电力拖动自动系统第讲课件

电力拖动自动系统第讲电力拖动自动系统第讲电力拖动自动系统第讲第三十四讲要求：1.掌握异步电动机串级调速机械特性方程 式分析方法；2.了解串级调速系统技术经济指标种类及 功率因素改善方法；3.了解斩波控制的串级调速系统工作原理4.掌握串级调速装置的电压与容量计算方 法；5.了解串级调速系统双闭环控制的结构；7.3.3 异步电动机串级调速机械 特性方程式1、电路结构由串级调速系统主电路接线图（当整流器和逆变器都为三相桥式电路时）和相应的等效电路，可得图7－10；探讨。随着新课程改革的不断深入，浙江省采用的新人教版历史与社会七年级教科书也经过专家不断的改进，不断完善，尤其是书中采用的地理图片越来越丰富，越来越专业化，凸显出这门学科强烈的信号。近几年的中考说明有关历史与社会的考点都有关于地理图像考查的考点，如2013年和2014年的《能够从地图和图表中获取信息》，2015年和2016年的《认识地图三要素，知道地图的基本种类，学会从地图中获取所需要的信息》。这些都对师生在教授和学习这门学科时提出了较高的要求。但是，在实际的学教过程中，学生经常表现出学习地图特别困难。部分非地理专业出身的老师在教学过程中也反映教地理图片，有时候自己也不甚理解，无法很有效地让学生理解并掌握从地图中获取有效信息的技巧，尤其是比较抽象的等值线地图。本人结合自己从教十多年来的一些体验、探索，尤其是从去年开始参加了市级课题《初中生从地理图像中获取地理信息的教学方式研究》的研究工作后，特别在等值线地图的教学中不断思考、反复尝试，再结合前人的研究，以等高线地形图为例来谈谈自己的几点想法。历史与社会七上第一单元中涉及的图1―32等高线地形图，虽然只有一张图，但是教学要求和中考要求是挺高，每年的期末考试和中考都会有相应的试题来检测，所以老师必须引起高度重视。一、在等高线地形图的教学中发现的问题在图1-32等高线地形图（见上图）的教学过程中发现，由于学生以前除在小学数学中学习过垂直概念外没有任何基础，难在学生缺乏空间、立体的概念，再加上学生尤其是城市里的学生课余时间多忙于各种形式的培训班、兴趣班等，很少有机会参加野外登山等活动，因此缺乏野外实地观察的经验，很难在脑子中形成野外山谷、山脊、鞍部地形地貌概念。要让学生理解用等高线的形式表示地形的起伏即将立体的地形地貌转化为平面的地理图像，还要学会等高线地形图的判读，要做到看图识地形，图在眼里，胸中有“图”，这对初一学生而言的确很难。二、对等高线地形图教学中几种方法的思考为了让学生能较好地掌握等高线地形图，我经过多次不同方法的教学尝试，现将个人觉得比较实用的想法与同仁们分享，本人主要是从以下几个方面着手：一是借助多媒体设备辅助课堂教学，利用多媒体的直观演示功能，展示出等高线地形图的绘制过程，帮助学生把抽象的等高线地图变成具体的一个呈现过程由抽象思维过渡到具象思维，突破空间想象的问题。如下图，动画缓慢演示每一条等高线的由来。能直观感知等高线的绘制原理，以利于理解和接受新知识。二是利用素描图和各类地形图对比，引导析图、对比、总结，从而掌握在等高线地形图上判读山体的不同部位。归纳如下：老师进一步讲解说明：1.高地（山峰）：等高线中间高四周低呈封闭曲线处。2.盆地：等高线为闭合曲线，四周高，中间低。3.山脊：等高线向海拔低处凸出的地方。4.山谷：等高线向海拔高处突出的地方。5.鞍部：两个相邻山顶之间呈马鞍形的部位。6.峭壁/陡崖：等高线重叠处。通过学生看图，老师讲解，再进一步让学生在书本上把这些表示不同部位的等高线草图画一画。最后让学生左手握拳，模拟山体的不同部位，并用圆珠笔在手上作图，标出山顶、山谷、山脊、鞍部、陡坡、缓坡等部位，如下图。握住拳头就是立体的地形，把手伸开就是平面的等高线图。山顶、山脊、山谷、鞍部、陡坡、缓坡等都能一目了然。这样的方法学生兴趣很高，效果比较理想，而且随时能用。三是利用课余时间让学生在玩中学，所谓“苦学不如好学，好学不如乐学。”具体做法是利用身边的常见物品用模拟类比的方法以及让学生通过合作绘制地图增加体验。如用不同面额的硬币叠成如下所示，模拟地形。再绘制垂直投射图来模拟出不同海拔的高度，如下图：还可以让学生课余分组合作，通过捏橡皮泥制作不同的地形地貌，先从最简单的山地开始，先学习等高线的绘制方法。学生有把模型切片下来描的，有在模型上画线再落到纸上的。然后，重点制作鞍部、山脊、山谷，最后做陡崖。每一个模型制作出来，就请学生画它的等高线图。再利用课余时间由老师来检查学生的等高线图和他们的模型是否吻合。这个小活动学生参与的热情很高，同学之间还可以进行合作完成：有人捏造，有人捉刀，也有两三人拼凑组合；有人画线，有人指点，也有人一边默默观察；迷惑与思考同在，讨论与笑声迭起。通过这个有趣的活动，激发了学生学习兴趣，增强了理解力，让学生在玩中学，学中玩，又培养了学生的动手能力和合作学习的态度，效果比较理想。总之，等高线地形图的教学探索之路不会终止，还会在不断的尝试中改进，不断摸索出适合七年级学生的一些有效方法，本人的一些思考在和各位分享的同时，希望能得到同仁的多多指教，大家一起为本学科的教学工作添砖加瓦、共同进步。《全日制义务教育化学课程标准》对课程内容的选择突出了以下几个特点：（1）重视学生的生活经验对科学过程的感受。不过分强调知识的逻辑顺序，在一定程度上体现生活性、实用性，以及初中学生的年龄特点。（2）改变学生的学习方式，加强探究的力度，精心创设活动与探究的情境，以及多种形式的学习活动，以培养学生的科学素养。（3）内容的选择密切联系学生的生活和社会实际，反映最新科技成果，并注重培养学生运用知识解决实际问题的能力。以上三个特点充分表明，实施化学教学，应舍弃传统的化学教学片面强调知识和技能目标，必须把培养学习化学的兴趣，提高科学素养放在首要的位置。因此，努力创设生动活泼的学习情景，提高学生学习化学的兴趣尤为重要。结合自己过去的教学实践，我对初中化学教学中联系生活创设情景实施探究性教学有几点体会：一、演示实验，创设学习情景，培养探究能力学生在最初接触《化学》这门课程时，是一种望而生畏的恐惧心理，如何让学生感受到《化学》是一门有趣而又与生活实际紧密相联的科学是化学教师上好第一节化学课的关键，因此，在学习课题1时教师可以设计几个趣味实验，如“点不燃的手帕”、“雨落花开绿叶出”、“空瓶生烟”等奇景，激发学生进一步探究学习的兴趣和欲望，使他们感受到学习化学的愉悦性。二、设置化学问题，创设学习物景，培养探究能力在化学教学中教师的教学设计要根据不同的课题内容创设学习情景，“设置化学问题”就是一种方法。将学生置身一个实际的情境之中，可以激发学生强烈的探究欲望，并从该问题中，学习到“科学兴趣小组”的科学调查问题的方法，可以说对学生是一种全方位的素质提高。像这个“化学问题”情境的创设是信手拈来。二、图片、模型和影像资料，展示学习情景，培养学生的探究能力在“学习化学研究些什么”的知识时，可以展示拉瓦锡的有关实验图片，我国化学室在世界上首次合成了蛋白质的图片等，让学生感受化学家的研究成果；通过观看“南极臭氧空洞”的图片，环保部门对大气检测的资料片，用高能燃料推进火箭的过程，以及机动车辆尾气排放图片、工厂排放废气而产生“浓烟滚滚”的景像等，都会让学生有身临其境的感觉，认识到只有学好化学知识，才能解决生活实际中的问题。二、通过新闻报道，创设情境，培养探究能力新闻报道中经常会涉及到化学方面知识情景，例如，有一报纸报道：有一下水道发生了爆炸，所炸之处，下水道盖全部被炸开，并一直炸到一学校的校园内，并炸伤几名小学生及路人。据事后调查，这是一起严重事故：有一名从事灌装液化汽的人将罐内残留物倒入了下水道，后又遇到有人丢烟头掉进了下水道而发生了这起爆炸事故。学生阅读后，深感生活中化学知识无处不有，加深了点燃“一切可燃性气体或粉尘都应验纯”的这一知识点的认识，同时，也对我国很多煤矿发生瓦斯爆炸有一个清晰的了解。在这里，可以进行知识拓展，设计一个“点燃不纯H2”的爆炸实验，让学生对这一问题进行验证获得为什么会“爆炸”的原因，在此基础上，可以让学生分组进行探究活动，探究的内容是“怎样预防矿井的爆炸事故发生？”学生会感受到搞好矿井的安全是多么重要，也使学生对社会对人民增添了一份责任感。新闻报道中的内容，学生有一种新鲜感，阅读与了解其中内容的欲望比较强，因此，从中选取相关的内容，创新情景，非常方便，而且教学效果好，比如“在学习天然气”这一课题时，我市报道了，“天然气，会给你带来什么？”的内容，其中涉及到天然气的成份，天然气的燃烧产生的污染与煤气燃烧相比，天然气与煤气燃烧热值的大小，最后，引导市民计算了每立米的价格问题，这实际上是创设学生学习“天然气”知识的良好情景，让学生从化学式、化学方程式、化学反应与能量变化、燃料燃烧对环境的影响以及热值与价格等多方面获得了训练，学生学得轻松，而且又让他们感受到实用。像这种例子有很多所以说，新闻报道在牌教学测设情景的有宽阔途径。可以达到引人人胜，立竿见影的目的。三、调查与实践，设置情境，培并探究能力在学习“水的净化”这一课题时，联系我们身边的母亲河──黄河已受到污染，那我们的自来水厂是如何净化的呢？让学生带着要“探究”清楚这一过程的问题，学习“水的净化”的全部过程，认识到保护水资源的重要性。据报道，有位五十多岁的农妇、到自家地窖中拿红薯时，不幸身亡。经分析确认：农妇是因地窖中二氧化碳过多使其缺氧而窒息身亡。读了这篇报道。就可以提问，怎样测定地窖中二氧化碳的体积分数呢？可以组织学生分组对地窖的二氧化碳质量分数进行探究。同时，又加深了学生对二氧化碳性质的认识，并且对学生以后在生活中的安全知识又添了重重一笔。我们还可以通过小故事，科学史实，实物等创设情景，增加学习化学的愉悦性，激发学生的兴趣。生活中现存的化学情景，是无处不有，扣人心弦，有待于我们去开发，去利用，为使我们的化学教学焕发勃勃生机。电力拖动自动系统第讲电力拖动自动系统第讲电力拖动自动系统第讲1第三十四讲要求：1.掌握异步电动机串级调速机械特性方程 式分析方法；2.了解串级调速系统技术经济指标种类及 功率因素改善方法；3.了解斩波控制的串级调速系统工作原理4.掌握串级调速装置的电压与容量计算方 法；5.了解串级调速系统双闭环控制的结构；第三十四讲要求：1.掌握异步电动机串级调速机械特性方程 2电力拖动自动系统第讲课件3电力拖动自动系统第讲课件4电力拖动自动系统第讲课件5电力拖动自动系统第讲课件6③电压平衡方程Ud＝Ui＋IdRL(7-13)以上三式中，RL——直流平波电抗器的电阻；XT——折算到二次侧的逆变变压器每相等效漏抗，RT——折算到二次侧的逆变变压器每相等效电阻，。③电压平衡方程73、转差率与转速方程解式（7－11）~式（7－13），可以得到用转差率表示的方程式(7-14)电力拖动自动系统第讲课件8①转速特性方程将s=(n0－n)/n0代入上式，得到串级调速时的转速特性为

(7-15)①转速特性方程9如令αp=0，则式（7-15）就表示系统在第一工作区的转速特性。分析式（7-15）可以看出，等号右边分子中的第一项是转子直流回路的直流电压U=2.34(Er0cosαp－UT2cosβ)（7-16）如令αp=0，则式（7-15）就表示系统在第一工作区的转速特10第二项相当于回路中的总电阻压降，可以写作IdR∑，而分母则是转子整流器的输出电压。如借用直流电动机的概念和有关算式，引入电动势系数CE，使(7-17)第二项相当于回路中的总电阻压降，可以写作IdR∑，而分母则是11②转速特性方程的直观形式则式（7-15）可改写成其中，，②转速特性方程的直观形式12注意：在直流调速系统中，电动势系数Ce是常数，但在串级调速系统中，CE是负载电流的函数，它是使转速特性成为非线性的重要因素，故两个符号的下角不同，以示区别。注意：13③两种转速特性的比较A.式（7-18）表明，异步电动机串级调速系统与直流它励电动机的转速特性在形式上完全相同，改变电压即可得到一族平行移动的调速特性。③两种转速特性的比较14B在直流调速系统中，须直接改变电压U；而在异步电动机串级调速系统中，它是通过改变式（7-16）第二项中的控制角β来实现的。B在直流调速系统中，须直接改变电压U；而在异步电动机串级调速15在串级调速系统中总电阻R∑较大，系统的调速特性较软；对于αp≠0的第二工作区，计及αp的影响，在同一逆变角β下的电压更小，相当于也发生变化，因而调速特性更软。电力拖动自动系统第讲课件164、电磁转矩方程①转差功率可以从转子整流电路的功率传递关系入手，暂且忽略转子铜耗，则转子整流器的输出功率就是电动机的转差功率4、电磁转矩方程17

②电磁转矩公式电磁功率Pm＝Ps/s，因此电磁转矩为

（7-19）式中Ω0——理想空载机械角转速rad/s；CM——串级调速系统的转矩系数，

18因为，，故它也是电流Id的函数。与式（7-17）的电动势系数CE相比可知，CM和CE对Id的关系是一样的。由于Ω0=2pn0/60，所以（7-20）可见，CM和CE的关系与直流他励电动机中Cm和Ce的关系完全一致。因为，195、串级调速的机械特性方程当串级调速系统在第一工作区运行时，αp=0，代入式（7-19），再令，可求出电磁转矩的计算最大值Telm，经过适当的数学推导，得第一工作区的机械特性方程式：5、串级调速的机械特性方程20

①第一工作区的机械特性方程式 (7-21)式中∆s1m=s1m－s10——在给定β值下，从理想空载到计算最大转矩点的转差率增量；∆s1=s－s10——在相应β值下，由负载引起的转差率增量；s10——相应β值下的理想空载转差率；

21s1m——对应于计算最大转矩Telm的临界转差率：Telm——系统在第一工作区的“计算最大转矩”。

(7-22)s1m——对应于计算最大转矩Telm的临界转差率：(7-222由于在异步电动机串级调速时，负载增大到一定程度，必然会出现转子整流器的强迫延迟换相现象，也就是说，系统必然会进入第二工作区。而Telm是在αp=0的条件下由式（7-19）求得的，它只表示若系统能继续保持第一工作状态将会达到的最大转矩。由于在异步电动机串级调速时，负载增大到一定程度，必然会出现转23②第二工作区的机械特性方程式

式中∆s2m=s2m－s20——计及强迫延时换相，对应于某一αp值时的转差率增量；∆s2=s－s20——在给定β与αp值下，由负载引起的转差率增量;②第二工作区的机械特性方程式24s20——相应β与αp值下的理想空载转差率：

而(7-24)s20——相应β与αp值下的理想空载转差率：(7-24)25注意：在用式（7-23）计算第二工作区的一段机械特性时，等号左边分母中仍用，这是为了使第一、二工作区的机械特性计算公式尽量一致，不要误解为第二工作区的最大转矩就是，它具有另外一个最大转矩。注意：在用式（7-23）计算第二工作区的一段机械特性时，等号26③几种最大转矩的关系和计算从异步电动机的铭牌数据可计算出额定转矩和正常运行时的最大转矩。对串级调速系统来说，有实用意义的是第一工作区的计算最大转矩Telm和第二工作区真正的最大转矩Te2m（可证明，Te2m对应于αp=15º）。还有第一、二工作区交界的转矩值，称作交接转矩Te1-2。③几种最大转矩的关系和计算27

按照上面的推导，可得式（7-26）说明，异步电动机串级调速时所能产生的最大转矩比正常接线时减少了17.3%，这在选用电机时必须注意。(7-25)(7-27)(7-26)(7-25)(7-27)(7-26)28另外，由式（7-27）可知，Te1-2=0.716Tem，而异步电动机的转矩过载能力一般大于2，即Tem≥2TeN，所以当电动机在额定负载下工作时，还是处于第一工作区。另外，由式（7-27）可知，Te1-2=0.716Tem，而29图7-11异步电动机串级调速时的机械特性图7-11异步电动机串级调速时的机械特性307.4 串级调速系统的技术 经济指标及其提高方案*7.4.1 串级调速系统的效率7.4 串级调速系统的技术 经济指标及31

图7-12串级调速系统效率分析a)系统的功率传递b)系统的功率流程图图7-12串级调速系统效率分析a)系统的功率传321、串级调速系统功率流程

①在串级调速时（图7-12a），ps未被全部消耗掉，而是扣除了转子铜损pcur、杂散损耗ps和附加的串级调速装置损耗ptan后通过转子整流器与逆变器返回电网，这部分返回电网的功率称作回馈功率pf。1、串级调速系统功率流程33②对整个串级调速系统来说，它从电网吸收的净有功功率应为Pin＝P1－pf。②对整个串级调速系统来说，它从电网吸收的净有功功率应为Pin342、串级调速系统效率及比较①串级调速系统的总效率式中Σp是异步电动机定子和转子内的总损耗；

ptan是附加的串级调速传动(tandemdrive)装置损耗；2、串级调速系统效率及比较35在串级调速系统中，当电动机的转速降低时，如果负载转矩不变，Σp和ptan都基本不变，式（7-28）分子和分母中的项随着的增大而同时减少，对值的影响并不太大。电力拖动自动系统第讲课件36②转子回路串电阻调速的效率当电动机转子回路串电阻调速时，调速系统的效率是

=②转子回路串电阻调速的效率37其中，pm(1－s)项随s的变化和串级调速时一样，而所串电阻越大时，越大，也越大，因而效率越低，几乎是随着转速的降低而成比例地减少。其中，pm(1－s)项随s的变化和串级调速时一样，而所串电38③效率的比较A串级调速系统的总效率是比较高的，且当电动机转速降低时，ηsch的减少并不多。B而绕线转子异步电动机转子回路串电阻调速时的效率几乎随转速的降低而成比例地减少。③效率的比较39图7-13电气串级调速系统与转子串电阻调速系统η＝f(s)

的比较的比较

图7-13电气串级调速系统与转子串电阻调速系统η＝f(s407.4.2串级调速系统的功率因数及 其改善途径串级调速系统的功率因数与系统所用的异步电动机、不可控整流器和逆变器三大部分有关：7.4.2串级调速系统的功率因数及 411)异步电动机本身的功率因数就会随着负载的减轻而下降；1)异步电动机本身的功率因数就会随着负载的减轻而下降；422)转子整流器的换相重迭和强迫延迟导通等作用都会通过电机从电网吸收换相无功功率；2)转子整流器的换相重迭和强迫延迟导通等作用都会通过电机从电433)逆变器的相控作用使其电流与电压不同相，也要消耗无功功率。3)逆变器的相控作用使其电流与电压不同相，也要消耗无功功率。441、串级调速系统的功率因数在串级调速系统中，从交流电网吸收的总有功功率是电动机吸收的有功功率与逆变器回馈至电网的有功功率之差，然而从交流电网吸收的总无功功率却是电动机和逆变器所吸收的无功功率之和（见图7-12），1、串级调速系统的功率因数45

因此，串级调速系统总功率因数可用下式表示：(7-29)式中s—系统总的视在功率；Q1—电动机从电网吸收的无功功率；Qf—逆变变压器从电网吸收的无功功率。

462、功率因数范围①一般串级调速系统在高速运行时的功率因数为0.6~0.65，比正常接线时电动机的功率因数减少0.1左右；2、功率因数范围47②在低速时可降到0.4~0.5（对调速范围为2的系统）。这是串级调速系统的主要缺点。②在低速时可降到0.4~0.5（对调速范围为2的系统）。这是483）对于宽调速的串级调速系统，随着转差率的增大，系统的功率因数还要下降，这是串级调速系统能否被推广应用的关键问题之一。

3）对于宽调速的串级调速系统，随着转差率的增大，系统的功率因49*7.4.3 斩波控制的串级调速系统1、问题的提出串级调速系统功率因数差的一个重要原因就是采用了相位控制的逆变器，控制角越大时，逆变器从电网吸收的无功功率越多。*7.4.3 斩波控制的串级调速系统50如果用斩波器来控制直流电压，而将逆变器的控制角设定为允许的最小值不变，即可降低无功的消耗，而提高系统功率因数.如果用斩波器来控制直流电压，而将逆变器的控制角设定为允许的最512、系统组成图7-14绘出了斩波控制的串级调速系统原理图，图中CH是直流斩波器，可用普通晶闸管或可关断电力电子器件组成，后者可大大简化斩波器电路。2、系统组成52图7-14斩波控制串级调速系统原理图图7-14斩波控制串级调速系统原理图53系统中斩波器CH工作在开关状态，其工作原理和功率因数如下分析。①工作原理当它接通时，逆变器输出的附加电动势被短接（Eadd=0）；断开时，输出电动势最大（Eadd=Ui）。电力拖动自动系统第讲课件54设斩波器的开关周期为T，开关接通的时间为τ，则逆变器经CH送出的平均电动势为：，改变占空比即可调节平均电动势的大小，从而调节异步电动机的转速。设斩波器的开关周期为T，开关接通的时间为τ，则逆变器经CH送55②附加电动势的斩波波形图7-15为忽略交流电压变化时附加电动势的斩波波形。②附加电动势的斩波波形56图7-15转子斩波串级调速时的附加电动势波形图7-15转子斩波串级调速时的附加电动势波形573）斩波控制串级调速系统转速方程当转子回路整流器和逆变器都是桥式电路时，可得理想空载的电压平衡方程式：，因此（7-30）式中n0—不同占空比时的理想空载转速；

nsyn—异步电动机的同步转速。3）斩波控制串级调速系统转速方程582、系统的功率因数在斩波控制时，逆变角设定为βmin，则逆变器从电网吸收的无功功率可减到最小程度。图7-16绘出了带恒转矩负载的斩波控制串级调速系统在不同转差率下的功率因数2、系统的功率因数59图7-16两种串级调速系统的功率因数比较图7-16两种串级调速系统的功率因数比较60

*7.4.4 串级调速装置的电压和容 量串级调速装置是指整个串级调速系统中除异步电动机以外为实现串级调速而附加的所有功率部件，包括转子整流器、逆变器和逆变变压器。从经济角度出发，必须正确合理地选择这些附加设备的电压和容量，以提高整个调速系统的性能价格比。*7.4.4 串级调速装置的电压和容 611、整流器和逆变器容量选择主要依据其电流与电压的定额。电流定额决定于异步电动机转子的额定电流和所拖动的负载IrN；电压定额则决定于异步电动机转子的额定相电压（即转子开路电动势Er0）和系统的调速范围D。1、整流器和逆变器容量62这里，其中，n0min是调速系统的最低转速，对应于最大理想空载转差率s0max，由式（7-7）可得n0min=nsyn

(1-s0max)，（7-31）调速范围越大时，s0max也越大，整流器和逆变器所承受的电压越高。这里，632、逆变变压器的容量逆变变压器的二次侧相电压（7-32）逆变变压器的容量计算(7-33)2、逆变变压器的容量647.5、双闭环控制的串级调速系统由于串级调速系统机械特性的静差率较大，所以开环控制系统只能用于对调速精度要求不高的场合。为了提高静态调速精度，并获得较好的动态特性，须采用闭环控制，和直流调速系统一样，通常采用具有电流反馈与转速反馈的双闭环控制方式。7.5、双闭环控制的串级调速系统657.5.1 双闭环控制串级调速系统的 组成1 系统结构7.5.1 双闭环控制串级调速系统的 组成66

图7-17 双闭环控制的串级调速系统图7-17 双闭环控制的串级调速系统672、控制环节说明图7-17所示为双闭环控制的串级调速系统原理图。图中，转速反馈信号取自异步电动机轴上联接的测速发电机，电流反馈信号取自逆变器交流侧的电流互感器，也可通过霍尔变换器或直流互感器取自转子直流回路。为了防止逆变器逆变颠覆，在电流调节器ACR输出电压为零时，应整定触发脉冲输出相位角为β=β

min。2、控制环节说明683、系统比较图7－17所示的系统与直流不可逆双闭环调速系统一样，具有静态稳速与动态恒流的作用。所不同的是它的控制作用都是通过异步电动机转子回路实现的。3、系统比较69课后思考1.异步电动机串级调速机械特性方程式如何构成？什么是第一工作区？什么是第二工作区？2.串级调速系统技术经济指标有几种？如何改善功率因素？3.斩波控制的串级调速系统工作原理是什么？4.如何计算串级调速装置的电压与容量？5.如何构成双闭环控制的串级调速系统？课后思考1.异步电动机串级调速机械特性方程式如何构成？什么70课后作业习题7－3、7－5课后作业习题7－3、7－571谢谢！21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根

22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈

23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思

24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚

25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基供娄浪颓蓝辣袄驹靴锯澜互慌仲写绎衰斡染圾明将呆则孰盆瘸砒腥悉漠堑脊髓灰质炎(讲课2019)脊髓灰质炎(讲课2019)谢谢！21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻72电力拖动自动系统第讲电力拖动自动系统第讲电力拖动自动系统第讲第三十四讲要求：1.掌握异步电动机串级调速机械特性方程 式分析方法；2.了解串级调速系统技术经济指标种类及 功率因素改善方法；3.了解斩波控制的串级调速系统工作原理4.掌握串级调速装置的电压与容量计算方 法；5.了解串级调速系统双闭环控制的结构；7.3.3 异步电动机串级调速机械 特性方程式1、电路结构由串级调速系统主电路接线图（当整流器和逆变器都为三相桥式电路时）和相应的等效电路，可得图7－10；探讨。随着新课程改革的不断深入，浙江省采用的新人教版历史与社会七年级教科书也经过专家不断的改进，不断完善，尤其是书中采用的地理图片越来越丰富，越来越专业化，凸显出这门学科强烈的信号。近几年的中考说明有关历史与社会的考点都有关于地理图像考查的考点，如2013年和2014年的《能够从地图和图表中获取信息》，2015年和2016年的《认识地图三要素，知道地图的基本种类，学会从地图中获取所需要的信息》。这些都对师生在教授和学习这门学科时提出了较高的要求。但是，在实际的学教过程中，学生经常表现出学习地图特别困难。部分非地理专业出身的老师在教学过程中也反映教地理图片，有时候自己也不甚理解，无法很有效地让学生理解并掌握从地图中获取有效信息的技巧，尤其是比较抽象的等值线地图。本人结合自己从教十多年来的一些体验、探索，尤其是从去年开始参加了市级课题《初中生从地理图像中获取地理信息的教学方式研究》的研究工作后，特别在等值线地图的教学中不断思考、反复尝试，再结合前人的研究，以等高线地形图为例来谈谈自己的几点想法。历史与社会七上第一单元中涉及的图1―32等高线地形图，虽然只有一张图，但是教学要求和中考要求是挺高，每年的期末考试和中考都会有相应的试题来检测，所以老师必须引起高度重视。一、在等高线地形图的教学中发现的问题在图1-32等高线地形图（见上图）的教学过程中发现，由于学生以前除在小学数学中学习过垂直概念外没有任何基础，难在学生缺乏空间、立体的概念，再加上学生尤其是城市里的学生课余时间多忙于各种形式的培训班、兴趣班等，很少有机会参加野外登山等活动，因此缺乏野外实地观察的经验，很难在脑子中形成野外山谷、山脊、鞍部地形地貌概念。要让学生理解用等高线的形式表示地形的起伏即将立体的地形地貌转化为平面的地理图像，还要学会等高线地形图的判读，要做到看图识地形，图在眼里，胸中有“图”，这对初一学生而言的确很难。二、对等高线地形图教学中几种方法的思考为了让学生能较好地掌握等高线地形图，我经过多次不同方法的教学尝试，现将个人觉得比较实用的想法与同仁们分享，本人主要是从以下几个方面着手：一是借助多媒体设备辅助课堂教学，利用多媒体的直观演示功能，展示出等高线地形图的绘制过程，帮助学生把抽象的等高线地图变成具体的一个呈现过程由抽象思维过渡到具象思维，突破空间想象的问题。如下图，动画缓慢演示每一条等高线的由来。能直观感知等高线的绘制原理，以利于理解和接受新知识。二是利用素描图和各类地形图对比，引导析图、对比、总结，从而掌握在等高线地形图上判读山体的不同部位。归纳如下：老师进一步讲解说明：1.高地（山峰）：等高线中间高四周低呈封闭曲线处。2.盆地：等高线为闭合曲线，四周高，中间低。3.山脊：等高线向海拔低处凸出的地方。4.山谷：等高线向海拔高处突出的地方。5.鞍部：两个相邻山顶之间呈马鞍形的部位。6.峭壁/陡崖：等高线重叠处。通过学生看图，老师讲解，再进一步让学生在书本上把这些表示不同部位的等高线草图画一画。最后让学生左手握拳，模拟山体的不同部位，并用圆珠笔在手上作图，标出山顶、山谷、山脊、鞍部、陡坡、缓坡等部位，如下图。握住拳头就是立体的地形，把手伸开就是平面的等高线图。山顶、山脊、山谷、鞍部、陡坡、缓坡等都能一目了然。这样的方法学生兴趣很高，效果比较理想，而且随时能用。三是利用课余时间让学生在玩中学，所谓“苦学不如好学，好学不如乐学。”具体做法是利用身边的常见物品用模拟类比的方法以及让学生通过合作绘制地图增加体验。如用不同面额的硬币叠成如下所示，模拟地形。再绘制垂直投射图来模拟出不同海拔的高度，如下图：还可以让学生课余分组合作，通过捏橡皮泥制作不同的地形地貌，先从最简单的山地开始，先学习等高线的绘制方法。学生有把模型切片下来描的，有在模型上画线再落到纸上的。然后，重点制作鞍部、山脊、山谷，最后做陡崖。每一个模型制作出来，就请学生画它的等高线图。再利用课余时间由老师来检查学生的等高线图和他们的模型是否吻合。这个小活动学生参与的热情很高，同学之间还可以进行合作完成：有人捏造，有人捉刀，也有两三人拼凑组合；有人画线，有人指点，也有人一边默默观察；迷惑与思考同在，讨论与笑声迭起。通过这个有趣的活动，激发了学生学习兴趣，增强了理解力，让学生在玩中学，学中玩，又培养了学生的动手能力和合作学习的态度，效果比较理想。总之，等高线地形图的教学探索之路不会终止，还会在不断的尝试中改进，不断摸索出适合七年级学生的一些有效方法，本人的一些思考在和各位分享的同时，希望能得到同仁的多多指教，大家一起为本学科的教学工作添砖加瓦、共同进步。《全日制义务教育化学课程标准》对课程内容的选择突出了以下几个特点：（1）重视学生的生活经验对科学过程的感受。不过分强调知识的逻辑顺序，在一定程度上体现生活性、实用性，以及初中学生的年龄特点。（2）改变学生的学习方式，加强探究的力度，精心创设活动与探究的情境，以及多种形式的学习活动，以培养学生的科学素养。（3）内容的选择密切联系学生的生活和社会实际，反映最新科技成果，并注重培养学生运用知识解决实际问题的能力。以上三个特点充分表明，实施化学教学，应舍弃传统的化学教学片面强调知识和技能目标，必须把培养学习化学的兴趣，提高科学素养放在首要的位置。因此，努力创设生动活泼的学习情景，提高学生学习化学的兴趣尤为重要。结合自己过去的教学实践，我对初中化学教学中联系生活创设情景实施探究性教学有几点体会：一、演示实验，创设学习情景，培养探究能力学生在最初接触《化学》这门课程时，是一种望而生畏的恐惧心理，如何让学生感受到《化学》是一门有趣而又与生活实际紧密相联的科学是化学教师上好第一节化学课的关键，因此，在学习课题1时教师可以设计几个趣味实验，如“点不燃的手帕”、“雨落花开绿叶出”、“空瓶生烟”等奇景，激发学生进一步探究学习的兴趣和欲望，使他们感受到学习化学的愉悦性。二、设置化学问题，创设学习物景，培养探究能力在化学教学中教师的教学设计要根据不同的课题内容创设学习情景，“设置化学问题”就是一种方法。将学生置身一个实际的情境之中，可以激发学生强烈的探究欲望，并从该问题中，学习到“科学兴趣小组”的科学调查问题的方法，可以说对学生是一种全方位的素质提高。像这个“化学问题”情境的创设是信手拈来。二、图片、模型和影像资料，展示学习情景，培养学生的探究能力在“学习化学研究些什么”的知识时，可以展示拉瓦锡的有关实验图片，我国化学室在世界上首次合成了蛋白质的图片等，让学生感受化学家的研究成果；通过观看“南极臭氧空洞”的图片，环保部门对大气检测的资料片，用高能燃料推进火箭的过程，以及机动车辆尾气排放图片、工厂排放废气而产生“浓烟滚滚”的景像等，都会让学生有身临其境的感觉，认识到只有学好化学知识，才能解决生活实际中的问题。二、通过新闻报道，创设情境，培养探究能力新闻报道中经常会涉及到化学方面知识情景，例如，有一报纸报道：有一下水道发生了爆炸，所炸之处，下水道盖全部被炸开，并一直炸到一学校的校园内，并炸伤几名小学生及路人。据事后调查，这是一起严重事故：有一名从事灌装液化汽的人将罐内残留物倒入了下水道，后又遇到有人丢烟头掉进了下水道而发生了这起爆炸事故。学生阅读后，深感生活中化学知识无处不有，加深了点燃“一切可燃性气体或粉尘都应验纯”的这一知识点的认识，同时，也对我国很多煤矿发生瓦斯爆炸有一个清晰的了解。在这里，可以进行知识拓展，设计一个“点燃不纯H2”的爆炸实验，让学生对这一问题进行验证获得为什么会“爆炸”的原因，在此基础上，可以让学生分组进行探究活动，探究的内容是“怎样预防矿井的爆炸事故发生？”学生会感受到搞好矿井的安全是多么重要，也使学生对社会对人民增添了一份责任感。新闻报道中的内容，学生有一种新鲜感，阅读与了解其中内容的欲望比较强，因此，从中选取相关的内容，创新情景，非常方便，而且教学效果好，比如“在学习天然气”这一课题时，我市报道了，“天然气，会给你带来什么？”的内容，其中涉及到天然气的成份，天然气的燃烧产生的污染与煤气燃烧相比，天然气与煤气燃烧热值的大小，最后，引导市民计算了每立米的价格问题，这实际上是创设学生学习“天然气”知识的良好情景，让学生从化学式、化学方程式、化学反应与能量变化、燃料燃烧对环境的影响以及热值与价格等多方面获得了训练，学生学得轻松，而且又让他们感受到实用。像这种例子有很多所以说，新闻报道在牌教学测设情景的有宽阔途径。可以达到引人人胜，立竿见影的目的。三、调查与实践，设置情境，培并探究能力在学习“水的净化”这一课题时，联系我们身边的母亲河──黄河已受到污染，那我们的自来水厂是如何净化的呢？让学生带着要“探究”清楚这一过程的问题，学习“水的净化”的全部过程，认识到保护水资源的重要性。据报道，有位五十多岁的农妇、到自家地窖中拿红薯时，不幸身亡。经分析确认：农妇是因地窖中二氧化碳过多使其缺氧而窒息身亡。读了这篇报道。就可以提问，怎样测定地窖中二氧化碳的体积分数呢？可以组织学生分组对地窖的二氧化碳质量分数进行探究。同时，又加深了学生对二氧化碳性质的认识，并且对学生以后在生活中的安全知识又添了重重一笔。我们还可以通过小故事，科学史实，实物等创设情景，增加学习化学的愉悦性，激发学生的兴趣。生活中现存的化学情景，是无处不有，扣人心弦，有待于我们去开发，去利用，为使我们的化学教学焕发勃勃生机。电力拖动自动系统第讲电力拖动自动系统第讲电力拖动自动系统第讲73第三十四讲要求：1.掌握异步电动机串级调速机械特性方程 式分析方法；2.了解串级调速系统技术经济指标种类及 功率因素改善方法；3.了解斩波控制的串级调速系统工作原理4.掌握串级调速装置的电压与容量计算方 法；5.了解串级调速系统双闭环控制的结构；第三十四讲要求：1.掌握异步电动机串级调速机械特性方程 74电力拖动自动系统第讲课件75电力拖动自动系统第讲课件76电力拖动自动系统第讲课件77电力拖动自动系统第讲课件78③电压平衡方程Ud＝Ui＋IdRL(7-13)以上三式中，RL——直流平波电抗器的电阻；XT——折算到二次侧的逆变变压器每相等效漏抗，RT——折算到二次侧的逆变变压器每相等效电阻，。③电压平衡方程793、转差率与转速方程解式（7－11）~式（7－13），可以得到用转差率表示的方程式(7-14)电力拖动自动系统第讲课件80①转速特性方程将s=(n0－n)/n0代入上式，得到串级调速时的转速特性为

(7-15)①转速特性方程81如令αp=0，则式（7-15）就表示系统在第一工作区的转速特性。分析式（7-15）可以看出，等号右边分子中的第一项是转子直流回路的直流电压U=2.34(Er0cosαp－UT2cosβ)（7-16）如令αp=0，则式（7-15）就表示系统在第一工作区的转速特82第二项相当于回路中的总电阻压降，可以写作IdR∑，而分母则是转子整流器的输出电压。如借用直流电动机的概念和有关算式，引入电动势系数CE，使(7-17)第二项相当于回路中的总电阻压降，可以写作IdR∑，而分母则是83②转速特性方程的直观形式则式（7-15）可改写成其中，，②转速特性方程的直观形式84注意：在直流调速系统中，电动势系数Ce是常数，但在串级调速系统中，CE是负载电流的函数，它是使转速特性成为非线性的重要因素，故两个符号的下角不同，以示区别。注意：85③两种转速特性的比较A.式（7-18）表明，异步电动机串级调速系统与直流它励电动机的转速特性在形式上完全相同，改变电压即可得到一族平行移动的调速特性。③两种转速特性的比较86B在直流调速系统中，须直接改变电压U；而在异步电动机串级调速系统中，它是通过改变式（7-16）第二项中的控制角β来实现的。B在直流调速系统中，须直接改变电压U；而在异步电动机串级调速87在串级调速系统中总电阻R∑较大，系统的调速特性较软；对于αp≠0的第二工作区，计及αp的影响，在同一逆变角β下的电压更小，相当于也发生变化，因而调速特性更软。电力拖动自动系统第讲课件884、电磁转矩方程①转差功率可以从转子整流电路的功率传递关系入手，暂且忽略转子铜耗，则转子整流器的输出功率就是电动机的转差功率4、电磁转矩方程89

②电磁转矩公式电磁功率Pm＝Ps/s，因此电磁转矩为

（7-19）式中Ω0——理想空载机械角转速rad/s；CM——串级调速系统的转矩系数，

90因为，，故它也是电流Id的函数。与式（7-17）的电动势系数CE相比可知，CM和CE对Id的关系是一样的。由于Ω0=2pn0/60，所以（7-20）可见，CM和CE的关系与直流他励电动机中Cm和Ce的关系完全一致。因为，915、串级调速的机械特性方程当串级调速系统在第一工作区运行时，αp=0，代入式（7-19），再令，可求出电磁转矩的计算最大值Telm，经过适当的数学推导，得第一工作区的机械特性方程式：5、串级调速的机械特性方程92

①第一工作区的机械特性方程式 (7-21)式中∆s1m=s1m－s10——在给定β值下，从理想空载到计算最大转矩点的转差率增量；∆s1=s－s10——在相应β值下，由负载引起的转差率增量；s10——相应β值下的理想空载转差率；

93s1m——对应于计算最大转矩Telm的临界转差率：Telm——系统在第一工作区的“计算最大转矩”。

(7-22)s1m——对应于计算最大转矩Telm的临界转差率：(7-294由于在异步电动机串级调速时，负载增大到一定程度，必然会出现转子整流器的强迫延迟换相现象，也就是说，系统必然会进入第二工作区。而Telm是在αp=0的条件下由式（7-19）求得的，它只表示若系统能继续保持第一工作状态将会达到的最大转矩。由于在异步电动机串级调速时，负载增大到一定程度，必然会出现转95②第二工作区的机械特性方程式

式中∆s2m=s2m－s20——计及强迫延时换相，对应于某一αp值时的转差率增量；∆s2=s－s20——在给定β与αp值下，由负载引起的转差率增量;②第二工作区的机械特性方程式96s20——相应β与αp值下的理想空载转差率：

而(7-24)s20——相应β与αp值下的理想空载转差率：(7-24)97注意：在用式（7-23）计算第二工作区的一段机械特性时，等号左边分母中仍用，这是为了使第一、二工作区的机械特性计算公式尽量一致，不要误解为第二工作区的最大转矩就是，它具有另外一个最大转矩。注意：在用式（7-23）计算第二工作区的一段机械特性时，等号98③几种最大转矩的关系和计算从异步电动机的铭牌数据可计算出额定转矩和正常运行时的最大转矩。对串级调速系统来说，有实用意义的是第一工作区的计算最大转矩Telm和第二工作区真正的最大转矩Te2m（可证明，Te2m对应于αp=15º）。还有第一、二工作区交界的转矩值，称作交接转矩Te1-2。③几种最大转矩的关系和计算99

按照上面的推导，可得式（7-26）说明，异步电动机串级调速时所能产生的最大转矩比正常接线时减少了17.3%，这在选用电机时必须注意。(7-25)(7-27)(7-26)(7-25)(7-27)(7-26)100另外，由式（7-27）可知，Te1-2=0.716Tem，而异步电动机的转矩过载能力一般大于2，即Tem≥2TeN，所以当电动机在额定负载下工作时，还是处于第一工作区。另外，由式（7-27）可知，Te1-2=0.716Tem，而101图7-11异步电动机串级调速时的机械特性图7-11异步电动机串级调速时的机械特性1027.4 串级调速系统的技术 经济指标及其提高方案*7.4.1 串级调速系统的效率7.4 串级调速系统的技术 经济指标及103

图7-12串级调速系统效率分析a)系统的功率传递b)系统的功率流程图图7-12串级调速系统效率分析a)系统的功率传1041、串级调速系统功率流程

①在串级调速时（图7-12a），ps未被全部消耗掉，而是扣除了转子铜损pcur、杂散损耗ps和附加的串级调速装置损耗ptan后通过转子整流器与逆变器返回电网，这部分返回电网的功率称作回馈功率pf。1、串级调速系统功率流程105②对整个串级调速系统来说，它从电网吸收的净有功功率应为Pin＝P1－pf。②对整个串级调速系统来说，它从电网吸收的净有功功率应为Pin1062、串级调速系统效率及比较①串级调速系统的总效率式中Σp是异步电动机定子和转子内的总损耗；

ptan是附加的串级调速传动(tandemdrive)装置损耗；2、串级调速系统效率及比较107在串级调速系统中，当电动机的转速降低时，如果负载转矩不变，Σp和ptan都基本不变，式（7-28）分子和分母中的项随着的增大而同时减少，对值的影响并不太大。电力拖动自动系统第讲课件108②转子回路串电阻调速的效率当电动机转子回路串电阻调速时，调速系统的效率是

=②转子回路串电阻调速的效率109其中，pm(1－s)项随s的变化和串级调速时一样，而所串电阻越大时，越大，也越大，因而效率越低，几乎是随着转速的降低而成比例地减少。其中，pm(1－s)项随s的变化和串级调速时一样，而所串电110③效率的比较A串级调速系统的总效率是比较高的，且当电动机转速降低时，ηsch的减少并不多。B而绕线转子异步电动机转子回路串电阻调速时的效率几乎随转速的降低而成比例地减少。③效率的比较111图7-13电气串级调速系统与转子串电阻调速系统η＝f(s)

的比较的比较

图7-13电气串级调速系统与转子串电阻调速系统η＝f(s1127.4.2串级调速系统的功率因数及 其改善途径串级调速系统的功率因数与系统所用的异步电动机、不可控整流器和逆变器三大部分有关：7.4.2串级调速系统的功率因数及 1131)异步电动机本身的功率因数就会随着负载的减轻而下降；1)异步电动机本身的功率因数就会随着负载的减轻而下降；1142)转子整流器的换相重迭和强迫延迟导通等作用都会通过电机从电网吸收换相无功功率；2)转子整流器的换相重迭和强迫延迟导通等作用都会通过电机从电1153)逆变器的相控作用使其电流与电压不同相，也要消耗无功功率。3)逆变器的相控作用使其电流与电压不同相，也要消耗无功功率。1161、串级调速系统的功率因数在串级调速系统中，从交流电网吸收的总有功功率是电动机吸收的有功功率与逆变器回馈至电网的有功功率之差，然而从交流电网吸收的总无功功率却是电动机和逆变器所吸收的无功功率之和（见图7-12），1、串级调速系统的功率因数117

因此，串级调速系统总功率因数可用下式表示：(7-29)式中s—系统总的视在功率；Q1—电动机从电网吸收的无功功率；Qf—逆变变压器从电网吸收的无功功率。

1182、功率因数范围①一般串级调速系统在高速运行时的功率因数为0.6~0.65，比正常接线时电动机的功率因数减少0.1左右；2、功率因数范围119②在低速时可降到0.4~0.5（对调速范围为2的系统）。这是串级调速系统的主要缺点。②在低速时可降到0.4~0.5（对调速范围为2的系统）。这是1203）对于宽调速的串级调速系统，随着转差率的增大，系统的功率因数还要下降，这是串级调速系统能否被推广应用的关键问题之一。

3）对于宽调速的串级调速系统，随着转差率的增大，系统的功率因121*7.4.3 斩波控制的串级调速系统1、问题的提出串级调速系统功率因数差的一个重要原因就是采用了相位控制的逆变器，控制角越大时，逆变器从电网吸收的无功功率越多。*7.4.3 斩波控制的串级调速系统122如果用斩波器来控制直流电压，而将逆变器的控制角设定为允许的最小值不变，即可降低无功的消耗，而提高系统功率因数.如果用斩波器来控制直流电压，而将逆变器的控制角设定为允许的最1232、系统组成图7-14绘出了斩波控制的串级调速系统原理图，图中CH是直流斩波器，可用普通晶闸管或可关断电力电子器件组成，后者可大大简化斩波器电路。2、系统组成1