《机电传动控制》课件
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《机电传动控制》PPT课件
都要靠电动机及其控制系统来实现。
机电传动控制的任务
一、机电传动的特点
• 5、机电传动系统构成：
电动机。产生原动力 生产机械。拖动对象 传动机构。传递机械能 电气控制设备。控制电动机运转 电源。对电动机和电气控制设备供电
一、机电传动的特点
• 它们之间的关系可表示为
电源
自控设 备
电动机
传动机构
的需要。
电动机
二、机电传动系统发展概况
• 1、传动方式经历了三个阶段：
成组拖动 单机拖动 多电机拖动
二、机电传动系统发展概况
传动方式 成组拖动：一台电动机带动一根天轴，再由天轴
通过带轮和传动带分别拖动各生产机械。特点： 效率低，故障影响广。
单机拖动：一台电动机拖动一个机械。特点：如
一 机电传动系统的动力学方程
电动机 （M）
TL
生产机械
TM
MM
+TL
单轴拖动系统
一 机电传动系统的动力学方程
• 单轴(单级)机电传动系统的运动方程
• 由牛顿第二定律
TM
TL
J
d
dt
(1.1)
J m 2 mD2 / 4
G mg TM----电动机转矩
GD2 J
4g
(1.2)
TL----负载转矩 GD2---飞轮矩
2 n
60
(1.3)
TM
TL
GD2 375
dn dt
(1.4)
n-----转速
t-----时间 ω 为角速度
375 4g 60
2
单位 :
米 秒分
• GD2=4J
• GD2是一个整体，不是G与D2 的乘积， GD2 由产品样本或机械手册上查出。 GD2 中的 D 为回转直径，不是实际直径。
机电传动控制的任务
一、机电传动的特点
• 5、机电传动系统构成：
电动机。产生原动力 生产机械。拖动对象 传动机构。传递机械能 电气控制设备。控制电动机运转 电源。对电动机和电气控制设备供电
一、机电传动的特点
• 它们之间的关系可表示为
电源
自控设 备
电动机
传动机构
的需要。
电动机
二、机电传动系统发展概况
• 1、传动方式经历了三个阶段：
成组拖动 单机拖动 多电机拖动
二、机电传动系统发展概况
传动方式 成组拖动：一台电动机带动一根天轴，再由天轴
通过带轮和传动带分别拖动各生产机械。特点： 效率低，故障影响广。
单机拖动：一台电动机拖动一个机械。特点：如
一 机电传动系统的动力学方程
电动机 （M）
TL
生产机械
TM
MM
+TL
单轴拖动系统
一 机电传动系统的动力学方程
• 单轴(单级)机电传动系统的运动方程
• 由牛顿第二定律
TM
TL
J
d
dt
(1.1)
J m 2 mD2 / 4
G mg TM----电动机转矩
GD2 J
4g
(1.2)
TL----负载转矩 GD2---飞轮矩
2 n
60
(1.3)
TM
TL
GD2 375
dn dt
(1.4)
n-----转速
t-----时间 ω 为角速度
375 4g 60
2
单位 :
米 秒分
• GD2=4J
• GD2是一个整体，不是G与D2 的乘积， GD2 由产品样本或机械手册上查出。 GD2 中的 D 为回转直径，不是实际直径。
《机电传动控制》 ppt课件
(4)结果分析
通过对解答的分析，确定所需的运行性能(特
性)和主要运行数据，如过载能力、稳定性、效率、
电压变化率、速度变化率等，以满足解决某一问题
的需要。
ppt课件
17
电动机
二、机电传动系统发展概况
• 1、传动方式经历了三个阶段：
成组拖动 单机拖动 多电机拖动
ppt课件
18
二、机电传动系统发展概况
电力拖动
ppt课件
4
一、机电传动的特点
• 3、机电传动控制：
机电传动系统不仅完成能量转换的工作还
要对传动过程进行控制。
更高的自动化程度和更高的精度。
ppt课件
5
一、机电传动的特点
• 4、机电传动控制的任务：
将电能转换为机械能 实现生产机械的启动、停止以及速度的调节 完成各种生产工艺过程的要求 保证生产过程的正常进行。
在各类动力机械中，电动机的容量已超过总容量 的60%。
ppt课件
13
二、机电传动系统发展概况
根据应用场合的要求和电源的不同，电动 机有直流电动机、交流同步电动机、交流 感应电动机，以及满足不同需求的特种电 动机。20世纪70年代以后，由于大功率电 力电子器件、微电子器件、变频技术以及 计算机技术取得的一系列进展，还研制出 多种调速性能优良、效率较高、能满足不 同要求的交流电动机调速系统，和由变频 器供电的一体化电机。
机电传动及控制
ppt课件
1
第1章 绪论
• 一、机电传动的特点 • 二、机电传动系统发展概况 • 三、本课程的内容及安排
ppt课件
2
一、机电传动的特点
• 1、什么是机电传动？
传动，运动的传递（能量）
通过对解答的分析，确定所需的运行性能(特
性)和主要运行数据，如过载能力、稳定性、效率、
电压变化率、速度变化率等，以满足解决某一问题
的需要。
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17
电动机
二、机电传动系统发展概况
• 1、传动方式经历了三个阶段：
成组拖动 单机拖动 多电机拖动
ppt课件
18
二、机电传动系统发展概况
电力拖动
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4
一、机电传动的特点
• 3、机电传动控制：
机电传动系统不仅完成能量转换的工作还
要对传动过程进行控制。
更高的自动化程度和更高的精度。
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5
一、机电传动的特点
• 4、机电传动控制的任务：
将电能转换为机械能 实现生产机械的启动、停止以及速度的调节 完成各种生产工艺过程的要求 保证生产过程的正常进行。
在各类动力机械中，电动机的容量已超过总容量 的60%。
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13
二、机电传动系统发展概况
根据应用场合的要求和电源的不同，电动 机有直流电动机、交流同步电动机、交流 感应电动机，以及满足不同需求的特种电 动机。20世纪70年代以后，由于大功率电 力电子器件、微电子器件、变频技术以及 计算机技术取得的一系列进展，还研制出 多种调速性能优良、效率较高、能满足不 同要求的交流电动机调速系统，和由变频 器供电的一体化电机。
机电传动及控制
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1
第1章 绪论
• 一、机电传动的特点 • 二、机电传动系统发展概况 • 三、本课程的内容及安排
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2
一、机电传动的特点
• 1、什么是机电传动？
传动，运动的传递（能量）
《机电传动控制》课件
感应电机
基于电磁感应原理，具有成本低 、可靠性高的优点，在工业自动 化、家用电器等领域广泛应用。
先进控制算法的研究与应用
滑模控制
01
通过在状态空间中设计滑模面并选择合适的切换规则，实现对
系统状态的快速响应和鲁棒性。
模糊控制
02
பைடு நூலகம்
利用模糊集合理论将不确定性因素转化为可计算的语言变量，
实现对复杂系统的有效控制。
03
机电传动控制系统的设计与实现
系统需求分析与设计
需求分析
明确系统的功能要求、性能指标和约束条件，为后续 设计提供依据。
总体设计
根据需求分析，确定系统的总体架构、组成模块和相 互关系。
详细设计
对每个模块进行详细设计，包括电路设计、机械结构 设计、软件设计等。
控制算法的选择与实现
算法选择
根据系统需求和性能要求， 选择合适的控制算法，如PID 控制、模糊控制等。
机床的运动状态和加工参数。
数控机床控制系统的应用范围包括航空、航天、汽车、模具等领域，为 现代制造业的发展提供了重要的技术支持。
智能家居控制系统
智能家居控制系统是实现家庭智能化和舒适化的重要手段 之一，它通过控制家庭设备的开关、调节设备的运行状态 和参数等，为家庭生活提供便利和舒适。
智能家居控制系统通常采用无线通信和网络技术，实现家 庭设备的互联互通和控制，同时通过传感器和执行器，实 时监测和调整家庭设备的运行状态和环境参数。
步进电机
利用脉冲信号控制电机转子步 进旋转的原理，实现精确的角
度和位置控制。
伺服电机
利用伺服系统控制电机旋转角 度和速度的原理，实现高精度
和高动态性能的控制。
控制器类型与工作原理
大学课件-机电传动控制(完整)
JL jL2
GDZ2
GDM2
GDL2 jL2
1.1～1.25
(2.12) (2.13)
21
2.2 转矩、转动惯量和飞轮转矩 的折算
直线运动系统
折算到电机轴上的总转动惯量、飞轮矩为
JZ
JM
J1 j12
JL jL2
m
v2
2 M
GDZ2
GDM2
GD12 j12
GDL2 jL2
Gv2 365 nM2
从狭义上讲，则指控制电动机驱动生产机械，实现生产产品数 量的增加（效率）、质量的提高（精度）、生产成本的降低、工人 劳动条件的改善以及能量的合理利用等。
1.1 机电传动的目的和任务
• 生产机械 • 平面磨床
• 生产机械 • 织布机
减速器
控制
电动机
1.1 机电传动的目的和任务
• 轧钢机
电动机
联轴器
直流电能
与异步电动机相比，直流电动机的结构复杂，使用和维护不如异步机方便， 而且要使用直流电源。
直流电机的优点：
（1）调速性能好，调速范围广，易于平滑调节。 （2）起动、制动转矩大，易于快速起动、停车。 （3）易于控制。
电动机 （M）
TL
TM 图2.1 单轴拖动系统
生产机械
TM TL
TM TL
12
nc nc
d 0
dt
d 0
dt
+TL
静态（稳态） 动态（加速或 减速）
2.1 机电传动系统的运动方程 式
• 单轴机电传动系统的运动方程式
TM
TL
J
d
dt
2.1
J m 2 mD2 / 4 G mg
机电传动控制课件__第1章
第一章 绪论
直流电机：采用直流电源，调速特性好，但换相电
刷影响其容量、使用范围和寿命。
交流电机：采用交流电源，克服了直流电机的缺点，
现代交流调速技术的发展使其成为主流。
步进电机：运动距离和输入脉冲成正比，控制方便，
但功率和精度较差。
问题：在矿井下施工，宜
采用何种电动机？
第一章 绪论
直 流 、 交 流 电 机 比 较
第一章 绪论
根据磁滞回线形状的不同，铁磁材料可分为硬
磁材料(hard magnetic material)和软磁材料(soft magnetic material)。 硬磁材料的磁滞回线胖宽，剩磁、矫顽力大，
如钨钢、钴钢、镍铝钴合金、钕铁硼等。一般用来
制造永久磁铁。
第一章 绪论
软磁材料的磁滞回线瘦窄，剩磁、矫顽力小， 如硅钢片、铸钢等。由于电机铁心采用软磁材料制 成，其磁滞回线瘦窄，在进行磁路计算时，为了简 化计算，不考虑磁滞现象，而用基本磁化曲线来表 示B与H之间的关系，故通常所讲的铁磁材料的磁化 曲线是指基本磁化曲线。
第一章 绪论 第一章 概 述 • 机电传动的定义是什么？ • 机电传动的作用是什么？ • 机电传动的发展过程及趋势是什么？ • 什么是成组拖动、单电机拖动、多电机拖动？ 优缺点是什么？ • 机电传动控制系统的发展过程与趋势是什么？
第一章 绪论
机电传动定义和目的
※定义：以
电动机为原动机（动力源）驱动生产机
械的系统的总称。 ※目的：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要 求，保证生产过程的正常进行。 广义任务：使机械设备、生产线、车间、整个工厂 实现自动化； 狭义任务：电动机驱动生产机械，实现产品数量的 增加、质量的提高、成本的降低、劳动条件的改善 及能量的合理利用。
机电传动控制课件
解决这些矛盾，其核心问题就是减小启动电流 和增大启动转矩。
机电传动控制课件
4.4.1鼠笼式异步电动机的启动方法
有直接启动和降压启动
直接启动又称全压启动，就是将电动机 的定子绕组接在额定电压下启动。
额 启 定 动 电 电 流 流 IIsN t 3 44电 电 源 动 总 机 容 功 量 率
机电传动控制课件
启动电流越小越好。 （3）启动过程中，平滑性越好对生产机
械的冲击就越小；启动设备可靠性越高， 电路越简单，操作维护就越方便。
机电传动控制课件
异步电动机启动的瞬间，由于转子的转速为零， 在转子绕组中感应出很大的转子电势和转子电 流，从而引起很大的定子电流，一般启动电流 Ist可达额定电流IN的4～7倍；而启动时由于转 子功率因数很低，启动转矩却不大，一般 (0.8～1.5)。
4.3.2三相异步电动机的机械特性
三相异步电动机的机械特性也分为固有机械特 性和人为机械特性
图4.17 三相异步电动机的固有机械特性
机电传动控制课件
固有机械特性
（1）理想空载转速点 SN （亦称同步转速点）
n0 nN n0
（2）额定运行点
Tmax
K
U2 2 X 20
（3）临界工作点 （亦称最大转矩点）
mTmax/TN
（4）启动工作点
Tst
K
R2U2 R22 X220
机电传动控制课件
人为机械特性
人为地改变电动机的参数或外加电源电 压、电源频率，异步电动机的机械特性 将发生变化，这时得到的机械特性称为 异步电动机的人为机械特性。
得到人为机械特性常用的方法有：（1） 降低电动机定子电压（2）改变定子电源 频率（3）转子电路串电阻
旋转磁场
机电传动控制课件
4.4.1鼠笼式异步电动机的启动方法
有直接启动和降压启动
直接启动又称全压启动，就是将电动机 的定子绕组接在额定电压下启动。
额 启 定 动 电 电 流 流 IIsN t 3 44电 电 源 动 总 机 容 功 量 率
机电传动控制课件
启动电流越小越好。 （3）启动过程中，平滑性越好对生产机
械的冲击就越小；启动设备可靠性越高， 电路越简单，操作维护就越方便。
机电传动控制课件
异步电动机启动的瞬间，由于转子的转速为零， 在转子绕组中感应出很大的转子电势和转子电 流，从而引起很大的定子电流，一般启动电流 Ist可达额定电流IN的4～7倍；而启动时由于转 子功率因数很低，启动转矩却不大，一般 (0.8～1.5)。
4.3.2三相异步电动机的机械特性
三相异步电动机的机械特性也分为固有机械特 性和人为机械特性
图4.17 三相异步电动机的固有机械特性
机电传动控制课件
固有机械特性
（1）理想空载转速点 SN （亦称同步转速点）
n0 nN n0
（2）额定运行点
Tmax
K
U2 2 X 20
（3）临界工作点 （亦称最大转矩点）
mTmax/TN
（4）启动工作点
Tst
K
R2U2 R22 X220
机电传动控制课件
人为机械特性
人为地改变电动机的参数或外加电源电 压、电源频率，异步电动机的机械特性 将发生变化，这时得到的机械特性称为 异步电动机的人为机械特性。
得到人为机械特性常用的方法有：（1） 降低电动机定子电压（2）改变定子电源 频率（3）转子电路串电阻
旋转磁场
机电传动控制PPT课件
电机铭牌数据绘制；
3.2.3它励直流电动机的人为机械特性
人为机械特性 是指供电电压U或磁通Φ 不是额定值，电枢电路接有外加电阻 Rad时的机械特性.
1. 电枢串电阻；（图2-9） n
n0
R +
If
U
M
E
Ia
Rf
_
T
由公式可以推导出：
n= n0 - Δn
与固有特性比较可以看出:二者的n0 是一样 的,而转速降Δn却变大了,即特性变软；
2.4机电传动系统稳定运行的的条件
含义:一是系统能以一定速度稳定运行;二 是能经受干扰
上次课复习
生产机械运动方程 : TM-TL=J dω/dt （注意各转矩方向与旋转方向的关系） 各种生产机械的特性:
1、恒转矩负载特性； 2、离心式通风机负载特性； 3、直线型负载转矩 4、恒功率负载转矩特性 稳定运行的的条件（TM与TL关系）
2.改变电动机供电电压 n0＝U/KeΦ
这时n0受电压变化而改变，而Δn则因与电 压无关所以不变，特性如图
n n0
T
特点是： 1. 斜率不变，各条特性曲线互相平行； 2. 理想空载转速n0与U成正比； 3. 由于一般要求外加电压不超过额定电压，
所以改变电压时曲线是下移的。
4. 3.改变磁通 5. 由于磁饱和和线圈的原因只能减小Φ。
3.3.2. 所以一般的直流电动机不允许直接
启动
解决方法：在启动时设法限制电枢电流 （1）降压启动使U从小到大逐渐增加到
UN 注:对于降压启动需要电源电压可调。 （2）电枢回路串联电阻启动
3.3.3. 电枢串联电阻启动
（1）单段（串联一级电阻）
当启动时KM断，这时从Tst开始按a变化当 到TL时， KM合，由于n 不能突变，所以 从A到B点产生冲击T比较大，这时，有 较大的Ia和T
3.2.3它励直流电动机的人为机械特性
人为机械特性 是指供电电压U或磁通Φ 不是额定值，电枢电路接有外加电阻 Rad时的机械特性.
1. 电枢串电阻；（图2-9） n
n0
R +
If
U
M
E
Ia
Rf
_
T
由公式可以推导出：
n= n0 - Δn
与固有特性比较可以看出:二者的n0 是一样 的,而转速降Δn却变大了,即特性变软；
2.4机电传动系统稳定运行的的条件
含义:一是系统能以一定速度稳定运行;二 是能经受干扰
上次课复习
生产机械运动方程 : TM-TL=J dω/dt （注意各转矩方向与旋转方向的关系） 各种生产机械的特性:
1、恒转矩负载特性； 2、离心式通风机负载特性； 3、直线型负载转矩 4、恒功率负载转矩特性 稳定运行的的条件（TM与TL关系）
2.改变电动机供电电压 n0＝U/KeΦ
这时n0受电压变化而改变，而Δn则因与电 压无关所以不变，特性如图
n n0
T
特点是： 1. 斜率不变，各条特性曲线互相平行； 2. 理想空载转速n0与U成正比； 3. 由于一般要求外加电压不超过额定电压，
所以改变电压时曲线是下移的。
4. 3.改变磁通 5. 由于磁饱和和线圈的原因只能减小Φ。
3.3.2. 所以一般的直流电动机不允许直接
启动
解决方法：在启动时设法限制电枢电流 （1）降压启动使U从小到大逐渐增加到
UN 注:对于降压启动需要电源电压可调。 （2）电枢回路串联电阻启动
3.3.3. 电枢串联电阻启动
（1）单段（串联一级电阻）
当启动时KM断，这时从Tst开始按a变化当 到TL时， KM合，由于n 不能突变，所以 从A到B点产生冲击T比较大，这时，有 较大的Ia和T
机电传动控制PPT课件
63
第一节 常用低压电器
64
第一节 常用低压电器
65
第一节 常用低压电器
(四) 万能转换开关 万能转换开关是一种具有多个挡拉、多对
触头，可以控制多个回路的控制电器，主 要作电路转换之用。
66
第一节 常用低压电器
67
第一节 常用低压电器
(五) 主令控制器 • 主令控制器可以按照预定顺序频繁地切换多个
电磁式时间继电器
38
第一节 常用低压电器
空气阻尼式时间继电器
空气阻尼式时间继电器 是利用空气阻尼作用来达 到延时的目的。 主要由电磁机构、延时 机构及触头三部分组成。 其电磁机构有直流和交 流两种。 通电延时型
断电延时型
39
第一节 常用低压电器
空气阻尼式时间继电器
40
第一节 常用低压电器
机电传动控制
1
第一章 绪 论
2
第一节 机电传动及其控制系统的发展概况
一、机电传动的发展 成组拖动
3
第一节 机电传动及其控制系统的发展概况
一、机电传动的发展 单电机拖动
4
第一节 机电传动及其控制系统的发展概况
一、机电传动的发展 多电机拖动
5
第一节 机电传动及其控制系统的发展概况
一、机电传动的发展 交直流变速（先有直流后有交流）
9
第二节 机电一体化技术
二、机电一体化技术的关键技术 自动控制技术 检测传感技术 信息技术 伺服驱动 精密机械技术 接口技术
10
第二节 机电一体化技术
三、机电一体化技术的发展前景 性能上：向高精度、高效率、高性能、智
能化的方向发展； 功能上：向小型化、轻型化、多功能方向
第一节 常用低压电器
64
第一节 常用低压电器
65
第一节 常用低压电器
(四) 万能转换开关 万能转换开关是一种具有多个挡拉、多对
触头，可以控制多个回路的控制电器，主 要作电路转换之用。
66
第一节 常用低压电器
67
第一节 常用低压电器
(五) 主令控制器 • 主令控制器可以按照预定顺序频繁地切换多个
电磁式时间继电器
38
第一节 常用低压电器
空气阻尼式时间继电器
空气阻尼式时间继电器 是利用空气阻尼作用来达 到延时的目的。 主要由电磁机构、延时 机构及触头三部分组成。 其电磁机构有直流和交 流两种。 通电延时型
断电延时型
39
第一节 常用低压电器
空气阻尼式时间继电器
40
第一节 常用低压电器
机电传动控制
1
第一章 绪 论
2
第一节 机电传动及其控制系统的发展概况
一、机电传动的发展 成组拖动
3
第一节 机电传动及其控制系统的发展概况
一、机电传动的发展 单电机拖动
4
第一节 机电传动及其控制系统的发展概况
一、机电传动的发展 多电机拖动
5
第一节 机电传动及其控制系统的发展概况
一、机电传动的发展 交直流变速（先有直流后有交流）
9
第二节 机电一体化技术
二、机电一体化技术的关键技术 自动控制技术 检测传感技术 信息技术 伺服驱动 精密机械技术 接口技术
10
第二节 机电一体化技术
三、机电一体化技术的发展前景 性能上：向高精度、高效率、高性能、智
能化的方向发展； 功能上：向小型化、轻型化、多功能方向
机电传动与控制PPT课件
2021/5/20
第8页/共24页
日本造英文字。 1984年，美国机械工程协会ASME给出现代机械系统定义：由计算机信息网络协
调与控制的，用于完成包括机械力，运动和能量流等动力学任务的机械和机电部件相互 联的系统。
2.基本结构要素
一个完善的机电一体化系统，应包括五大基本要素： （1）。机械本体
系统所有功能元素 的机械支持结构，包括机 身框架，机械连接等。材料，工艺，性能和水平的提高。 适应产品的高效，多功能，可靠，结构上，小型，轻量 和美观等要求。 （2）。能源部分
人体五大要素
结构
机电一体化五大功能
第12页/共24页
机电一体化系统或产品和人体功能要素
内脏
动力
五官
头脑
手足
传感器
计算机
执行 机构
骨胳
2021/5/20
人体五大要素
机械 结构
机电一体化五大要素
第13页/共24页
3.机电一体化产品的分类:
(1)以发展水平分类:
A.功能附加型初级产品 B.功能代替型中级产品 C.机电融合型高级产品
如：电气接口，机械接口，人机接口
4。自动控制技术
具体控制装置和控制系统的设计。 如：位置控制，速度控制。自适应控制。自诊断校正等
2021/5/20
第16页/共24页
5。传感与检测技术
传感与检测是实现自动控制和自动调节的关键环节。 如：物理量，化学量和生物量等变成可视别的电信号
6。伺服驱动技术
直接指行操作的技术，实现电信号到机械动作的转换装置和部件。 如：电液马达，油缸，气缸，步进电动机，直流伺服电动机和交流伺 服电动机等等
2021/5/20
第17页/共24页
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《机电传动控制》
四、定子绕组线端连接方式
《机电传动控制》
第二节 三相异步电动机的额定值
1、三相异步电动机的额定值 1)型号，如Y90S-4、Y112M-4； Y112M-4中“Y”表示Y系列鼠笼式异步电动机（YR表示 绕线式异步电动机），“112”表示电机的中心高为 112mm，“M”表示中机座（L表示长机座，S表示短机 座），“4”表示4极电机.
《机电传动控制》
第四章 三相异步电动机的结构和工作原理
本章要点:
➢ 了解异步电动机的基本结构和工作原理 ➢ 掌握旋转磁场产生的机理； ➢ 掌握异步电动机的机械特性; ➢ 掌握异步电动机启动、调速、制动的方法； ➢ 学会用机械特性的四个象限分析电动机运行状态； ➢ 掌握单相异步电动机的启动方法和工作原理； ➢ 了解同步电动机的结构、工作原理、运行特性; ➢ 掌握各种异步和同步电动机的使用场所。
第一节 三相异步电动机的结构和工作原理
一、基本结构
定子
定子铁心 定子绕组 机座
转子
转子铁心 转子绕组 转轴
线绕式 鼠笼式
《机电传动控制》
第一节 三相异步电动机的结构和工作原理
三相交流异步电动机的结构
《机电传动控制》
第一节 三相异步电动机的结构和工作原理
一、基本结构
定子
定子铁心 定子绕组 机座
转子
f=50Hz，对于p=1，2，3，4， 则 n0=3000rpm，1500rpm，1000rpm，750rpm
《机电传动控制》
四、定子绕组线端连接方式
ABC D1 D2 D3
D4 D5 D6 XYZ
当电动机接入电源的线电压等于电动机的额定相电 压时，应接成三角形；若是相电压的 3 倍，应接成 星形。 如：铭牌标有 / 和380/220时，电源线电压为 380V 时接成星形，为220V 时接成三角形。
《机电传动控制》
第一节 三相异步电动机的结构和工作原理
感应电动机 交流电动机同 异步 步电 电动 动机 机按 按照 照定 转 同子 子 步绕 绕 发组 组 电相 类 机数 型分 分鼠 单 绕 三笼 相 线 相型 异 型 异异 步 异 步步 电 步 电电 动 电 动动 机 动 机机 机
同步电动机
《机电传动控制》
转磁场同向)→电动机转动.
N
转子与旋转磁场的转速不
同
转差率
S
n0 n
TC
n
n0
S
所以这种电动机称为异步电动机，也叫感应电动机。
《机电传动控制》
第一节 相异步电动机的结构和工作原理
三、旋转磁场的形成
iA Im sint iB Im sin(t 2 /3) iC Im sin(t 4 /3)
电流正方向为：从各相绕 组的首端流到末端为正。
转子铁心 转子绕组 转轴
线绕式 鼠笼式
《机电传动控制》
第一节 三相异步电动机的结构和工作原理
三相交流异步电动机的结构——鼠笼绕组
铜条转子
《机电传动控制》
铸铝转子
第一节 三相异步电动机的结构和工作原理
三相交流异步电动机的结构——转子绕组
各相引出线连到滑环上，
滑环套在转轴上并与之绝缘，
三 相
通过电刷与外电路相连
3) 额定负载转矩TN：电动机在额定转速下输出额定功
率时,电机轴上的负载《机转电传矩动控。制》TN=9550PN/nN (PN kw)
第三节 三相异步电动机的转矩与机械特性
一、 三相异步电动机的转矩
直流电动机： T KmIa
交流电动机： TKm I2cos2
φ2
I2 E2
讨论：
E2 1）当cosφ2 =1，纯电阻性负载， I2与E2同向；Fra bibliotek， 一
绕线式转子绕组
般
接
接线示意图
成
星
形
有可能在转子电路中
串接电阻，改善电动
机运行性能
鼠笼式转子绕组
《机电传动控制》
第一节 三相异步电动机的结构和工作原理
三相交流异步电动机的结构——定子绕组
定子铁心： 参与电动机磁路 嵌放定子线圈 定子绕组： 三个彼此独立的绕组 空间相差120°电角度
《机电传动控制》
A—X；B—Y；C—Z
《机电传动控制》
第一节 相异步电动机的结构和工作原理
三、旋转磁场的形成 1、过程分析
iA Im sint iB Im sin(t 2 /3) iC Im sin(t 4 /3)
N
+Y A Z +C X B
S
N
+ Y A Z+
Y AZ
C XB
C X B+
+ 《机电传动控制》
2）当cosφ2<1，可以认为此时线圈 中的电流是 I2′=I2 cosφ2 ； 3）当cosφ2=0，纯感性负载，T=0。
异步电动机 同步电动机 同步发电机 直流电动机 直 流发电机 汽轮发电机 水轮发电机 测功机 潜水电 泵 纺织用电机 交流换向器电动机
产品代号 Y T TF Z ZF QF SF C Q F H 《机电传动控制》
第二节 三相异步电动机的额定值
2)额定功率PN ：在额定情况下，电动机轴上输出的机
械功率;
3)额定电压UN ：在额定情况下，定子绕组应加的线电
压值;
4)额定频率f ：在额定情况下，定子外加电压的频率; 5)额定电流IN ：在额定情况下，定子的线电流值; 6)额定转速nN ：在额定情况下,电动机的转速;
7)温升(或绝缘等级)。
《机电传动控制》
第二节 三相异步电动机的额定值
根据以上数据求出其他额定值：
+Y A Z +C X B
S
三、旋转磁场的形成 2. 旋转磁场的旋转方向
结论：旋转磁场的方向与三相电流的相序一致。
A→B→C 任意两根导线对调就可以改变磁场旋转方向
A→C→B
n0
n0
《机电传动控制》
三、旋转磁场的形成
3. 旋转磁场的极数与旋转速度
结论：若有p对磁极，则磁场的转速为： n0=60f /p
1) 额定功率因数cosφN ：在额定频率、额定电压和电 动机轴上输出额定功率时，定子相电流与相电压之
间相位差的余弦 cosφN 。 PIN 3UNINcoN s
2) 额定效率 ：在额定频率、额定电压和电动机轴上输 出额定功率时．电动机输出机械功率与输入电功率 之比，其表达式为：
N
PN
10% 0
3UNINcosN
第一节 三相异步电动机的结构和工作原理
《机电传动控制》
第一节 三相异步电动机的结构和工作原理
二、工作原理
定子线圈通三相交流电→ 产生旋转磁场 → 相当
于转子切割磁力线运动 → 在转子回路中产生感应电
流(右手定则) → 带电导体在旋转磁场中受到电磁力
(左手定则) →产生电磁转矩 →使转子转动(方向与旋
四、定子绕组线端连接方式
《机电传动控制》
第二节 三相异步电动机的额定值
1、三相异步电动机的额定值 1)型号，如Y90S-4、Y112M-4； Y112M-4中“Y”表示Y系列鼠笼式异步电动机（YR表示 绕线式异步电动机），“112”表示电机的中心高为 112mm，“M”表示中机座（L表示长机座，S表示短机 座），“4”表示4极电机.
《机电传动控制》
第四章 三相异步电动机的结构和工作原理
本章要点:
➢ 了解异步电动机的基本结构和工作原理 ➢ 掌握旋转磁场产生的机理； ➢ 掌握异步电动机的机械特性; ➢ 掌握异步电动机启动、调速、制动的方法； ➢ 学会用机械特性的四个象限分析电动机运行状态； ➢ 掌握单相异步电动机的启动方法和工作原理； ➢ 了解同步电动机的结构、工作原理、运行特性; ➢ 掌握各种异步和同步电动机的使用场所。
第一节 三相异步电动机的结构和工作原理
一、基本结构
定子
定子铁心 定子绕组 机座
转子
转子铁心 转子绕组 转轴
线绕式 鼠笼式
《机电传动控制》
第一节 三相异步电动机的结构和工作原理
三相交流异步电动机的结构
《机电传动控制》
第一节 三相异步电动机的结构和工作原理
一、基本结构
定子
定子铁心 定子绕组 机座
转子
f=50Hz，对于p=1，2，3，4， 则 n0=3000rpm，1500rpm，1000rpm，750rpm
《机电传动控制》
四、定子绕组线端连接方式
ABC D1 D2 D3
D4 D5 D6 XYZ
当电动机接入电源的线电压等于电动机的额定相电 压时，应接成三角形；若是相电压的 3 倍，应接成 星形。 如：铭牌标有 / 和380/220时，电源线电压为 380V 时接成星形，为220V 时接成三角形。
《机电传动控制》
第一节 三相异步电动机的结构和工作原理
感应电动机 交流电动机同 异步 步电 电动 动机 机按 按照 照定 转 同子 子 步绕 绕 发组 组 电相 类 机数 型分 分鼠 单 绕 三笼 相 线 相型 异 型 异异 步 异 步步 电 步 电电 动 电 动动 机 动 机机 机
同步电动机
《机电传动控制》
转磁场同向)→电动机转动.
N
转子与旋转磁场的转速不
同
转差率
S
n0 n
TC
n
n0
S
所以这种电动机称为异步电动机，也叫感应电动机。
《机电传动控制》
第一节 相异步电动机的结构和工作原理
三、旋转磁场的形成
iA Im sint iB Im sin(t 2 /3) iC Im sin(t 4 /3)
电流正方向为：从各相绕 组的首端流到末端为正。
转子铁心 转子绕组 转轴
线绕式 鼠笼式
《机电传动控制》
第一节 三相异步电动机的结构和工作原理
三相交流异步电动机的结构——鼠笼绕组
铜条转子
《机电传动控制》
铸铝转子
第一节 三相异步电动机的结构和工作原理
三相交流异步电动机的结构——转子绕组
各相引出线连到滑环上，
滑环套在转轴上并与之绝缘，
三 相
通过电刷与外电路相连
3) 额定负载转矩TN：电动机在额定转速下输出额定功
率时,电机轴上的负载《机转电传矩动控。制》TN=9550PN/nN (PN kw)
第三节 三相异步电动机的转矩与机械特性
一、 三相异步电动机的转矩
直流电动机： T KmIa
交流电动机： TKm I2cos2
φ2
I2 E2
讨论：
E2 1）当cosφ2 =1，纯电阻性负载， I2与E2同向；Fra bibliotek， 一
绕线式转子绕组
般
接
接线示意图
成
星
形
有可能在转子电路中
串接电阻，改善电动
机运行性能
鼠笼式转子绕组
《机电传动控制》
第一节 三相异步电动机的结构和工作原理
三相交流异步电动机的结构——定子绕组
定子铁心： 参与电动机磁路 嵌放定子线圈 定子绕组： 三个彼此独立的绕组 空间相差120°电角度
《机电传动控制》
A—X；B—Y；C—Z
《机电传动控制》
第一节 相异步电动机的结构和工作原理
三、旋转磁场的形成 1、过程分析
iA Im sint iB Im sin(t 2 /3) iC Im sin(t 4 /3)
N
+Y A Z +C X B
S
N
+ Y A Z+
Y AZ
C XB
C X B+
+ 《机电传动控制》
2）当cosφ2<1，可以认为此时线圈 中的电流是 I2′=I2 cosφ2 ； 3）当cosφ2=0，纯感性负载，T=0。
异步电动机 同步电动机 同步发电机 直流电动机 直 流发电机 汽轮发电机 水轮发电机 测功机 潜水电 泵 纺织用电机 交流换向器电动机
产品代号 Y T TF Z ZF QF SF C Q F H 《机电传动控制》
第二节 三相异步电动机的额定值
2)额定功率PN ：在额定情况下，电动机轴上输出的机
械功率;
3)额定电压UN ：在额定情况下，定子绕组应加的线电
压值;
4)额定频率f ：在额定情况下，定子外加电压的频率; 5)额定电流IN ：在额定情况下，定子的线电流值; 6)额定转速nN ：在额定情况下,电动机的转速;
7)温升(或绝缘等级)。
《机电传动控制》
第二节 三相异步电动机的额定值
根据以上数据求出其他额定值：
+Y A Z +C X B
S
三、旋转磁场的形成 2. 旋转磁场的旋转方向
结论：旋转磁场的方向与三相电流的相序一致。
A→B→C 任意两根导线对调就可以改变磁场旋转方向
A→C→B
n0
n0
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三、旋转磁场的形成
3. 旋转磁场的极数与旋转速度
结论：若有p对磁极，则磁场的转速为： n0=60f /p
1) 额定功率因数cosφN ：在额定频率、额定电压和电 动机轴上输出额定功率时，定子相电流与相电压之
间相位差的余弦 cosφN 。 PIN 3UNINcoN s
2) 额定效率 ：在额定频率、额定电压和电动机轴上输 出额定功率时．电动机输出机械功率与输入电功率 之比，其表达式为：
N
PN
10% 0
3UNINcosN
第一节 三相异步电动机的结构和工作原理
《机电传动控制》
第一节 三相异步电动机的结构和工作原理
二、工作原理
定子线圈通三相交流电→ 产生旋转磁场 → 相当
于转子切割磁力线运动 → 在转子回路中产生感应电
流(右手定则) → 带电导体在旋转磁场中受到电磁力
(左手定则) →产生电磁转矩 →使转子转动(方向与旋