《电动机控制》课件

电动机控制本课程将深入探讨电动机控制的原理、应用和技术，旨在帮助您理解电机的工作原理，掌握电机控制的关键技术，并提升电机应用的效率和可靠性。课程简介课程目标了解电动机控制系统的基本原理和关键技术。掌握常见电机控制方法和应用场景。培养电机控制系统设计和调试能力。课程内容电动机基础知识电机控制系统分类控制策略与技术电机保护与故障诊断电机能效管理电动机控制的应用领域工业自动化自动化生产线、机器人、机床等交通运输电动汽车、高铁、地铁等家用电器洗衣机、冰箱、空调等航空航天飞机、导弹、卫星等电动机的基本结构定子固定部分，包含绕组和磁芯。转子旋转部分，包含磁芯和转子绕组（异步电机）或永磁体（同步电机）。轴承支撑转子，降低摩擦。外壳保护电机内部结构。电动机的工作原理电流电流通入定子绕组，产生磁场。磁场定子磁场与转子磁场相互作用，产生磁力。旋转磁力推动转子旋转，产生机械功。电机控制的分类1开环控制控制信号不依赖于电机运行状态。2闭环控制控制信号根据电机运行状态进行调整。直流电机控制控制方法电枢电压控制、励磁电流控制等特点结构简单、调速性能好。应用汽车、机床、机器人等。交流电机控制异步电机控制利用旋转磁场驱动转子旋转。同步电机控制转子与定子磁场同步旋转。异步电机控制电压控制1频率控制2电流控制3转矩控制4同步电机控制1无刷直流电机控制2永磁同步电机控制3同步磁阻电机控制开环控制系统结构控制信号不依赖于反馈信号。优点结构简单、成本低。缺点抗干扰能力差、精度不高。闭环控制系统传感器检测电机运行状态控制器根据反馈信号生成控制指令执行机构执行控制指令，控制电机运行反馈控制的基本原理1检测传感器检测电机运行状态。2比较控制器比较实际值与设定值。3控制控制器根据偏差生成控制指令。4执行执行机构执行控制指令，调整电机运行状态。比例控制原理控制输出与偏差成正比。特点简单易实现、响应速度快。缺点存在稳态误差。积分控制原理控制输出与偏差的积分成正比。特点消除稳态误差，但响应速度较慢。微分控制原理控制输出与偏差的变化率成正比。特点预测偏差，提高系统响应速度。PID控制1比例控制快速响应，但存在稳态误差。2积分控制消除稳态误差，但响应速度慢。3微分控制预测偏差，提高系统响应速度。脉宽调制技术原理通过改变脉冲宽度来控制平均电压。特点效率高、响应速度快。应用电机调速、电源管理等。电机启动方式直接启动直接接通电源，电流冲击大。降压启动降低电压启动，减小电流冲击。星形-三角形启动先星形接法启动，再三角形接法运行。软启动逐渐增大电压或电流，平滑启动。电机的正反转控制正转定子绕组电流方向保持一致。1反转改变定子绕组电流方向。2电机的调速控制方法电压调速、频率调速、转矩控制等应用机床、风机、泵等电机的转矩控制目标控制电机输出转矩。方法电流控制、矢量控制等。软启动技术1原理逐渐增大电压或电流，平滑启动。2优点降低电流冲击、减少机械磨损。3应用大型电机、风机、泵等。软停车技术原理逐渐降低电压或电流，平滑停止。优点降低机械冲击、延长设备寿命。应用起重机、电梯等。电机失速保护定义电机长时间处于低速或停止状态。原因负载过重、机械卡死等。保护措施电流检测、速度检测等。过载保护定义电机电流超过额定值。原因负载过重、机械卡死等。保护措施电流检测、热继电器等。断相保护定义电源中的一相断开。危害电机过热、烧毁。保护措施相序检测、过电流检测等。缺相保护定义电源中的一相缺失。危害电机无法正常工作。保护措施相序检测、过电流检测等。短路保护1定义电机内部发生短路。2危害电机烧毁、引发火灾。3保护措施熔断器、短路继电器等。热保护定义电机温度过高。原因过载、断相、缺相等。保护措施热继电器、温度传感器等。电机噪音分析目的诊断电机故障、评估电机运行状态。方法声学测量、频谱分析等。应用电机故障诊断、运行监测。电机振动分析目的诊断电机故障、评估电机运行状态。方法振动传感器、频谱分析等。应用电机故障诊断、运行监测。电机热特性分析目的预测电机温度变化、优化散热设计。方法热力学分析、有限元分析等。应用电机设计、运行监测。电机寿命预测方法使用寿命模型、可靠性分析等。应用电机维护计划、更换策略。电机检修与维护1定期检查检查电机外观、连接线、轴承等。2清洁维护清洁电机表面、风机、散热器等。3润滑维护更换轴承润滑油。4故障排除根据故障现象进行诊断和修理。电机故障诊断方法视觉检查、声学检查、振动分析等。工具万用表、振动仪、热像仪等。经验积累故障案例、分析故障原因。电机绝缘检测目的检测电机绕组绝缘性能。方法兆欧表测试、高压试验等。标准GB/T1094.1-2008电工设备绝缘试验方法第一部分：高压试验电机绕组检测目的检测绕组断路、短路、匝间短路等故障。方法万用表测试、电流测试等。工具万用表、电流钳等。电机轴承检测目的检测轴承磨损、损坏、润滑不足等故障。方法听声检查、振动检测、温度检测等。工具听诊器、振动仪、红外测温仪等。电机外壳检测目的检测外壳破损、变形、腐蚀等故障。方法敲击外壳、观察外观、测量尺寸等。电机通风检测1目的检测风机工作是否正常、通风系统是否畅通。2方法观察风机转速、风量、温度等。3工具风量计、温度计等。电机校准与调试步骤安装调试、参数设置、性能测试等。目的确保电机正常运行、满足性能要求。工具万用表、示波器、转速计等。电机能效管理目标提高电机能效、降低能耗成本。措施选用高效电机、优化控制策略、实施节能改造等。效益降低运营成本、减少碳排放。电机能耗分析方法能耗计量、数据分析、仿真模拟等。目的识别能耗浪费、评估节能潜力。工具能耗计、数据分析软件等。电机能效提升措施选用高效电机采用更高能效等级的电机。优化控制策略实施变频调速、矢量控制等节能技术。实施节能改造改造电机系统、提升运行效率。电机能效标准与认证标准IEC60034-30-1:2014旋转电机能效等级GB18613-2012电机能效限定值及能效等级认证中国能效标识认证、欧