机电传动控制复习

第1章直流电机1—电枢绕组2—电枢铁心3—机座4—主磁极铁心5—励磁绕组6—换向极绕组7—换向极铁心8—主磁极极靴9—机座底脚一、直流电机的基本结构直流电机横剖面示意图1-1直流电机的基本结构与工作原理第1章直流电机二、直流电机的工作原理直流电机的可逆性直流发电机工作原理图直流电动机工作原理图电刷端外加直流电压电磁转矩驱动电枢旋转原动机拖动电枢旋转电刷端引出直流电源1-1直流电机的基本结构与工作原理第1章直流电机二、直流电机的工作原理(1)转矩方程式T＝KtΦIa电磁转矩T为拖动转矩，方向与n相同稳态时的转矩平衡T=TL+T0

(2)电势方程式E＝KeΦn

电动势E为反电势，它与外加电压产生的电流Ia方向相反。

(3)电压平衡方程式U＝E＋IaRa外加电枢电压为电枢的反电势和电阻压降所平衡。

3.直流电动机的基本方程式1-1直流电机的基本结构与工作原理(转子)电枢回路(定子)励磁回路第1章直流电机(a)他励(b)并励(c)串励(d)复励三、直流电机的励磁方式直流电动机励磁方式示意图1-1直流电机的基本结构与工作原理(转子)电枢回路(定子)励磁回路第1章直流电机一、直流他励电动机的机械特性表达式直流电动机的基本方程式：(1)转矩方程式T＝KtΦIa(2)电势方程式E＝KeΦn

(3)电压平衡方程式U＝E＋IaRa——机械特性的一般表达式1-3直流电动机的机械特性他励电动机的机械特性曲线n0-理想空载转速n0-实际空载转速′理想实际机械特性硬，转速降落小运行稳定性好。第1章直流电机一、直流他励电动机的机械特性表达式1-3直流电动机的机械特性转速降落△n的意义：电枢电阻Ra消耗能量的大小运行过程中相对稳定性的好坏他励电动机的机械特性曲线——机械特性的硬度表示：曲线的平直程度静差度

（见第4章）电动机运行时转速的稳定程度的技术指标△n1nN1大的为硬特性，倾斜程度小，

小的为软特性，倾斜程度大。硬度大稳定性好第1章直流电机1-3直流电动机的机械特性二、直流他励电动机的固有机械特性电枢电路电阻R＝Ra，(附加Rad＝0)电枢电压U＝UN，磁通Φ＝ΦN时的机械特性称为固有机械特性由于Ra很小，转矩T增大时，n下降很小，所以他励电动机的固有机械特性是一条比较平的下降曲线（即属硬特性）机械特性表达式第1章直流电机1-3直流电动机的机械特性三、直流他励电动机的人为机械特性固有机械特性

三种人为机械特性的比较Rad1＜Rad2①电枢串电阻UN＞U1＞U2②降低电枢电压ΦN＞Φ1＞Φ2③减弱励磁磁通第1章直流电机一、调阻调速三、调磁调速二、调压调速比较改变电枢外加电压U用于nN以下恒转矩调速改变励磁磁通Φ用于nN以上恒功率调速电枢电路串接外加电阻Rad此法缺点多已很少采用1-6.2直流他励电动机的调速特性第1章直流电机三、能耗制动二、反接制动FE倒拉反接制动一、反馈制动反向反馈制动比较重物升降的三种方式1-7

直流他励电动机的制动特性ΦN＞Φ1＞Φ2第1章直流电机固有机械特性比较直流他励电动机的启动和调速特性②改变励磁磁通调速

①降压启动②电枢电路串电阻启动③电枢电路串电阻调速①改变电枢电压调速（UN＞U1＞U2）（Rad1＜Rad2）U2U10n0nTstIstTLILUNTIUst铁心:由硅钢片叠成，也是磁路的一部分。第2章交流电动机铁心:由导磁性能很好的硅钢片叠成(导磁部分)。绕组:放在定子铁心内圆槽内(导电部分)。机座:固定定子铁心及端盖。定子静止部分转子旋转部分三相异步电动机转子铁心的每个槽内插入一根裸导条，形成一个多相对称短路绕组。转子绕组为三相对称绕组，嵌放在转子铁心槽内。②绕线式：绕组:转轴、轴承、风扇①鼠笼式：一.

三相异步电动机的基本结构2-1三相异步电动机的基本结构与工作原理第2章交流电动机二.

三相异步电动机的工作原理㈠旋转磁场的产生以iA＝IM为起动点两极旋转磁场示意图0°120°240°360°2-1三相异步电动机的基本结构与工作原理第2章交流电动机2-1三相异步电动机的基本结构与工作原理二.

三相异步电动机的工作原理㈠旋转磁场的产生两极与四极旋转磁场的比较0°120°240°360°0°60°120°180°0°120°240°360°转速低速高速

电流

相序A-C-B2.磁生电(右手定则)旋转磁场切割转子导体，转子感应电动势和电流。1.电生磁(右手定则)定子三相绕组通入三相对称电流产生圆形旋转磁场。3.电磁力(左手定则)转子载流（有功分量电流）体在磁场作用下受电磁力作用，形成电磁转矩，驱动电动机旋转，将电能转化为机械能。第2章交流电动机二.

三相异步电动机的工作原理㈡转动原理XAZBC

Yn0n逆时针方向旋转2-1三相异步电动机的基本结构与工作原理＞n第2章交流电动机2-1三相异步电动机的基本结构与工作原理

电动机在正常运转时，其转速n总是稍低于同步转速n0，故称为异步电动机；

又因为产生电磁转矩的电流是电磁感应所产生的，也称为感应电动机。二.

三相异步电动机的工作原理㈢转差率

转差率是异步电动机一个非常重要的参数，它反映了电动机的各种运行情况。异步电动机同步转速和转子转速的差值与同步转速之比称为转差率，用S

表示，即：2-3三相异步电动机的转矩与机械特性第2章交流电动机

异步电动机所产生的电磁转矩为

一.三相异步电动机的电磁转矩

转矩特性指电动机的电源电压和频率一定时，电磁转矩与转差率(转速)之间的关系。机械特性n=f（T）转矩特性T=f（s）

实际生产中把电磁转矩与转速的关系称异步电动机的机械特性。第2章交流电动机2-3三相异步电动机的转矩与机械特性电源为负相序时电源为正相序时1、固有机械特性四个重要特殊点：

①理想空载点AT=0，n=n0（S=0）②额定工作点BT=TN，n=nN（S=SN）

③启动工作点DT=Tst，n=0（S=1）④临界工作点CT=Tmax，n=nm（S=Sm）机械特性n=f（T）二.三相异步电动机的机械特性第2章交流电动机2-3三相异步电动机的转矩与机械特性二.三相异步电动机的机械特性2.人为机械特性

①定子降压②定子串电抗④转子串电阻③定子变频第2章交流电动机2-3三相异步电动机的转矩与机械特性三.三相异步电动机的稳定运行问题三相异步电动机稳定运行分析

1—异步电动机的特性

2—恒转矩型负载特性

3—恒功率型负载特性4,5—通风机型负载特性第2章交流电动机定子绕组用绝缘的铜（或铝）导线绕成，嵌在定子槽内。通常把定子三相绕组的六根出线头都引出，根据实际使用的需要，可接成Y形或△形，如图所示。三相异步电动机的引出线一.

三相异步电动机的基本结构△形接法Y形接法2-1三相异步电动机的基本结构与工作原理第2章交流电动机2-4三相异步电动机的启动性能与方法③Y-△降压启动⑴鼠笼式电动机降压启动法起动电流起动转矩绕组电压Y形和△形接法时的电压和电流(a)Y接法(降压起动)(b)

△接法(全压运行)第2章交流电动机2-5三相异步电动机的调速方法根据交流异步电动机转速的关系式：

n＝n0(1－S)＝60f(1－S)/p＝n0－△n

可知，交流异步电动机的调速方法大致可分为三种：⑴改变磁极的极对数p⑵改变转差率S⑶改变频率f其中，改变转差率S的方法，又可以通过调定子电压、转子电阻、转子电压以及定转子供电频率等方法来实现。从而派生出很多种调速方法。

第2章交流电动机2-6三相异步电动机的制动①②①②①②⑶能耗制动①反抗性恒转矩负载②位能性恒转矩负载

①电源反接制动②倒拉反接制动⑵反接制动⑴反馈制动①正向反馈制动②反向反馈制动目录·第3章

第3章控制电机3-1伺服电动机3-2微型同步电动机3-3测速发电机3-4步进电动机3-5直线电动机3-6旋转变压器3-7感应同步器第3章控制电机交流伺服电动机的结构

是一种小型或微型两相异步电动机。交流伺服电动机的原理

与电容分相式单相异步电动机相同。交流伺服电动机特点结构简单、运行可靠、维护简便、转动惯量小，广泛用于功率较小的控制系统中。3-1伺服电动机交流伺服电动机的原理图励磁绕组控制绕组SM～一、交流伺服电动机第3章控制电机

“自转”现象如果交流伺服电动机参数与一般的单相异步电动机一样，那么当控制信号消失时，电机转速虽会下降些，但仍会继续不停地转动。这种失控现象称为“自转”。

“自转”现象的消除要求交流伺服电动机的转子电阻值设计得很大，使电机在失去控制信号而单相运行时，正转矩或负转矩的最大值均出现在sm＞1的地方。

交流伺服电动机的转速控制方式①幅值控制②相位控制③幅相控制3-1伺服电动机一、交流伺服电动机第3章控制电机3-4步进电动机二、工作原理

步进电动机的工作原理就是电磁铁的工作原理。

每当定子绕组接收一个电脉冲时，转子便转过一个固定的角度，这个角度即称为步距角。因为每通电一次，即运行一拍，转子就走一步，故步距角：θb＝步距/拍数＝360°/Z×拍数＝360°/Kmz

式中，K为状态系数（如单三拍、双三拍时K=1，单、双六拍时K=2）；

m表示电动机的相数；z为转子的齿数。当电动机相数m和转子齿数z一定（即电机结构一定）时，则步进电机的转速取决于输入电脉冲的频率和通电方式，即：n＝60f/Kmz(r

/min)，其中，f

为电脉冲的频率。第3章控制电机0°30°60°反应式步进电机工作原理图0°15°30°三相单、双六拍A→AB→B↑

↓

CA←C←BC三相单三拍

A→B→C3-4步进电动机二、工作原理

思考：相数m为二相、四相、五相、六相…第4章机电传动控制系统的基础二.

转速控制的调速指标其中nmin

和nmax

一般都指电机额定负载时的转速。二、机电传动控制系统调速方案的选择对于少数负载很轻的机械，例如精密磨床，也可用实际负载时的转速。1、调速范围生产机械要求电动机提供的

最高转速nmax和最低转速nmin之比叫做调速范围。用字母D

表示，即：二.

转速控制的调速指标2、静差度第4章机电传动控制系统的基础当系统在某一转速下运行时，负载由理想空载到额定值时所对应的转速降落nN

，与理想空载转速n0之比，称作静差度S，即：或：静差度表示电动机运行时转速的稳定程度。二、机电传动控制系统调速方案的选择nmaxnmin＜5.2.2

三相笼型异步电动机全压起动控制二、正反转控制线路第7章直流电动机调速系统第一部分一.什么是电力电子技术概述

电力——交流和直流两种

从公用电网直接得到的是交流，从蓄电池和干电池得到的是直流。交流交流直流直流逆变调压、变频、变相、交流电力控制直流斩波整流

进行电力变换的技术称为变流技术

电力变换

四大类①交流→直流②直流→交流③直流→直流④交流→交流第7章直流电动机调速系统第一部分7.1电力半导体器件3.晶闸管的工作原理

晶闸管是用很小的功率控制大功率的可控整流元件，

要使晶闸管导通必须在其阳极和控制极同时加正向电压，

晶闸管导通以后，控制极就失去了控制作用。

欲使晶闸管恢复阻断状态，则必须把阳极正向电压降低到一定值(断开或反向)。第7章直流电动机调速系统第一部分7.2.1单相半波可控整流电路

1.带电阻负载带电阻负载的单相半波可控整流电路及波形输入电压控制脉冲输出电压器件电压变压器T的作用：

变换电压和隔离。电阻负载的特点：

电压与电流成正比，两者波形相同。7.2单相可控整流电路第7章直流电动机调速系统第一部分7.4逆变器

逆变器工作是整流器工作的逆过程，把直流电变成交流电。

逆变器分有源逆变器和无源逆变器：

有源逆变——交流侧和电网连结。有源逆变器主要用于直流电动机的可逆调速等场合。

无源逆变——交流侧不与电网联接，而直接接到负载。无源逆变器用作变频器，主要用于交流电动机变频调速系统，

为实现既可调频又能调压的目的，逆变器必须进行电压控制，控制电压可以从逆变器的外部或内部进行，改变直流输入电压是从外部进行控制，而脉宽控制和脉宽调制则是从逆变器内部进行的。

在逆变器中为了能使晶闸管关断，一般要设置专门环节进行强迫关断和换流。

第7章直流电动机调速系统第二部分7-5单闭环直流调速系统

系统中采用比例调节器。系统具有以下性质：一、单闭环有静差调速系统

①

在相同的负载电流下，闭环系统的静态转速降

仅为开环系统转速降的1／(1＋K)倍(K是闭环系统的开环放大倍数)。从而大大提高了机械特性的硬度，使系统的静差度大为减小。②在给定电压一定时，闭环系统的理想空载转速

仅为开环时的1／(1＋K)倍。为了使闭环系统获得与开环系统相同的理想空载转速，闭环时的给