電氣傳動(dòng)與調(diào)速系統(tǒng)

電氣傳動(dòng)與調(diào)速系統(tǒng)~

開放遠(yuǎn)程課堂~電氣傳動(dòng)與調(diào)速系統(tǒng)16/20/2022主講：鄧肖粵dengxy@

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22電氣傳動(dòng)與調(diào)速系統(tǒng)緒論26/20/2022電能在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的應(yīng)用電能的廣泛應(yīng)用和電機(jī)有著緊密的關(guān)系電氣傳動(dòng)系統(tǒng)是以電動(dòng)機(jī)作為原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械 的系統(tǒng)電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展電氣傳動(dòng)與調(diào)速系統(tǒng)的分類和特點(diǎn)本課程的性質(zhì)、內(nèi)容及任務(wù)課程的導(dǎo)學(xué)電氣傳動(dòng)與調(diào)速系統(tǒng)緒論電能在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的應(yīng)用電能與其它能源相比具有的優(yōu)點(diǎn)：宜大量生產(chǎn)、集中管理、遠(yuǎn)距離傳輸、自動(dòng)控制，并且更環(huán)保。電能的廣泛應(yīng)用和電機(jī)有著緊密的關(guān)系機(jī)械能電能遠(yuǎn)距離傳送發(fā)電機(jī)機(jī)械能生產(chǎn)機(jī)械電動(dòng)機(jī)36/20/2022電氣傳動(dòng)與調(diào)速系統(tǒng)緒論3.電氣傳動(dòng)系統(tǒng)是以電動(dòng)機(jī)作為原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械的系

統(tǒng)。通過對(duì)電動(dòng)機(jī)的控制，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)機(jī)械的起動(dòng)、停止、速度調(diào)節(jié)等功能。生產(chǎn)機(jī)械電動(dòng)機(jī)T46/20/2022MωU

TLf電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的主要特征功率范圍極大：幾毫瓦10-3至幾百兆瓦108調(diào)速范圍極寬：每分鐘幾轉(zhuǎn)至每分鐘幾十萬轉(zhuǎn)使用范圍極廣：適用于各種負(fù)載電氣傳動(dòng)與調(diào)速系統(tǒng)緒論56/20/20224.電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展繼電器-接觸器控制：20世紀(jì)50年代； 電子控制：電力電子器件發(fā)明后，出現(xiàn)了模擬控制和數(shù)字控制； 計(jì)算機(jī)控制：以微處理器為核心的數(shù)字控制已成為現(xiàn)代電氣控制系統(tǒng)中控制器的主要形式。電氣傳動(dòng)與調(diào)速系統(tǒng)緒論66/20/2022電氣傳動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展得益于電力電子技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展。電力電子元件的發(fā)展：1957年晶閘管(SCR)1980年大功晶體管(GTR)可關(guān)斷晶閘管(GTO)第一代整流器時(shí)代第二代逆變器時(shí)代1990年絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)電力場(chǎng)效應(yīng)管(P-MOSFET)

第三代變頻時(shí)代現(xiàn)在我們正步入智能化時(shí)代……電氣傳動(dòng)與調(diào)速系統(tǒng)緒論76/20/20225.電氣傳動(dòng)與調(diào)速系統(tǒng)的分類和特點(diǎn)直流電動(dòng)機(jī)：調(diào)速性能和轉(zhuǎn)矩控制性能好。但有電刷換向器，工藝復(fù)雜、成本高、維護(hù)麻煩、單機(jī)容量和轉(zhuǎn)速受限制。交流電動(dòng)機(jī)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便、效率高。但早期其調(diào)速性能和轉(zhuǎn)矩控制性能不夠理想，大多用于恒速系統(tǒng)。隨著新技術(shù)的發(fā)展，交流電氣傳動(dòng)除了性能結(jié)構(gòu)上的優(yōu)勢(shì)，在調(diào)速性能方面也完全可以和直流系統(tǒng)媲美。電氣傳動(dòng)與調(diào)速系統(tǒng)緒論86/20/20226.本課程的性質(zhì)、內(nèi)容及任務(wù)性質(zhì)：“電氣傳動(dòng)與調(diào)速系統(tǒng)”是機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化專業(yè)的一門選修課。內(nèi)容：動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)，直流電動(dòng)機(jī)、交流電動(dòng)機(jī)的各種特性，電動(dòng)機(jī)的選擇，常用電力電子開關(guān)元件，直流調(diào)速控制系統(tǒng)，異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)，同步電動(dòng)機(jī)變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)。任務(wù)：了解電氣傳動(dòng)的基本知識(shí)，掌握直流、交流電動(dòng)機(jī)以及電力電子開關(guān)的工作原理、應(yīng)用和選擇方法，掌握常用的電動(dòng)機(jī)速度控制系統(tǒng)的工作原理、特點(diǎn)、性能及應(yīng)用。電氣傳動(dòng)與調(diào)速系統(tǒng)緒論課程導(dǎo)學(xué)電氣傳動(dòng)系統(tǒng)力學(xué)基礎(chǔ)直流電動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)特性交流電動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)特性電動(dòng)機(jī)的選擇無換向器電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)常用電力電子開關(guān)元件直流調(diào)速控制系統(tǒng)交流調(diào)速控制系統(tǒng)96/20/2022電氣傳動(dòng)與調(diào)速系統(tǒng)~

電氣傳動(dòng)與調(diào)速系統(tǒng)~第1章 電氣傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)106/20/2022主講：鄧肖粵dengxy@

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TEL：88061192浙江廣播電視大學(xué)June

22電氣傳動(dòng)與調(diào)速系統(tǒng)第1章電氣傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)本章導(dǎo)學(xué)通過本課程的學(xué)習(xí)我們要掌握電氣傳動(dòng)系統(tǒng)中的電動(dòng)機(jī)的速度控制的動(dòng)力學(xué)問題。單軸系統(tǒng)轉(zhuǎn)速ω是由TM、TL和J決定的，它們之間的關(guān)系可以用旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的牛頓第二定律來表示。生產(chǎn)機(jī)械電動(dòng)機(jī)TM

ω116/20/2022TL電氣傳動(dòng)與調(diào)速系統(tǒng)第1章導(dǎo)學(xué)電氣傳動(dòng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)速ω是在一定范圍內(nèi)變化的，要解決整個(gè)生產(chǎn)過程中的速度問題，必須從負(fù)載的機(jī)械特性出發(fā)，同時(shí)要考慮電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性與負(fù)載的機(jī)械特性的關(guān)系。生產(chǎn)機(jī)械電動(dòng)機(jī)TM

ω126/20/2022TL電氣傳動(dòng)與調(diào)速系統(tǒng)第1章導(dǎo)學(xué)136/20/2022主要內(nèi)容電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)方程式；幾種典型的負(fù)載機(jī)械特性；電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行條件。電氣傳動(dòng)與調(diào)速系統(tǒng)第1章導(dǎo)學(xué)146/20/2022學(xué)習(xí)重點(diǎn)及教學(xué)要求掌握電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)方程式及其含義；熟悉電氣傳動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的條件，熟悉幾種典型的負(fù)載機(jī)械特性。電氣傳動(dòng)與調(diào)速系統(tǒng)1.1

電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)方程式單軸電氣傳動(dòng)的動(dòng)力學(xué)方程式為：工程計(jì)算用n代替ω、GD2代替J，有：生產(chǎn)機(jī)械電動(dòng)機(jī)TM

ωTL156/20/2022電氣傳動(dòng)與調(diào)速系統(tǒng)1.1

電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)方程式TM

-TL為動(dòng)轉(zhuǎn)矩。TM

-TL

=0

系統(tǒng)處于恒轉(zhuǎn)速運(yùn)行的穩(wěn)態(tài)；TM

-TL

>0

系統(tǒng)處于加速運(yùn)行過程；TM

-TL

<0

系統(tǒng)處于減速運(yùn)行過程。T166/20/2022M(+)

n(+)TL(+)軸端圖電氣傳動(dòng)與調(diào)速系統(tǒng)1.3

負(fù)載的機(jī)械特性176/20/2022典型的負(fù)載機(jī)械特性有：恒轉(zhuǎn)矩型機(jī)械特性；離心式通風(fēng)機(jī)型機(jī)械特性；恒功率型機(jī)械特性；直線型機(jī)械特性。電氣傳動(dòng)與調(diào)速系統(tǒng)1.3.1

恒轉(zhuǎn)矩型機(jī)械特性生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速無關(guān)的特性1.反抗性恒轉(zhuǎn)矩機(jī)械特性nTLnTL負(fù)載轉(zhuǎn)矩由摩擦力產(chǎn)生，其特點(diǎn)：

大小恒定（與n無關(guān)）；作用方向與運(yùn)動(dòng)方向相反。TL186/20/2022n0電氣傳動(dòng)與調(diào)速系統(tǒng)1.3.1

恒轉(zhuǎn)矩型機(jī)械特性2.位能性恒轉(zhuǎn)矩機(jī)械特性提升時(shí)：n

>0

,TL

>0

制動(dòng)轉(zhuǎn)矩

下放時(shí)：n

<0

,

TL

>0

拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩nTLTLn0TLn0ΔTΔT考慮損耗ΔT196/20/2022電氣傳動(dòng)與調(diào)速系統(tǒng)1.3.2

離心式通風(fēng)型機(jī)械特性負(fù)載轉(zhuǎn)矩的大小基本與轉(zhuǎn)速的平方成正比，既TL=Cn2又稱泵類負(fù)載機(jī)械特性。TLn12TL00考慮軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩，實(shí)際通風(fēng)機(jī)的機(jī)械特性應(yīng)為：TL=TL0+Cn2如虛線所示。206/20/2022電氣傳動(dòng)與調(diào)速系統(tǒng)1.3.3

恒功率型機(jī)械特性TL負(fù)載轉(zhuǎn)矩的大小基本上與轉(zhuǎn)速成反比，既TL=K/n負(fù)載功率：n0216/20/2022電氣傳動(dòng)與調(diào)速系統(tǒng)1.3.4

直線型機(jī)械特性TL負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速成正比地增大n0226/20/2022電氣傳動(dòng)與調(diào)速系統(tǒng)2.3.2

電力拖動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的條件生產(chǎn)機(jī)械電動(dòng)機(jī)TnTL系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的必要條件：n不變，T=TL

但不充分。電動(dòng)機(jī)軸的T與n關(guān)系就是電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性。Tnn00TLA負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性236/20/2022電氣傳動(dòng)與調(diào)速系統(tǒng)2.3.2

電力拖動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的條件當(dāng)有干擾時(shí)，系統(tǒng)能否穩(wěn)定？當(dāng)干擾消失后，能否回到原來的穩(wěn)定狀態(tài)？BTn0ATA'

TAA'C246/20/2022電氣傳動(dòng)與調(diào)速系統(tǒng)2.3.2

電力拖動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的條件系統(tǒng)不穩(wěn)定舉例TA

TBTnn00AB25