第1章(電力拖動(dòng)控制系統(tǒng))

1、韋忠朝韋忠朝 萬山明萬山明電電 機(jī)機(jī) 樓：樓： 102室室 104室室 87542626 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 8102 8104緒緒 論論 本課程在電氣學(xué)科中的位置本課程在電氣學(xué)科中的位置本本課程課程與先修課程的關(guān)系與先修課程的關(guān)系教材、參考教材教材、參考教材 本課程的學(xué)習(xí)內(nèi)容本課程的學(xué)習(xí)內(nèi)容教學(xué)安排教學(xué)安排電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)的發(fā)展動(dòng)向電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)的發(fā)展動(dòng)向1. 本課程在電氣學(xué)科中的位置本課程在電氣學(xué)科中的位置電能的電能的“生產(chǎn)、變換、傳輸、分配和使用生產(chǎn)、變換、傳輸、分配和使用”的示意圖的示意圖電能主要用于電力拖動(dòng)系統(tǒng)電能主要用于電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)希望對電力拖動(dòng)系統(tǒng)有更多的干預(yù)和控制希望對電力拖動(dòng)

2、系統(tǒng)有更多的干預(yù)和控制電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng) 發(fā)電機(jī)升壓變壓器降壓變壓器用戶輸電線MMMMG生產(chǎn)傳輸分配使用l 本課程在電氣學(xué)科中的位置本課程在電氣學(xué)科中的位置 “電氣工程電氣工程”是要研究電能在生產(chǎn)、傳輸、分配及使用過程中的全部工程問題，是要研究電能在生產(chǎn)、傳輸、分配及使用過程中的全部工程問題，最重要的是最重要的是“發(fā)電發(fā)電”和和“用電用電”這兩個(gè)核心環(huán)節(jié)，而電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)正是用這兩個(gè)核心環(huán)節(jié)，而電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)正是用電環(huán)節(jié)的主要技術(shù)，因此電環(huán)節(jié)的主要技術(shù)，因此電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)是寬口徑是寬口徑“電氣工程及其自動(dòng)電氣工程及其自動(dòng)化化”專業(yè)的學(xué)生應(yīng)掌握的課程。專業(yè)的學(xué)生應(yīng)掌握

3、的課程。l 課程的目的與任務(wù)課程的目的與任務(wù) 本課程涉及面廣、綜合性強(qiáng)，將用到學(xué)生前本課程涉及面廣、綜合性強(qiáng)，將用到學(xué)生前3年所學(xué)的全部帶年所學(xué)的全部帶“電電”的課程的的課程的內(nèi)容，并進(jìn)一步拓寬學(xué)生的知識面。培養(yǎng)學(xué)生綜合分析問題、解決問題的能力。內(nèi)容，并進(jìn)一步拓寬學(xué)生的知識面。培養(yǎng)學(xué)生綜合分析問題、解決問題的能力。 課程在介紹了電機(jī)拖動(dòng)基礎(chǔ)知識之后著重介紹了各種直流調(diào)速系統(tǒng)與交流調(diào)課程在介紹了電機(jī)拖動(dòng)基礎(chǔ)知識之后著重介紹了各種直流調(diào)速系統(tǒng)與交流調(diào)速系統(tǒng)，對各種調(diào)速系統(tǒng)的構(gòu)成、運(yùn)行原理、控制方法等進(jìn)行了詳細(xì)的介紹和分速系統(tǒng)，對各種調(diào)速系統(tǒng)的構(gòu)成、運(yùn)行原理、控制方法等進(jìn)行了詳細(xì)的介紹和分析。在直流

4、調(diào)速系統(tǒng)中，從基本控制原理到系統(tǒng)的控制規(guī)律及其靜、動(dòng)態(tài)性能等析。在直流調(diào)速系統(tǒng)中，從基本控制原理到系統(tǒng)的控制規(guī)律及其靜、動(dòng)態(tài)性能等各方面都作了詳細(xì)的分析。在交流調(diào)速系統(tǒng)中，介紹了異步電機(jī)、同步電機(jī)、無各方面都作了詳細(xì)的分析。在交流調(diào)速系統(tǒng)中，介紹了異步電機(jī)、同步電機(jī)、無刷直流電機(jī)、開關(guān)磁阻電機(jī)等電機(jī)的各種調(diào)速技術(shù)。刷直流電機(jī)、開關(guān)磁阻電機(jī)等電機(jī)的各種調(diào)速技術(shù)。 也是為進(jìn)一步進(jìn)入電機(jī)及其控制、電力電子與電氣傳動(dòng)、工業(yè)自動(dòng)化等二級也是為進(jìn)一步進(jìn)入電機(jī)及其控制、電力電子與電氣傳動(dòng)、工業(yè)自動(dòng)化等二級學(xué)科研究生學(xué)習(xí)的本科生開設(shè)的主要專業(yè)課程之一。學(xué)科研究生學(xué)習(xí)的本科生開設(shè)的主要專業(yè)課程之一。2. 本課程

5、與先修課程的關(guān)系本課程與先修課程的關(guān)系 l 先修課程先修課程:電機(jī)學(xué)電機(jī)學(xué)電力電子學(xué)電力電子學(xué)自動(dòng)控制理論自動(dòng)控制理論檢測技術(shù)檢測技術(shù)電子技術(shù)基礎(chǔ)電子技術(shù)基礎(chǔ)微機(jī)及其接口技術(shù)微機(jī)及其接口技術(shù)綜合性強(qiáng)，涉及面廣，綜合性強(qiáng)，涉及面廣，ASR-i*PWM邏輯“與”放 大驅(qū) 動(dòng)dtdPMACR正、負(fù)轉(zhuǎn)矩控制 i邏輯控制-+-三角波發(fā)生器極性鑒別能耗制動(dòng)單元絕對值變換*+BQ計(jì)算機(jī)內(nèi)部控制VRVI 電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)例例:p182,圖圖9-17,(圖圖0-2),無刷直流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)無刷直流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)3. 教材、參考教材教材、參考教材 l 參考教材參考教材 ：電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)電力拖動(dòng)自動(dòng)控

6、制系統(tǒng)第第2版版 ，陳伯時(shí)，陳伯時(shí) 主編主編;電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ) ，顧繩谷主編，顧繩谷主編; 其它有關(guān)直流調(diào)速系統(tǒng)、交流調(diào)速系統(tǒng)的書；其它有關(guān)直流調(diào)速系統(tǒng)、交流調(diào)速系統(tǒng)的書；l 教材：教材： 電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)，馬志源編著，馬志源編著， 科學(xué)出版社，科學(xué)出版社，2004年第年第1版版 (2004年年3月第一次印刷，月第一次印刷，2011年年3月第五次印刷月第五次印刷）4. 本課程的學(xué)習(xí)內(nèi)容本課程的學(xué)習(xí)內(nèi)容 l 交流調(diào)速系統(tǒng)交流調(diào)速系統(tǒng) 交流調(diào)壓調(diào)速交流調(diào)壓調(diào)速 第第5章章 串級調(diào)速串級調(diào)速 第第6章章 交流變頻調(diào)速交流變頻調(diào)速 他控式他控式 第第7、8章章 自控式自控式

7、 第第9章章 矢量控制矢量控制 第第10、11章章l 電力拖動(dòng)基礎(chǔ)電力拖動(dòng)基礎(chǔ) 第第1章章l 直流調(diào)速系統(tǒng)直流調(diào)速系統(tǒng) 第第2、3、4章章5. 教學(xué)安排教學(xué)安排 講課講課: 40學(xué)時(shí)學(xué)時(shí) 共共11章，章， 實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn): 8學(xué)時(shí)學(xué)時(shí) 分分2次：次：1.直流調(diào)速系統(tǒng)直流調(diào)速系統(tǒng) 2.交流變頻調(diào)速系統(tǒng)交流變頻調(diào)速系統(tǒng) 時(shí)間另行通知；地點(diǎn)：西二樓時(shí)間另行通知；地點(diǎn)：西二樓1樓電機(jī)實(shí)驗(yàn)室樓電機(jī)實(shí)驗(yàn)室 作業(yè)作業(yè): 每章一次每章一次 ，不計(jì)分。，不計(jì)分。 考試：閉卷考試：閉卷 成績：平時(shí)（含點(diǎn)名）成績：平時(shí)（含點(diǎn)名）5分實(shí)驗(yàn)分實(shí)驗(yàn)15分分 考試考試80分分100分分6. 電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)的發(fā)展動(dòng)向電力拖動(dòng)控制

8、系統(tǒng)的發(fā)展動(dòng)向20世紀(jì)世紀(jì)60年代以前，調(diào)速系統(tǒng)是以直流機(jī)組為主，年代以前，調(diào)速系統(tǒng)是以直流機(jī)組為主，20世紀(jì)世紀(jì)60年代，年代， 開始有晶閘管構(gòu)成的直流開始有晶閘管構(gòu)成的直流V-M系統(tǒng)。系統(tǒng)。20世紀(jì)世紀(jì)70年代開始，研究交流調(diào)速系統(tǒng)。年代開始，研究交流調(diào)速系統(tǒng)。20世紀(jì)世紀(jì)80年代之后，交流調(diào)速系統(tǒng)已成為調(diào)速系統(tǒng)的主流。年代之后，交流調(diào)速系統(tǒng)已成為調(diào)速系統(tǒng)的主流。 l 交流調(diào)速系統(tǒng)仍在不斷的發(fā)展和完善，交流調(diào)速系統(tǒng)仍在不斷的發(fā)展和完善， 目前主要的發(fā)展有如下一些動(dòng)向：目前主要的發(fā)展有如下一些動(dòng)向：(1)新型調(diào)速電機(jī)。新型調(diào)速電機(jī)。(2)新型變流裝置和變流技術(shù)。新型變流裝置和變流技術(shù)。(3)

9、新的控制策略。新的控制策略。(4)無速度（位置）檢測器的速度（位置）檢測技術(shù)。無速度（位置）檢測器的速度（位置）檢測技術(shù)。(5)全數(shù)字化控制及集成化技術(shù)。全數(shù)字化控制及集成化技術(shù)。l 電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)的發(fā)展極為迅速：電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)的發(fā)展極為迅速：第第1章章 電力拖動(dòng)基礎(chǔ)電力拖動(dòng)基礎(chǔ) 1.1 電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程 1.2 電力拖動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械特性電力拖動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械特性 1.3 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、調(diào)速與制動(dòng)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、調(diào)速與制動(dòng)1.4 異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、調(diào)速與制動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、調(diào)速與制動(dòng) 用各種原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)生產(chǎn)或工作機(jī)械（負(fù)載）用各種原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)生產(chǎn)或工作機(jī)械

10、（負(fù)載） 產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，以完成一定的任務(wù)。產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，以完成一定的任務(wù)。1.1.1 電力拖動(dòng)系統(tǒng)的構(gòu)成電力拖動(dòng)系統(tǒng)的構(gòu)成 1.1 電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程 一、一、“電力拖動(dòng)電力拖動(dòng) ”的概念的概念1. 拖動(dòng)：拖動(dòng)：功率變換器（主電路）控制器指令電動(dòng)機(jī)負(fù)載反饋電源用各種電動(dòng)機(jī)作為原動(dòng)機(jī)的拖動(dòng)方式。用各種電動(dòng)機(jī)作為原動(dòng)機(jī)的拖動(dòng)方式。電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)：電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)：1.1.電機(jī)及負(fù)載電機(jī)及負(fù)載2.2.電力電子變換器（主電路）電力電子變換器（主電路）3.3.控制器控制器4.4.檢測、反饋裝置檢測、反饋裝置 電力拖動(dòng)系統(tǒng)，四個(gè)組成部分：電力拖動(dòng)系統(tǒng)，四個(gè)組成部分：1. 電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)

11、2. 電機(jī)控制裝置電機(jī)控制裝置3. 機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)4. 工作機(jī)械工作機(jī)械 二、電力拖動(dòng)系統(tǒng)的構(gòu)成二、電力拖動(dòng)系統(tǒng)的構(gòu)成（ 負(fù)載 ）（電氣傳動(dòng)）電源控制裝置電動(dòng)機(jī)機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)工作機(jī)械反饋三、電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖三、電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖2. 電力拖動(dòng)：電力拖動(dòng)：1.1.2 機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與工作機(jī)械的折算機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與工作機(jī)械的折算 物理量：物理量： 轉(zhuǎn)矩（力）、轉(zhuǎn)速（速度）、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（質(zhì)量）轉(zhuǎn)矩（力）、轉(zhuǎn)速（速度）、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（質(zhì)量） 單位：單位： Nm Nm （N N ）、）、rad/srad/s（m/s)m/s)、 kgmkgm2 2 ( kg) ( kg)1折算的概念及折算原則

12、折算的概念及折算原則1） 折算的概念：折算的概念：折算折算把一個(gè)多軸系統(tǒng)用一個(gè)單軸系統(tǒng)或單拖動(dòng)（推動(dòng)）系統(tǒng)把一個(gè)多軸系統(tǒng)用一個(gè)單軸系統(tǒng)或單拖動(dòng)（推動(dòng)）系統(tǒng) 來取代。來取代。 a）保持折算前后兩個(gè)系統(tǒng)傳送的）保持折算前后兩個(gè)系統(tǒng)傳送的功率功率相同相同 b）保持折算前后兩個(gè)系統(tǒng)儲(chǔ)存的）保持折算前后兩個(gè)系統(tǒng)儲(chǔ)存的動(dòng)能動(dòng)能相同相同 2） 折算原則：折算原則：3） 折算的物理量：折算的物理量：折算折算多軸系統(tǒng)多軸系統(tǒng)單軸系統(tǒng)單軸系統(tǒng)能量守恒能量守恒例，負(fù)載軸的動(dòng)能在折算前后相等，有：例，負(fù)載軸的動(dòng)能在折算前后相等，有： 2.折算到電機(jī)旋轉(zhuǎn)軸上折算到電機(jī)旋轉(zhuǎn)軸上（1）負(fù)載轉(zhuǎn)矩）負(fù)載轉(zhuǎn)矩Tl 的折算的折算.

13、電動(dòng)機(jī)工作在電動(dòng)機(jī)工作在電動(dòng)狀態(tài)電動(dòng)狀態(tài)時(shí)時(shí).電動(dòng)機(jī)工作在電動(dòng)機(jī)工作在發(fā)電制動(dòng)狀態(tài)發(fā)電制動(dòng)狀態(tài)時(shí)時(shí)根據(jù)功率相等原則：根據(jù)功率相等原則： TMJ1T1J1llJlT1j2j工作機(jī)構(gòu)負(fù)載JT)a)bMMlTllTTlTT 傳動(dòng)損耗由電動(dòng)機(jī)承擔(dān)，傳動(dòng)損耗由電動(dòng)機(jī)承擔(dān)，傳動(dòng)損耗功率由工作機(jī)構(gòu)承擔(dān)傳動(dòng)損耗功率由工作機(jī)構(gòu)承擔(dān)傳動(dòng)效率傳動(dòng)效率 得負(fù)載轉(zhuǎn)矩折算式為得負(fù)載轉(zhuǎn)矩折算式為 ：NmjllllTT lTT 得負(fù)載轉(zhuǎn)矩折算式為得負(fù)載轉(zhuǎn)矩折算式為 ：mjllllnnj式中，速比式中，速比 （2）轉(zhuǎn)動(dòng)慣量）轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J的折算的折算根據(jù)動(dòng)能相等原則，系統(tǒng)儲(chǔ)存的動(dòng)能相等。根據(jù)動(dòng)能相等原則，系統(tǒng)儲(chǔ)存的動(dòng)能相等。)kg

14、m(jJjJjJJJJJl222222111 總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是J為：為： 得：得：222llllJJJj222121lllJJ例，把電機(jī)軸的旋轉(zhuǎn)動(dòng)能折算為直線運(yùn)動(dòng)動(dòng)能后，兩者相等：例，把電機(jī)軸的旋轉(zhuǎn)動(dòng)能折算為直線運(yùn)動(dòng)動(dòng)能后，兩者相等：3. 折算到直線運(yùn)動(dòng)的工作機(jī)構(gòu)上折算到直線運(yùn)動(dòng)的工作機(jī)構(gòu)上 以電動(dòng)汽車為例，以電動(dòng)汽車為例，把旋轉(zhuǎn)的量折算到工作把旋轉(zhuǎn)的量折算到工作機(jī)械方。機(jī)械方。（1）拖動(dòng)力）拖動(dòng)力F的折算的折算 TMJ1T1J1l2JlT1j2j)aM22T車輪車輪車輪車輪VFm)b整車質(zhì)量lmlF（2）運(yùn)動(dòng)質(zhì)量）運(yùn)動(dòng)質(zhì)量m的折算的折算 有：有： )(VTF221122MMJm V

15、根據(jù)功率相等原則：根據(jù)功率相等原則： 根據(jù)動(dòng)能相等原則，系統(tǒng)儲(chǔ)存的動(dòng)能相等。根據(jù)動(dòng)能相等原則，系統(tǒng)儲(chǔ)存的動(dòng)能相等。FVT得電機(jī)軸的直線運(yùn)動(dòng)質(zhì)量為：得電機(jī)軸的直線運(yùn)動(dòng)質(zhì)量為：2()MMmJV總拖動(dòng)質(zhì)量為：總拖動(dòng)質(zhì)量為： 2222112)V(J)V(J)V(JmmM總拖動(dòng)質(zhì)量總拖動(dòng)質(zhì)量m是電動(dòng)汽車總質(zhì)量加上旋轉(zhuǎn)部分的折算值是電動(dòng)汽車總質(zhì)量加上旋轉(zhuǎn)部分的折算值1.1.3 電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程 對對直線運(yùn)動(dòng)直線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)方程為，運(yùn)動(dòng)方程為dVFFmdt 對對旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)方程為，運(yùn)動(dòng)方程為dtdJ2(/ )60n rad s式中：式中：G重量（重量（N）；）；g重力加速

16、度，重力加速度，g = 9.81m/s2 ； D慣性直徑（慣性直徑（m）；）； 慣性半徑（慣性半徑（m）的實(shí)用形式為的實(shí)用形式為dtdnGDTT3752gJGD42稱為稱為飛輪矩飛輪矩)(2mN 兩式中的兩式中的三項(xiàng)都是三項(xiàng)都是有方向的有方向的)kgm(gGD)D(gGmJ222242dtdJ工程上，習(xí)慣使用工程單位：轉(zhuǎn)速為工程上，習(xí)慣使用工程單位：轉(zhuǎn)速為n(r/min)，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量用飛輪矩轉(zhuǎn)動(dòng)慣量用飛輪矩GD2(Nm2)。1.1.4 速度控制的本質(zhì)是對轉(zhuǎn)矩的控制速度控制的本質(zhì)是對轉(zhuǎn)矩的控制一、由運(yùn)動(dòng)方程式一、由運(yùn)動(dòng)方程式可知：可知：dtdJl 當(dāng)當(dāng) T=Tl 時(shí)，時(shí)， d/dt=0，電力拖動(dòng)系

17、統(tǒng)，電力拖動(dòng)系統(tǒng)處在處在勻速勻速旋轉(zhuǎn)（含靜止不動(dòng)）的穩(wěn)態(tài)中。旋轉(zhuǎn)（含靜止不動(dòng)）的穩(wěn)態(tài)中。 ，l 當(dāng)當(dāng) TTl 時(shí)，時(shí)，d/dt0，電力拖動(dòng)系統(tǒng)處在電力拖動(dòng)系統(tǒng)處在加速加速（或反向減速）狀態(tài)（或反向減速）狀態(tài) 。 l 當(dāng)當(dāng) TTl 時(shí)，時(shí)，d/dtTl ，電機(jī)加速。，電機(jī)加速。 當(dāng)?shù)竭_(dá)新轉(zhuǎn)速后，再使當(dāng)?shù)竭_(dá)新轉(zhuǎn)速后，再使 T=Tl ，則電機(jī)就在新的轉(zhuǎn)速下穩(wěn)定運(yùn)行。，則電機(jī)就在新的轉(zhuǎn)速下穩(wěn)定運(yùn)行。三、重要結(jié)論：電動(dòng)機(jī)速度控制的本質(zhì)是對其輸出轉(zhuǎn)矩的控制。三、重要結(jié)論：電動(dòng)機(jī)速度控制的本質(zhì)是對其輸出轉(zhuǎn)矩的控制。 四、例，他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速的物理過程四、例，他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速的物理過程 aeEkn

18、aaaaRIEUaTIk原狀態(tài)：原狀態(tài)：1111,aaaUn EIT2222,aaaUn EIT新狀態(tài)：新狀態(tài)：負(fù)載轉(zhuǎn)矩負(fù)載轉(zhuǎn)矩 Tl 恒定恒定1.2 電力拖動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械特性電力拖動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械特性 1.2.1 機(jī)械特性機(jī)械特性 1. 機(jī)械特性是指轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系曲線，即機(jī)械特性是指轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系曲線，即 機(jī)械特性機(jī)械特性 負(fù)載機(jī)械特性負(fù)載機(jī)械特性 電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性 ()nfT()lnfT()nf T固有機(jī)械特性固有機(jī)械特性 人為機(jī)械特性人為機(jī)械特性 正向電動(dòng)正向制動(dòng)反向電動(dòng)0T0n0n0n0T0TnT0反向制動(dòng)0n0T2. 運(yùn)行狀態(tài)：運(yùn)行狀態(tài)：轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速n 、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)矩T都

19、有正、負(fù)值都有正、負(fù)值 ,要選定參考正方向。要選定參考正方向。電動(dòng)電動(dòng)：轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的方向一致：轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的方向一致 制動(dòng)制動(dòng)：轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的方向相反：轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的方向相反3. 四象限運(yùn)行：四象限運(yùn)行： 1.2.2 負(fù)載的機(jī)械特性負(fù)載的機(jī)械特性 lT0Tn0Tn0Tn0Tn0TnlTlTlTlT)a)b)c)d)ea)反抗性反抗性 b）位能性）位能性 c）粘滯摩擦力）粘滯摩擦力 d）流體阻力）流體阻力 e）恒功率阻力）恒功率阻力 例，實(shí)際風(fēng)機(jī)的負(fù)載機(jī)械特性：例，實(shí)際風(fēng)機(jī)的負(fù)載機(jī)械特性： 0TnlT220nKlll 實(shí)際的機(jī)械裝置則是多種性質(zhì)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩的組合實(shí)際的機(jī)械裝置則是多種性質(zhì)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩的組合

20、 1.2.3 電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性 0Tn0n0n正電壓負(fù)電壓0Tn0n0n正序電壓負(fù)序電壓0Tn0n0n正序電壓負(fù)序電壓)a)b)ca）他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)）他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī) b）異步電動(dòng)機(jī)）異步電動(dòng)機(jī) e）同步電動(dòng)機(jī)）同步電動(dòng)機(jī) 1.2.4 電力拖動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行條件電力拖動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行條件 條件條件1. 電機(jī)機(jī)械特性曲線及負(fù)載機(jī)械特性曲線的交點(diǎn)電機(jī)機(jī)械特性曲線及負(fù)載機(jī)械特性曲線的交點(diǎn) 0dtd條件條件2. 且在交點(diǎn)處滿足且在交點(diǎn)處滿足 dnddnd0Tn0nlTAB穩(wěn)定點(diǎn)穩(wěn)定點(diǎn)不穩(wěn)定點(diǎn)不穩(wěn)定點(diǎn)交點(diǎn)處滿足交點(diǎn)處滿足 ，所以，所以 判別方法：判別方法：1.3 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、

21、調(diào)速與制動(dòng)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、調(diào)速與制動(dòng) 1.3.1他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的人工機(jī)械特性他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的人工機(jī)械特性 02ajaTeeTaeTaaaaajRRUnTnTkk kEknTkIUEIRR他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)方程他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)方程 固有機(jī)械特性方程固有機(jī)械特性方程（額定參數(shù)時(shí)）（額定參數(shù)時(shí)） 人為機(jī)械特性人為機(jī)械特性 固有機(jī)械特性固有機(jī)械特性 )b)cN2121NnT00nlT1n3n2n)aaR3R2R1R321RRRRanT00nlT1n4n3n2n3naNU3U2U1U321UUUUaNnT00nlT1n2n4n1.3.2 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速 1 1調(diào)速方法調(diào)速方法

22、電樞回路串電阻調(diào)速；電樞回路串電阻調(diào)速；改變電樞端電壓調(diào)速；改變電樞端電壓調(diào)速；弱磁調(diào)速。弱磁調(diào)速。 分別改變分別改變則得到三組不同的則得到三組不同的人為機(jī)械特性曲線族人為機(jī)械特性曲線族,jaR U 所允許的最大輸出轉(zhuǎn)矩所允許的最大輸出轉(zhuǎn)矩 1.3.2 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速 2 2調(diào)速時(shí)的轉(zhuǎn)矩與功率調(diào)速時(shí)的轉(zhuǎn)矩與功率 0Nn2mPf (n)恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速恒功率調(diào)速nmaxTf(n)1234NPNT2mPmaxT圖圖1-11 調(diào)速時(shí)轉(zhuǎn)矩與功率曲線調(diào)速時(shí)轉(zhuǎn)矩與功率曲線 maxT所允許的最大輸出功率所允許的最大輸出功率 mP2l 電機(jī)允許流過的最大電流受制于電電機(jī)允許流過的最大電流受

23、制于電機(jī)的散熱條件，一般為額定電流機(jī)的散熱條件，一般為額定電流I IaNaN。 自然冷卻，自扇冷式自然冷卻，自扇冷式 ，他扇冷式，他扇冷式 ，水外冷，水內(nèi)冷，蒸發(fā)冷卻，超導(dǎo)，等，水外冷，水內(nèi)冷，蒸發(fā)冷卻，超導(dǎo)，等不變不變 下降下降不變不變 與轉(zhuǎn)速成正比與轉(zhuǎn)速成正比l 在在 nnnnnnN N 的區(qū)域，磁通的區(qū)域，磁通減小，減小， ， PmaxPmax不變不變。稱恒功率調(diào)速區(qū)域。稱恒功率調(diào)速區(qū)域。 l 電機(jī)的冷卻電機(jī)的冷卻 方式：方式：1 1調(diào)速方法調(diào)速方法 1.3.3 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng) 常用的起動(dòng)方法有：常用的起動(dòng)方法有： 2.2.降壓起動(dòng)降壓起動(dòng) 3.3.電樞回路串電

24、阻起動(dòng)電樞回路串電阻起動(dòng)1C2C1 jR2jRaRaEaU3CaI1.1.直接全壓起動(dòng)直接全壓起動(dòng) 只能用于小容量電機(jī)只能用于小容量電機(jī)3naNU3U2U1U321UUUUaNnT00nlT1n2n4n圖圖1-13 分二級電阻分二級電阻起動(dòng)的起動(dòng)過程起動(dòng)的起動(dòng)過程a）機(jī)械特性曲線）機(jī)械特性曲線 b）轉(zhuǎn)速變化曲線）轉(zhuǎn)速變化曲線c）電流變化曲線）電流變化曲線 1.3.4 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng) 1能耗制動(dòng)能耗制動(dòng) a a）原理電路圖）原理電路圖 b b）機(jī)械特性圖）機(jī)械特性圖 制停過程制停過程 （是一個(gè)動(dòng)態(tài)過程）（是一個(gè)動(dòng)態(tài)過程）c c）能量傳遞簡圖）能量傳遞簡圖 最終的穩(wěn)態(tài)工作

25、點(diǎn)：最終的穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)：（1）反抗性負(fù)載，反抗性負(fù)載，C C點(diǎn)點(diǎn)（2 2）位能性負(fù)載）位能性負(fù)載 ，D點(diǎn)點(diǎn)l 制動(dòng)最常用的地方有二：制動(dòng)最常用的地方有二： 1. 快速停車或快速降速快速停車或快速降速 2. 限制（或控制）工作機(jī)械產(chǎn)生過高的速度限制（或控制）工作機(jī)械產(chǎn)生過高的速度 l 直流電機(jī)制動(dòng)方法有四：直流電機(jī)制動(dòng)方法有四： 2 2回饋制動(dòng)（再生發(fā)電制動(dòng)回饋制動(dòng)（再生發(fā)電制動(dòng) ）c c）能量傳遞簡圖）能量傳遞簡圖 a a）原理電路圖）原理電路圖 b b）機(jī)械特性圖）機(jī)械特性圖 l 回饋制動(dòng)實(shí)際中常常出現(xiàn)于：回饋制動(dòng)實(shí)際中常常出現(xiàn)于：l 回饋制動(dòng)發(fā)生條件：電機(jī)轉(zhuǎn)速回饋制動(dòng)發(fā)生條件：電機(jī)轉(zhuǎn)速nn0

26、 ，即電機(jī)反電勢，即電機(jī)反電勢 。aaUE 位能性負(fù)載拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，位能性負(fù)載拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)， 在調(diào)壓調(diào)速中突然降低端電壓以及弱磁調(diào)速中突然增加磁通時(shí)。在調(diào)壓調(diào)速中突然降低端電壓以及弱磁調(diào)速中突然增加磁通時(shí)。l 突然降壓產(chǎn)生回饋制動(dòng)分析：突然降壓產(chǎn)生回饋制動(dòng)分析： 動(dòng)態(tài)制動(dòng)動(dòng)態(tài)制動(dòng)電動(dòng)電動(dòng)3 3反接制動(dòng)反接制動(dòng) 4 4倒拉反轉(zhuǎn)制動(dòng)倒拉反轉(zhuǎn)制動(dòng) b b）能量傳遞簡圖）能量傳遞簡圖 a a）機(jī)械特性圖）機(jī)械特性圖 l 條件：電樞電壓反向條件：電樞電壓反向l 串入串入Rj的目的的目的 l 電機(jī)最終的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行點(diǎn)電機(jī)最終的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行點(diǎn) l 制動(dòng)停車用時(shí)制動(dòng)停車用時(shí)切斷電源方法切斷電源方法l 條件：條

27、件：1)電樞正電壓；電樞正電壓； 2）位能性負(fù)載；）位能性負(fù)載； 3）電機(jī)反轉(zhuǎn)；）電機(jī)反轉(zhuǎn)； 4）串電阻（非必要）串電阻（非必要）l 制動(dòng)停車過程為動(dòng)態(tài)過程制動(dòng)停車過程為動(dòng)態(tài)過程l 倒拉反轉(zhuǎn)制動(dòng)倒拉反轉(zhuǎn)制動(dòng)是穩(wěn)態(tài)運(yùn)行是穩(wěn)態(tài)運(yùn)行1.4 異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、調(diào)速與制動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、調(diào)速與制動(dòng) 1.4.1 異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性 1 1固有機(jī)械特性固有機(jī)械特性 22cosICTTi221221122111222112xxs/rrfs/rpUms/rImPTem22121112114xxrrfpUmTm221212)xx(rrsm轉(zhuǎn)矩的物理表達(dá)式轉(zhuǎn)矩的物理表達(dá)式轉(zhuǎn)矩的參數(shù)表達(dá)式轉(zhuǎn)矩的參數(shù)表達(dá)式 （額定參數(shù)時(shí)即為（額定參數(shù)時(shí)即為固有機(jī)械特性表達(dá)式）