電機(jī)調(diào)速技術(shù)作業(yè)布置快來掃碼下載吧文旌課堂APP讓老師一鍵省心

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和串級調(diào)速系統(tǒng)項目3認(rèn)識變頻調(diào)速系統(tǒng)項目4認(rèn)識矢量控制調(diào)速系統(tǒng)項目5認(rèn)識直接轉(zhuǎn)矩控制調(diào)速系統(tǒng)項目6了解電機(jī)調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用緒論電機(jī)調(diào)速技術(shù)概述電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)12項目導(dǎo)航0.1電機(jī)調(diào)速技術(shù)概述電機(jī)調(diào)速技術(shù)是指通過改變電機(jī)的輸入電壓、頻率或極對數(shù)，實現(xiàn)對電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制，而用于完成這一技術(shù)的自動控制系統(tǒng)稱為電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)。0.1電機(jī)調(diào)速技術(shù)概述電機(jī)調(diào)速技術(shù)在現(xiàn)代工業(yè)和日常生活中具有廣泛的應(yīng)用。無論是工廠中的大型電機(jī)，還是家用電器中的微型電機(jī)，都需要進(jìn)行精確的調(diào)速控制，以滿足不同的工作需求和實現(xiàn)特定的工藝要求。0.1電機(jī)調(diào)速技術(shù)概述在日常生活或者工業(yè)生產(chǎn)中，電機(jī)調(diào)速技術(shù)有哪些具體應(yīng)用呢？頭腦風(fēng)暴電機(jī)是將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能或者將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的裝置。將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能的電機(jī)稱為發(fā)電機(jī)；將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的電機(jī)稱為電動機(jī)。0.1電機(jī)調(diào)速技術(shù)概述0.1電機(jī)調(diào)速技術(shù)概述只要有合適的電源，基本上都可以用電動機(jī)來取代其他形式的動力機(jī)械，它是當(dāng)今世界上應(yīng)用最廣泛的動力執(zhí)行單元。本書主要以電動機(jī)為代表，對電機(jī)調(diào)速技術(shù)的相關(guān)知識進(jìn)行介紹。電動機(jī)的特點易控制高效環(huán)保電動機(jī)是電氣傳動的關(guān)鍵部件根據(jù)工作電源、整體結(jié)構(gòu)及工作原理、轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)、用途的不同，電動機(jī)可劃分為不同的類型，具體如下表所示。0.1.1電動機(jī)的分類和結(jié)構(gòu)分類方式類型按工作電源分直流電動機(jī)有刷直流電動機(jī)永磁直流電動機(jī)電磁直流電動機(jī)無刷直流電動機(jī)稀土永磁直流電動機(jī)鋁鎳鈷永磁直流電動機(jī)鐵氧體永磁直流電動機(jī)交流電動機(jī)單相電動機(jī)單相罩極式異步電動機(jī)單相電阻啟動異步電動機(jī)單相電容啟動異步電動機(jī)單相電阻運轉(zhuǎn)異步電動機(jī)三相電動機(jī)三相籠型異步電動機(jī)三相繞線型異步電動機(jī)電動機(jī)的分類1．電動機(jī)的分類分類方式類型按整體結(jié)構(gòu)

及工作原理分同步電動機(jī)永磁同步電動機(jī)磁滯同步電動機(jī)磁阻同步電動機(jī)異步電動機(jī)感應(yīng)電動機(jī)單相異步電動機(jī)罩極異步電動機(jī)三相異步電動機(jī)交流換向器電動機(jī)交直流兩用電動機(jī)單相串勵電動機(jī)推斥電動機(jī)按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)分繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動機(jī)籠型感應(yīng)電動機(jī)（續(xù)表）0.1.1電動機(jī)的分類和結(jié)構(gòu)1．電動機(jī)的分類分類方式類型按用途分控制用電動機(jī)步進(jìn)電動機(jī)伺服電動機(jī)驅(qū)動用電動機(jī)電動工具用電動機(jī)家電用電動機(jī)其他通用小型機(jī)械設(shè)備用電動機(jī)（續(xù)表）0.1.1電動機(jī)的分類和結(jié)構(gòu)1．電動機(jī)的分類電動機(jī)主要由定子、轉(zhuǎn)子及其他附件組成，具體如下圖所示。電動機(jī)的結(jié)構(gòu)0.1.1電動機(jī)的分類和結(jié)構(gòu)2．電動機(jī)的結(jié)構(gòu)定子主要由機(jī)座、定子鐵心和定子繞組組成，其主要作用是產(chǎn)生主磁場并做電動機(jī)的機(jī)械支撐。電動機(jī)的結(jié)構(gòu)0.1.1電動機(jī)的分類和結(jié)構(gòu)2．電動機(jī)的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子是電動機(jī)的重要部件，主要由轉(zhuǎn)子鐵心和轉(zhuǎn)子繞組組成，其作用是保證產(chǎn)生連續(xù)的電磁力矩，通過軸輸出機(jī)械能。電動機(jī)的結(jié)構(gòu)0.1.1電動機(jī)的分類和結(jié)構(gòu)2．電動機(jī)的結(jié)構(gòu)定子和轉(zhuǎn)子之間的間隙稱為氣隙，磁場能量主要集中在氣隙內(nèi)。氣隙對電動機(jī)性能影響較大，氣隙小可減少電動機(jī)勵磁安匝及損耗。但氣隙過小會增大氣隙諧波磁場，使電動機(jī)雜散損耗及電磁噪聲增加，影響運行可靠性。0.1.1電動機(jī)的分類和結(jié)構(gòu)2．電動機(jī)的結(jié)構(gòu)定子、轉(zhuǎn)子間的氣隙結(jié)構(gòu)電動機(jī)的其他附件主要包括軸承、接線盒、風(fēng)扇和風(fēng)罩等。1—軸承；2—前端蓋；3—轉(zhuǎn)軸；4—接線盒；5—吊環(huán)；6—定子鐵心；7—轉(zhuǎn)子；8—定子繞組；9—機(jī)座；10—后端蓋；11—風(fēng)罩；12—風(fēng)扇知識鏈接軸承用來連接固定部分和轉(zhuǎn)動部分，軸承內(nèi)一般裝有潤滑油。1—軸承；2—前端蓋；3—轉(zhuǎn)軸；4—接線盒；5—吊環(huán)；6—定子鐵心；7—轉(zhuǎn)子；8—定子繞組；9—機(jī)座；10—后端蓋；11—風(fēng)罩；12—風(fēng)扇知識鏈接接線盒對引出線端子和定子繞組起保護(hù)與固定的作用。1—軸承；2—前端蓋；3—轉(zhuǎn)軸；4—接線盒；5—吊環(huán)；6—定子鐵心；7—轉(zhuǎn)子；8—定子繞組；9—機(jī)座；10—后端蓋；11—風(fēng)罩；12—風(fēng)扇知識鏈接風(fēng)扇安裝在轉(zhuǎn)軸上，有足夠的冷卻氣流通過電動機(jī)，可使電動機(jī)的發(fā)熱和散熱協(xié)調(diào)平衡。1—軸承；2—前端蓋；3—轉(zhuǎn)軸；4—接線盒；5—吊環(huán)；6—定子鐵心；7—轉(zhuǎn)子；8—定子繞組；9—機(jī)座；10—后端蓋；11—風(fēng)罩；12—風(fēng)扇知識鏈接風(fēng)罩安裝在風(fēng)扇的外側(cè)，用來保護(hù)風(fēng)扇。1—軸承；2—前端蓋；3—轉(zhuǎn)軸；4—接線盒；5—吊環(huán)；6—定子鐵心；7—轉(zhuǎn)子；8—定子繞組；9—機(jī)座；10—后端蓋；11—風(fēng)罩；12—風(fēng)扇知識鏈接電機(jī)調(diào)速技術(shù)的主要作用是根據(jù)不同的工作要求，調(diào)整電動機(jī)的轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)矩，以實現(xiàn)對電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的精準(zhǔn)控制，從而達(dá)到以下目的。電機(jī)調(diào)速技術(shù)的作用節(jié)能降耗和降低成本提高系統(tǒng)控制性能實現(xiàn)多功能操作0.1.2電機(jī)調(diào)速技術(shù)的作用通過電機(jī)調(diào)速技術(shù)可以降低能耗，實現(xiàn)節(jié)能目的。在一些工作場景中，不需要電動機(jī)一直以最大轉(zhuǎn)速運行，通過調(diào)整轉(zhuǎn)速可以降低電動機(jī)的運行功率，從而降低能耗和運行成本。此外，電機(jī)調(diào)速技術(shù)還可以減少電動機(jī)的機(jī)械磨損和熱損耗，延長電動機(jī)的使用壽命，減少維修和更換成本。0.1.2電機(jī)調(diào)速技術(shù)的作用1．節(jié)能降耗和降低成本電機(jī)調(diào)速技術(shù)可以使系統(tǒng)的響應(yīng)性更好，提高控制性能。通過調(diào)整電動機(jī)的轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)矩，可以實現(xiàn)對系統(tǒng)的快速響應(yīng)和精確控制。在一些自動化生產(chǎn)線、機(jī)器人系統(tǒng)或運輸設(shè)備等需要高度精確控制的場景中，電機(jī)調(diào)速技術(shù)起到至關(guān)重要的作用。0.1.2電機(jī)調(diào)速技術(shù)的作用2．提高系統(tǒng)控制性能通過電機(jī)調(diào)速技術(shù)可以使電動機(jī)實現(xiàn)多種工作要求，具備多功能操作能力。例如：一臺車床可以通過電機(jī)調(diào)速技術(shù)實現(xiàn)不同的工藝過程，適應(yīng)不同的生產(chǎn)要求，提高生產(chǎn)效率和靈活性。3．實現(xiàn)多功能操作0.1.2電機(jī)調(diào)速技術(shù)的作用電動機(jī)可分為哪幾類？電機(jī)調(diào)速技術(shù)要達(dá)到哪些目的？課堂訓(xùn)練電機(jī)調(diào)速技術(shù)概述電動機(jī)的分類和結(jié)構(gòu)電機(jī)調(diào)速技術(shù)的作用課堂小結(jié)0.2電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)目前，電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)可分為兩大類。0.2電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)直流調(diào)速系統(tǒng)交流調(diào)速系統(tǒng)0.2電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)但近年來，隨著電子工業(yè)與技術(shù)的發(fā)展，高性能交流調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用范圍逐漸擴(kuò)大，并有取代直流調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。直流調(diào)速系統(tǒng)調(diào)速平滑范圍寬精度高過載能力大具有良好的動態(tài)性能因此在電氣傳動中獲得了廣泛應(yīng)用1．直流電動機(jī)的機(jī)械特性直流電動機(jī)的電路原理圖0.2.1直流調(diào)速系統(tǒng)1．直流電動機(jī)的機(jī)械特性0.2.1直流調(diào)速系統(tǒng)1．直流電動機(jī)的機(jī)械特性0.2.1直流調(diào)速系統(tǒng)稱為直流電動機(jī)的機(jī)械特性方程，它反映了直流電動機(jī)的轉(zhuǎn)速與電磁轉(zhuǎn)矩之間的變化關(guān)系。1．直流電動機(jī)的機(jī)械特性0.2.1直流調(diào)速系統(tǒng)直流電動機(jī)的調(diào)速方法電樞回路串電阻調(diào)速弱磁調(diào)速調(diào)節(jié)電樞電壓調(diào)速2．直流電動機(jī)的調(diào)速方法0.2.1直流調(diào)速系統(tǒng)1)電樞回路串電阻調(diào)速2．直流電動機(jī)的調(diào)速方法0.2.1直流調(diào)速系統(tǒng)電樞回路串電阻調(diào)速的機(jī)械特性曲線電樞回路串電阻調(diào)速的機(jī)械特性曲線1)電樞回路串電阻調(diào)速2．直流電動機(jī)的調(diào)速方法0.2.1直流調(diào)速系統(tǒng)弱磁調(diào)速的機(jī)械特性曲線2）弱磁調(diào)速2．直流電動機(jī)的調(diào)速方法0.2.1直流調(diào)速系統(tǒng)2）弱磁調(diào)速2．直流電動機(jī)的調(diào)速方法0.2.1直流調(diào)速系統(tǒng)弱磁調(diào)速的機(jī)械特性曲線若磁通量為恒定值，電樞回路電阻不變，將電樞電壓往小調(diào)節(jié)，可使機(jī)械特性曲線向下均勻平移，如圖所示。3）調(diào)節(jié)電樞電壓調(diào)速2．直流電動機(jī)的調(diào)速方法0.2.1直流調(diào)速系統(tǒng)調(diào)節(jié)電樞電壓調(diào)速的機(jī)械特性曲線調(diào)節(jié)電樞電壓調(diào)速的機(jī)械特性曲線3）調(diào)節(jié)電樞電壓調(diào)速2．直流電動機(jī)的調(diào)速方法0.2.1直流調(diào)速系統(tǒng)目前，調(diào)節(jié)電樞電壓調(diào)速是直流電動機(jī)調(diào)速的主要方法。本書項目1主要介紹這兩種直流調(diào)速系統(tǒng)的相關(guān)知識。3）調(diào)節(jié)電樞電壓調(diào)速2．直流電動機(jī)的調(diào)速方法0.2.1直流調(diào)速系統(tǒng)調(diào)節(jié)電樞電壓調(diào)速系統(tǒng)根據(jù)供電形式的不同相位控制直流調(diào)速系統(tǒng)脈寬調(diào)制（pulsewidthmodulation，PWM）直流調(diào)速系統(tǒng)目前，交流調(diào)速系統(tǒng)逐步具備了大調(diào)速范圍、高穩(wěn)態(tài)精度和良好的動態(tài)響應(yīng)等技術(shù)性能，在調(diào)速性能方面可以與直流調(diào)速技術(shù)媲美。同時，交流異步電動機(jī)的用電量在各國的總用電量中都占有很大的比重，交流調(diào)速系統(tǒng)本身存在著很大的節(jié)能潛力。因此，交流調(diào)速系統(tǒng)正逐步取代直流調(diào)速系統(tǒng)，以達(dá)到節(jié)能、縮小體積、降低成本的目的。0.2.2交流調(diào)速系統(tǒng)隨著交流調(diào)速技術(shù)的發(fā)展，對于異步電動機(jī)，出現(xiàn)了兩類調(diào)速方法一類是基于靜態(tài)模型的交流調(diào)速方法，其動態(tài)性能不高，出現(xiàn)于發(fā)展初期另一類是基于動態(tài)模型的交流調(diào)速方法，其能夠?qū)崿F(xiàn)高動態(tài)性能，是隨著客觀需要和研究成果陸續(xù)開發(fā)出來的異步電動機(jī)0.2.2交流調(diào)速系統(tǒng)1．基于靜態(tài)模型的交流調(diào)速方法常用的基于靜態(tài)模型的交流調(diào)速方法有變極對數(shù)調(diào)速、調(diào)壓調(diào)速、串級調(diào)速和變頻調(diào)速四種，它們都是來源于異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速公式，即:0.2.2交流調(diào)速系統(tǒng)變極對數(shù)調(diào)速是通過改變定子繞組的接線方式來實現(xiàn)的。由于異步電動機(jī)的極對數(shù)只能成倍改變，因此變極對數(shù)調(diào)速是有級調(diào)速而不是無級調(diào)速。變極對數(shù)調(diào)速沒有滑差損耗，效率高，結(jié)構(gòu)簡單。1．基于靜態(tài)模型的交流調(diào)速方法1）變極對數(shù)調(diào)速0.2.2交流調(diào)速系統(tǒng)調(diào)壓調(diào)速是通過改變異步電動機(jī)定子端電壓來實現(xiàn)調(diào)速的方法。調(diào)壓時，異步電動機(jī)的臨界轉(zhuǎn)差率不變，導(dǎo)致調(diào)速范圍較小，而臨界轉(zhuǎn)矩會大大減小，因此調(diào)壓調(diào)速僅適用于10kW以下的小功率異步電動機(jī)。1．基于靜態(tài)模型的交流調(diào)速方法2）調(diào)壓調(diào)速0.2.2交流調(diào)速系統(tǒng)串級調(diào)速是在異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子回路中串入同頻電動勢來實現(xiàn)調(diào)速的。這種調(diào)速方法將調(diào)速引起的轉(zhuǎn)差功率損耗回饋給電網(wǎng)或電動機(jī)本身，既可提高效率、又能實現(xiàn)變轉(zhuǎn)差率調(diào)速。串級調(diào)速常應(yīng)用在數(shù)百至數(shù)千千瓦的大功率異步電動機(jī)上。1．基于靜態(tài)模型的交流調(diào)速方法3）串級調(diào)速0.2.2交流調(diào)速系統(tǒng)1．基于靜態(tài)模型的交流調(diào)速方法4）變頻調(diào)速0.2.2交流調(diào)速系統(tǒng)變頻調(diào)速的方法也有多種。變頻調(diào)速變頻器類型交-交變頻器調(diào)速交-直-交變頻器調(diào)速1．基于靜態(tài)模型的交流調(diào)速方法4）變頻調(diào)速0.2.2交流調(diào)速系統(tǒng)變頻調(diào)速控制方法標(biāo)量控制調(diào)速矢量控制調(diào)速直接轉(zhuǎn)矩控制調(diào)速從性能上來講，變頻調(diào)速是異步電動機(jī)最理想的調(diào)速方法。1．基于靜態(tài)模型的交流調(diào)速方法4）變頻調(diào)速0.2.2交流調(diào)速系統(tǒng)異步電動機(jī)的動態(tài)模型是一個高階、非線性、強(qiáng)耦合的多變量系統(tǒng)，要獲得高動態(tài)調(diào)速性能，必須從動態(tài)模型出發(fā)，研究高性能異步電動機(jī)的調(diào)速方法。而矢量控制調(diào)速和直接轉(zhuǎn)矩控制調(diào)速是已經(jīng)獲得成熟應(yīng)用的兩種基于動態(tài)模型的高性能交流調(diào)速方法。2．基于動態(tài)模型的交流調(diào)速方法0.2.2交流調(diào)速系統(tǒng)矢量控制調(diào)速是通過矢量變換和按轉(zhuǎn)子磁鏈定向，得到等效直流電動機(jī)模型，然后模仿直流電動機(jī)控制電磁轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)子磁鏈，將轉(zhuǎn)子磁鏈定向坐標(biāo)系中的控制量反變換得到三相坐標(biāo)系的對應(yīng)量，以實施控制。2．基于動態(tài)模型的交流調(diào)速方法1）矢量控制