电力拖动
电力拖动在电力系统安全与稳定运行中的作用
电力拖动在电力系统安全与稳定运行中的作用电力拖动，作为一种现代化的电气传动方式，广泛应用于各个行业，尤其是在电力系统中发挥了重要的作用。
电力拖动主要指通过电动机传递动力，驱动机械设备进行工作。
本文将探讨电力拖动在电力系统安全与稳定运行中的作用，分析其优势和挑战，并提出相关解决方案。
一、电力拖动的作用1. 提高效率：电力拖动通过电动机的高效能转换，将电能转化为机械能，提高了能源的利用率。
相比传统的机械传动方式，电力拖动具有更高的效率和精确度，减少了能量的损失和浪费。
2. 增强可控性：电力拖动系统具备良好的可控性，可以根据实际需要实现精确的运行控制。
通过电力拖动技术，可以实现转速、转矩、方向等参数的精准控制，满足电力系统对于灵活性和可调性的要求。
3. 提升安全性：电力拖动系统具备多种保护功能，可以监测电动机的温度、电压、电流等参数，实现对电动机的实时监测与保护。
在电力系统中，电力拖动可以提高设备的运行安全性，减少故障和事故的发生。
4. 降低维护成本：电力拖动系统相对于传统的机械传动系统而言，其维护成本更低。
传统的机械传动系统需要定期维护润滑、更换零部件等，而电力拖动系统则可以通过智能化监测和预测维护，降低了维护成本和工作量。
二、电力拖动的优势与挑战1. 优势（1）灵活性：电力拖动系统可以根据实际需要进行灵活布置和调整，适应各种运行要求和场景。
（2）高效能：电力拖动系统能够提供较高的功率密度和动力输出，实现高效能转换，提高设备的工作效率。
（3）可靠性：电力拖动系统具备较高的可靠性和稳定性，不易受外界干扰和环境变化的影响。
2. 挑战（1）电力拖动技术的应用限制：尽管电力拖动技术在电力系统中表现出良好的应用潜力，但其应用仍受到一些技术和经济限制。
（2）系统的集成和协同性要求：电力拖动系统需要与其他系统和设备实现良好的集成和协同工作，这对系统的设计与调试提出了更高的要求。
三、解决方案1. 技术创新与进步：加强对电力拖动技术的研究和创新，提高系统的性能、可靠性和安全性。
电力拖动的基本原理
电力拖动的基本原理电力拖动是指通过电力传动装置将电动机的动力传递给负载，实现负载的运行，其基本原理是利用电磁感应现象。
在电力拖动系统中，电动机是将电能转化为机械能的设备，起到提供动力的作用；而负载则是电动机所驱动的设备，如输送带、机械臂等。
电力拖动的基本原理可简述为：电动机通过电力传动装置传递动力给负载，实现负载的运动。
具体来说，电力拖动的基本原理包括以下几个方面：1. 电动机的工作原理：电动机是利用电能转化为机械能的装置，其工作原理是基于电磁感应。
当电动机通电时，电流通过电动机的线圈时会产生磁场，根据电磁感应的原理，在磁场的作用下会产生力矩，使电动机转动。
2. 电力传动装置的作用：电力传动装置是将电动机的动力传递给负载的装置，通常包括传动轴、传动带（链）、减速器等。
它们的作用是将电动机的转速和转矩转换为负载所要求的转速和转矩，从而使负载能够正常工作。
3. 电动机和负载的匹配：在电力拖动系统中，电动机和负载之间需要进行匹配以实现最佳工作效果。
匹配主要包括转速匹配和转矩匹配。
转速匹配是指电动机的转速要与负载的要求相匹配，而转矩匹配是指电动机的输出转矩要能满足负载的需要。
通过合理的匹配，可以提高电力拖动系统的运行效率和工作质量。
4. 控制系统的作用：电力拖动系统通常还包括一个控制系统，用于控制电动机的工作状态和输出。
控制系统可以实现电动机的启动、停止、正反转以及速度调节等功能，从而适应不同的工作场合和工作要求。
5. 电力输送系统：电力拖动系统中还需要考虑电力的输送问题。
通常使用电缆或导轨进行电力输送，以保证电动机能够正常工作。
总之，电力拖动的基本原理是利用电动机将电能转化为机械能，并通过电力传动装置将动力传递给负载，从而实现负载的运动。
通过合理匹配和控制，可以使电力拖动系统高效、稳定地工作，满足各种工作要求。
电力拖动ppt课件
目 录
• 电力拖动概述 • 电力拖动系统的电动机 • 电力拖动系统的控制电路 • 电力拖动系统的应用实例 • 电力拖动系统的维护与故障排除
01
电力拖动概述
定义与原理
定义
电力拖动是指利用电动机作为原 动机来拖动生产机械的工作机构 使之运转的一种方法。
原理
利用电动机产生的转矩和转速， 通过传动机构来驱动生产机械的 工作机构运转。
电力拖动系统能够精确控制生产线的速度、位置和运动轨迹，提高生产效率和产品 质量。
工业自动化生产线通常需要高可靠性和高稳定性的电力拖动系统，以确保生产线的 正常运行和生产安全。
电梯控制系统
电梯是电力拖动系统在垂直运 输领域的典型应用，通过电机 驱动曳引绳或链条实现升降运 动。
电力拖动系统能够精确控制电 梯的速度和位置，提供安全、 舒适、高效的运输服务。
按控制方式分类
手动控制、半自动控制和自动控制等 。
机械传动、液压传动和气压传动等。
02
电力拖动系统的电动机
电动机的种类与特点
直流电动机
具有良好的调速性能， 适用于需要平滑调速的 场合。但结构复杂，维
护成本高。
交流电动机
结构简单，维护方便， 但调速性能较差。常见 的有异步电动机和同步
电动机。
伺服电动机
应确保所选电动机符合安全标准，并具有 必要的安全保护功能。
03
电力拖动系统的控制电 路
控制电路的组成与原理
组成
控制电路主要由控制电器、保护电器和测量仪表组成，用于实现对电动机的启 动、调速、制动和反向等控制操作。
原理
通过控制电路中的电器元件，实现对电动机的电源通断、调速和转向的控制， 从而达到生产工艺的要求。
《电力拖动》课件
本课程将介绍电力拖动的基本概念、应用场景、优缺点，以及设计和案例分 析。通过学习本课程，您将了解到电力拖动技术的发展和应用前景。
电力拖动概述
什么是电力拖动
电力拖动是一种利用电动机驱动机械设备运动的技术。它在各个行业中被广泛应用，提高了 生产效率和降低了能源消耗。
电力拖动的应用场景
设计考虑因素
在设计电力拖动系统时，需要考虑功率大小、操作环境和条件、以及设备的可靠性和安全性 等因素。
电力拖动案例分析
机床电力拖动系统
机床电力拖动系统在机床加工过程中提供了精 确的控制和高效率的运动。它广泛应用于汽车、 航天和船舶等行业。
汽车电力拖动系统
汽车电力拖动系统使汽车实现了更高的动力输 出和更低的能耗。它被应用于新能源汽车和智 能驾驶技术。
电力拖动控制器
电力拖动的控制器根据需要实 现快速启动、调速、定位等功 能。常见的控制器有PLC、变 频器等。
传动系统
传动系统将电动机的动力传输 到机械设备上。常见的传动系 统有齿轮传动、带传动和链传 动等。
电力拖动设计
电力拖动系统设计流程
电力拖动系统设计需要进行需求分析、方案设计、系统集成与测试、以及系统调试和维护等 多个步骤。
电力拖动广泛应用于机床、汽车、工业自动化等领域。它可以实现高精度、高效率的机械运 动控制，提高生产效率和产品质量。
电力拖动的优点和缺点
电力拖动的优点包括高效能、可调速、动力稳定；缺点包括设备价格高、用电符合标准等。
电力拖动系统
电动机
电力拖动使用各种类型的电动 机，如直流电机和交流电机， 根据应用需求选择合适的电动 机。
总结
1 电力拖动的未来发展趋势
电力拖动技术在工业自动化、交通运输等领域的应用将不断增加，为实现绿色和智能制 造提供支持。
电力拖动调研报告
电力拖动调研报告电力拖动是一种将电能转化为机械能的技术，广泛应用于各种电动工具和设备中。
随着科技的进步和人们对可持续能源的需求不断增加，电力拖动越来越受到关注和重视。
一、电力拖动的定义和原理电力拖动是指利用电能驱动电机，通过传动装置将电动机的输出转化为机械能，并将其传递给需要的设备或装置。
其原理是将电能通过电动机转化为旋转力矩，再通过传动装置如齿轮、皮带等将旋转力矩传递出去。
通过这种方式，可以实现各种工具和设备的运动。
二、电力拖动的优势和应用领域1. 高效节能：相比于传统的机械传动方式，电力拖动具有高效节能的特点。
电机的功率输出可根据需要进行调节，并通过控制系统实时监测和调整，以达到最佳工作效果。
2. 精确控制：电力拖动可以在较广的范围内实现速度和转矩的精确控制，应用于需要高精度运动的设备和机械装置，如数控机床、激光切割机等。
3. 环保可持续：电力拖动可以利用可再生能源如太阳能、风能等作为电源，减少对有限化石能源的依赖，从而减少环境污染和温室气体的排放。
4. 安全可靠：电力拖动的电机和传动装置可以通过设计和监测实现自动保护和故障检测，提高设备和工作人员的安全可靠性。
应用领域：电力拖动广泛应用于各个行业和领域，如工业制造、交通运输、航空航天、船舶、家用电器等。
在工业制造领域，电力拖动可以用于各种机床、输送设备、自动化生产线等；在交通运输领域，电力拖动可以应用于地铁、电车、高铁等。
三、电力拖动的发展趋势和挑战1. 智能化：随着物联网和人工智能技术的发展，电力拖动也在逐渐向智能化方向发展。
智能化的电力拖动系统可以实现远程监测、自动控制和故障诊断等功能，提高设备的运行效率和可靠性。
2. 轻量化：随着高强度复合材料和轻量化设计的应用，电力拖动设备越来越轻巧，从而提高设备的机动性和便携性。
3. 高效节能：随着电动机技术的不断进步，电力拖动设备的效率也在逐渐提高，从而进一步提升整体系统的能源利用率。
挑战：电力拖动在应用中也面临一些挑战，如高成本、故障诊断和维修难度较大等。
电力拖动基础知识
电力拖动基础知识电力拖动基础知识引言电力拖动是指利用电动机将动力传递给装置或机械的一种技术。
它在现代工业中起着至关重要的作用，广泛应用于各个行业。
本文将介绍电力拖动的基础知识，包括电动机的工作原理、电力传动系统的组成以及一些常见的应用。
一、电动机的工作原理电动机是电力拖动的核心部件，它将电能转换为机械能，通过轴向动力输出。
电动机的工作原理主要基于电磁感应和洛伦兹力。
1. 电磁感应电磁感应是电动机实现转动的基本原理。
当电流通过电动机的线圈时，会在线圈周围产生磁场。
根据法拉第电磁感应定律，当磁场改变时，会在线圈中产生感应电动势。
这个电动势会与电源电压产生差异，导致电流流经线圈。
差异越大，电流越大。
2. 洛伦兹力电动机实现转动的另一个原理是洛伦兹力。
当线圈中有电流通过时，它在磁场中受到力的作用。
根据右手定则，电流方向与磁场方向之间的关系将决定所受力的方向。
由于线圈的结构，导线受到力的方向相同，这将产生一个力矩，使电机开始旋转。
二、电力传动系统的组成电力传动系统是电力拖动的基础，它由电动机、传动装置和负载组成，各部分通过轴连接。
1. 电动机电动机是传动系统的动力源，它的类型有很多种。
常见的电动机包括直流电动机、交流异步电动机和交流同步电动机。
不同类型的电动机有不同的应用领域和工作原理。
2. 传动装置传动装置用于将电动机的转速和转矩传递给负载。
常见的传动装置包括齿轮传动、皮带传动和链传动。
通过不同的传动装置，可以实现不同的转速和转矩要求。
3. 负载负载是电力传动系统中的目标设备或机械。
它可以是任何需要动力传递的装置，如机床、输送带和风扇。
负载的特点和要求将决定电动机和传动装置的选择。
三、常见的电力拖动应用电力拖动在工业中的应用广泛，以下是一些常见的应用领域：1. 工业生产线工业生产线通常需要大量的电力来驱动各种设备和机械。
电力拖动被广泛应用于各个环节，如输送链、旋转装置和起重机。
2. 交通运输交通运输中的电力拖动主要应用于轨道交通和电动汽车。
电力拖动系统的运动方程式
2n / 60
2
GD2
g 2
4g
T
TL
GD 2 375
dn dt
m 转动部分的质量,(kg)
转动部分的惯量半径,(m)
G 转动部分的重量,(N)
D 转动部分的惯性直径,(m)
GD2 转动部分的飞轮矩,工程上看成整体,(N m2)
§2.1 电力拖动系统的运动方程
T
TL
GD 2 375
dn dt
转矩T、TL N m,GD2 N m2,nr/min，t s
375具有加速度的量纲
电力拖动系统的运动状态：
T
TL
GD 2 375
dn dt
0 ddnt
0稳态(静止或匀速)
T
TL
GD 2 375
dn dt
0 ddnt
0加速
T
TL
GD 2 375
ddnt
0
dn dt
0减速
电力拖动系统正方向的规定
电动机
n T0 TL
生产机械
T 轴 TL
T
n
电力拖动系统正方向的规定：先规定转速n的正方 向，然后规定电磁转矩的正方向与n的正方向相同，规 定负载转矩的正方向与n的正方向相反。转速n的正方 向一般选实际转向。
§2.1 电力拖动系统的运动方程
电动机
n T0 TL
生产机械
T 轴 TL
T
n
T TL J ddt (单轴系统的运动方程式) T 拖动转矩,(N m)
TL 负载转矩TL T2T0,(N m)
J 转动部件的转动惯量，(kgm2)
转动部件的机械角速度，(rad /s)
d 转动部件的角加速度，(rad /s2) dt
电力拖动技术在电力工程中的创新应用
电力拖动技术在电力工程中的创新应用在现代工业领域，电力工程起着至关重要的作用，而电力拖动技术作为其中的先进技术之一，也在不断创新和应用。
本文将探讨电力拖动技术在电力工程中的创新应用，并分析其对电力工程的影响。
一、电力拖动技术简介电力拖动技术是指通过电动机将电能转换为机械能，实现设备的运动或操作。
它具有能效高、传动效率高、控制精度高等特点，被广泛应用于电力工程领域。
电力拖动技术可分为直接驱动和间接驱动两大类。
1. 直接驱动直接驱动是指电动机直接驱动被动组件，例如带动轴、滚柱、滚环和滚杆等。
这种方式具有受力平衡、机构简单等优点，并且能够直接完成工作任务，因而在电力工程中得到了广泛应用。
2. 间接驱动间接驱动是指电动机通过中间传动装置（如齿轮、皮带等）来驱动被动组件。
这种方式适用于工作环境狭小或需求多组配合动作的场景，具有结构简单、传动精度高等优点，因此在电力工程中也有广泛应用。
二、电力拖动技术在电力工程中的应用1. 电力传动系统电力拖动技术在电力工程中主要应用于电力传动系统，如发电机组、变压器组和电动机组等。
通过电力拖动技术，可以实现对发电机组的启动、停止、调速和控制等功能，极大地提高了电力传动系统的效率和可靠性。
2. 张力控制系统电力拖动技术在电力工程中还应用于张力控制系统。
例如，在输电线路的架设过程中，通过对电缆张力进行实时控制，可以保证输电线路的稳定性和安全性。
电力拖动技术能够根据实时监测的张力数据进行自动调节，确保张力控制系统的工作稳定和可靠。
3. 电力机车与自动化系统电力拖动技术在电力工程中还广泛应用于电力机车和自动化系统。
电力机车是电力工程中最重要的应用之一，它能够通过电力拖动技术驱动车辆行驶，取代传统的燃油机车，降低能源消耗和环境污染。
而自动化系统中，电力拖动技术可以实现对生产线的精确控制和高效操作，提高了生产效率和质量。
三、电力拖动技术的创新应用1. 智能化控制系统随着信息技术的快速发展，电力拖动技术在智能化控制系统中得到了创新应用。
电力拖动基本概念
目 录
• 电力拖动系统概述 • 电机与电力电子器件 • 控制理论在电力拖动中的应用 • 电力拖动系统设计 • 电力拖动系统的应用实例 • 电力拖动技术的发展趋势与挑战
01
电力拖动系统概述
定义与组成
定义
电力拖动系统是指利用电动机作 为原动机，通过传动装置将动力 传递给工作机构，以实现生产机 械的旋转或直线运动。
确保拖动系统能够高效地完成工作任务，减少能源浪费。
稳定性
保证拖动系统的稳定性，确保生产过程的连续性和可靠性。
设计原则与步骤
安全性
设计应考虑到安全因素，避免设备故障或操作失误可能带来的风险。
经济性
在满足功能需求的前提下，尽量降低成本。
设计原则与步骤
1. 明确设计要求
了解生产工艺、设备规格、运行环境等基本条件，明确设计目标。
生产效率
电力拖动系统的应用提高了工业自 动化生产线的生产效率，减少了人 工干预，降低了生产成本。
电动汽车的电力拖动系统
电动汽车
电动汽车的电力拖动系统由电机、 控制器、电池等部分组成，通过
电机驱动汽车行驶。
节能环保
电动汽车的电力拖动系统具有节 能环保的优点，能够减少燃油消 耗和排放污染物，对改善环境质
晶闸管
用于控制交流电机的启动、停 止和调速，实现交流电动机的 半控或全控。
PWM控制器
用于控制直流电机的速度和方 向，具有高精度和高动态性能
的特点。
03
控制理论在电力拖动中 的应用
控制系统的基本概念
控制系统
由被控对象和控制器组成的闭环系统，用于 实现某种特定的控制目标。
闭环控制系统
控制器与被控对象之间的信号是双向传递的， 存在反馈环节。
电力拖动基础知识
常见故障的诊断与排除
电机故障
检查电机是否有异常声音、振动或过热现象，如 有异常应及时停机检查并排除故障。
控制电路故障
检查控制电路是否有断路、短路等现象，及时修 复故障电路，确保系统正常运行。
传动装置故障
检查传动装置是否有松动、磨损等现象，如有异 常应及时调整或更换部件。
05
电力拖动的发展趋势
电力拖动系统的智能化
伺服电机
具有快速响应和精确控制的特点，常用于高 精度定位和运动控制。
交流电机
结构简单、维护方便，常用于工业生产中。
步进电机
通过控制脉冲数实现精确的位置控制，常用 于开环控制系统。
电机的原理
直流电机
基于通电导体在磁场中受力的原理，通过改变电流方向或磁场方向实现电机的 旋转。
交流电机
基于电磁感应原理，通过定子产生旋转磁场，使转子产生感应电流并受到磁场 力作用而旋转。
电力拖动基础知 识
汇报人： 202X-01-05
目录
• 电力拖动概述 • 电机与控制器 • 电力拖动系统设计 • 安全与维护 • 电力拖动的发展趋势
01
电力拖动概述
定义与原理
定义
电力拖动是一种利用电动机作为原动 机来驱动机械设备运动的技术。
原理
通过改变电动机的输入电压、电流或 频率，可以控制机械设备的运动状态 ，如速度、方向和加速度等。
01
根据实际需求选择合适的电机类型和控制方式，如需要高精度 速度控制时选择伺服电机和变频器。
02
考虑电机的功率、扭矩、转速等参数，以及控制器的输入输出
点数、控制精度和稳定性等参数。
考虑成本和维护的便利性，选择性价比高的电机和控制方案。
03
电力拖动基础
折算到电动机轴上的总飞轮矩为
G 2 G a 2 D G L 2 D 2 g D . 1 4 1 . 2 2 N 6 m 1 2 2 . 7 N 4 m 2 3
工作台与导轨的摩擦力为
fG g 0 .1 3 7 0 0 0 N 3 7 0 0 N
折算到电动机轴上的总负载转矩为
TL
第7章 电力拖动基础
z2 z4 z1 z3
vg Gg
电机与拖动
1
电机与拖动
第7章 电力拖动基础
7.1 电力拖动系统的组成与分类 7.2 电力拖动系统运动方程式 7.3 电力拖动系统的负载特性 7.4 电力拖动系统的稳定运行条件 7.5 电力拖动系统调速的基本概念
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2
第7章 电力拖动基础
15
第7章 电力拖动基础
GD2
=
GDd2
＋GD12
＋
GD22＋GD23 j21
＋
GD42＋GD2g j21 j22
估算方法：
GD2 = ( 1＋ ) GD2d
※ = 0.2 ~ 0.3
GD2d
n Te
GD21
j1
GD24
Tg
GD2g
工作机构
j2 ng
GD22 n1 GD23
GD2
等效负载
动能： 1 J 2
工作机构
2. 多轴旋转系统
工作机构
5
第7章 电力拖动基础
3. 多轴旋转运动加平移运动系统
工作机构
4. 多轴旋转运动加升降运动系统
G
6
第7章 电力拖动基础
7.2 电力拖动系统的运动方程式
一、单轴电力拖动系统的运动方程 正方向
电力拖动及电路分析
电力拖动及电路分析1. 引言电力拖动是指利用电力驱动系统实现物体的运动或工作，广泛应用于工业生产中的各个领域。
在电力拖动系统中，电路分析是非常重要的一环，通过对电路的分析可以更好地理解电力拖动的工作原理和性能。
本文将对电力拖动及电路分析进行介绍和分析，包括电力拖动的根本原理、电力拖动系统的组成以及电路分析的方法和技巧等内容。
2. 电力拖动的根本原理电力拖动是通过将电能转换为机械能，从而实现物体的运动或工作。
其根本原理是根据法拉第电磁感应定律，通过电磁场相互作用产生力和运动。
电力拖动系统通常由电机、传动装置和负载组成。
电力拖动系统的核心是电机，电机通常采用交流电机和直流电机。
交流电机常用的有感应电动机和同时电动机，直流电机常用的有直流电动机和无刷直流电机。
电机通过传动装置将电能转化为机械能，传动装置通常包括齿轮、皮带、链条等。
负载那么是电力拖动系统需要驱动的物体或设备。
3. 电力拖动系统的组成电力拖动系统的组成主要包括电源、电机、传动装置和负载。
电源为电力拖动系统提供能量，可以是交流电源或直流电源。
电机将电能转换为机械能，驱动传动装置工作。
传动装置将电机的转动运动传递给负载，使其实现运动或工作。
在电力拖动系统中，还通常配备电机保护装置，用于监测电机的温度、电流和功率等参数，一旦超过设定的平安范围，将自动切断电源以保护电机和其他设备。
4. 电路分析的方法和技巧要对电力拖动系统进行电路分析，需要了解根本的电路分析方法和技巧。
4.1 电路分析方法电路分析的根本方法包括基尔霍夫定律、欧姆定律和电路等效等。
•基尔霍夫定律：根据能量守恒原理，电流在电路中的分布满足代数和为零的条件，可根据基尔霍夫定律求解电路中的电流和电压。
•欧姆定律：描述电流和电压之间的关系，根据欧姆定律可以计算电流流过电阻的大小。
•电路等效：将复杂的电路简化为等效电路，便于分析和计算。
4.2 电路分析技巧在电路分析过程中，还需要掌握一些技巧，以减少分析的复杂度和提高分析的效率。
电力拖动课程设计方向
电力拖动课程设计方向一、教学目标本课程的教学目标是让学生掌握电力拖动的基本原理和应用技能。
具体包括：1.知识目标：学生能够理解电力拖动的基本概念、原理和特点，掌握电动机的工作原理和运行特性，了解电力拖动系统的组成和控制方法。
2.技能目标：学生能够运用电力拖动的基本原理分析和解决实际问题，具备电动机的选型、安装和调试能力，掌握电力拖动系统的运行维护和故障处理方法。
3.情感态度价值观目标：学生能够认识到电力拖动技术在现代工业中的重要地位，培养对电力拖动技术的兴趣和热情，增强创新意识和团队协作精神。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个方面：1.电力拖动的基本原理和概念：介绍电力拖动系统的组成、工作原理和特点，使学生了解电力拖动技术的基本框架。
2.电动机的工作原理和运行特性：讲解直流电动机和异步电动机的工作原理、运行特性及其控制方法，使学生掌握电动机的基本知识和应用技能。
3.电力拖动系统的组成和控制：介绍电力拖动系统的常见组成形式、控制方法和应用场合，让学生学会分析并设计电力拖动系统。
4.电力拖动系统的运行维护和故障处理：教授电力拖动系统的运行维护方法，使学生具备故障诊断和处理能力。
三、教学方法为了实现本课程的教学目标，我们将采用以下教学方法：1.讲授法：通过讲解电力拖动的基本原理、概念和知识点，使学生掌握相关理论知识。
2.讨论法：学生针对电力拖动系统的实际案例进行讨论，培养学生的分析问题和解决问题的能力。
3.案例分析法：通过分析典型电力拖动系统案例，使学生了解电力拖动技术在实际工程中的应用。
4.实验法：安排学生进行电力拖动系统的实验操作，锻炼学生的动手能力和实际操作技能。
四、教学资源为了支持本课程的教学内容和教学方法，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的电力拖动教材，为学生提供系统、全面的学习资料。
2.参考书：推荐学生阅读电力拖动领域的经典著作，拓宽知识面。
3.多媒体资料：制作课件、教学视频等多媒体资料，增强课堂教学的趣味性和生动性。
电力拖动的概念
电力拖动的概念电力拖动是指利用电能将机械设备或载具进行推动、牵引或运动的一种动力传递方式。
它通过将电能转化为机械能，实现对设备或载具的控制、运动和运输。
电力拖动系统一般由电机、传动装置、控制装置和负载组成。
其中，电机是电力拖动系统的核心部件，通过将电能转化为机械能，提供推动力。
传动装置用于将电机提供的转矩和转速传递给负载，常用的传动装置有齿轮、链条、皮带等。
控制装置则负责控制电机的启停、转速和转向等，常见的控制装置有开关、控制器等。
电力拖动系统具有多种优点。
首先，电力拖动可以实现无级调速，通过调节电机的电流和频率来控制转速，可以满足不同工况下的需求。
其次，电力拖动系统响应速度快，启停迅速，可以在瞬间实现起动和停止。
再次，电力拖动系统效率高，能够将电能高效地转化为机械能，使能源利用更加节约。
此外，电力拖动系统还具有易于控制、维护成本低和环保等优点。
电力拖动广泛应用于工业生产、交通运输、航空航天等领域。
在工业生产中，电力拖动可以用于机床、起重设备、输送机械等的驱动，实现生产线的自动化和高效运作。
在交通运输中，电力拖动被广泛应用于电动车、电动火车等的驱动系统，实现了车辆的节能环保和零排放。
在航空航天领域，电力拖动可以用于飞机和火箭等的动力系统，使其具有更高的可靠性和控制性。
电力拖动技术的发展趋势主要体现在以下几个方面。
第一是技术创新。
随着科学技术的不断进步，电力拖动技术也在不断创新，更加环保、高效、智能和可靠。
例如，采用无刷直流电机替代传统的有刷电机，可以提高效率和可靠性。
第二是系统集成。
电力拖动系统不再是简单的电机和传动装置的组合，而是更加注重系统整合和优化。
通过利用控制系统和传感器等，实现监测、诊断和优化控制，提高系统的性能和可靠性。
第三是节能减排。
电力拖动在交通运输领域的应用，可以显著减少燃油消耗和尾气排放，对于环境保护具有积极意义。
第四是新能源应用。
随着新能源技术的发展，电力拖动技术也将与太阳能、风能等新能源技术相结合，实现能源的可持续利用。
电力拖动简介
电力需求侧管理（DSM）讲座四[电力拖动简介]电力拖动是以电动机作为原动机拖动机械做功的一种作业方式，电力拖动又称电气拖动或电力转动。
1995年我国用于电力拖动作业的电动机总容量在350～450GW，其中交流电动机占90％左右，1995～2000年交流电动机的预期产量达30GW，每年用于电动机的电费开支是电动机造价的10～20倍，是用电量最大和电费开支最多的终端用电设备，也是需求方管理的一个重点终端设备。
一、电力拖动系统和电动机的分类1.电力拖动系统电力拖动系统主要由电动机、传递机构和工作机械等装置组成的机电系统（见图3-2）。
电力拖动的任务就是使电动机实现由电能向机械能的转换，完成工作机械启动、运转、调速、制动工艺作业的要求，因此如何选择和运用好电动机是电力拖动节电的中心环节。
按供电制式的不同，可分为直流电力拖动和交流电力拖动两种，交流电力拖动节电是本节讨论的重点。
图3-2 电力拖动系统简图2.电动机的类别电动机的分类方式有多种，按电源使用的种类划分主要有两大类：一类是直流电动机，另一类是交流电动机（见图3-3）。
图3-3 电动机分类简图直流电动机是依靠直流电源供电运转的电动机，按励磁方式可分为他励和自励两种（见图3-3和图3-4）。
他励直流电动机的励磁电流由单独的直流电源供给，励磁绕组与电枢绕组不相连接；自励直流电动机的励磁电流由电机本身供给，励磁绕组与电枢绕组的连接方式，一般分为并励、串励和复励三种。
直流电动机的调速性能好，启动、制动、过载转矩大，容易控制是它的突出优点，但它的结构复杂、制造成本高、维护量大，还需配置直流电源，使它的应用受到一定的限制，多用于对启动和调速等性能要求比较高的场所。
交流电动机是依靠交流电源供电运转的电动机，与直流电动机相比，它具有结构简单、制造成本低、维护方便、运行效率高、工作可靠等优点，尤其是交流电动机调速技术的快速发展，使它得到了更广泛的应用。
交流电动机包括同步电动机和异步电动机两大类。
电力拖动概述、组成与特点
熔断器
熔断器是低压电路及电动机控制电路 中用作短路保护的电器，
它串联在线路中，当线路或电气设备 发生短路（或严重过流）时，熔断器中的 熔体首先因电路电流增大而过热熔断，自 动切断电路，以保护电式熔断器
2、螺旋式熔断器
3、封闭管式熔断器
4、有填料封闭管式熔断器
1500V（也有说交流1000V，直流1200V）的 电路中起通断、保护、控制或调节等作用 的电气设备。
低压电器的常见分类 （1）按用途或控制对象：
低压配电电器开关、接触器、熔断器、断路 器等。 低压控制电器：接触器、继电器等。 （2）按照动作方式： 自动切换电器：接触器、继电器。 非自动切换电器：刀开关、转换开关、按钮。 （3）按执行机能： 有触头电器：接触器、按钮。 无触头电器：接近开关、电子式时间继电器。 （4）按工作原理： 电磁式电器：交直流接触器、各种继电器。 非电量控制电器：压力、速度、温度继电器。
按一定要求和规律组成的控制线路和设备 用以控制电动机的运行(启动、制动、 反转)等
传动机构
返回
• 传动机构是电动机与生产机械的工作机构 之间
• 传递动力的装置，如减速箱、皮带、联轴 节等。
工作机构
返回
• 工作机构是生产机械中直接进行生产加工的
• 机械设备，可以认为是电动机的负载
电力拖动优点:
(1)电能的输送简便经济 特别是能远距离输送，分 (2) 配简单，检测方便，价格低廉。
(2) 效率高 由于原动机(电动机)与被拖动机被的 连接简便，因此损耗少，控制方便，效率高。
(3) 调节性能好:电动机的型式与种类很多， 具有各种各样的特性，可适应不同生产机械的 需要，且电力拖动的启动、制动、反向与调速 等控制简便迅速，能实现较理想的控制目的。
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•比主要增加了经过封装的电路改变连接控制模块（Vary connect）和仿真停止控制部分。仿真停止部分包括逻辑 比较模块（Relation operator）和仿真停止模块（Stop simulation）。仿真停止控制（Simulation stop control）部分实 现了当转速小于零时将仿真停止的功能，无需等到仿 真时间结束，这样是为了使仿真结果符合实际（转速 不会出现负值）而设计的。 • 电路改变连接控制模块（Vary connect）的封装方法如 下图所示。图中给出的是封装编辑器窗口参数（ Parameters）设定标签。其中左边一列工具按钮从上到下 分别具有插入参数、删除参数、上移参数和下移参数 功能。单击插入参数按钮可以采用右侧的参数对话框 （Dialog parameters）中设定子模块的参数，本例中增加 了一个变量名（Variable）为StpTime的参数,其提示（ Prompt）为StopTime字符串，参数为可编辑（edit）类型（ Type）。
开关模块参数设置
•Enable zero crossing detection-使能过零检测； •Sample time-采样时间，可以设定仿真模块的采样时间 ，-1表示继承输入的采样时间，一般情况下使用默 认值无需改动。 •数据类型标签（Signal attributes）中可以设定输入输出 数据的类型，在这里使用默认值即可。 •6）常量模块。常量（Constant）模块参数设定相对简 单，只要设定常量即可，这里不再介绍。 •（3）仿真参数设置 设定仿真时间为5s。 •（4）仿真 仿真结果如下图所示。图1给出了直流 电动机在启动过程中的转速电枢电流励磁电流电磁 转矩的变化。图2给出了转速对电枢电流的变化关系 。从仿真结果的波形中容易看出启动电流冲击很大 ，同时电磁转矩的冲击也较大，转速能够在较短的 时间内达到稳定。
直流电源模块参数设置图
•Measurements-测量选项， 有None（无）和Voltage（电 压）两个备选项。 •3）理想开关模块。理想 开关（Ideal Switch）的参数 设置如右图所示，其中： •Internal resistance Ron (Ohms)内部导通电阻；
•Initial state (0 for 'open', 1 for
所用软件及其模块简介
•项目采用Matlab软件及其Simulink模块。Simulink是 一个动态系统建模、仿真和综合分析的集成软 件包。它可以处理线性、非线性系统；离散、 连续及混合系统。Simulink把图形窗口扩展为可以 用来编程的图形界面。在Simulink提供的图形用户 界面（GUI）上，只要进行鼠标的简单拖拉操作 就可构造出复杂的仿真模型。Simulink以方块图形 式，采用分层结构建立仿真模型。
•定时模块参数设置图
•5）开关模块。开关（ Switch）的参数设置如右图 所示，主标签（Main）中： •Criteria for passing first input-输 入判定标准选项，有u2 >=
Threshold、u2 > Threshold和u2 ～
= 0三个选项，分别实现三 种不同功能。 •Threshold-门限值，其中的 数值为前一项输入判据中 的值。 •按照图中参数进行设置， 其含义是当输入u2大于门限 值1000时输出为1，当输入 u2小于或等于门限值1000时 输出为0.
'closed')-初始状态，0表示 断开，1表示接通； •Snubber resistance Rs (Ohms)吸收电阻；
•Snubber capacitance Cs (F)-吸 收电容；
理想开关模块参数设置图
•Show measurement port-测量 端口显示控制选项，选定 后模块会出现一个标记为m 的输出端口，可以用来测 量模块的电压电流等参数。 •4）定时器（Timer）模块的 参数设置如右图所示，其 中： •Time (s)-时间参数，表示随 后一项Amplitude（幅度）的 值改变时刻； •Amplitude-幅度。 •图中参数的含义为0s时刻 的输出幅值为0,0.5s时刻 的输出幅值为1。
电力拖动
2020年5月26日星期二
前言
• 为了更好的掌握电力拖动相关的 基本理论和技术技能，提高工程设计 与实践能力，同时加强团队协作能力 的培养，促进交流与合作，拓展视野 、勇于创新，提高思考与决策水平， 形成解决实际问题的能力和终身学习 的能力，特此做了以下几个题目。
项目名称
• •1 直流电动机的直接启动仿真 • •2 直流电动机电枢串联电阻启动仿真 • •3 直流电动机能耗制动仿真 • •4 三相异步电动机能耗制动仿真
•他励直流电动机串联启动电阻的仿真模型原理图
• 子模块的建立可以采用从Simulink库中拖入子系统模 块（Subsystem）的方法。鼠标双击模块打开子模块内 部原理图窗口，在该原理图窗口中按照需要修改其仿 真原理图，例如，增加仿真模块和输入、输出端口等 。串联启动电阻控制子模块原理图如下图所示。
•Field resistance and inductance
[Ra(ohms)La(H)]-励磁绕组电阻 和电感，用来设定电枢的 电阻值和电感值；
•直流电动机模块参数设置图
•Field-armature mutual
inductance Laf(H)-励磁绕组 和电枢之间的互感； •Total inertia J (kg·m^2)-电机 总转动惯量；
•直流电动机模块参数设置图
•Mechnical input-机械输入选 项，分为功率输入（ Mechnical power Pm）和转速输 入（Speed w）方式两种可选 ，本例选择了功率输入方 式，也就是转矩形式输入；
•Armature resistance and
inductance [Ra(ohms)La(H)]-电枢 电阻和电感，用来设定电 枢的电阻值和电感值；
•图5 他励直流电动机能耗制动仿真结果
•转速n/rpm 电枢电流Ia/A 励磁电流If/A 电磁转矩 Te/N·m
•串启动电阻控制子模块原理图
• 在子模块的原理图中主要有阶跃信号模块（ Step）、断路器模块（Breaker）阻抗分支（RLC branch）组成。 • 在子模块的图标上用鼠标右键选择快捷菜单中 封装子模块命令（Mask subsystem），可以对该子模 块进行封装，出现如下图的封装编辑（Mask editor ）窗口。 • 通过编辑窗口中的一些设定可以对封装按照需 要进行设计，如下图中图标（Icon）标签中的画图 命令（Drawing commands）窗口中填入的disp('3 step\n\nstarter')命令将在封装的显示图标上分三行显 示disp'3 step starter'字符串。在窗口左侧还有一些图 标的控制选项（Icon options）在此不作说明，可根据 需要参照相关文献自行学习。另外三个标签，采 用默认设置。
•封装编辑器窗口的参数设定标签
•单击确定（OK）后即完成了子模块的封装，经过 参数设定后的模块再双击该模块时会显示下图所示 的参数设定窗口，将不再能够进入子模块的原理图 窗口，如果需要进入子模块的原理图窗口时，需要 在模块上鼠标单击右键选择查看子系统（Look subsystem）功能。
•改变电路连接子模块的参数设置图
• 下图给出了电路改变子模块原理图，为了使设定 的参数可以传递给模块原理图中相关模块，所以需要 在子模块的原理图中相关的模块参数设置中使用封装 参数的变量名称。
•电路改变子模块原理图
•（2）模块参数设置 本例中，为使上图中的设定 参数5s传递给定时器模块（Timer），需要将定时器 2（Timer2）模块的参数设定为如图所示的值。图中 的参数Stptime必须和在上图的封装标签中设定的变 量名称一致，才能正确地将子模块封装后的参数设 置传递给子模块中的定时器模块。本例参数的含义
•Viscous friction coefficient Bm
tion torque Tf
(N·m)-库伦摩擦转矩； •Initial speed (rad/s)-初始角 速度。 •2）直流电源模块。参 数设置如右图所示，其 中： •Amplitude (V)-幅度，设定 直流电源的电压的幅值
•图3 他励直流电动机串启动电阻仿真结果
•转速n/rpm 电枢电流Ia/A 励磁电流If/A 电磁转矩 Te/N·m
•转速 n/rpm
•电枢电流 Ia/A
图4 他励直流电动机串电阻启动的转速-电流关系仿真结果
直流电动机能耗制动仿真
•（1）建立仿真模型 直流电动机能耗制动仿真 模型原理图如下图所示，和直接启动仿真模型相
•定时器模块设置参数图
•为0s时定时器输出幅度为1，Stptime时刻定时器输 出幅度为-1。定时器模块1（Timer1）的参数定时时 刻设置为[ 0 Stptime ]，幅度设置为[ -1 1 ]。 •（3）仿真参数设置 设置仿真时间为10s。 •（4）仿真 仿真结果如图5所示。图5中给出了 直流电动机在制动过程中的转速、电枢电流、励 磁电流、电磁转矩的变化。直流电动机的转速能 够在能耗制动开始停车的4s时间内达到完全停车 （转速为零），能够实现较快的停车速度。在能 耗制动的开始时刻，可以观察到存在较大的反向 电磁转矩和反向的电枢电流，这是能够实现快速 停车的根本原因。
直流电动机直接启动仿真
•（1）建立仿真模型 如下图所示，图中主要 包括直流电动机模块（DC Machine)、直流电源 模块（DC Voltage Source）、理想开关模块（Ideal
•他励直流电动机直接启动仿真模型原理图
•Switch）、开关模块（ Switch）、增益模块（ Gain）、电阻模块(RLC branch)、示波器模块 (Scope)等。 •（2）模块参数设置 •1）直流电动机模块。 直流电动机的参数设置 窗口如右图所示，其中 ： •Preset model-预设模型选 项，有一些模块中预先 设定好参数的模型可以 使用，文本没有使用预 设模型，所以选定了No