberCircuit)

：

又稱吸收電路，抑制器件的內(nèi)因過電壓、du/dt、過電流和di/dt，減小器件的開關(guān)損耗。緩沖電路關(guān)斷緩沖電路（du/dt抑制電路）——吸收器件的關(guān)斷42緩沖電路緩沖電路作用分析無緩沖電路：有緩沖電路：di/dt抑制電路和充放電型RCD緩沖電路及波形a)電路b)波形關(guān)斷時的負(fù)載線緩沖電路緩沖電路作用分析di/dt抑制電路和關(guān)斷時的負(fù)載線43緩沖電路充放電型RCD緩沖電路，適用于中等容量的場合。di/dt抑制電路和充放電型RCD緩沖電路及波形a)電路其中RC緩沖電路主要用于小容量器件，而放電阻止型RCD緩沖電路用于中或大容量器件。另外兩種常用的緩沖電路RC吸收電路放電阻止型RCD吸收電路緩沖電路充放電型RCD緩沖電路，適用于中等容量的場合。di/44第二章電機本章主要介紹直流電機和交流電機的工作原理、機械特性、運行狀態(tài)及特點；控制電機的特點與應(yīng)用第二章電機本章主要介紹直流電機和交流電機的工作原理、45直流電機工作原理換向片和電源固定聯(lián)接，線圈無論怎樣轉(zhuǎn)動，總是上半邊的電流向里，下半邊的電流向外。電刷壓在換向片上直流電源電刷換向器線圈FFU+–NS電刷換向片II直流電機工作原理直流電源電刷換向器線圈FFU+–NS電刷換向46直流電機的結(jié)構(gòu)與分類直流的結(jié)構(gòu)定子作用是產(chǎn)生磁場和作電機的機械支撐，它包括主磁極、換向極、機座、端蓋、軸承、電刷裝置等。轉(zhuǎn)子又稱電樞，是用來產(chǎn)生感應(yīng)電動勢實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵部分。它包括電樞鐵心和電樞繞組、換向器、轉(zhuǎn)軸、風(fēng)扇等。機座磁極勵磁繞組轉(zhuǎn)子直流電機的結(jié)構(gòu)與分類直流的結(jié)構(gòu)機座磁極勵磁轉(zhuǎn)子47直流電動機的分類

按它勵磁繞組在電路中聯(lián)接方式（即勵磁方式）可分為他勵、并勵、串勵和復(fù)勵四種。他勵電動機——勵磁繞組和電樞繞組分別由不同的直流電源供電。并勵電動機——勵磁繞組和電樞繞組并聯(lián)，由同一直流電源供電。串勵電動機——勵磁繞組和電樞繞組串聯(lián)后接于直流電源。復(fù)勵電動機——有并勵和串勵兩個繞組，它們分別與電樞繞組并聯(lián)和串聯(lián)。直流電動機的分類48直流電機的銘牌數(shù)據(jù)凡表征電機額定運行情況的各種數(shù)據(jù)，稱為額定值。額定值一般都標(biāo)注在電機的銘牌上，所以也稱為銘牌數(shù)據(jù)，它是正確合理使用電機的依據(jù)。額定電壓

UN（

V）在額定情況下，電刷兩端輸出（發(fā)電機）或輸入（電動機）的電壓。額定電流IN（A）在額定情況下，允許電機長期流出或流入的電流。額定功率（額定容量）PN（kW）電機在額定情況下允許輸出的功率。額定轉(zhuǎn)速nN（r／min）在額定功率、額定電壓、額定電流時電機的轉(zhuǎn)速。額定效率ηN輸出功率與輸入功率之比，稱為電機的額定效率直流電機的銘牌數(shù)據(jù)凡表征電機額定運行49感應(yīng)電勢

電樞通入電流后，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使電機在磁場中轉(zhuǎn)動起來。通電線圈在磁場中轉(zhuǎn)動，又會在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢（用E表示）。根據(jù)右手定則知，E和原通入的電流方向相反，其大小為：電磁轉(zhuǎn)矩KE：與電機結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)n：電動機轉(zhuǎn)速

：磁通KT：與線圈的結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)（與線圈大小，磁極的對數(shù)等有關(guān)）

：線圈所處位置的磁通Ia：電樞繞組中的電流直流電機的電樞電勢和電磁轉(zhuǎn)距感應(yīng)電勢KE：與電機結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)n：電動機轉(zhuǎn)速50直流電機的磁場直流電機運行時除了主磁極外，若電樞繞組中有電流流過，還將產(chǎn)生電樞磁場。這兩個磁場在氣隙中相互影響，相互疊加，合成了氣隙磁場。它將直接影響電機的電樞電勢和電磁轉(zhuǎn)矩。直流電機的空載磁場直流電機負(fù)載時的磁場直流電機的電樞反應(yīng)

直流電機的換向換向是指電機旋轉(zhuǎn)時，電樞繞組元件從一條支路，經(jīng)過電刷短路，進入另一條支路，其電流方向改變的過程。換向的外觀表現(xiàn)是在電刷和換向器間常出現(xiàn)火花。若火花在電刷下的范圍很小，亮度很弱，呈現(xiàn)蘭色，對電機并無危害。若電刷下火花范圍較大、比較強烈，對電機會有危害。改善換向的方法安裝換向極正確選用電刷

直流電機的磁場和換向直流電機的磁場直流電機的磁場和換向51調(diào)速及其指標(biāo)調(diào)速范圍（D）是指電動機拖動額定負(fù)載時，所能達(dá)到的最大轉(zhuǎn)速與最小轉(zhuǎn)速之比。靜差率（又稱相對穩(wěn)定性）（δ）是指負(fù)載轉(zhuǎn)矩變化時，電動機的轉(zhuǎn)速隨之變化的程度。調(diào)速的平滑性在一定的調(diào)速范圍內(nèi)，調(diào)速的級數(shù)越多越平滑，相鄰兩級轉(zhuǎn)速之比稱為平滑系數(shù)（φ）。φ值越接近1則平滑性越好。調(diào)速的經(jīng)濟性是指調(diào)速所需設(shè)備投資和調(diào)速過程中的能量損耗。調(diào)速時電動機的容許輸出是指在電動機得到充分利用的情況下，在調(diào)速過程中所能輸出的最大功率和轉(zhuǎn)矩。調(diào)速方法

電樞串電阻調(diào)速降低電樞電壓調(diào)速減弱磁通調(diào)速直流電動機的調(diào)速調(diào)速及其指標(biāo)直流電動機的調(diào)速52電樞串電阻調(diào)速原理在電樞中串入電阻，使n、

n0不變，即電機的特性曲線變陡（斜率變大），在相同力矩下，n

特點

電樞回路串電阻調(diào)速時，所串電阻越大，穩(wěn)定運行轉(zhuǎn)速越低。所以，這種方法只能在低于額定轉(zhuǎn)速的范圍內(nèi)調(diào)速。電樞電路串電阻調(diào)速，設(shè)備簡單，但串入電阻后機械特性變軟，轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性較差，電阻上的功率損耗較大。適用場合這種調(diào)速方法適用于調(diào)速性能要求不高的中、小型電機。

nn0RaRa+

RT電樞串電阻調(diào)速原理nn0RaRa+RT53原理

由轉(zhuǎn)速特性方程知：調(diào)電樞電壓U，n0變化，斜率不變，所以調(diào)速特性是一組平行曲線。特點工作時電樞電壓一定，電壓調(diào)節(jié)時，不允許超過UN，而n

U，所以調(diào)速只能向下調(diào)?？傻玫狡交?、無級調(diào)速。調(diào)速幅度較大。適用場合

這種調(diào)速方法適用于對調(diào)速性能要求較高的設(shè)備，如造紙機、軋鋼機等。降低電樞電壓調(diào)速nn0"n0'n0電壓降低T原理降低電樞電壓調(diào)速nn0"n0'n0電壓降低T54減弱磁通調(diào)速原理機械特性曲線特點調(diào)速平滑，可做到無級調(diào)速，但只能向上調(diào)，受機械本身強度所限，n不能太高。調(diào)的是勵磁電流（該電流比電樞電流小得多），調(diào)節(jié)控制方便。適用場合弱磁調(diào)速只能在高于額定轉(zhuǎn)速的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。（

減?。㏕LRf增加Tn

減弱磁通調(diào)速原理（減小）TLRfTn55直流電動機的制動制動的概念

電動機的電磁轉(zhuǎn)矩方向與旋轉(zhuǎn)方向相反時，就稱為電動機處于制動狀態(tài)。

制動的分類機械制動電磁的制動電氣制動的方法能耗制動反接制動回饋制動直流電動機的制動制動的概念56接線圖原理

停車時，電樞從電源斷開,接到電阻上，這時：由于慣性電樞仍保持原方向運動，感應(yīng)電動勢方向也不變，電動機變成發(fā)電機，電樞電流的方向與感應(yīng)電動勢相同，從而電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)向相反，起制動作用。這種制動是把貯存在系統(tǒng)中的動能變換成電能，消耗在制動電阻中，故稱為能耗制動。特點

能耗制動的機械特性是一條電樞電壓為零、電樞串電阻的人為機械特性。改變制動電阻的大小，可以得到不同斜率的特性曲線。Rz越小，特性曲線的斜率越小，曲線就越平，制動轉(zhuǎn)矩就越大，制動作用就越強。能耗制動MUUfIf+–R運行制動K接線圖能耗制動MUUfIf+–R運行制動K57反接制動分類電樞反接制動倒拉反接制動電樞反接制動接線圖電樞反接制動原理制動時加到電樞繞組兩端的電壓極性與電動機正轉(zhuǎn)時相反。因旋轉(zhuǎn)方向未變，磁場方向未變，感應(yīng)電勢方向也不變。電樞電流為負(fù)值，表明其方向與正轉(zhuǎn)時相反。由于電流方向改變，磁通方向未變，因此電磁轉(zhuǎn)矩方向改變了。電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速方向相反，產(chǎn)生制動作用使轉(zhuǎn)速迅速下降。這種因電樞兩端電壓極性的改變而產(chǎn)生的制動，稱為電樞反接制動。特點

電樞反接制動的最初瞬時，作用在電樞回路的電壓（U+Ea）≈2U，因此必須在電樞電壓反接的同時在電樞回路中串入制動電阻Rz，以限制過大的制動電流。MUUfIf+–R運行制動反接制動分類MUUfIf+–R運行制動58回饋制動原理

當(dāng)電動機在電動狀態(tài)運行時，由于某種因素，如用電動機拖動機車下坡，使電動機的轉(zhuǎn)速高于理想空載轉(zhuǎn)速，此時n>n0，使得Ea>U，電樞電流為與電動狀態(tài)時相反，因磁通方向未變，則電磁轉(zhuǎn)矩T的方向隨著Ia的反向而反向，對電動機起到制動作用。在電動狀態(tài)時電樞電流從電網(wǎng)的正端流向電動機，而在制動時，電樞電流從電樞流向電網(wǎng)，因而稱為回饋制動。

特點回饋制動時，n>n0，Ia和T均為負(fù)值，所以它的機械特性曲線是電動狀態(tài)的機械特性曲線向第二象限的延伸。電樞回路串電阻將使特性曲線的斜率增大。

回饋制動原理59交流電機同步電機主要用作發(fā)電機，異步電機主要用作電動機。交流電機主要有同步電機和異步電機兩種，這里僅介紹三相異步電動機。交流電機同步電機主要用作發(fā)電機，異步電機主要用作電動機。60對稱三相繞組所謂三相對稱繞組就是三個外形、尺寸、匝數(shù)都完全相同、首端彼此互隔120o、對稱地放置到定子槽內(nèi)的三個獨立的繞組，如圖所示。?AYCBZ(?)電流出(

)電流入?X?AXBYCZ對稱三相繞組所謂三相對稱繞組就是三個外形、尺寸、匝數(shù)都完全相61旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生由于三相電流隨時間的變化是連續(xù)的，且極為迅速，為了能考察它所產(chǎn)生的合成磁效應(yīng)，說明旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生，我們可以選定ωt=60o、120o180o三個特定瞬間。磁力線如圖所示。

并規(guī)定：電流為正值時，從每相線圈的首端入、末端出；電流為負(fù)值時，從末端入、首端出。用符號⊙表示電流流出，用×表示電流流入。由于磁力線是閉合曲線，對它的磁極的性質(zhì)作如下假定：磁力線由定子進入轉(zhuǎn)子時，該處的磁場呈現(xiàn)N極磁性；反之，則呈現(xiàn)S極磁性。XBZAYCAXYCBZAXYCBZ旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生由于三相電流隨時間的變化是連續(xù)的，且極為迅速62當(dāng)三相對稱電流通入三相對稱繞組，必然會產(chǎn)生一個大小不變，且在空間以一定的轉(zhuǎn)速不斷旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場。旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向是由通入三相繞組中的電流的相序決定的。即當(dāng)通入三相對稱繞組的對稱三相電流的相序發(fā)生改變時，即將三相電源中的任意兩相繞組接線互換，旋轉(zhuǎn)磁場就會改變方向。旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)速度為旋轉(zhuǎn)磁場的性質(zhì)當(dāng)三相對稱電流通入三相對稱繞組，必然會產(chǎn)生一個大小不變，且在63三相異步電動機的工作原理當(dāng)定子接通三相電源后，即在定、轉(zhuǎn)子之間的氣隙內(nèi)建立了一同步速為n1的旋轉(zhuǎn)磁場。磁場旋轉(zhuǎn)時將切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體，根據(jù)電磁感應(yīng)定律可知，在轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中將產(chǎn)生感應(yīng)電勢，其方向可由右手定則確定。磁場逆時針方向旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)體相對磁極為順時針方向切斷磁力線。轉(zhuǎn)子上半邊導(dǎo)體感應(yīng)電勢的方向為進去的，用×表示；下半邊導(dǎo)體感應(yīng)電勢的方向為出來的，用⊙表示。因轉(zhuǎn)子繞組是閉合的，導(dǎo)體中有電流，電流方向與電勢相同。載流導(dǎo)體在磁場中要受到電磁力，其方向由左手定則確定。這樣，在轉(zhuǎn)子導(dǎo)條上形成一個逆時針方向的電磁轉(zhuǎn)矩。于是轉(zhuǎn)子就跟著旋轉(zhuǎn)磁場逆時針方向轉(zhuǎn)動。三相異步電動機的工作原理當(dāng)定子接通三相電源后，即在定、轉(zhuǎn)子之64轉(zhuǎn)差率同步轉(zhuǎn)速(磁場旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速)轉(zhuǎn)差率的定義轉(zhuǎn)差率為旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速和電動機轉(zhuǎn)速之差。即：轉(zhuǎn)差率同步轉(zhuǎn)速(磁場旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速)65三相異步電動機的結(jié)構(gòu)異步電動機的定子由機座、定子鐵心和定子繞組三部分組成。異步電動機的轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組及轉(zhuǎn)軸等部件組成。它的作用是帶動其它機械設(shè)備旋轉(zhuǎn)。異步電動機的分類

鼠籠式繞線式

YBZXAC轉(zhuǎn)子定子定子繞組（三相）機座三相異步電動機的結(jié)構(gòu)異步電動機的定子YBZXAC轉(zhuǎn)子定子定子66三相異步電動機的銘牌型號額定值額定功率PN——是指電動機在額定負(fù)載運行時，軸上所輸出的機械功率，單位W和kW。額定電壓UN——是指電動機正常工作時，定子繞組所加的線電壓，單位V。額定電流IN——是指電動機輸出功率時，定子繞組允許長期通過的線電流，單位A。額定頻率fN——我國的電網(wǎng)頻率為50Hz。額定轉(zhuǎn)速nN——是指電動機在額定狀態(tài)下，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，單位r/min。絕緣等級——是指電動機所用絕緣材料的等級。工作方式

連續(xù)工作制短時工作制斷續(xù)周期工作制

極數(shù)機座長度代號L-長；M-中；S-短Y-100L-2異步電動機機座中心高三相異步電動機的銘牌型號極數(shù)機座長度代號Y-100L-2異67第三章晶閘管變流技術(shù)本章重點介紹晶閘管整流的基本概念晶閘管是一種大功率的可控半導(dǎo)體器件。普通型晶閘管具有反向阻斷特性，故又稱為逆阻型晶問管。近年來，出現(xiàn)了許多派生型晶閘管，如快速型、雙向型、關(guān)斷型和逆導(dǎo)型等晶閘管。各種晶間管具有體積小、重量輕、效串高、壽命長、控制靈敏等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于可控整流、逆變、斬波、調(diào)壓及無觸點開父等大功率的電能轉(zhuǎn)換和自動控制領(lǐng)域。第三章晶閘管變流技術(shù)本章重點介紹晶閘管整流的基本概念68晶閘管整流電路整流電路的分類：按組成的器件可分為不可控、半控、全控三種。按電路結(jié)構(gòu)可分為橋式電路和零式電路。按交流輸入相數(shù)分為單相電路和多相電路。按變壓器二次側(cè)電流的方向是單向或雙向，又分為單拍電路和雙拍電路。晶閘管整流電路69VT的a移相范圍為180。簡單，但輸出脈動大，變壓器二次側(cè)電流中含直流分量，造成變壓器鐵芯直流磁化。實際上很少應(yīng)用此種電路。分析該電路的主要目的建立起整流電路的基本概念。輸出電壓

單相半波可控整流電路的特點VT的a移相范圍為180。單相半波可控整流電路的特點70VT的a移相范圍為180。簡單，但輸出脈動大，變壓器二次側(cè)電流中不含直流分量，因而不會造成變壓器鐵芯直流磁化。負(fù)載為直流電動機時，如果出現(xiàn)電流斷續(xù)，則電動機的機械特性將很軟。為了克服此缺點，一般在主電路中直流輸出側(cè)串聯(lián)一個平波電抗器。平波電抗器電感值可由下式求出。單相橋式全控整流電路特點VT的a移相范圍為180。平波電抗器電感值可由下式求出。71（2）對觸發(fā)脈沖的要求：按VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6的順序，相位依次差60。共陰極組VT1、VT3、VT5的脈沖依次差120

，共陽極組VT4、VT6、VT2也依次差120。同一相的上下兩個橋臂，即VT1與VT4，VT3與VT6，VT5與VT2，脈沖相差180。三相橋式全控整流電路的特點（1）2管同時通形成供電回路，其中共陰極組和共陽極組各1，且不能為同1相器件。三相橋式全控整流電路的特點（1）2管同時通形成供電回路，72（3）ud一周期脈動6次，每次脈動的波形都一樣，故該電路為6脈波整流電路。（4）需保證同時導(dǎo)通的2個晶閘管均有脈沖可采用兩種方法：一種是寬脈沖觸發(fā)一種是雙脈沖觸發(fā)（常用）(5）晶閘管承受的電壓波形與三相半波時相同，晶閘管承受最大正、反向電壓的關(guān)系也相同。（3）ud一周期脈動6次，每次脈動的波形都一樣，故該電路為673定量分析當(dāng)整流輸出電壓連續(xù)時（即帶阻感負(fù)載時，或帶電阻負(fù)載a≤60

時）的平均值為：帶電阻負(fù)載且a>60

時，整流電壓平均值為：輸出電流平均值為：Id=Ud/R定量分析當(dāng)整流輸出電壓連續(xù)時（即帶阻感負(fù)載時，或帶電阻負(fù)載a74

變壓器漏抗對各種整流電路的影響②電路形式單相全波單相全控橋三相半波三相全控橋m脈波整流電路①各種整流電路換相壓降和換相重疊角的計算注：①單相全控橋電路中，環(huán)流ik是從-Id變?yōu)镮d。本表所列通用公式不適用；

②三相橋等效為相電壓等于的6脈波整流電路，故其m=6，相電壓按代入。變壓器漏抗對各種整流電路的影響75變壓器漏感對整流電路影響的一些結(jié)論:出現(xiàn)換相重疊角g

，整流輸出電壓平均值Ud降低。整流電路的工作狀態(tài)增多。晶閘管的di/dt減小，有利于晶閘管的安全開通。有時人為串入進線電抗器以抑制晶閘管的di/dt。換相時晶閘管電壓出現(xiàn)缺口，產(chǎn)生正的du/dt，可能使晶閘管誤導(dǎo)通，為此必須加吸收電路。換相使電網(wǎng)電壓出現(xiàn)缺口，成為干擾源。變壓器漏感對整流電路影響的一些結(jié)論:出現(xiàn)換相重疊角g，整流76逆變的概念

逆變——與整流相對應(yīng)，直流電變成交流電。交流側(cè)接電網(wǎng)，為有源逆變。交流側(cè)接負(fù)載，為無源逆變。逆變與變頻變頻電路：分為交交變頻和交直交變頻兩種。交直交變頻由交直變換（整流）和直交變換兩部分組成，后一部分就是逆變。主要應(yīng)用各種直流電源，如蓄電池、干電池、太陽能電池等。交流電機調(diào)速用變頻器、不間斷電源、感應(yīng)加熱電源等電力電子裝置的核心部分都是逆變電路。逆變的概念逆變——與整流相對應(yīng)，直流電變成交流電。77逆變電路逆變是整流的逆向過程，即把直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟?。晶閘管逆變電路可以分為二大類：第一類稱為有源逆變，它將直流電逆變?yōu)榕c電網(wǎng)同頻率的交流電并反送到交流電網(wǎng)去，其工作過程為直流電—逆變器一交流電—交流電網(wǎng)；第二類稱為無源逆變．它將直流電逆變?yōu)槟骋活l率或可變頻率的交流電供給負(fù)載使用，其工作過程為直流電一逆變器一交流電一用電器（負(fù)載）。逆變電路逆變是整流的逆向過程，即把直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟?。晶閘管78實現(xiàn)有源逆變的條件是：1)變流器直流側(cè)的負(fù)載，不僅要有大電感而且還要有直流電源Ed，并要求電源電動勢Ed的極性必須與晶閘管導(dǎo)電電流方向一致且其值要稍大于變流器直流側(cè)的輸出平均電壓Ud，即|Ed|＞|Ud|。2)變流器必須工作在β＜900(即α＞900)區(qū)域，使變流器直流側(cè)輸出的直流平均電壓Ud為負(fù)值。實現(xiàn)有源逆變的條件是：1)變流器直流側(cè)的負(fù)載，不僅要79逆變電路的基本工作原理S1、S4閉合，S2、S3斷開時，負(fù)載電壓uo為正。S1、S4斷開，S2、S3閉合時，負(fù)載電壓uo為負(fù)。直流電交流電逆變電路的基本工作原理S1、S4閉合，S2、S3斷開時，負(fù)載801）逆變電路的分類——根據(jù)直流側(cè)電源性質(zhì)的不同電壓型逆變電路——又稱為電壓源型逆變電路VoltageSourceTypeInverter-VSTI直流側(cè)是電壓源電流型逆變電路——又稱為電流源型逆變電路CurrentSourceTypeInverter-VSTI直流側(cè)是電流源1）逆變電路的分類——根據(jù)直流側(cè)電源性質(zhì)的不同電壓型逆812）電壓型逆變電路的特點(1)直流側(cè)為電壓源或并聯(lián)大電容，直流側(cè)電壓基本無脈動。(2)輸出電壓為矩形波，輸出電流因負(fù)載阻抗不同而不同。(3)阻感負(fù)載時需提供無功功率。為了給交流側(cè)向直流側(cè)反饋的無功能量提供通道，逆變橋各臂并聯(lián)反饋二極管。2）電壓型逆變電路的特點(1)直流側(cè)為電壓源或并聯(lián)大電82由四個橋臂構(gòu)成，每個橋臂的晶閘管各串聯(lián)一個電抗器，用來限制晶閘管開通時的di/dt。工作方式為負(fù)載換相。電容C和L、R構(gòu)成并聯(lián)諧振電路。輸出電流波形接近矩形波，含基波和各奇次諧波，且諧波幅值遠(yuǎn)小于基波。3）電流型逆變電路的特點由四個橋臂構(gòu)成，每個橋臂的晶閘管各串聯(lián)一個電抗器，用來限制晶83逆變電路的區(qū)分負(fù)載為大電感的整流電路可看為電流型整流電路。電容濾波的整流電路可看成為電壓型整流電路。逆變電路的區(qū)分負(fù)載為大電感的整流電路可看為電流型整流電路。84第四章自動控制系統(tǒng)的基本知識本章應(yīng)重點掌握自動控制系統(tǒng)的基本概念，自動調(diào)速系統(tǒng)的性能指標(biāo)，各種調(diào)節(jié)器的基本控制規(guī)律、特點和應(yīng)用知識。第四章自動控制系統(tǒng)的基本知識本章應(yīng)重點掌握自動控制系統(tǒng)的85自動控制理論簡介自動控制理論是研究自動控制共同規(guī)律的技術(shù)科學(xué)。自動控制理論按其發(fā)展過程，可分為經(jīng)典控制理論和現(xiàn)代控制理論兩大部分。經(jīng)典控制理論，以傳遞函數(shù)為基礎(chǔ)，主要研究單輸入、單輸出的反饋控制系統(tǒng)，采用的主要研究方法有時域分析法、棍軌跡和頻率法。現(xiàn)代控制理論以狀態(tài)空間法為甚礎(chǔ)，主要研究多變量、變參數(shù)、非線性、高精度及高效能守各種復(fù)雜控制系統(tǒng)。自動控制理論簡介自動控制理論是研究自動控制共同規(guī)律的技術(shù)86研究對象數(shù)學(xué)工具常用分析方法局限性經(jīng)典控制理論單輸入-單輸出線性定常系統(tǒng)微分方程，傳遞函數(shù)時域分析法，頻域分析法,根軌跡分析法對復(fù)雜多變量系統(tǒng)、時變和非線性系統(tǒng)無能為力現(xiàn)代控制理論多輸入-多輸出變系數(shù)，非線性等系統(tǒng)線性代數(shù)、矩陣?yán)碚摖顟B(tài)空間法比較繁瑣（但由于計算機技術(shù)的的迅速發(fā)展，這一局限性已克服)研究對象數(shù)學(xué)工具常用分析方法局限性經(jīng)典控制理論單輸入-單輸出87一、自動控制系統(tǒng)

自動控制系統(tǒng)是指由控制裝置與被控對象結(jié)合起來的，能夠?qū)Ρ豢貙ο蟮囊恍┪锢砹窟M行自動控制的一個有機整體。1.被控對象：（要求實現(xiàn)自動控制的機器設(shè)備或生產(chǎn)過程）2.被控制量：（指被控制系統(tǒng)所要控制的物理量，一般指系統(tǒng)的輸出量）一、自動控制系統(tǒng)自動控制系統(tǒng)是指由控制裝置與被控對象結(jié)合883.給定值：（根據(jù)生產(chǎn)要求，被控制量需要達(dá)到的數(shù)值）4.擾動：（破壞控制量與被控制量之間正常函數(shù)關(guān)系的因素，稱為系統(tǒng)的擾動。如擾動來自外部，叫做外擾，如果擾動來自內(nèi)部，如系統(tǒng)中各元件參數(shù)的變化，稱為內(nèi)擾）

給定值和擾動通稱為輸入量。5.控制裝置：（能夠?qū)Ρ豢貙ο笃鹂刂谱饔玫脑O(shè)備總稱）3.給定值：（根據(jù)生產(chǎn)要求，被控制量需要達(dá)到的數(shù)值）89例1.下面是一個具體的開環(huán)控制系統(tǒng)的例子，直流電機轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)。電位器（產(chǎn)生給定電壓ur）如果0~10V轉(zhuǎn)速0~1000轉(zhuǎn)方框圖為：電位器電壓放大器可控硅功放直流電動機Purukn擾動ua例1.下面是一個具體的開環(huán)控制系統(tǒng)的例子，903、閉環(huán)控制系統(tǒng)1定義：輸出量與輸入量之間有反向聯(lián)系，靠輸入量與主反饋信號之間的偏差對輸出量進行控制的系統(tǒng)叫閉環(huán)控制系統(tǒng)。反饋：是把系統(tǒng)輸出量全部或一部分回送到輸入端，以增強或減弱輸入信號的效應(yīng)。3、閉環(huán)控制系統(tǒng)91同開環(huán)系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)由于干擾引起的轉(zhuǎn)速誤差要小得多。如果極性接錯，這時電壓放大器的輸入，如果外來的電網(wǎng)電壓波動使電機的轉(zhuǎn)速n，則由測速發(fā)電機確定的則則uk，ua則n，則轉(zhuǎn)速越來越大，電動機損壞，失去控制?！答?。電位器電壓放大器可控硅放大器直流電動機測速機Purubuk-n擾動ua引入測速發(fā)電機，這時電壓放大器的輸入，如果外來的電網(wǎng)電壓波動使電機的轉(zhuǎn)速n，則由測速發(fā)電機確定的則則uk，ua則n，消除了偏差，控制轉(zhuǎn)速穩(wěn)定。——負(fù)反饋。同開環(huán)系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)由于干擾引起的轉(zhuǎn)速誤差要小得多。如果極92開環(huán)控制系統(tǒng)：1.結(jié)構(gòu)簡單經(jīng)濟2.調(diào)試方便3.抗干擾能力差，控制精度不高。閉環(huán)控制系統(tǒng)：1.系統(tǒng)具有糾正偏差的能力。2.抗擾性好，控制精度高。3.包含元件多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格高。4.參數(shù)應(yīng)選擇適當(dāng)。開環(huán)＋閉環(huán)＝復(fù)合控制系統(tǒng)（兼有兩者的優(yōu)點，精度很高）4、開環(huán)與閉環(huán)系統(tǒng)的比較開環(huán)控制系統(tǒng)：4、開環(huán)與閉環(huán)系統(tǒng)的比較93二、對控制系統(tǒng)的基本要求前面我們已經(jīng)講過，輸入信號和擾動是一個系統(tǒng)典型的外作用，但我們希望系統(tǒng)只受輸入信號的控制，而絲毫不受擾動的影響，所以我們只研究在輸入信號作用下，對系統(tǒng)性能的要求。去掉擾動后的自動控制系統(tǒng)原理圖控制器執(zhí)行機構(gòu)被控對象輸入信號給定值偏差-測量變送器輸出量二、對控制系統(tǒng)的基本要求前面我們已經(jīng)講過，輸入信94當(dāng)輸入信號突然發(fā)生跳變時，這時輸出量還處在原有的平衡狀態(tài)，這樣就出現(xiàn)了偏差，這個偏差控制輸出量達(dá)到新的平衡，這就是一個調(diào)節(jié)過程。t01輸入r(t)t01輸入c(t)12理想的調(diào)節(jié)過程實際當(dāng)輸入信號突然發(fā)生跳變時，這時輸出量還處在原有的平951、對系統(tǒng)性能的基本要求。階躍輸入是變化最劇烈，對系統(tǒng)最不利的外作用，如果系統(tǒng)在階躍函數(shù)作用下能滿足自動控制任務(wù)。那么，系統(tǒng)在其它緩慢變化的外作用下更能滿足要求。所以，常選用階躍函數(shù)作用典型輸入來研究系統(tǒng)的性能。階躍響應(yīng)的某些特征值，就是性能指標(biāo)，可以統(tǒng)一評價系統(tǒng)的性能?？偟膩碚f，希望實際的調(diào)節(jié)過程盡可能接近于理想的調(diào)節(jié)過程。工程上把它歸結(jié)為穩(wěn)、準(zhǔn)、快三個方面（1）穩(wěn)定性：就是指系統(tǒng)重新恢復(fù)平穩(wěn)狀態(tài)的能力，即過渡過程的收斂情況。1、對系統(tǒng)性能的基本要求。階躍輸入是變化最劇烈，對961、2、5最終趨于平衡狀態(tài)，這類系統(tǒng)是穩(wěn)定的。3振蕩發(fā)散，4單調(diào)發(fā)散。這類系統(tǒng)的過渡過程隨時間的推移而發(fā)散，無法正常工作，不穩(wěn)定。穩(wěn)定性是對控制系統(tǒng)的最基本要求。1、2、5最終趨于平衡狀態(tài)，這類系統(tǒng)是穩(wěn)定的。3振蕩發(fā)散，97（2）快速性：指過渡過程進行的時間長短。（曲線1要反復(fù)振蕩才能達(dá)到穩(wěn)態(tài)值，過渡過程持續(xù)時間很長。曲線2要經(jīng)長時間的緩慢爬升才能到穩(wěn)定值，系統(tǒng)響應(yīng)遲鈍，過渡過程時間也很長，快速性都不好，而曲線5快速趨于穩(wěn)定，即穩(wěn)且快，與理想的調(diào)節(jié)過程偏差最小。）（3）準(zhǔn)確性：指過渡過程結(jié)束后穩(wěn)態(tài)誤差越小越好。穩(wěn)態(tài)誤差：指過渡過程結(jié)束后，也就是進入穩(wěn)態(tài)過程后，希望的輸出量與實際輸出量之間的誤差，是恒量系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)精度的重要指標(biāo)。（2）快速性：指過渡過程進行的時間長短。982、系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)調(diào)速范圍D靜差率s兩者的關(guān)系穩(wěn)態(tài)誤差ess

穩(wěn)態(tài)誤差(靜差)是指當(dāng)系統(tǒng)由一個穩(wěn)定狀態(tài)過渡到另一個穩(wěn)定狀態(tài)后(如系統(tǒng)受擾動作用后又重新平衡時)，系統(tǒng)輸出量的期望值與穩(wěn)定時的實際值之間的偏差。穩(wěn)態(tài)誤差是系統(tǒng)控制精度或抗擾動能力的一種度量。穩(wěn)態(tài)誤差反映了系統(tǒng)的準(zhǔn)確程度，由其可將系統(tǒng)分為有靜差系統(tǒng)和無靜差系統(tǒng)。2、系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)調(diào)速范圍D993、系統(tǒng)動態(tài)性能指標(biāo)時間tr上升峰值時間tpAB超調(diào)量σ%=AB100%調(diào)節(jié)時間ts3、系統(tǒng)動態(tài)性能指標(biāo)時間tr上升峰值時間tpAB超調(diào)量σ100上升時間tr調(diào)節(jié)時間ts上升時間tr調(diào)節(jié)時間ts101trtpABσ%=100%BAtstrtpABσ%=100%BAts102三、調(diào)節(jié)器與傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)的概念適用于線性定常系統(tǒng)，它與線性常系數(shù)微分方程一一對應(yīng)。且與系統(tǒng)的動態(tài)特性一一對應(yīng)。傳遞函數(shù)不能反映系統(tǒng)或元件的學(xué)科屬性和物理性質(zhì)。物理性質(zhì)和學(xué)科類別截然不同的系統(tǒng)可能具有完全相同的傳遞函數(shù)。而研究某傳遞函數(shù)所得結(jié)論可適用于具有這種傳遞函數(shù)的各種系統(tǒng)。傳遞函數(shù)僅與系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)有關(guān)，與系統(tǒng)的輸入無關(guān)。只反映了輸入和輸出之間的關(guān)系，不反映中間變量的關(guān)系。傳遞函數(shù)的概念主要適用于單輸入單輸出系統(tǒng)。若系統(tǒng)有多個輸入信號，在求傳遞函數(shù)時，除了一個有關(guān)的輸入外，其它的輸入量一概視為零。傳遞函數(shù)忽略了初始條件的影響。傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)是s的有理分式，對實際系統(tǒng)而言分母的階次n大于分子的階次m，此時稱為n階系統(tǒng)。三、調(diào)節(jié)器與傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)的概念適用于線性定常系統(tǒng)，它與線1031、典型環(huán)節(jié)及其傳遞函數(shù)典型環(huán)節(jié)有比例、積分、慣性、振蕩、微分和延遲環(huán)節(jié)等多種。以下分別討論典型環(huán)節(jié)的時域特征和復(fù)域（s域）特征。時域特征包括微分方程和單位階躍輸入下的輸出響應(yīng)。s域特性研究系統(tǒng)的零極點分布。比例環(huán)節(jié)又稱為放大環(huán)節(jié)。k為放大系數(shù)。實例：分壓器，放大器，無間隙無變形齒輪傳動等。（一）比例環(huán)節(jié)：時域方程：傳遞函數(shù)：1、典型環(huán)節(jié)及其傳遞函數(shù)典型環(huán)節(jié)有比例、積分104

有一個0值極點。在圖中極點用“”表示，零點用“”表示。K表示比例系數(shù)，T稱為時間常數(shù)。（二）積分環(huán)節(jié)：時域方程：傳遞函數(shù)：00S平面j有一個0值極點。在圖中極點用“”表示，105積分環(huán)節(jié)實例：①RC圖中，為轉(zhuǎn)角，為角速度?？梢?，為比例環(huán)節(jié)， 為積分環(huán)節(jié)。②電動機（忽略慣性和摩擦）齒輪組積分環(huán)節(jié)實例：①RC圖中，為轉(zhuǎn)角，為角速度?？梢姡?06（三）慣性環(huán)節(jié)時域方程：傳遞函數(shù)：當(dāng)k=1時，輸入為單位階躍函數(shù)時,時域響應(yīng)曲線和零極點分布圖如下：通過原點的斜率為1/T，且只有一個極點（-1/T）。1yt00.632T通過原點切線斜率為1/TjRe0S平面（三）慣性環(huán)節(jié)時域方程：傳遞函數(shù)：當(dāng)k=1時，輸入為單位階躍107①R2C-+R1而R②C兩個實例：①R2C-+R1而R②C兩個實例：108（四）振蕩環(huán)節(jié)：時域方程：傳遞函數(shù)：上述傳遞函數(shù)有兩種情況：當(dāng)時，可分為兩個慣性環(huán)節(jié)相乘。即：傳遞函數(shù)有兩個實數(shù)極點：（四）振蕩環(huán)節(jié)：傳遞函數(shù)：上述傳遞函數(shù)有兩種情況：當(dāng)109y(t)t0單位階躍響應(yīng)曲線極點分布圖[分析]：y(t)的上升過程是振幅按指數(shù)曲線衰減的的正弦運動。與有關(guān)。反映系統(tǒng)的阻尼程度，稱為阻尼系數(shù)，稱為無阻尼振蕩圓頻率。當(dāng)時，曲線單調(diào)升，無振蕩。當(dāng)時，曲線衰減振蕩。越小，振蕩越厲害。則若，傳遞函數(shù)有一對共軛復(fù)數(shù)。還可以寫成：設(shè)輸入為：y(t)t0單位階躍響應(yīng)曲線極點分布圖[分析]：y(t)的上110分別稱為：純微分，一階微分和二階微分環(huán)節(jié)。微分環(huán)節(jié)沒有極點，只有零點。分別是零、實數(shù)和一對共軛零點（若）。在實際系統(tǒng)中，由于存在慣性，單純的微分環(huán)節(jié)是不存在的，一般都是微分環(huán)節(jié)加慣性環(huán)節(jié)。（五）微分環(huán)節(jié)：微分環(huán)節(jié)的時域形式有三種形式：①②③分別稱為：純微分，一階微分和二階微分環(huán)節(jié)。微分環(huán)節(jié)沒有極點，111式中：y(t)x(t)R1R2C[實例]式中：y(t)x(t)R1R2C[實例]112（六）延遲環(huán)節(jié)：又稱時滯，時延環(huán)節(jié)。它的輸出是經(jīng)過一個延遲時間后，完全復(fù)現(xiàn)輸入信號。如右圖所示。其傳遞函數(shù)為：延遲環(huán)節(jié)是一個非線性的超越函數(shù)，所以有延遲的系統(tǒng)是很難分析和控制的。為簡單起見，化簡如下：或x(t)ty(t)t（六）延遲環(huán)節(jié)：又稱時滯，時延環(huán)節(jié)。它的輸出是經(jīng)過一個延遲時113第五章電動機的調(diào)速系統(tǒng)本章應(yīng)重點掌握各種直流和交流調(diào)速系統(tǒng)的基本組成、工作原理、性能特點及應(yīng)用知識第五章電動機的調(diào)速系統(tǒng)本章應(yīng)重點掌握各種直流和交流調(diào)速系114晶閘管-電動機直流傳動控制系統(tǒng)1、單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)2、雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)3、三閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)4、可逆直流調(diào)速系統(tǒng)晶閘管-電動機直流傳動控制系統(tǒng)115

1.

單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)

（n單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)——速度調(diào)節(jié)器ASR）1.

單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)116維修電工技師理論培訓(xùn)講義課件117維修電工技師理論培訓(xùn)講義課件118

無靜差調(diào)速系統(tǒng)的特點：l

實現(xiàn)轉(zhuǎn)速的無靜差調(diào)節(jié)；l

動態(tài)響應(yīng)較快；l

滿足一般生產(chǎn)機械對調(diào)速的要求。注：a）由PI調(diào)節(jié)器組成速度調(diào)節(jié)器ASR。

b）對于頻繁處于正反轉(zhuǎn)工作狀態(tài)的生產(chǎn)機械，宜采用雙閉環(huán)（或可逆）調(diào)速系統(tǒng)。如：龍門刨床、可逆軋鋼機（生產(chǎn)率↑，過渡時間↓，T動↑，I↑）。無靜差調(diào)速系統(tǒng)的特點：注：a）由PI調(diào)節(jié)器組成速度1192.

雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)（n、I雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)——速度調(diào)節(jié)器ASR、電流調(diào)節(jié)器ACR）2.

雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)120

特點：l

系統(tǒng)的靜特性很硬，基本上無靜差；l

啟動時間短，動態(tài)響應(yīng)快；l

系統(tǒng)的抗干擾能力強；l

調(diào)整方便（先調(diào)電流環(huán)，再調(diào)速度環(huán)）；l

應(yīng)用廣泛（在自動調(diào)速系統(tǒng)中）。

3.

三閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)（n、I、電流變化率調(diào)節(jié)器或電壓調(diào)節(jié)器）

特點：l

進一步改善系統(tǒng)的調(diào)速性能；l

大大提高系統(tǒng)的可靠性。特點：3.

三閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)1214.

可逆直流調(diào)速系統(tǒng)1)

電樞反接的可逆線路

2)

勵磁反接的可逆線路（用得較少）4.

可逆直流調(diào)速系統(tǒng)122環(huán)流——不流過負(fù)載而只流過兩組晶閘管電路的電流。調(diào)速方式：l

有環(huán)流調(diào)速（可控有環(huán)流）l

無環(huán)流調(diào)速（邏輯無環(huán)流、錯位無環(huán)流）環(huán)流——不流過負(fù)載而只流過兩組晶閘管電路的電流。123注：交叉連接用于有環(huán)流的三相全控橋。此外，一般采用反并聯(lián)連接。接線方式：l

反并聯(lián)連接（一個交流電源供電）l

交叉連接（兩個獨立的交流電源分別供電）注：交叉連接用于有環(huán)流的三相全控橋。接線方式：124維修電工技師理論培訓(xùn)講義課件125晶閘管變頻調(diào)速系統(tǒng)一、變頻調(diào)速原理1.

變頻調(diào)速——改變電動機定子供電頻率以改變同步轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)調(diào)速。l

具有高效率、寬范圍和高精度的調(diào)速性能；l

變頻調(diào)速是異步電動機調(diào)速的主要發(fā)展方向。晶閘管變頻調(diào)速系統(tǒng)126

1.

變頻調(diào)速原理1)

實質(zhì)——電壓與頻率成比例變化。2)

恒T變頻調(diào)速中，＝定值，保證過載能力不變，磁通基本不變。3)

恒P變頻調(diào)速中，l

＝定值，不變，變；l

＝定值，變，基本不變。1.

變頻調(diào)速原理1272、變頻調(diào)速系統(tǒng)的分類

1.

交－直－交變頻調(diào)速——帶直流環(huán)節(jié)的間接變頻調(diào)速2.

交－交變頻調(diào)速——不帶直流環(huán)節(jié)的直接變頻調(diào)速2、變頻調(diào)速系統(tǒng)的分類128維修電工技師理論培訓(xùn)講義課件129二、交－直－交變頻調(diào)速系統(tǒng)

l

電壓型變頻調(diào)速系統(tǒng)二、交－直－交變頻調(diào)速系統(tǒng)130

1.

主電路——整流器、逆變器（逆變電路和換流電路）和電容（中間環(huán)節(jié)、濾波）。

2.

逆變器的換流原理工作方式——180o、120o

通電型。以單相為例，C預(yù)充電→穩(wěn)態(tài)導(dǎo)通階段→開始換流階段→振蕩換流階段→振蕩衰減階段→反饋階段→換流結(jié)束階段。1.

主電路2.

逆變器的換流原理131l

電流型變頻調(diào)速系統(tǒng)1.

主電路——整流器、逆變器和直流濾波電抗器（中間環(huán)節(jié)）。l

常用串聯(lián)二極管式逆變電路。l

電抗器濾波，輸出電流較平直，為矩形波。l

電流型變頻調(diào)速系統(tǒng)1.

主電路132

2.

強迫換向電路1)

C為換向電容，V為隔離二極管，與主晶閘管串聯(lián)。2)

換流電路為120o導(dǎo)電型，同一相兩只SCR同時導(dǎo)通，脈沖間隔（相位差）為180o。3)

兩只相鄰SCR，脈沖間隔為60o（正轉(zhuǎn)時觸發(fā)VS1、2、3、4、5、6、1…，反轉(zhuǎn)時觸發(fā)VS6、5、4、3、2、1、6…）。4)

兩相輪流導(dǎo)通，脈沖間隔為120o（1-3-5或2-4-6）。注：l電壓型變頻調(diào)速系統(tǒng)，采用電容濾波，電源阻抗很小，類似電壓源。l電流型變頻調(diào)速系統(tǒng)，采用電抗器濾波，電源阻抗很大，類似電流源。2.

強迫換向電路注：133