导图社区 机电传动控制复习
诊变压器：把一种等级的电压与电流便成为同频率的另一种等级的电压与电流；转子转速n与定子旋转磁场的转速n1相等，转速恒定。
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机电传动
变压器
功能
把一种等级的电压与电流便成为同频率的另一种等级的电压与电流
交流电功率公式
P=根号3UIcosφ
P=I^2R，提高U，I降低，损耗降低
需要降压到用户，否则电压过高，绝缘困难
分类
用途：电力、特种、仪用、等
线圈：两线圈、三、自耦
铁心结构：心式、壳式
相数：单相、三相
空气冷的干式、油冷的油浸式
主要结构
铁心
表面有绝缘漆的硅钢片叠制
较小铁耗、较高磁导率
线圈
铝线
额定值
额定容量
额定工作状态下变压器的视在功率；认为一次和二次边容量相等
额定电压
一次是指正常运行情况下，一次端点应该介入的电压；
二次是一次接额定电压时，二次的空载电压
额定电流
变压器在正常运行时允许通过的最大电流
短路电压
二次在额定运行情况下的电压降落
空载运行
一次接额定电压和频率，二次开路的状态
一次感应电动势有效值E1=4.44f1N1φm
变压比
一次绕组电动势与二次之比K=N1/N2
对于三相，变比是指相电动势的比值
外特性
变压器的二次输出电压随着负载电流I2的变化而变化的对应关系曲线
电压变化率
电压变化率表征了变压器运行性能的重要数据之一，反映了供电电压的稳定性与变压器的参数和负载性质有关
效率特性
P1=P2+PCu+PFe
三相四线制
带中线：Y0，不带Y
相电压
单相负载两端的电压
线电压
两根相线电压
线电压等于相电压的根号3倍Vab=根号3VA
线电压超前相电压30°
电源380v/220v，星型和三角形线电压380/220
星型接法
中线电流I0=0
可以取消中线
三相电流护卫回路，不是同时流向中点
三角形接法
线电压等于相电压
线电流=根号3相电流
线电流滞后于相电流30°
三相电路功率
对称星形接法
P=根号3VlIlcosφ
负载对称三角形接法
例题

异步电动机
同步电机
转子转速n与定子旋转磁场的转速n1相等，转速恒定
可以改善功率因数
结构负载，需要直流励磁电源，造价高，很少用
异步电机
有点：结构简单、制造容易、价格便宜、运行可靠、价格便宜、运行可靠、维护方便、效率较高等
与直流电动机相比调速性能较差、调速过程复杂
额定功率Pe
电动机在额定运行时，轴上的机械功率：kW
额定电压Ue
额定情况下定子绕组上的线电压：V
额定电流Ie
电动机在额定电压和频率下，输出额定功率是，定子绕组中的线电流：A
额定频率fe
额定转速
在额定电压、额、额下，转速，r/min
结构
定子
转子
笼型转子
绕线转子
工作原理
旋转磁场的产生
三相，成120°
两极一步电动机的定子喜欢转磁场的转速n1=60f=3000r/min
转子的旋转方向与定子旋转磁场方向相同
但是转速不等
转差率三相异步电动机定子旋转磁场与转子转速之差与定子旋转磁场转速之比 s=（n1-n）/n1
zi=r1+jx1漏阻抗
负载阻抗
x2=2πf1L2
功率以及转矩
电源输入功率P1=3U1I1cosφ=轴上输出功率P2+∑p（同号贴好，附加损耗）
电源输入功率P1=3U1I1cosφ
定子铜损Pcu1=3I1^2r1
电磁功率PM=P1-Pcu1-Pfe
转子总机械功率Pm=PM-pCu2=PM（1-s）
转子铜耗pCu2
转矩平衡
M2=M-M0
电磁转矩表达式以及MM-s曲线
异步电动机的机械特性
临界转差率
产生最大转矩的转差率
过载能力
启动转矩
工作特性
通常s很小，转速特性是一条稍微向下倾斜的曲线
定子电流几乎岁P2正比增加，直线
电磁转矩特性，负载不超过额定时，近似一条直线
起动
起动瞬间，n=0，s=1，电流显著增大，有功不大
起动方法
直接起动
降压起动
只适用于起动转矩要求不高
电阻降压
电抗降压
起动时串入电阻，后解除电阻，降低起动电压，电流，转矩，电阻能耗大，起动转矩减少过多
自耦变压器降压
相比上面，利用自耦变压器原理，自耦降压降低起动电流效果更好，能耗少，可以布置不同的电压抽头，以供选择
星-三角换接降压
只适用于定子在工作时是三角形联结的三相异步电动机
绕线转子三线异步电动机的串电阻起动
调速
改变磁极对数
变级调速
属于恒转矩调速，适用于起重机等
改变电源频率
改变转差率
对绕线转子，在转子电路串电阻调速
串级调速
改变定子电压调速
同步电动机
定子绕组
主磁极、直流励磁绕组，电刷、集电环等
隐极式、凸极式
结构复杂、启动困难
直流电机
直流发电机
直流电动机
良好的起动性能和调速性能
工作原理基本结构
主磁极
低碳钢片（直流，无磁滞、铁损，叠装是为了散了）
换向极
抵消换向过程中产生的畏寒，使电动机运行时电刷下不产生有害的火花
电枢铁心
旋转时被交变磁化，用硅钢片叠制，减少铁损
换向器
整流作用
点数绕组
产生感应电动势
额定容量也叫额定功率
轴上输出的机械功率
磁场
他励
自励
并励
串励
复励
电磁转矩
基本方程式
发电机运行特性
空载特性
电机铁心有磁滞效应。
自励过程条件
电动机运行特性
并励电动机
励磁回路不可断路--否则会导致电枢电流急剧增加
串励电动机
直流电动机起动
指接通电源后，转速由零上升到稳定转速的全过程
要求：保证启动转矩足够大的前提下，尽量减小启动电流
全压起动
有点：设备简单、操作方便
缺点：启动电流大
容易造成1.破坏正常换向、绝缘破坏、启动转矩过大冲击机械
可以减小起动电流、随着转速上升、电压逐步升到额定值
优点:限制了起动电流、不会有大量电能为起动电阻消耗
缺点：必须有专门电源设备
电枢回路串电阻起动
他励直流串电阻起动
直流电动机的调速
改变电枢回路电阻
改变磁通
改变电枢端电压
改变转向方法
看P112的5-2？？
改变电磁转矩的方向
改变刺痛方向
改变电流方向
三相异步电机动机改变转向的方法？
直流电动机的制动
能耗制动
断开电源，立刻加入一个电阻，电能消耗在电阻上，此时电流改变了方向
回馈制动
反接制动
其他
控制电机
伺服电动机
交流伺服
交流伺服电动机控制方法有：________幅值控制____；_____相位控制_______；_____幅-相控制_______，它们都是通过改变____正转与反转旋转磁动势大小的比例___________的比例来改变____正转与反转电磁转矩的大小________，从而达到改变合成电磁转矩和转速的目的。
直流伺服
测速发电机
旋转变压器
自整角机
步进电机
控制系统对步进电动机的基本要求有哪些？
①在一定速度范围内步进电机都能稳定运行，输出轴转过的步数必须等于输入脉冲数，既不能多走一步，也不能少走一步，即不能出现所谓的失步
②每输入一个脉冲信号，输出轴所转过的角度称为步距角，该值要小而且精度要高，这样才能使工作台的位移量小而且准确均匀从而提高加工精度
③允许工作频率高，这样才能动作迅速，减少辅助工时，提高生产率
重要名称
步距角
每输入一个脉冲信号，输出轴转过的角度θ
步距角要小，精度要高，这样才能使工作台的位移量小而且均匀；允许的工作频率高，这样才能动作迅速，提高生产率
齿距角
转子相邻两齿中心线之间的夹角θ
工作方式
功率式
伺服式
其他方式
反应式
用的最多
永磁式
永磁感应子式
三相反应式步进电动机为例
交流电源
定子转子都是硅钢片叠制
脉冲信号电压按一定的顺序轮流加到定子三相绕组上
运行方式
三相单三拍
三相
三拍
通电三次完成一个通电循环
齿距角θ与转子齿数z之间的关系为
步距角只有齿距角的三分之一
三相双三拍
三相单、双六拍
运行特性
静态运行特性
主要是控制初始位置，即通电后是否能停在预定的初始位置
主要概念
转矩
初始平衡位置或者零位
转子在空载时的位置
转角
偏离零位的角度，失调角θ
静态稳定区
步进运行特性
脉冲频率很低，走完一步，已经停止后，下个脉冲才到来的这种运行状态称为步进运行状态，主要研究状态下的矩角特性
转子走完一步停下后，下一个脉冲到来时步进电机是否一定能继续转动？
分情况，
连续运行特性
稳定裕量
步进电动机的选用
主要特点
电力拖动基础
动力学
M-ML=JdQ/dt
负载静转矩归算
飞轮距的归算
负载转矩特性及电力拖动系统稳定条件
恒转矩
ML为一定值，与转速无关
反抗性
位能性
通风机负载特性
机械叶片的阻力，与转速的平方正比，抛物线
恒功率
Pl一定，负载转矩基本上与转速成反比，如车床粗加工与精加工
稳定运行的必要条件
电动机的机械特性与负载转矩特性具有交点
稳定运行的充要条件
机械特性与负载转矩特性有交点
交点处对应的转速智商满足M<ML，之下，M>ML即为向下倾斜
电力拖动系统的过渡过程
系统由一种称为稳定运行状态向另一种稳定运行状态过渡的过程。在启动、调速、制动等都需要过渡
研究目的
在于弄清过渡过程中转速、电流、电磁转矩等量随时间变化的规律，弄清这些变化规律受哪些因素制约或者支配，进而有正对性地采取措施，是拖动系统的过渡过程能在一定程度上得以控制，减少损耗
电力拖动系统的电动机选择
选择电动机容量
原则：在能满足生产机械负载要求的前提下，尽量选容量小一些的电动机
容量的决定因素：
允许温升
启动能力
还与_____电动机的效率_____和____功率因数______有密切
负载的工作方式
恒定负载连续工作
变化负载连续工作
短时工作
断续周期工作制
步骤
①电动机电流种类的选择
②电动机类型的选择
③电动机额定电压和额定转速的选择
低压电器
低压电器通常指工作在交流____1200______V或直流____1500______V以下电路中的电器
常用的有负荷开关、转换开关。断路器、按钮及位置开 关等。
低压开关
作用：实现对电路进行接通或者断开的控制或作隔离电源之用，有时也可以作为小容量异步电动机直接启动或者停止之用
熔断器
保险丝，起短路保护作用
接触器
在电器及自动控制系统中用于远距离控制，以及用来频繁地接通和断开交直流电路。还具有欠电压释放保护的性能。
有点：具有控制容量大，且能够远距离控制，工作可靠，性能稳定、维修简便等优点
继电器
是一种自动动作的电器。在控制系统中应用广泛。 当给继电器输入电流、电压等电量或转速、压力等非 电量,并达到规定值时,继电器的触头便自动地接通 或断开所控制的电路,以起到控制或保护电路的目的。
释放电流电压与吸上电流电压之比称之为继电器的返回系数
电动机的电气控制
电气控制线路是用导线将电机、电器、仪表等电器元件连接起来并实现某种要求的电气线路
继电器、接触器控制系统具有结构简单，安装和调整方便，投资低等优点
根据电流大小，分为
主电路
控制电路
表示方法：
安装图
按照电器实际位置和实际线路接线
原理图
根据电气系统的工作原理绘制
绘制原则
符合最新国家标准
2)电器应是未通电时的状态;二进制元件应是置零时的状态;机械开关应是循环开始前的状态。除在生产机械起始位置上已受外力作用的触点外,其余触点符号一般画成:左开右闭或者上闭下开的形式。
三相异步电动机的启动控制线路
机械设备对电动机的要求：起动、调速、停止
起动方式
全压直接起动
用开关
用接触器
降压起动控制线路
Y-D
串电阻降压
三相异步电动机的正反转控制现楼
可借助正反向接触器改变两相定子绕组相序实现
手动控制线路
制动控制线路
电气控制线路的一般设计方法
组成
确定控制方案
设计电气控制线路
方法分类
一般设计法
逻辑设计法
注意
简化电路、尽量减少电器、触点、提高可靠性
尽量缩短连接导线的数量和长度
力求控制线路阶跃电能
正确连接电器线圈
避免在控制电路中出现寄生回路
必要的保护环节
尽量避免多电器依次动作才能接通另一个电器的现象
常用电器元件的选择
考虑因素
根据对控制元件性能的要求确定电器元件类型
根据电气控制的电压、电流以及功率的大小来确定元件的规格
掌握元器件预期的工作环境以及供应情况
为了保证一定的可靠性，采用相应的降额系数，并进行一些必要的计算和校核
