自动控制原理课件第四章小功率同步电动机
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自动控制原理教学ppt
前馈校正
在系统的输入端引入一个前馈环节， 根据输入信号的特性对系统进行补 偿，以提高系统的跟踪精度和抗干 扰能力。
复合校正方法
串联复合校正
将串联超前、串联滞后和串联滞 后-超前等校正方法结合起来， 设计一个复合的串联校正环节， 以实现更复杂的系统性能要求。
反馈复合校正
将局部反馈、全局反馈和前馈等 校正方法结合起来，设计一个复 合的反馈校正环节，以实现更全
自适应控制系统概述
简要介绍自适应控制系统的基本原理、结构和特点，为后续内容 做铺垫。
自适应控制方法
详细介绍自适应控制方法，如模型参考自适应控制、自校正控制等， 及其在自动控制领域中的应用实例。
自适应控制算法
阐述自适应控制算法的实现过程，包括参数估计、控制器设计等关 键技术。
鲁棒控制理论应用
鲁棒控制系统概述
自动控制应用领域
工业领域
自动控制广泛应用于工业领域，如自 动化生产线、工业机器人、智能制造 等。
01
02
航空航天领域
自动控制是航空航天技术的重要组成 部分，如飞行器的自动驾驶仪、导弹 的制导系统等。
03
交通运输领域
自动控制也应用于交通运输领域，如 智能交通系统、自动驾驶汽车等。
其他领域
此外，自动控制还应用于农业、医疗、 环保等领域，如农业自动化、医疗机 器人、环境监测与治理等。
提高系统的稳态精度。
串联滞后-超前校正
03
结合超前和滞后校正的优点，设计一个既有超前又有滞后的校
正环节，以同时改善系统的动态性能和稳态精度。
反馈校正方法
局部反馈校正
在系统的某个局部引入反馈环节， 以改善该局部的性能，而不影响 系统的其他部分。
全局反馈校正
在系统的输入端引入一个前馈环节， 根据输入信号的特性对系统进行补 偿，以提高系统的跟踪精度和抗干 扰能力。
复合校正方法
串联复合校正
将串联超前、串联滞后和串联滞 后-超前等校正方法结合起来， 设计一个复合的串联校正环节， 以实现更复杂的系统性能要求。
反馈复合校正
将局部反馈、全局反馈和前馈等 校正方法结合起来，设计一个复 合的反馈校正环节，以实现更全
自适应控制系统概述
简要介绍自适应控制系统的基本原理、结构和特点，为后续内容 做铺垫。
自适应控制方法
详细介绍自适应控制方法，如模型参考自适应控制、自校正控制等， 及其在自动控制领域中的应用实例。
自适应控制算法
阐述自适应控制算法的实现过程，包括参数估计、控制器设计等关 键技术。
鲁棒控制理论应用
鲁棒控制系统概述
自动控制应用领域
工业领域
自动控制广泛应用于工业领域，如自 动化生产线、工业机器人、智能制造 等。
01
02
航空航天领域
自动控制是航空航天技术的重要组成 部分，如飞行器的自动驾驶仪、导弹 的制导系统等。
03
交通运输领域
自动控制也应用于交通运输领域，如 智能交通系统、自动驾驶汽车等。
其他领域
此外，自动控制还应用于农业、医疗、 环保等领域，如农业自动化、医疗机 器人、环境监测与治理等。
提高系统的稳态精度。
串联滞后-超前校正
03
结合超前和滞后校正的优点，设计一个既有超前又有滞后的校
正环节，以同时改善系统的动态性能和稳态精度。
反馈校正方法
局部反馈校正
在系统的某个局部引入反馈环节， 以改善该局部的性能，而不影响 系统的其他部分。
全局反馈校正
《自动控制原理》PPT课件
4
4-1 根轨迹的基本概念
4-1-1 根轨迹
闭环极点随开环根轨迹增益变化的轨迹
目标
系统参数 连续、运动、动态
开环系统中某个参数由0变化到 时，
闭环极点在s平面内画出的轨迹。一 个根形成一条轨迹。
5
例4-1 已知系统如图，试分析 Kc 对系统特征根分布的影响。
R(s)
_ Kc
1
C(s)
s(s+2)
解：开环传递函数 G(s) Kc 开环极点：p1 0
s(s 2)
开环根轨迹增益：K * Kc 闭环特征方程：s2 2s K * 0
闭环特征根
2 s1,2
4 4K* 1
2
1 K*
p2 2
6
研究K*从0～∞变化时，闭环特征根的变化
K*与闭环特征根的关系 s1,2 1 1 K*
引言
时域分析法
优点：可以直接分析系统的性能 缺点：不能在参数变化时，预测系统性能；
不能在较大范围内，给出参数优化设 计的预测结果
系统的闭环极点
系统的稳定性 系统的动态性能
系统闭环特征方程的根
高阶方程情形 下求解很困难
系统参数（如开环放大倍数）的变化会引起其 变化，针对每个不同参数值都求解一遍根很麻 烦。
1 绘制依据 ——根轨迹方程
R(s) _
C(s) G(s)
闭环的特征方程：1 G(s)H(s) 0
H(s)
即：G(s)H(s) 1 ——根轨迹方程（向量方程）
用幅值、幅角的形式表示：
G(s)H(s) 1
G(s)H(s) [G(s)H(s)] 1(2k 1) G(s)H(s) (2k 1)
4-1 根轨迹的基本概念
4-1-1 根轨迹
闭环极点随开环根轨迹增益变化的轨迹
目标
系统参数 连续、运动、动态
开环系统中某个参数由0变化到 时，
闭环极点在s平面内画出的轨迹。一 个根形成一条轨迹。
5
例4-1 已知系统如图，试分析 Kc 对系统特征根分布的影响。
R(s)
_ Kc
1
C(s)
s(s+2)
解：开环传递函数 G(s) Kc 开环极点：p1 0
s(s 2)
开环根轨迹增益：K * Kc 闭环特征方程：s2 2s K * 0
闭环特征根
2 s1,2
4 4K* 1
2
1 K*
p2 2
6
研究K*从0～∞变化时，闭环特征根的变化
K*与闭环特征根的关系 s1,2 1 1 K*
引言
时域分析法
优点：可以直接分析系统的性能 缺点：不能在参数变化时，预测系统性能；
不能在较大范围内，给出参数优化设 计的预测结果
系统的闭环极点
系统的稳定性 系统的动态性能
系统闭环特征方程的根
高阶方程情形 下求解很困难
系统参数（如开环放大倍数）的变化会引起其 变化，针对每个不同参数值都求解一遍根很麻 烦。
1 绘制依据 ——根轨迹方程
R(s) _
C(s) G(s)
闭环的特征方程：1 G(s)H(s) 0
H(s)
即：G(s)H(s) 1 ——根轨迹方程（向量方程）
用幅值、幅角的形式表示：
G(s)H(s) 1
G(s)H(s) [G(s)H(s)] 1(2k 1) G(s)H(s) (2k 1)
《自动控制原理》课件
集成化：智能控制技术将更加集 成化，能够实现多种控制技术的 融合和应用。
添加标题
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网络化：智能控制技术将更加网 络化，能够实现远程控制和信息 共享。
绿色化：智能控制技术将更加绿 色化，能够实现节能减排和环保 要求。
控制系统的网络化与信息化融合
网络化控制：通过互联网实现远程控制和监控
现代控制理论设计方法
状态空间法：通过建立状态空间模型，进行系统分析和设计 频率响应法：通过分析系统的频率响应特性，进行系统分析和设计 极点配置法：通过配置系统的极点，进行系统分析和设计 线性矩阵不等式法：通过求解线性矩阵不等式，进行系统分析和设计
最优控制理论设计方法
基本概念：最优控制、状态方程、控制方程等 设计步骤：建立模型、求解最优控制问题、设计控制器等 控制策略：线性二次型最优控制、非线性最优控制等 应用领域：航空航天、机器人、汽车电子等
动态性能指标
稳定性：系统在受到扰动后能否恢复到平衡状态 快速性：系统在受到扰动后恢复到平衡状态的速度 准确性：系统在受到扰动后恢复到平衡状态的精度 稳定性：系统在受到扰动后能否保持稳定状态
抗干扰性能指标
稳定性：系统在受到干扰后能够 恢复到原来的状态
准确性：系统在受到干扰后能够 保持原有的精度和准确性
信息化控制：利用大数据、云计算等技术实现智能化控制
融合趋势：网络化与信息化的融合将成为未来控制系统的发展方向 应用领域：工业自动化、智能家居、智能交通等领域都将受益于网络化与 信息化的融合
控制系统的模块化与集成化发展
模块化：将复杂的控制系统分解为多个模块，每个模块负责特定的功能，便于设计和维护 集成化：将多个模块集成为一个整体，提高系统的性能和可靠性 发展趋势：模块化和集成化是未来控制系统发展的重要方向 应用领域：广泛应用于工业自动化、智能家居、智能交通等领域
自动控制原理课件ppt
G3(s)
G2(s)
H3(s)
E(S)
R(s)
G1(s)
H1(s)
H2(s)
C(s)
P2= - G3G2H3
△2= 1
P2△2=
梅逊公式求E(s)
P1= –G2H3
△1= 1
N(s)
G1(s)
H1(s)
H2(s)
C(s)
G3(s)
G2(s)
H3(s)
R(s)
E(S)
四个单独回路，两个回路互不接触
e
A
100%
一阶系统时域分析
无零点的一阶系统 Φ(s)=
Ts+1
k
, T
时间常数
(画图时取k=1,T=0.5)
单 位 脉 冲 响 应
k(t)=
T
1
e-
T
t
k(0)=
T
1
K’(0)=
T
1
2
单位阶跃响应
h(t)=1-e-t/T
h’(0)=1/T
h(T)=0.632h(∞)
h(3T)=0.95h(∞)
h(2T)=0.865h(∞)
第一章 自动控制的一般概念
1-1 自动控制的基本原理与方式 1-2 自动控制系统示例 1-3 自动控制系统的分类 1-4 对自动控制系统的基本要求
飞机示意图
给定电位器
反馈电位器
给定装置
放大器
舵机
飞机
反馈电位器
垂直陀螺仪
θ0
θc
扰动
俯仰角控制系统方块图
飞机方块图
液位控制系统
控制器
自动控制原理课件ppt
课件3 ~6为第一章的内容。制作目的是节省画图时间，便于教师讲解。 课件6要强调串联并联反馈的特征，在此之前要交待相邻综合点与相邻引出点的等效变换。 课件7中的省略号部分是反过来说，如‘合并的综合点可以分开’等。最后一条特别要讲清楚，这是最容易出错的地方！ 课件10先要讲清H1和H3的双重作用，再讲分解就很自然了。 课件11 ､12 ､13是直接在结构图上应用梅逊公式，制作者认为没必要将结构图变为信号流图后再用梅逊公式求传递函数。
自动控制原理(全套课件659P)
手动控制
人在控制过程中起三个作用： （1）观测：用眼睛去观测温度计和转速表的指示值；
（2）比较与决策：人脑把观测得到的数据与要求的数据相比较，并进行
判断节，如调节阀门开度、改变触点位置。
ppt课件 4
1.1 自动控制的基本概念
在现代科学技术的众多领域中，自动控制技术起着越来越重要的作用。 如数控车床按预定程序自动切削，人造卫星准确进入预定轨道并回收
ppt课件 6
控制系统分析：已知系统的结构参数，分析系统的稳定性，求取系
统的动态、静态性能指标，并据此评价系统的过程称为控制系统分 析。
控制系统设计（或综合）：根据控制对象和给定系统的性能指标，
合理的确定控制装置的结构参数，称为控制系统设计。 被控量 ：指被控对象中要求保持给定值、要按给定规律变化的物理 量。被控量又称输出量、输出信号 。 给定值：系统输出量应达到的数值（例如与要求的炉温对应的电 压）。 扰动：是一种对自动控制系统输出量起反作用的信号，如电源电压
闭环控制是指系统的被控制量（输出量）
与控制作用之间存在着负反馈的控制 方式。采用闭环控制的系统称为闭环
控制系统或反馈控制系统。闭环控制
是一切生物控制自身运动的基本规律。 人本身就是一个具有高度复杂控制能
力的闭环系统。
优点：具有自动补偿由于系统内部和外 部干扰所引起的系统误差（偏差）的
能力，因而有效地提高了系统的精度。
脑
手
输出量 （手的位置）
ppt课件
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闭环控制系统方框图
ppt课件
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反馈控制系统的组成、名词术语和定义
反馈控制系统方框图
ppt课件
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1.2 自动控制理论的发展
自动控制原理课件
自动控制原理课件一、教学内容本节课的教学内容来自于初中数学教材第五册第四章第一节——“自动控制原理”。
本节课主要介绍自动控制的基本概念、特点和原理。
通过本节课的学习，使学生了解自动控制的基本原理，认识自动控制系统的基本组成部分，理解自动控制的作用和意义。
二、教学目标1. 让学生了解自动控制的基本概念，知道自动控制系统的组成和特点。
2. 使学生掌握自动控制的基本原理，能够运用自动控制原理解决实际问题。
3. 培养学生的动手操作能力和团队协作能力，提高学生的综合素质。
三、教学难点与重点重点：自动控制的基本原理及其应用。
难点：自动控制系统的建模和分析。
四、教具与学具准备教具：多媒体课件、黑板、粉笔。
学具：教材、笔记本、彩色笔。
五、教学过程1. 实践情景引入：讲解自动门的工作原理，引导学生思考自动控制的概念。
2. 知识讲解：介绍自动控制的基本概念、特点和原理，讲解自动控制系统的基本组成部分。
3. 例题讲解：通过实例讲解自动控制原理在实际中的应用，如温度控制、速度控制等。
4. 随堂练习：让学生结合实例，分析自动控制系统的组成和作用。
5. 课堂互动：组织学生讨论自动控制原理在生活中的应用，分享自己的见解。
7. 板书设计：板书自动控制原理的基本概念、组成和原理图。
8. 作业设计题目1：请简述自动控制的基本原理。
答案：自动控制是指在一定的条件下，系统通过对输入信号的检测、处理和比较，自动调整系统自身的输出，使系统的输出尽可能接近期望值。
题目2：请列举生活中常见的自动控制系统，并说明其原理。
答案：生活中常见的自动控制系统有自动门、自动灯泡、自动洗衣机等。
以自动门为例，其原理是通过感应器检测有人接近门，然后控制门的开关，实现门的自动开启和关闭。
六、课后反思及拓展延伸本节课通过讲解自动控制原理的基本概念、特点和原理，使学生了解了自动控制系统的基本组成部分，掌握了自动控制原理的应用。
在教学过程中，注意启发学生的思考，培养学生的动手操作能力和团队协作能力。
自动控制原理(全套课件)
自动控制原理（全套课件）一、引言自动控制原理是自动化领域的一门重要学科，它主要研究如何利用各种控制方法，使系统在受到扰动时，能够自动地、准确地、快速地恢复到平衡状态。
本课件将详细介绍自动控制的基本概念、控制系统的类型、数学模型、稳定性分析、控制器设计等内容，帮助学员全面掌握自动控制原理的基本理论和方法。
二、控制系统的基本概念1. 自动控制自动控制是指在没有人直接参与的情况下，利用控制器使被控对象按照预定规律运行的过程。
自动控制的核心在于控制器的设计，它能够根据被控对象的运行状态，自动地调整控制量，使系统达到预期的性能指标。
2. 控制系统控制系统是由被控对象、控制器、传感器和执行器等组成的闭环系统。
被控对象是指需要控制的物理过程或设备，控制器负责产生控制信号，传感器用于测量被控对象的运行状态，执行器则根据控制信号对被控对象进行操作。
三、控制系统的类型1. 按控制方式分类（1）开环控制系统：控制器不依赖于被控对象的运行状态，直接产生控制信号。
开环控制系统简单，但抗干扰能力较差。
（2）闭环控制系统：控制器依赖于被控对象的运行状态，通过反馈环节产生控制信号。
闭环控制系统抗干扰能力强，但设计复杂。
2. 按控制信号分类（1）连续控制系统：控制信号是连续变化的，如模拟控制系统。
（2）离散控制系统：控制信号是离散变化的，如数字控制系统。
四、控制系统的数学模型1. 微分方程模型微分方程模型是描述控制系统动态性能的一种数学模型，它反映了系统输入、输出之间的微分关系。
通过求解微分方程，可以得到系统在不同时刻的输出值。
2. 传递函数模型传递函数模型是描述控制系统稳态性能的一种数学模型，它反映了系统输入、输出之间的频率响应关系。
传递函数可以通过拉普拉斯变换得到，它是控制系统分析、设计的重要工具。
五、控制系统的稳定性分析1. 李雅普诺夫稳定性分析：通过构造李雅普诺夫函数，分析系统的稳定性。
2. 根轨迹分析：通过分析系统特征根的轨迹，判断系统的稳定性。
《小功率同步电动机》PPT课件
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第9章 小功率同步电动机
但此时转子速度已超过同步速， 由于转子具有惯性， 在惯性矩作用下， 转子不能停留在这个新的平衡点运 转， 而要越过平衡点， 这样夹角θ就会小于θ2。 时电 动机发出的转矩小于负载阻转矩， 转子就要减速， 夹 角θ又开始增大并趋向于θ2。 当θ=θ2时转子转速已低于 同步速， 又由于转子惯性矩作用， 转子要越过θ2使夹 角θ大于θ2。 然后再重复前面的过程。
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第9章 小功率同步电动机
这样， 转子要在θ=θ2处来回振荡一段时间， 由于空气 和轴上摩擦或其它阻尼作用， 振荡就会逐渐衰减， 最 后在新的平衡点θ=θ2， T2=TL2 的情况下运转。 转子在 新的平衡点来回振荡的现象与弹簧的振荡现象相类似。 当弹簧下面挂的重量突然变化时， 重物也是在新的平 衡位置A处上下振荡一段时间， 然后再停留在位置A， 如图9 - 11所示。
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第9章 小功率同步电动机
当转子还来不及转起来时， 定子旋转磁场已转过180°， 到了如图9 - 5(b)所示的位置， 这时定、 转子磁极的相 互作用又趋向于使转子依顺时针方向旋转。 所以转子 所受到的转矩时正时反， 其平均转矩为0。 因而永磁 式同步电动机往往不能自己启动。 从图9 - 5还可看出， 在同步电动机中， 如果转子的转速与旋转磁场的转速 不相等时， 转子所受到的平均转矩总是为0。
装设启动绕组(通常也采用鼠笼式的)才能启动。
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第9章 小功率同步电动机
9.3.2 同步电动机的振荡 虽然同步电动机通常以恒定的同步速转动， 但有
时会发生所谓“振荡现象”。 这种振荡现象一般发生 在电机发出的转矩或者轴上的负载阻转矩突然发生变 化的时候。 下面以反应式同步电动机为例， 说明同步 电动机的振荡现象。
自动控制原理 ppt课件
现代控制理论
研究的主要对象是多输入、多输出——多变量系统。如，汽车看成是一个具有两个输 入（驾驶盘和加速踏板）和两个输出（方向和速度）的控制系统。计算机科学地发展， 极大地促进了控制科学地发展。
ppt课件
5
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经典控制理论 研究对象 线性定常系统 （单输入、单输出） 传递函数 （输入、输出描述） 根轨迹法和频率法
ppt课件
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非线性系统
特点：在构成系统的环节中有一个或一个以上的非线性环节。
非线性的理论研究远不如线性系统那么完整，目前尚无通用的方法可以解决各类非线 性系统。 近似处理。
ppt课件
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自动控制系统的分类
其他分类方式
按系统数学模型参数特性分：定常系统和时变系统 按功能分：温度控制系统、速度控制系统、位置控制系统等。 按元件组成分：机电系统、液压系统、生物系统等。
ppt课件 18
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控制系统性能的基本要求
稳定性（稳）
能工作（即达到稳态），并在有一定的环境和参数变化时，还能有稳定“裕量”
稳态精度（准）
系统进入稳态时，稳态值与预期的差别越小越好
动态过程（好/快）
在输入信号到到达稳态的变化全过程，包括离预期值的振荡和过渡时间。反例：高射 炮射角随动系统，虽然炮身最终能跟踪目标，但如果目标变动迅速，而炮身行动迟缓， 仍然抓不住目标
ppt课件
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课程主要任务
分析和设计反馈自动控制系统
建立系统的数学模型
• 传递函数，方框图，信号流图
根据模型分析系统特性
• 主要针对线性定常系统，采用经典控制理论 • 时域响应，稳定性分析，根轨迹法
自动控制原理课件(精品)
控制系统的应用实例
CATALOGUE
05
总结词
工业控制系统是自动控制原理应用的主要领域之一，涉及各种生产过程的控制和优化。
总结词
工业控制系统在现代化工业生产中发挥着至关重要的作用，是实现高效、安全、可靠生产的关键。
详细描述
随着工业4.0和智能制造的推进，工业控制系统正朝着网络化、智能化、集成化的方向发展，为工业生产的转型升级提供了有力支持。
详细描述
工业控制系统的目的是实现生产过程的自动化和智能化，提高生产效率、产品质量和降低能耗。常见的工业控制系统包括过程控制系统、电机控制系统、机器人控制系统等。
总结词：航空航天控制系统是保证飞行器安全可靠运行的关键技术之一。
总结词：智能家居控制系统是实现家庭智能化和舒适性的重要手段。
THANKS
准确性的提高方法
通过减小系统误差、优化控制算法和采用高精度传感器等手段，可以提高控制系统的准确性。
控制系统的分析与设计
CATALOGUE
04
系统分析方法用于评估系统的性能和稳定性，通过分析系统的响应和频率特性等指标来评估系统的性能。
总结词
系统分析方法包括时域分析法和频域分析法。时域分析法通过分析系统的阶跃响应、脉冲响应等时域指标来评估系统的性能和稳定性。频域分析法则通过分析系统的频率特性，如幅频特性和相频特性，来评估系统的性能和稳定性。
VS
闭环控制系统是一种控制系统的类型，其控制过程不仅取决于输入和系统的特性，而且还受到输出反馈的影响。闭环控制系统通过将输出量反馈到输入端，形成一个闭合的回路，从而实现对系统的精确控制。
闭环控制系统具有较高的精度和稳定性，因为它的输出会根据实际情况进行实时调整。但是，闭环控制系统的结构比较复杂，需要解决一些稳定性问题。
《自动控制原理》教学课件 第四章 频率特性法 4.1
G(cjωs(t))==√jω1+T1(A+ω1T=)2 1S+i(nω1(Tω)t2-tg-j1ω1+Tω()ωTT)2
第一节 频率特性的根本概念
频率特性可表示为：
G(jω)= A(ω)e jφ (ω=)P(ω)+jQ(ω)
A(ω) =√ P2(ω)+Q2(ω)
φ (ω ) = tg-1QP((ωω))
1．幅相频率特性曲线
幅相频率特性曲线 又称奈魁斯特曲线.
也称极坐标图。
幅相频率特性曲线
Im
ω∞
0 Re
ω ω= 0
第一节 频率特性的根本概念
2．对数频率特性曲线
L性也纵为特 坐 分性德特数线频称记(单曲是坐Φω纵性标度曲图性相组率为作由)对位(对线标l=坐gω曲采。对线曲频成变.对十d2数为ω数的那e)0标线用数又线。化数特倍cl频。分g相横么d为的.幅A称和十幅性频l率B度g频坐表(横频ω伯 对 倍频曲程ω特，特标 示)，，-1---29842400000000
第一节 频率特性的根本概念
系统输入输出曲线
第一节 频率特性的根本概念
定义 :
系统的频率特性 ：
j
G(jω)=G(s)
S
=|G(jω)|e
=-jω
e G(jω)
= A(ω)
jφ (ω )
系统的幅频特性： A(ω) =|G(jω)|
系统的相频特性： φ (ω ) = G(jω)
频率特性与表征系统性能的传递函数 之间有着直接的内在联系，故可由频率特 性来分析系统性能。
第一节 频率特性的根本概念
RC电路的频率特性曲线
A(ω)
1A 0.8A
Φ(ω)
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第四章 小功率同步电动机
同步电机是交流电机之一，因其转子转速与旋转 磁场转速始终保持相等，故称同步电机。同步电机包 括同步发电机、同步电动机和同步补偿机。三相同步 电机主要作发电机使用，全世界电力系统均采用三相 同步发电机供电。同步电动机主要用于大功率、转速 不需要调节的生产机械中，如大型水泵、空气压缩机、 通风机等。
同步发动机、同步电动机。
(2) 按相数的不同: 三相、单相。
(3) 按转子结构的不同：隐极式、凸极式。
(4) 按转子所用材料的不同：永磁式、磁阻式、
磁滞式。 3 ~
3~
+
N
×
－
S
+ －
·····
N S
× × × ×
×
4.2 永磁式同步电动机
永磁式同步电动机的转子由永久磁钢做成。
n
ns
60 f p
电阻短接，定子绕组接电源，产生使转子转动的异步 转矩，加速至接近同步转速，再加入励磁，依靠同步 转矩将转子牵入同步。 异步起动法简单易行，在中、小容量同步电动机中应 用较多。
同步电机的起动
异步起动法原理
起动绕组形似鼠笼式异步电机的转子绕组， 同步电动机在异步起动过程中，转子受到多 种转矩，在投励磁前，起主要作用的是起动 绕组所产生的异步转矩和由励磁绕组产生的 单轴转矩。
r min
永磁式同步电动机的启动转矩
影响永磁式同步电动机不能自行启 动的因素主要有下面两个方面：
(1) 转子本身存在惯性； (2) 定、 转子磁场之间转速相差过大。
4.3 同步电机的起动
起动方法
1.辅助电动机起动法 2.变频起动法 3.异步起动法
同步电机的起动
起动方法
1.辅助电动机起动法 采用和主机相同极对数的异步电动机（容量一般为主
起动过程平稳，性能优越，中、大型容量电机中应用 越来越多。但需要变频电源，且励磁机不能和主机同 轴，否则在最初转速低时，励磁机无法提供所需的励 磁电压。
同步电机的起动
3.异步起动法 • 在磁极表面装设类似感应电机笼型导条的短路绕组，
称为起动绕组。
同步电机的起动
3.异步起动法 起动前先把励磁绕组经10倍于励磁绕组电阻值的附加
4.1 同步电动机的构造和分类
4.1.1 同步电机的基本结构
定子铁心：硅钢片叠成。 定子(电枢) 电枢绕组：三相对称绕组——铜线制成
机座：钢板焊接面成，有足够的强度和钢度。
转子
转子铁心：采用整块的含铬、镍和钼的合金钢锻成 励磁绕组：铜线制成 护环：保护励磁绕组受离心力时不甩出 中心环：支持护环，阻止励磁绕组轴向移动 滑环：引励磁电流经电刷、滑环进入励磁绕组
机的5%15%）。 起动时，由辅助电动机将主机拖到接近同步转速，用
自同步法将其投入电网，然后切断辅助电动机。可用 和主机同轴的直流励磁机兼作辅助电动机。 适合于空载起动，所需设备多，操作复杂。
同步电机的Байду номын сангаас动
2.变频起动法
改变定子旋转磁场转速、利用同步转矩起动的方法， 也称软起动法。
起动时，同步电动机转子通入励磁电流，定子绕组由 变频电源供电。起动时频率很低，使转子起动旋转， 逐渐上调至额定频率，利用同步转矩的作用使电机转 速随变频电源频率同步升至额定速。
转子
C A
定子绕组
B
机械端口 电端口 定子铁心
水轮发电机结构转子结构
10000kW水轮机转子
发电环节——各种电机
引进600MW汽轮发电机
国产300MW汽轮发电机
国产200MW汽轮发电机定子
国产200MW汽轮发电机定子铁心
现场运行的水轮发电机
4.1.2 主要种类
(1) 按能量转换的方式不同：
同步电机是交流电机之一，因其转子转速与旋转 磁场转速始终保持相等，故称同步电机。同步电机包 括同步发电机、同步电动机和同步补偿机。三相同步 电机主要作发电机使用，全世界电力系统均采用三相 同步发电机供电。同步电动机主要用于大功率、转速 不需要调节的生产机械中，如大型水泵、空气压缩机、 通风机等。
同步发动机、同步电动机。
(2) 按相数的不同: 三相、单相。
(3) 按转子结构的不同：隐极式、凸极式。
(4) 按转子所用材料的不同：永磁式、磁阻式、
磁滞式。 3 ~
3~
+
N
×
－
S
+ －
·····
N S
× × × ×
×
4.2 永磁式同步电动机
永磁式同步电动机的转子由永久磁钢做成。
n
ns
60 f p
电阻短接，定子绕组接电源，产生使转子转动的异步 转矩，加速至接近同步转速，再加入励磁，依靠同步 转矩将转子牵入同步。 异步起动法简单易行，在中、小容量同步电动机中应 用较多。
同步电机的起动
异步起动法原理
起动绕组形似鼠笼式异步电机的转子绕组， 同步电动机在异步起动过程中，转子受到多 种转矩，在投励磁前，起主要作用的是起动 绕组所产生的异步转矩和由励磁绕组产生的 单轴转矩。
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永磁式同步电动机的启动转矩
影响永磁式同步电动机不能自行启 动的因素主要有下面两个方面：
(1) 转子本身存在惯性； (2) 定、 转子磁场之间转速相差过大。
4.3 同步电机的起动
起动方法
1.辅助电动机起动法 2.变频起动法 3.异步起动法
同步电机的起动
起动方法
1.辅助电动机起动法 采用和主机相同极对数的异步电动机（容量一般为主
起动过程平稳，性能优越，中、大型容量电机中应用 越来越多。但需要变频电源，且励磁机不能和主机同 轴，否则在最初转速低时，励磁机无法提供所需的励 磁电压。
同步电机的起动
3.异步起动法 • 在磁极表面装设类似感应电机笼型导条的短路绕组，
称为起动绕组。
同步电机的起动
3.异步起动法 起动前先把励磁绕组经10倍于励磁绕组电阻值的附加
4.1 同步电动机的构造和分类
4.1.1 同步电机的基本结构
定子铁心：硅钢片叠成。 定子(电枢) 电枢绕组：三相对称绕组——铜线制成
机座：钢板焊接面成，有足够的强度和钢度。
转子
转子铁心：采用整块的含铬、镍和钼的合金钢锻成 励磁绕组：铜线制成 护环：保护励磁绕组受离心力时不甩出 中心环：支持护环，阻止励磁绕组轴向移动 滑环：引励磁电流经电刷、滑环进入励磁绕组
机的5%15%）。 起动时，由辅助电动机将主机拖到接近同步转速，用
自同步法将其投入电网，然后切断辅助电动机。可用 和主机同轴的直流励磁机兼作辅助电动机。 适合于空载起动，所需设备多，操作复杂。
同步电机的Байду номын сангаас动
2.变频起动法
改变定子旋转磁场转速、利用同步转矩起动的方法， 也称软起动法。
起动时，同步电动机转子通入励磁电流，定子绕组由 变频电源供电。起动时频率很低，使转子起动旋转， 逐渐上调至额定频率，利用同步转矩的作用使电机转 速随变频电源频率同步升至额定速。
转子
C A
定子绕组
B
机械端口 电端口 定子铁心
水轮发电机结构转子结构
10000kW水轮机转子
发电环节——各种电机
引进600MW汽轮发电机
国产300MW汽轮发电机
国产200MW汽轮发电机定子
国产200MW汽轮发电机定子铁心
现场运行的水轮发电机
4.1.2 主要种类
(1) 按能量转换的方式不同：