机电传动控制

1、1总学时：总学时： 4848理论学时：理论学时：4848实验学时：实验学时：0 0周学时：周学时： 4 4 主讲：西南科技大学制造学院主讲：西南科技大学制造学院 先进制造教研室先进制造教研室 中心实验室中心实验室 马有良马有良13458328979 2 5.55.5 三相异步电动机调速特性三相异步电动机调速特性)1 (60)1 (0SPfSnn可以看到改变电动机的转速有三种可能：可以看到改变电动机的转速有三种可能：（1 1）改变电源频率）改变电源频率f f1 1（2 2）改变极对数）改变极对数p p（3 3）改变转差率）改变转差率s s前两者是鼠笼式电动机的调速方法，

2、后者是绕线前两者是鼠笼式电动机的调速方法，后者是绕线式电动机的调速方法。下面我们分别讨论。式电动机的调速方法。下面我们分别讨论。3 5.55.5 三相异步电动机调速特性三相异步电动机调速特性)1 (60)1 (0SPfSnn调压调速调压调速 改变电源电压改变电源电压U U时，人为特性曲线中时，人为特性曲线中TmaxTmax变变小，而小，而 不变。不变。mSn0 对于恒转矩负载，调速范围不大。对于对于恒转矩负载，调速范围不大。对于风机设备的调速范围稍宽一点。风机设备的调速范围稍宽一点。4mS这种调速方法这种调速方法能够实现无级能够实现无级调速，但当电调速，但当电压降低时，转压降低时，转矩按电压的

3、平矩按电压的平方比例减少。方比例减少。所以调速范围所以调速范围不大。不大。定子串电阻和晶闸管调压调速都属于这种方法。定子串电阻和晶闸管调压调速都属于这种方法。51 1、变频调速、变频调速 5.55.5 三相异步电动机调速特性三相异步电动机调速特性 变频调速就是改变电源电压的频率，从而改变变频调速就是改变电源电压的频率，从而改变电动机的转速。目前主要采用下图所示的变频装置电动机的转速。目前主要采用下图所示的变频装置f f1 1=50Hz=50Hzf f可变可变整流器先将整流器先将50Hz50Hz的交流电变换为直流电，再由的交流电变换为直流电，再由逆变器变换为频率可调、电压有效值也可调的三相逆变器

4、变换为频率可调、电压有效值也可调的三相交流电，供给鼠笼式异步电动机。由此可得到电动交流电，供给鼠笼式异步电动机。由此可得到电动机的无级调速，并具有硬的机械特性。机的无级调速，并具有硬的机械特性。62 2、转子电路串电阻调速、转子电路串电阻调速转子电路中串不同转子电路中串不同的电阻，其的电阻，其 不变，而不变，而SmSm随电阻随电阻的增大而增大，电的增大而增大，电动机的转速降低。动机的转速降低。max0Tn0nmS变转差率调速变转差率调速72 2、转子电路串电阻调速、转子电路串电阻调速 这种调速方法的优点是设备简单、投资这种调速方法的优点是设备简单、投资少；但能量损耗较大。少；但能量损耗较大。重

5、复短期运转的起重运输设备中。重复短期运转的起重运输设备中。 它只适应于绕线式电动机，是有级调速，它只适应于绕线式电动机，是有级调速，随转速降低，特性变软，启动电阻兼作调速随转速降低，特性变软，启动电阻兼作调速电阻用，要考虑发热和低速损耗。电阻用，要考虑发热和低速损耗。83 3、改变极对数调速、改变极对数调速 用于多速鼠笼式电机，不需要平滑调速，用于多速鼠笼式电机，不需要平滑调速，只要几个特定速度，以双速电机使用最多。其只要几个特定速度，以双速电机使用最多。其主要是改变每相定子绕组中电流的方向，通过主要是改变每相定子绕组中电流的方向，通过改变定子绕组接线方式来实现。改变定子绕组接线方式来实现。有

6、两种：有两种：YYY 每相绕组由串联变为并联，极对数每相绕组由串联变为并联，极对数减少减少1 1倍，转速提高倍，转速提高1 1倍，属于恒转倍，属于恒转矩调速。矩调速。极对数减少极对数减少1 1倍，转速提高倍，转速提高1 1倍，但倍，但转矩减少转矩减少1 1倍，属于恒功率调速。倍，属于恒功率调速。YY9 保证改变极对数后转向不变，要注意保证改变极对数后转向不变，要注意同时改变相序，设计控制线路时要特别注同时改变相序，设计控制线路时要特别注意。一般先低速，后高速，这样才有大的意。一般先低速，后高速，这样才有大的启动转矩。启动转矩。3 3、改变极对数调速、改变极对数调速p=1p=1的绕组接法的绕组接

7、法p=2p=2的绕组接法的绕组接法105.65.6 三相异步电动机的制动特性三相异步电动机的制动特性1 1、反馈制动、反馈制动由于某种原因，由于某种原因，使使 ，S S小于小于0 0，电动机进入发电状电动机进入发电状态。此时转子反向态。此时转子反向切割磁力线，故电切割磁力线，故电流、转矩均反向，流、转矩均反向，T T起制动作用。起制动作用。 0nn 11电机吸收的功率电机吸收的功率反馈给电网。也反馈给电网。也是发电制动。是发电制动。一种是负载是位能一种是负载是位能转矩的下放重物时。转矩的下放重物时。一种是发生在变极一种是发生在变极或变频调速时。或变频调速时。5.65.6 三相异步电动机的制动特

8、性三相异步电动机的制动特性122 2、反接制动、反接制动a.a.电源反接电源反接 正转运行时，正转运行时，突然改变通电相序，突然改变通电相序，特性曲线变到第三特性曲线变到第三象限，由于惯性作象限，由于惯性作用，用，N N不能突变，不能突变，只能过渡到第二象只能过渡到第二象限。限。5.65.6 三相异步电动机的制动特性三相异步电动机的制动特性13由于电源反接，由于电源反接，T T变负，与变负，与N N相反，相反，成为制动转矩，与成为制动转矩，与负载转矩一起，使负载转矩一起，使电机减速并停止。电机减速并停止。a b ca b c过零时切断电源过零时切断电源, ,否否则电动机将反向启动。则电动机将反

9、向启动。5.65.6 三相异步电动机的制动特性三相异步电动机的制动特性14由于反接制动电由于反接制动电流很大，应在定流很大，应在定子中串入电阻。子中串入电阻。特性曲线变为特性曲线变为3 3，a d ea d e5.65.6 三相异步电动机的制动特性三相异步电动机的制动特性15b.b.倒拉反接制动倒拉反接制动 使用在起重机下放位使用在起重机下放位能负载时，为使下降速度能负载时，为使下降速度不致太快，在转子中串入不致太快，在转子中串入较大的电阻。较大的电阻。 在位能性负载的作用在位能性负载的作用下，电动机沿曲线下，电动机沿曲线2 2减速减速过零，并在过零，并在D D点稳定运行。点稳定运行。5.65

10、.6 三相异步电动机的制动特性三相异步电动机的制动特性16dcba进入第四象限后，进入第四象限后，N N变负，变负，S S大于大于1 1，是反，是反接制动。它是一种能接制动。它是一种能稳定运转的制动状态。稳定运转的制动状态。5.65.6 三相异步电动机的制动特性三相异步电动机的制动特性173 3、能耗制动、能耗制动由于反接制动在准由于反接制动在准确停车上有困难，确停车上有困难，易造成反车，能量易造成反车，能量损耗也较大。损耗也较大。能耗制动是先断开电能耗制动是先断开电源，加低压直流电于源，加低压直流电于定子，建立一个固定定子，建立一个固定不变的磁场。不变的磁场。5.65.6 三相异步电动机的制

11、动特性三相异步电动机的制动特性18 则转子导体内则转子导体内的电流与该磁场相的电流与该磁场相互作用，产生与实互作用，产生与实际运转方向相反的际运转方向相反的制动转矩，在它的制动转矩，在它的作用下，电动机迅作用下，电动机迅速下降并能准确停速下降并能准确停车。车。5.65.6 三相异步电动机的制动特性三相异步电动机的制动特性19结构：定子放单相绕组（其中通单相交流电）；结构：定子放单相绕组（其中通单相交流电）； 转子一般用鼠笼式。转子一般用鼠笼式。定子定子转子转子 定子定子绕组绕组定子中通入单相定子中通入单相交流电后，形成交流电后，形成脉动磁场脉动磁场。其磁。其磁感应强度按正弦感应强度按正弦分布，

12、且随时间分布，且随时间按正弦变化。按正弦变化。5.7 5.7 单相异步电动机单相异步电动机20单相异步电动机的特点：单相异步电动机的特点：（1 1）自身没有起动转矩）自身没有起动转矩 .F转子导条转子导条及电流及电流 当定子绕组产生的合当定子绕组产生的合成磁场增加时，根据右手成磁场增加时，根据右手螺旋定则和左手定则，可螺旋定则和左手定则，可知转子导条左、右受力大知转子导条左、右受力大小相等方向相反，所以没小相等方向相反，所以没有起动转矩。有起动转矩。5.7 5.7 单相异步电动机单相异步电动机21（2 2）转子借助其它力量转动后，外力去除后仍按原方）转子借助其它力量转动后，外力去除后仍按原方

13、向继续转动。其原理分析如下：向继续转动。其原理分析如下： 定子绕组产生的脉动磁场（定子绕组产生的脉动磁场（ ），可用），可用正、反两正、反两个旋转磁场合成而等效。即：个旋转磁场合成而等效。即：- + -= + -= mt m 5.7 5.7 单相异步电动机单相异步电动机22脉动磁场的分解脉动磁场的分解 - + + - 2302s121ss1T2T正反向旋转磁场的合成转矩特性正反向旋转磁场的合成转矩特性合成转矩合成转矩s起动转矩起动转矩为零。为零。01s22s21s（正向）（正向）（反向）（反向）正正转转转转反反24KDU1I2ICWSTW: 主绕组主绕组ST：启动绕组：启动绕组K：离心开关：离

14、心开关启动时开关启动时开关K K闭合，使两闭合，使两绕组电流绕组电流 相位差约为相位差约为9090，从而产生旋转磁场，从而产生旋转磁场，电机转起来；转动正常以后电机转起来；转动正常以后离心开关被甩开，启动绕组离心开关被甩开，启动绕组被切断。被切断。21II、工作原理工作原理电容分相式起动电容分相式起动 单相异步电动机的起动单相异步电动机的起动25罩极式单相电机罩极式单相电机定子定子磁极磁极转子转子短路短路环环 定子通入电流以后，部分定子通入电流以后，部分磁通穿过短路环，并在其中产磁通穿过短路环，并在其中产生感应电流。短路环中的电流生感应电流。短路环中的电流阻碍磁通的变化，致使有短路阻碍磁通的变

15、化，致使有短路环部分和没有短路环部分产生环部分和没有短路环部分产生的磁通有了相位差，从而形成的磁通有了相位差，从而形成旋转磁场，使转子转起来。旋转磁场，使转子转起来。 图中电机的转动方向：瞬时针旋转。因为没图中电机的转动方向：瞬时针旋转。因为没有短路环部分的磁通比有短路环部分的磁通领先。有短路环部分的磁通比有短路环部分的磁通领先。5.7 5.7 单相异步电动机单相异步电动机26 单相异步电动机的功率小，主要制成小型电机单相异步电动机的功率小，主要制成小型电机。它的应用非常广泛，如家用电器（洗衣机、电冰。它的应用非常广泛，如家用电器（洗衣机、电冰箱、电风扇）、电动工具（如手电钻）、医用器械箱、电

16、风扇）、电动工具（如手电钻）、医用器械、自动化仪表等。、自动化仪表等。 三相异步电动机的单相运行三相异步电动机的单相运行 三相异步电动机在运行过程中，若其中一相和电三相异步电动机在运行过程中，若其中一相和电源断开，则变成单相运行。此时和单相电机一样，源断开，则变成单相运行。此时和单相电机一样，电机仍会按原来方向运转。但若负载不变，三相供电机仍会按原来方向运转。但若负载不变，三相供电变为单相供电，电流将变大，导致电机过热。使电变为单相供电，电流将变大，导致电机过热。使用中要特别注意这种现象；三相异步电动机若在启用中要特别注意这种现象；三相异步电动机若在启动前有一相断电，和单相电机一样将不能启动。

17、此动前有一相断电，和单相电机一样将不能启动。此时只能听到嗡嗡声，长时间启动不了，也会过热，时只能听到嗡嗡声，长时间启动不了，也会过热，必须赶快排除故障。必须赶快排除故障。27 其结构上定子为三相对称绕组，转子为直其结构上定子为三相对称绕组，转子为直流电励磁磁极。其工作原理：三相对称交流电流电励磁磁极。其工作原理：三相对称交流电产生旋转磁场，与转子磁极相互作用，使转子产生旋转磁场，与转子磁极相互作用，使转子与电枢旋转磁场一起以与电枢旋转磁场一起以同步转速旋转同步转速旋转。其机械。其机械特性为：特性为：同步电机转子励磁电流调同步电机转子励磁电流调节可改变功率因数的大小节可改变功率因数的大小和性质（感性或容性）。和性质（感性或容性）。5.8 5.8 同步电动机