《电机及拖动》课件

电机及拖动本课件将深入讲解电机及拖动的原理和应用。绪论定义电机拖动是指利用电机作为动力源，通过机械传动系统驱动执行机构进行工作的技术。应用广泛应用于工业生产、农业生产、交通运输、国防建设等领域。意义提高生产效率，改善劳动条件，节约能源，降低成本。电机的基本原理电机的基本原理是将电能转换为机械能，利用磁场作用力的原理。当电流通过导体时，会在导体周围产生磁场。如果将导体放在磁场中，导体会受到磁力的作用，这个力的大小与电流的大小、磁场强度和导体长度成正比。当导体绕着轴线旋转时，磁力就会产生旋转力矩，推动电机转动。直流电机的分类1励磁方式按励磁方式可分为：他励、自励、并励、串励、复励。2电枢绕组结构按电枢绕组结构可分为：波绕组、环绕组。3结构形式按结构形式可分为：永磁式、有刷式、无刷式。直流电机的工作特性转速-电流特性电机转速与电枢电流的关系，反映了电机的负载能力和转速变化情况。转矩-电流特性电机转矩与电枢电流的关系，反映了电机的启动性能和负载能力。交流电机的分类同步电机转子同步旋转，速度与电源频率一致异步电机转子异步旋转，速度低于同步速度直流电机转子绕组与直流电源连接，速度可调节同步电机的工作原理1磁场同步定子磁场与转子磁场同步旋转2电磁转矩转子磁场受定子磁场吸引产生转矩3同步转速转子转速与定子磁场同步异步电机的工作原理1旋转磁场定子绕组通入三相交流电，产生旋转磁场2感应电流旋转磁场切割转子导体，产生感应电流3电磁力感应电流与旋转磁场相互作用，产生电磁力4转子转动电磁力驱动转子转动电机的励磁形式他励励磁绕组与电枢绕组分开供电，励磁电流可独立调节。自励励磁绕组与电枢绕组并联，励磁电流由电枢电流产生。复励励磁绕组由并励绕组和串励绕组组成，结合了两种励磁方式的优点。电机的调速方法电压调速通过改变电机定子电压来改变转速，适用于直流电机和交流电机。频率调速通过改变交流电机的电源频率来改变转速，适用于交流电机。磁极数调速通过改变电机定子绕组的接线方式来改变磁极数，从而改变转速，适用于交流电机。电机的启动方法直接启动直接将电机接入电源，是最简单的启动方法。降压启动在启动过程中，使用降压装置降低电压，以降低启动电流。星-三角启动将三相电机绕组接成星形连接，启动后，再将绕组改接成三角形连接。软启动器启动使用软启动器，可平滑地调节电机启动电压，降低启动电流。电机的刹车方法机械式刹车，通过摩擦力使电机停止转动，简单可靠，但制动精度较低。电磁式刹车，利用电磁力产生制动力，制动精度高，但响应速度较慢。再生制动，将电机动能转化为电能反馈回电网，节能高效，但成本较高。电机的保护装置过载保护防止电机过载运行，避免烧毁电机绕组。短路保护防止电机发生短路，避免电气火灾。缺相保护防止电机缺相运行，避免电机过热损坏。过电压保护防止电机承受过高的电压，避免电机损坏。电机的选型1负载特性负载类型、功率、转速、转矩、运行方式等因素都需要考虑。2工作环境温度、湿度、振动、腐蚀性等环境因素对电机寿命和性能有影响。3控制要求是否需要调速、定位、启动、制动等控制功能，决定电机类型和控制方式。4经济性综合考虑电机成本、运行成本、维护成本等因素，选择性价比高的电机。电机的安装与调试基础安装确保电机安装牢固，并与负载设备连接稳定。接线检查仔细检查接线方式，确保与电气控制系统匹配。空载运行在负载条件下，先进行空载运行测试，确保电机正常工作。负载调试逐渐增加负载，观察电机性能，并进行参数调整。电机的维护与检修1定期检查定期检查电机的运行情况，包括温度、振动、噪音等，及时发现问题并进行处理。2清洁保养定期清洁电机表面和内部，清除灰尘和污垢，保持电机清洁和通风良好。3更换零部件定期更换磨损的零部件，如轴承、刷子、电刷等，保证电机正常运行。4故障诊断当电机出现故障时，要及时进行故障诊断，确定故障原因并进行维修。常见故障及处理过热过载、通风不良、轴承润滑不足振动轴承损坏、转子不平衡、基础松动冒烟绕组绝缘损坏、轴承过热、定子铁芯短路编码器原理及应用编码器是一种将机械运动转换为电信号的装置。它可以将旋转轴或直线运动的位移量转换为数字信号，从而实现对运动的精确控制。编码器广泛应用于数控机床、机器人、自动控制系统等领域，用于位置反馈、速度测量、运动控制等。伺服电机及其控制1精确控制伺服电机可以精确控制旋转位置、速度和扭矩，广泛应用于工业自动化和机器人领域。2闭环控制伺服系统通过反馈回路，实现对电机运行状态的实时监控，并根据偏差进行调整，确保精度和稳定性。3多种类型伺服电机种类繁多，包括直流伺服电机、交流伺服电机和步进电机，满足不同应用场景的需求。步进电机及其控制步进电机步进电机是一种将电脉冲信号转换为角位移或线性位移的执行机构。控制系统步进电机控制系统通常由步进电机驱动器和控制器组成，用于生成控制步进电机运动的脉冲信号。应用步进电机广泛应用于数控机床、自动化设备、打印机等领域。模拟量电机及其控制模拟信号控制模拟量电机接收模拟信号作为控制指令，例如电压或电流，以调节其速度和转矩。精确控制模拟信号控制提供了更精确的控制，适用于需要精确控制速度、转矩或位置的应用。广泛应用模拟量电机广泛应用于工业自动化、机器人、机床等领域，为各种控制需求提供灵活的解决方案。电气拖动系统的组成电机电机是电气拖动系统的核心，负责将电能转化为机械能。控制系统控制系统负责控制电机的运行，包括启动、停止、调速、保护等功能。传动系统传动系统负责将电机的机械能传递到工作机构，包括齿轮、链条、皮带等。工作机构工作机构是电气拖动系统最终要驱动的对象，例如起重机、运输机、机床等。电气拖动系统的分类按控制方式分类集中控制系统、分散控制系统、智能控制系统按执行机构分类直流电机拖动系统、交流电机拖动系统、步进电机拖动系统、伺服电机拖动系统按应用领域分类冶金拖动系统、化工拖动系统、电力拖动系统、机械加工拖动系统电气拖动系统的特点1高效能量利用率高，减少能源浪费。2灵活可根据需要调节速度、扭矩等参数。3精密可实现精确控制，满足高精度作业需求。4可靠具有较高的可靠性，保证系统正常运行。电气拖动系统的应用铁路运输电力机车牵引，提高运输效率。汽车工业电动汽车、混合动力汽车的应用。风力发电风力发电机组的控制与运行。电气拖动系统的设计确定系统功能确定系统需要实现的功能和性能指标，例如负载类型、工作环境、运行速度、精度等。选择电机类型根据负载类型、运行速度、工作环境等因素选择合适的电机类型，如直流电机、交流电机、步进电机等。选择控制系统根据系统要求选择合适的控制系统，例如PLC、单片机、伺服控制器等。设计控制算法设计控制算法以实现系统所需的控制功能，例如速度控制、位置控制、力矩控制等。系统调试对系统进行调试和测试，确保系统能够稳定运行并满足设计要求。电气拖动系统的调试1安全检查确保设备安全，防止意外事故。2性能测试检查设备性能是否符合设计要求。3故障排查及时发现并解决设备运行中的故障。电气拖动系统的维护1定期检查定期检查电机、控制系统、传动机构等部件，确保其正常运行。2清洁保养定期清洁电机、控制系统，防止灰尘、油污等污染。3故障处理及时处理故障，避免故障蔓延，确保系统安全可靠运行。电气拖动系统的节能技术1电机效率优化选择高效电机，进行电机维护保养，降低电机损耗。2变频调速技术根据负载变化调节电机转速，减少能量浪费。3再生制动技术利用制动能量回收，提高系统效率。电气拖动系统的发展趋势智能化应用人工智能技术