机电传动控制(第五版)ppt课件及其复习.ppt

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1、“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。第一章第一章 概述概述 定义定义：以电动机为原动机（动力源）驱动生产机：以电动机为原动机（动力源）驱动生产机械的系统的总称。械的系统的总称。 目的目的：将电能转换为机械能，实现生产机械的启：将电能转换为机械能，实现生产机械的启动、停止及速度调节，满足各种生产工艺过程的动、停止及速度调节，满足各种生产工艺过程的要求，保证生产过程的正常进行。要求，保证生产过程的正常进行。总复习总复习“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治

2、中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。机电传动技术的发展机电传动技术的发展 动力源动力源：蒸汽机，内燃机，电动机：蒸汽机，内燃机，电动机 机电传动方式机电传动方式： 成组拖动：一台电机拖动多台设备，老方式，传成组拖动：一台电机拖动多台设备，老方式，传动机构复杂，效率低。动机构复杂，效率低。 单电机拖动：一台电机拖动一台设备，比成组方单电机拖动：一台电机拖动一台设备，比成组方式进步。式进步。 多电机拖动：多台电机拖动一台设备，现代的传多电机拖动：多台电机拖动一台设备，现代的传动方法。动方法。“雪亮工程是以区（县）、乡（镇

3、）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。第二章第二章 机电传动系统的动力学基础机电传动系统的动力学基础snmNmNLmNMtdndGDTT375min/22 D 单轴传动系统的惯性直径单轴传动系统的惯性直径（m）; G 单轴传动系统的重力单轴传动系统的重力（Kg）。）。 GD2 应视为一个整体物理量。应视为一个整体物理量。 运动方程式是研究机电传动系统最基本的方程式，运动方程式是研究机电传动系统最基本的方程式， 由它可描述出系统运动的由它可描述出系统运动的状态状态及及特征特征。1 机电传动系统的运动

4、方程式机电传动系统的运动方程式“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。2 2、传动系统的状态、传动系统的状态根据运动方程式可知：运动系统有两种不同的运动状态：根据运动方程式可知：运动系统有两种不同的运动状态：:)1LM时时）稳稳态态（TT 0ddd tJT 即即0dd t，为常数，传动系统以恒速运动。为常数，传动系统以恒速运动。 T TM M = =T TL L时时传动系统处于恒速运动的这种状态被称为稳态。传动系统处于恒速运动的这种状态被称为稳态。 时时）：动动态态（L

5、M)2TT 时时：LMTT 0ddd tJT 即即 ,0dd t 传动系统加速运动。传动系统加速运动。时时：LMTT ,0ddd tJT 即即,0dd t 传动系统减速运动。传动系统减速运动。T TM M T TL L时时传动系统处于加速或减速运动的这种状态传动系统处于加速或减速运动的这种状态被称为被称为动态动态。dLMTTT “雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 处于处于动态动态时，系统中必然存在一个动态转矩：时，系统中必然存在一个动态转矩：snmNmNdtdnd

6、GDT375min/22 它使系统的运动状态发生变化。其转矩平衡方程为：它使系统的运动状态发生变化。其转矩平衡方程为：TM = TL + Td上式表明，在任何情况下，电机所产生的转矩总是被轴上的负载上式表明，在任何情况下，电机所产生的转矩总是被轴上的负载转矩（静态转矩）与动态转矩之和所平衡。转矩（静态转矩）与动态转矩之和所平衡。 由于传动系统有多种运动状态，相应的运动方程式由于传动系统有多种运动状态，相应的运动方程式 中的转速和转矩的方向就不同，因此需要约定方向中的转速和转矩的方向就不同，因此需要约定方向 的表达规则。的表达规则。“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平

7、台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。3 3、T TM M、T TL L、n n的参考方向的参考方向 因为电动机和生产机械以共同的转速旋转，所以，因为电动机和生产机械以共同的转速旋转，所以，一般以一般以（或（或n n）的转动方向为参考来确定转矩的正负。）的转动方向为参考来确定转矩的正负。 当当T TM M的实际作用方向的实际作用方向与与n n的方向相同的方向相同时（时（符号同符号同），），取与取与n n相同相同的符号，的符号，T TM M为为拖动转矩拖动转矩；1)T1)TM M的符号与性质的符号与性质 当当T TM M的实际作用方

8、向的实际作用方向与与n n的方向相反的方向相反时，取与时，取与n n相相反反的符号，的符号，T TM M为为制动转矩制动转矩。 “雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。拖动转距促进运动；制动转距阻碍运动。拖动转距促进运动；制动转距阻碍运动。 当当T TL L的实际作用方向的实际作用方向与与n n的方向相同时的方向相同时（符号反符号反），），取与取与n n相反相反的符号，的符号，T TL L为为拖动转矩拖动转矩；2)T2)TL L的符号与性质的符号与性质 当当T TL L

9、的实际作用方向的实际作用方向与与n n的方向相反时的方向相反时，取与，取与n n相同相同的符号，的符号，T TL L为为制动转矩制动转矩。“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。4 4 机电传动系统的负载特性机电传动系统的负载特性 前面讨论的机电传动系统运动方程中，负载转矩前面讨论的机电传动系统运动方程中，负载转矩T TL L 可能是可能是常数常数，也可能是，也可能是转速的函数转速的函数。 我们把我们把同一轴上同一轴上负载负载转矩转矩与与转速转速之间的之间的函数关系函数

10、关系称为称为 机电传动系统的机电传动系统的负载特性负载特性。 就是生产机械的负载特性，有时也称为生产机械的就是生产机械的负载特性，有时也称为生产机械的 机械特性机械特性。 今后均指电机轴上的负载特性。今后均指电机轴上的负载特性。 不同类型的生产机械在运动中受阻的性质是不同的，不同类型的生产机械在运动中受阻的性质是不同的， 其其负载特性曲线负载特性曲线的形状也有所不同，大致分为：的形状也有所不同，大致分为： 恒转矩型负载特性、离心式通风机型负载特性、恒转矩型负载特性、离心式通风机型负载特性、 直线型负载特性、恒功率型负载特性。直线型负载特性、恒功率型负载特性。“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村

11、（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。2.3.1 2.3.1 恒转矩型负载特性恒转矩型负载特性 这一类型负载特性的这一类型负载特性的特点特点是：是：负载转矩为常数负载转矩为常数。 如图所示。如图所示。 依据依据负载转矩负载转矩与与运动方向运动方向的的关系关系，恒转矩型负载特性，恒转矩型负载特性 可分为可分为反抗性转矩反抗性转矩和和位能性转矩位能性转矩两种。两种。a a反抗转矩：又称摩擦性转矩，其反抗转矩：又称摩擦性转矩，其特点特点如下：如下： 由由摩擦摩擦、非弹性体非弹性体的的压缩压缩、拉伸拉伸与与扭转

12、扭转等作用所产生等作用所产生 的负载转矩。的负载转矩。 反抗性转矩的方向恒与运动反抗性转矩的方向恒与运动方向相反方向相反，阻碍运动；，阻碍运动； 反抗性转矩的反抗性转矩的大小恒常不变大小恒常不变。“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 根据转矩正方向的约定可知，反抗性转矩恒与转速根据转矩正方向的约定可知，反抗性转矩恒与转速n n 的方向相反时取正号，即：的方向相反时取正号，即： n n 为正方向时为正方向时T TL L 为正，特性在第一象限；为正，特性在第一象限； n

13、 n 为负方向时为负方向时T TL L 为负，特性在第三象限。为负，特性在第三象限。“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。b b位能性转矩，其位能性转矩，其特点特点如下：如下： 位能性转矩的位能性转矩的大小恒常不变大小恒常不变； 作用方向不变作用方向不变，与运动方向无关与运动方向无关，即在某一方向，即在某一方向 阻碍运动而在另一方向促进运动。阻碍运动而在另一方向促进运动。 位能性转矩是由物体的位能性转矩是由物体的重力重力或或弹性体弹性体的的压缩压缩、拉伸拉伸、 扭转扭

14、转等作用所引起的负载转矩；等作用所引起的负载转矩；“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。离心式通风机型负载特性离心式通风机型负载特性 离心式通风型机械特性是按离心力原理工作的，离心式通风型机械特性是按离心力原理工作的， 如离心式鼓风机、水泵等，它们的如离心式鼓风机、水泵等，它们的负载转矩负载转矩T TL L的大小的大小 与与转速转速n n的平方的平方成成正比正比，即：，即：2LCnT 其中：其中：C C为常数。为常数。特性曲线如图所示。特性曲线如图所示。“雪亮工程是以

15、区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。直线型负载特性直线型负载特性 直线型负载的直线型负载的负载转矩负载转矩T TL L的大小与的大小与转速转速n n的大小的大小 成成正比正比，即，即 ：CnT L其中：其中：C C为常数。为常数。特性曲线如图所示。特性曲线如图所示。“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。恒功率型负载特性恒功率型负载特性 恒功率型负载的恒功

16、率型负载的负载转矩负载转矩T TL L的大小与的大小与转速转速n n的的 大小成大小成反比反比，即，即nCT L其中：其中：C C为常数。例如机床。为常数。例如机床。 实际应用中，负载可能是单一类型的，也可以是几种实际应用中，负载可能是单一类型的，也可以是几种 类型的复合。类型的复合。特性曲线如图所示。特性曲线如图所示。“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。5 5 机电传动系统稳定运行的条件机电传动系统稳定运行的条件 机电传动系统中，电动机与生产机械连成一体，机电传动

17、系统中，电动机与生产机械连成一体， 为了使整个系统运行合理，就要使为了使整个系统运行合理，就要使电动机的机械电动机的机械 特性特性与与生产机械的负载特性生产机械的负载特性尽量尽量相匹配相匹配。 特性配合好坏的基本要求是特性配合好坏的基本要求是系统能稳定运行系统能稳定运行。1 1、机电系统稳定运行的、机电系统稳定运行的含义含义包括：包括：1) 1) 系统应能以一定速度匀速运行；系统应能以一定速度匀速运行；2) 2) 系统受某种外部干扰作用（如电压波动、负载系统受某种外部干扰作用（如电压波动、负载 转矩波动等）而使运行速度发生变化，应保证转矩波动等）而使运行速度发生变化，应保证 系统在干扰消除后能

18、恢复到原来的运行速度。系统在干扰消除后能恢复到原来的运行速度。“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。2 2、机电系统稳定运行的条件、机电系统稳定运行的条件1) 1) 必要条件必要条件 电动机的输出转矩电动机的输出转矩T TM M和负载转矩和负载转矩T TL L大小相等大小相等， 方向相反方向相反。 从从T Tn n 坐标上看，就是电动机的机械特性曲线坐标上看，就是电动机的机械特性曲线 n n = =f f( (T TM M) )和生产机械的机械特性曲线和生产机械的机械

19、特性曲线n n = =f f( (T TL L) ) 必须有交点，交点被称为必须有交点，交点被称为平衡点平衡点。“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。2) 2) 充分条件充分条件 系统受到干扰后，要系统受到干扰后，要具有恢复到原平衡状态的具有恢复到原平衡状态的 能力能力，即：，即： 当干扰使速度上升时，有当干扰使速度上升时，有 T TM M T TL L 。 这是稳定运行的这是稳定运行的充分条件充分条件。 符合稳定运行条件的平衡点称为稳定平衡点。符合稳定运行条件的平衡

20、点称为稳定平衡点。“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 机电系统稳定运行的充分必要条件也可表述为：机电系统稳定运行的充分必要条件也可表述为：电动机的机械特性电动机的机械特性n= f（Tm） 与负载特性与负载特性n= f（TL）有交点；）有交点；dndTdndTLM “雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。a a、b b两点是否为稳两点是否为稳

21、定平衡点？定平衡点？a a点：点： 0LM TT当负载突然增加后当负载突然增加后0LM TT0LM TT当负载波动消除后当负载波动消除后0LM TT 故故a a点为系统的稳定平衡点。点为系统的稳定平衡点。 同理同理b b点不是稳定平衡点。点不是稳定平衡点。 异步电动机异步电动机的机械特性的机械特性生产机械的生产机械的机械特性机械特性交点交点a a交点交点b b0LM TT分析举例分析举例“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 若我们约定：若我们约定： I Ia a 电

22、枢电流；电枢电流； R Ra a 电枢电阻；电枢电阻； E E 电枢电动势；电枢电动势； U U 电机端电压；电机端电压； U Uf f 励磁绕组端电压；励磁绕组端电压； R Rf f 励磁调节电阻；励磁调节电阻； I If f 励磁绕组电流。励磁绕组电流。 由电磁学理论很容易由电磁学理论很容易 推得：推得：nnTKKRKUnteae 02 直流电机机械特性直流电机机械特性一般表达式一般表达式第第3章章 直流电机的工作原理及特性直流电机的工作原理及特性“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“

23、群众性治安防控工程”。1 1、固有机械特性、固有机械特性 电机的机械特性有电机的机械特性有固有特性固有特性和和人为特性人为特性之分。之分。 固有特性固有特性又称又称自然特性自然特性，是指在额定条件下的，是指在额定条件下的 n = n = f f( (T T) )曲线。曲线。（1 1）估算电枢电阻估算电枢电阻R Ra a：NNNNNaIUIUPR)1)(75. 050. 0( 根据根据电机铭牌电机铭牌可以计算出关键点而绘出该电机可以计算出关键点而绘出该电机 在额定条件下的在额定条件下的 n = n = f f( (T T) ) 特性曲线。特性曲线。 即即根据根据电机铭牌电机铭牌计算出计算出理想空

24、载点理想空载点和和额定运行点额定运行点 的坐标，再据此近似地画出的坐标，再据此近似地画出 n = n = f f( (T T) ) 特性曲线。特性曲线。“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。（2 2）求求K Ke eN N：NaNNNenRIUK （3 3）求理想空载转速：求理想空载转速：NeNKUn 0（4 4）求额定转矩：求额定转矩：min/55. 9rNWNNmNNnPPT 重点重点“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化

25、为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 根据（根据（0,n0,n0 0）和（）和（T Tn n,n,nN N）两点就可以作出他励电动机）两点就可以作出他励电动机 的机械特性曲线。的机械特性曲线。 正转时，在第一象限；正转时，在第一象限； 反转时，在第三象限。反转时，在第三象限。“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 人为机械特性是指公式人为机械特性是指公式 中的供电电压中的供电电压U U 或磁通或磁通 不是额定值、电枢电

26、路中不是额定值、电枢电路中 接有外加电阻接有外加电阻R Radad时的机械特性。（三种）时的机械特性。（三种）nnTKKRKUnteae 02 2 2、人为机械特性、人为机械特性（1 1）电枢回路中串接附加电阻时的人为机械特性；电枢回路中串接附加电阻时的人为机械特性；（2 2）改变电枢电压改变电枢电压U U 时的人为机械特性；时的人为机械特性；（3 3）改变磁通改变磁通时的人为机械特性。时的人为机械特性。“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。3 3 直流他励电动机的启

27、动特性直流他励电动机的启动特性 启动电动机就是施电于电动机，使电动机转子转动启动电动机就是施电于电动机，使电动机转子转动 起来，达到要求转速的过程。起来，达到要求转速的过程。 对直流电动机而言，在未启动之前对直流电动机而言，在未启动之前n n =0=0、E E =0=0， 而而R Ra a一般很小。一般很小。 所以，当电动机被直接接入电网并施加额定电压时，所以，当电动机被直接接入电网并施加额定电压时， 启动电流为：启动电流为：aNst/ RUI 这个电流很大，一般情况下能达到其额定电流的这个电流很大，一般情况下能达到其额定电流的 （10102020）倍。）倍。“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、

28、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 过大的启动电流危害很大：过大的启动电流危害很大：（1 1） 对电动机本身的影响：对电动机本身的影响： 使电动机在换向过程中产生危险的火花，使电动机在换向过程中产生危险的火花， 烧坏整流子（换向器）；烧坏整流子（换向器）； 过大的电枢电流产生过大的电动应力，过大的电枢电流产生过大的电动应力， 可能引起绕组的损坏。可能引起绕组的损坏。 “雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应

29、用为重点的“群众性治安防控工程”。（2 2） 对机械系统的影响：对机械系统的影响： 启动转矩启动转矩与启动电流成与启动电流成正比正比例；例； 巨大的巨大的启动转矩启动转矩在运动系统中产生很大的在运动系统中产生很大的 动态转矩动态转矩； 过大的过大的动态转矩动态转矩会在机械系统和传动机构中产生会在机械系统和传动机构中产生 过大的过大的动态转矩冲击动态转矩冲击，使机械传动部件损坏。，使机械传动部件损坏。“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。（3 3）对供电电网的影响：）对

30、供电电网的影响： 过大的启动电流可能会导致保护装置过大的启动电流可能会导致保护装置动作动作， 导致切断电源，导致切断电源，造成事故造成事故； 或者引起或者引起电网电压的下降电网电压的下降，影响其他负载的，影响其他负载的 正常运行。正常运行。因此，因此， 直流电动机是不允许直接启动的直流电动机是不允许直接启动的若要启动，必须设法限制电枢电流！若要启动，必须设法限制电枢电流！例如：普通的例如：普通的Z2Z2型直流电动机，规定电枢的瞬时电流型直流电动机，规定电枢的瞬时电流 不得大于额定电流的不得大于额定电流的1.51.52 2倍。倍。“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台

31、、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。4 4 直流他励电动机的调速特性直流他励电动机的调速特性 调速调速（又称速度调节）与（又称速度调节）与速度变化速度变化是两个完全是两个完全 不同的概念不同的概念。 电动机的电动机的调速调速是在一定的负载条件下，人为地改变是在一定的负载条件下，人为地改变 电动机的电路参数，以改变电动机的稳定转速。电动机的电路参数，以改变电动机的稳定转速。 如图所示：如图所示：人为地改变人为地改变（或（或 调节）电枢回路的电阻大小调节）电枢回路的电阻大小 造成转速下降，故这种人为造成转速下降，故这种人为 改变某些参

32、数而造成速度的改变某些参数而造成速度的 变化，称变化，称调速调速或或速度调节速度调节。“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。a a 改变电枢电路外串电阻改变电枢电路外串电阻R Radad 从特性方程可看出，在一从特性方程可看出，在一 定的负载转矩定的负载转矩T TL L下，串入下，串入 不同的电阻可以得到不同不同的电阻可以得到不同 的转速。的转速。 在电阻分别为在电阻分别为R Ra a、R R1 1、R R2 2、 R R3 3的情况下，可以分别的情况下，可以分别 得

33、到稳定工作点得到稳定工作点A A、C C、D D和和E E，对应的转速为，对应的转速为 n nA A、n nB B、n nC C、n nD D。（。（ R Ra a R R1 1 R R2 2 U U1 1 U U2 2 U U3 3 ）“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 当当 = =N N、R Rad ad =0=0、改变电枢电压、改变电枢电压U U 时，理想空载时，理想空载 转速转速n n0 0将随电枢电压将随电枢电压U U 的变化而变化，但的变化而变化，但转

34、速降转速降 n n却不变。却不变。 所以，在不同的电枢电压所以，在不同的电枢电压U U 下，下， 可得一组平行于固有机械特性可得一组平行于固有机械特性 曲线的人为机械特性曲线。曲线的人为机械特性曲线。 由于电机绝缘材料耐压条件由于电机绝缘材料耐压条件 的限制，这种电压调速方法的限制，这种电压调速方法 只能在额定电压值以下调节。只能在额定电压值以下调节。 是一种电机是一种电机降速调速法降速调速法。特点：特点：nnTKKRRKUnNteaadNeN 02 “雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“

35、群众性治安防控工程”。例：将电机电枢供电电压由例：将电机电枢供电电压由U U1 1升到升到U UN N。 电压为电压为U U1 1时，电机工作在时，电机工作在U U1 1 特性的特性的b b点；此时，稳定转速点；此时，稳定转速 为为n nb b。 当电压突然上升到当电压突然上升到U UN N时，由于时，由于 机械系统的惯性作用，转速机械系统的惯性作用，转速n n 不变，相应的反电动势也不变，不变，相应的反电动势也不变， 仍分别为仍分别为n nb b和和E Eb b。 但当不考虑电枢电路的电感时，电枢电流将由但当不考虑电枢电路的电感时，电枢电流将由 突然上升至突然上升至 ；abNgREUI ab

36、LREUI 1“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 电机转矩也由电机转矩也由 突然升至突然升至 ；LtLIKT gtgIKT 此时，电机的工作点虽然由此时，电机的工作点虽然由 b b点过渡到点过渡到g g点，但由于有点，但由于有 T Tg gTTL L，所以，所以，系统开始加速系统开始加速。 反电动势反电动势E E也会随着转速也会随着转速n n的的 上升而增大，电枢电流则逐渐减少，电机转矩也上升而增大，电枢电流则逐渐减少，电机转矩也 相应地减少，电机的工作点沿相应地

37、减少，电机的工作点沿U UN N由由g g点移动到点移动到a a点，点， 电机转矩又回到电机转矩又回到T TL L。“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。改变电枢回路串接电阻的大小调速存在如下问题：改变电枢回路串接电阻的大小调速存在如下问题： 机械特性较软，电阻愈大则特性愈软，稳定度愈低；机械特性较软，电阻愈大则特性愈软，稳定度愈低； 在空载或轻载时，调速范围不大；在空载或轻载时，调速范围不大； 实现无级调速困难；实现无级调速困难； 在调速电阻上消耗大量电能等。在调速

38、电阻上消耗大量电能等。 正因为缺点不少，目前已很少采用，仅在有些起重正因为缺点不少，目前已很少采用，仅在有些起重 机、卷扬机等低速运转时间不长的传动系统中采用。机、卷扬机等低速运转时间不长的传动系统中采用。“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 当当U U = =U UN N、R Rad ad =0=0、而改变磁通、而改变磁通 时，时， 理想空载转速理想空载转速n n0 0和转速降和转速降n n都要随磁通都要随磁通 的变化的变化 而变化。而变化。 由于磁通由于磁通只能

39、在低于只能在低于其其 额定值的范围额定值的范围内调节，而内调节，而 启动电流为常数，所以得到启动电流为常数，所以得到 的人为机械特性曲线如右的人为机械特性曲线如右 所示。是一种电机所示。是一种电机超速调速法超速调速法。当磁通过分消弱后，如果负载转矩不变，电机电流当磁通过分消弱后，如果负载转矩不变，电机电流将大大增加，从而产生过载现象。将大大增加，从而产生过载现象。 必须注意的是：必须注意的是：当当=0=0时，电机转速将升到机械强度不允许的程度。时，电机转速将升到机械强度不允许的程度。因此，直流他励电机因此，直流他励电机启动前启动前必须必须先加励磁电流先加励磁电流，且在运转中决不允许励磁电流为零

40、。且在运转中决不允许励磁电流为零。为此，直流他励电机在使用中，一般都设有为此，直流他励电机在使用中，一般都设有“失磁失磁”保护措施。保护措施。c c 改变电机主磁通改变电机主磁通nnTKKRRKUnNteaadNeN 02 “雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 改变电机主磁通改变电机主磁通 的调速机械特性如图所示：的调速机械特性如图所示： 即改变主磁通即改变主磁通 可以达到调速的目的。可以达到调速的目的。 降速时沿降速时沿c-d-bc-d-b进行，升速时沿进行，升速

41、时沿b-e-cb-e-c进行。进行。“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 可平滑无级调速，但只能弱磁调速，即在额定转可平滑无级调速，但只能弱磁调速，即在额定转 速以上调节；速以上调节； 调速特性较软，且受电动机换向条件等的限制；调速特性较软，且受电动机换向条件等的限制； 调速时维持电枢电压调速时维持电枢电压U U 和电枢电流和电枢电流I Ia a不变时，不变时， 电动机的输出功率电动机的输出功率P P= =UIUIa a不变，属恒功率调速。不变，属恒功率调速。 普通

42、他励电动机的最高转速不得超过额定转速的普通他励电动机的最高转速不得超过额定转速的 1.2 1.2倍，所以，调速范围不大。倍，所以，调速范围不大。 所以，它往往和调压调速配合使用，即所以，它往往和调压调速配合使用，即在额定转在额定转 速下速下用用降压调速降压调速；在额定转速之上在额定转速之上用用弱磁调速弱磁调速。特点：特点：“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。5 5 直流他励电动机的制动特性直流他励电动机的制动特性1 1、制动与启动的定义：、制动与启动的定义： 启动：

43、施电于电动机使电动机速度启动：施电于电动机使电动机速度从静止加速到从静止加速到 某一稳定转速某一稳定转速的一种运动状态。的一种运动状态。 制动：电动机脱离电网，或使电动机转速制动：电动机脱离电网，或使电动机转速 从某一稳定转速开始减速到停止从某一稳定转速开始减速到停止或是或是 限制位能负载下降速度限制位能负载下降速度的一种运转状态。的一种运转状态。 注意：电动的制动与自然停车是两个不同的概念。注意：电动的制动与自然停车是两个不同的概念。“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工

44、程”。a a 反馈制动反馈制动 电机正常接线时，在外部电机正常接线时，在外部 条件作用下，电机的条件作用下，电机的实际实际 转速转速n n大于大于其其理想空载转速理想空载转速 n n0 0，此时，电机即运行于，此时，电机即运行于 反馈制动状态。反馈制动状态。例：例：电车，走平路时，其电机工作在电车，走平路时，其电机工作在 电动状态下，电磁转矩电动状态下，电磁转矩T T 克服克服 摩擦性负载转矩摩擦性负载转矩T Tr r，即，即T=TT=Tr r， 以转速以转速n na a稳定在工作点稳定在工作点a a。“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网

45、格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。b b 反接制动反接制动 当他励电机的电枢电压当他励电机的电枢电压U U或电枢电动势或电枢电动势E E中的任一个中的任一个 在外部条件作用下改变了方向时，电机将运行于在外部条件作用下改变了方向时，电机将运行于 反接制动状态。反接制动状态。特点：特点：1 1）电动机的外加电枢电压）电动机的外加电枢电压U U 与感应电动势与感应电动势E E 的方向的方向 在外界的作用下在外界的作用下由由相反相反变为变为相同相同；2 2）电动机的输出转矩）电动机的输出转矩T TM M与转速与转速n n的方向的方向相反相反。在反接制动中，把在反

46、接制动中，把改变电枢电压改变电枢电压U U 的方向的方向所产生的反接制所产生的反接制动称为动称为电源反接制动电源反接制动；而把而把改变电枢电动势改变电枢电动势E E的方向的方向所产生的反接制动称为所产生的反接制动称为倒拉反接制动倒拉反接制动。 “雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。（1).1).电源反接制动电源反接制动 设电动机外加电枢电压的参考方向为图中所示。设电动机外加电枢电压的参考方向为图中所示。 当电压的实际方向与参考方向相同时，电动机的当电压的实际方向与参考

47、方向相同时，电动机的 机械特性为：机械特性为：TKKRKUn2meae 其特性曲线如图（其特性曲线如图（b b）中的曲线）中的曲线1 1所示（正向）。所示（正向）。“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。(2).(2).倒拉反接制动倒拉反接制动 设电机处于正向电动状态，以设电机处于正向电动状态，以n na a转速稳定运转，转速稳定运转， 提升重物。若用在电枢电路中串入附加提升重物。若用在电枢电路中串入附加限流电阻限流电阻 R Radad 的方法下放重物，这时，电机将由的

48、方法下放重物，这时，电机将由固有特性固有特性 曲线曲线1 1的的a a点过渡到点过渡到人为特性曲线人为特性曲线2 2的的c c点，电机转矩点，电机转矩 T T 远小于负载转矩远小于负载转矩T TL L。 因此，电机因此，电机 转速将沿着转速将沿着 曲线曲线2 2下降。下降。 到到d d点时，点时， 电机转速为电机转速为0 0， 重物停止上升。重物停止上升。“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。C C 能耗制动能耗制动 电机在电动状态运行时，若把外施电枢电压电机在电动状

49、态运行时，若把外施电枢电压U U突然突然 降为降为0 0，同时用一个附加电阻，同时用一个附加电阻R Radad短接电枢两端，即短接电枢两端，即 得到能耗制动状态。得到能耗制动状态。 此时电机成为发电机，将机械能转换为电能和热能。此时电机成为发电机，将机械能转换为电能和热能。 此时的机械特性曲线为图中的曲线此时的机械特性曲线为图中的曲线2 2。1 1、旋转磁场的极数与旋转速度、旋转磁场的极数与旋转速度 在交流电动机中，旋转磁场相对定子的旋转速度在交流电动机中，旋转磁场相对定子的旋转速度 被称为同步速度，用被称为同步速度，用n n0 0表示。表示。fn600 以上讨论的旋转磁场，具有一对磁极（磁极

50、对数以上讨论的旋转磁场，具有一对磁极（磁极对数 用用p p 表示）即表示）即p=p=1 1。 电流变化经过一个周期（变化电流变化经过一个周期（变化360360电角度），旋转电角度），旋转 磁场在空间也旋转了一转（转了磁场在空间也旋转了一转（转了360360机械角度），机械角度）， 若电流的频率为若电流的频率为f f，旋转磁场每分钟将旋转，旋转磁场每分钟将旋转6060f f 转，转， 即：即：第第4 4章章 交流电动机的工作原理及特性交流电动机的工作原理及特性 依次类推，当有依次类推，当有p p对磁极时，其转速为：对磁极时，其转速为：pfn600 所以，旋转磁场的旋转速度与电流的频率成正比所以，