3电动机转矩转速控制机电控制工程-高钟毓解析PPT课件
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《机电传动控制》课件-3
• 本章将重点介绍异步交流电动机变频调速方法。
2.交流异步电动机变频调速中的转矩和功率
U1 E1 c1 f1m
• 如果保持U1不变，频率f1从额定值向下降低，磁通则增加，造成磁路过饱和， 使励磁电流增加。这将使电动机带负载能力降低，功率因数变坏，铁损增加，
电动机过热。反之如果频率从额定值向上升高，磁通将减小，允许使用扭矩 下降，电机利用率降低，有过流的危险。由异步电动机的转矩公式：
AC
交-交变频器的主要特点
①基于可逆整流原理，可引用直流技术； ②输出电流近似三相正弦，附加损耗小； ③需采用的元件数量较多； ④输出波形不能高于电网频率的1/3~1/2； ⑤拖动电机的价格便宜、转速较低。适合 大容量场合。
交-交变频器的应用场合
交-交变频器通常用于大功率（500kW或 1000kW以上）、低速（600r/min以下）的场 合，如轧钢机、球磨机、水泥回转窑等。
• 从载波信号和参考信号(或称基准信号)频率 之间的关系来看，可以分为同步或异步调 制两种；
• 从载波信号和参考信号的极性来看，有单 极和双极性调制两种。
（1）脉宽调制的方法
• ①等脉宽调制和正弦脉宽调制
• 等脉宽调制就是把电压型逆变器180°导通的方波控制分 割成若干个脉冲控制，这时控制信号往往是等腰三角波 (称为载波) Uc与可调的直流电压(称为调制或参考信号) Ur 相比较的方法产生。在Uc与Ur波形的交点处发出控制信号。
• 这种用正弦波与三角波相比较的方案为确定各矩形脉冲的宽度，就是 模拟电路实现SPWM的方法。
• 任何一高度是时间函数的圆滑曲线与它相交比较时，就能得到一组宽 度正比于该函数的脉冲序列。显然，改变正弦波与三角波幅值比(称 调制系数M=As／Ar)可以成比例地改变各脉冲的宽度。
2.交流异步电动机变频调速中的转矩和功率
U1 E1 c1 f1m
• 如果保持U1不变，频率f1从额定值向下降低，磁通则增加，造成磁路过饱和， 使励磁电流增加。这将使电动机带负载能力降低，功率因数变坏，铁损增加，
电动机过热。反之如果频率从额定值向上升高，磁通将减小，允许使用扭矩 下降，电机利用率降低，有过流的危险。由异步电动机的转矩公式：
AC
交-交变频器的主要特点
①基于可逆整流原理，可引用直流技术； ②输出电流近似三相正弦，附加损耗小； ③需采用的元件数量较多； ④输出波形不能高于电网频率的1/3~1/2； ⑤拖动电机的价格便宜、转速较低。适合 大容量场合。
交-交变频器的应用场合
交-交变频器通常用于大功率（500kW或 1000kW以上）、低速（600r/min以下）的场 合，如轧钢机、球磨机、水泥回转窑等。
• 从载波信号和参考信号(或称基准信号)频率 之间的关系来看，可以分为同步或异步调 制两种；
• 从载波信号和参考信号的极性来看，有单 极和双极性调制两种。
（1）脉宽调制的方法
• ①等脉宽调制和正弦脉宽调制
• 等脉宽调制就是把电压型逆变器180°导通的方波控制分 割成若干个脉冲控制，这时控制信号往往是等腰三角波 (称为载波) Uc与可调的直流电压(称为调制或参考信号) Ur 相比较的方法产生。在Uc与Ur波形的交点处发出控制信号。
• 这种用正弦波与三角波相比较的方案为确定各矩形脉冲的宽度，就是 模拟电路实现SPWM的方法。
• 任何一高度是时间函数的圆滑曲线与它相交比较时，就能得到一组宽 度正比于该函数的脉冲序列。显然，改变正弦波与三角波幅值比(称 调制系数M=As／Ar)可以成比例地改变各脉冲的宽度。
电机各种控制原理图讲解课件ppt
接触器辅助触头－－用于控制电路 常开 （流过的电流小，无需加灭弧装置）
常闭
接触器控制对象：电动机及其它电力负载 接202触1/3/1器0 技术指标：额定工作电压、电流、触点数目10 等。
简单的接触器控制 A B C
刀闸起隔离作用
停止 按钮
起动 按钮
M
特点：小电流控
3~
制大电流。
2021/3/10
自保持
电机起动、停车（点动、连续运行、多地点 控制、顺序控制等）
电机正反转控制 行程控制 时间控制 速度控制
……
2021/3/10
15
11.2.1 异步机的直接起动
A BC
一、点动控制
QS
C'
控
制
FU
KM
电
SB
路
KM
B'
主 电 路
M 3~
2021/3/10
动作过程
按下按钮（SB） 线圈（KM）通电 触头（KM）闭合 电机转动；
KMF SBR
Байду номын сангаас
KMR
FR
M 3~ 2021/3/10
KMR
KMR
操作过程： SBF
SB1
停车 SBR
正转 反转
该电路必须先停车才能由正转到反转或由
反转到正转。SBF和SBR不能同时按下，
否则会造成短路！
24
电机的正反转控制— 加互锁
SB1
KMR SBF
FR KMF
ABC QS FU
KMF
KMR
FR
按钮松开
线圈（KM）断电
触头（KM）打开
电机停转。 16
简单的接触器控制 A B C
常闭
接触器控制对象：电动机及其它电力负载 接202触1/3/1器0 技术指标：额定工作电压、电流、触点数目10 等。
简单的接触器控制 A B C
刀闸起隔离作用
停止 按钮
起动 按钮
M
特点：小电流控
3~
制大电流。
2021/3/10
自保持
电机起动、停车（点动、连续运行、多地点 控制、顺序控制等）
电机正反转控制 行程控制 时间控制 速度控制
……
2021/3/10
15
11.2.1 异步机的直接起动
A BC
一、点动控制
QS
C'
控
制
FU
KM
电
SB
路
KM
B'
主 电 路
M 3~
2021/3/10
动作过程
按下按钮（SB） 线圈（KM）通电 触头（KM）闭合 电机转动；
KMF SBR
Байду номын сангаас
KMR
FR
M 3~ 2021/3/10
KMR
KMR
操作过程： SBF
SB1
停车 SBR
正转 反转
该电路必须先停车才能由正转到反转或由
反转到正转。SBF和SBR不能同时按下，
否则会造成短路！
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电机的正反转控制— 加互锁
SB1
KMR SBF
FR KMF
ABC QS FU
KMF
KMR
FR
按钮松开
线圈（KM）断电
触头（KM）打开
电机停转。 16
简单的接触器控制 A B C
电气工程概论电机电器及其控制技术课件PPT
定子
磁
外
转
子
大
型
风
力
发
电
永磁外转子
机
三、电机的应用领域（续）
2、工业生产部门与建筑业
应用：
电 梯
机床；
用
轧钢机；
永
鼓风机；பைடு நூலகம்水泵；
磁 曳 引
起重机；
电
传送带；
动
生产线；
机
…
三、电机的应用领域（续）
3、交通运输业
电
1）电力机车 与城市轨道
力 机 车
交通
电气化铁路；
直 流 牵
地铁；
引
无轨电车；
电
…
动 机
4）汽车
3、交通运输业
自动
伸缩
空气 化器
净
天线 电机
后部空
后调 雨 刷
电机(2)
后灯雨
刷(2)
天窗控 制电机 时钟步
进电机 录音机
电机 DVD电
机 里程表 步进电 机
碰撞缓 冲器
自锁控电动制机电机门燃油 自动泵窗 后电机视(4镜) 电机(2)
减震直线 前 灯 雨 电机(4) 刷(2)
座椅滑动控
制电机
➢ 电机学分别研究上述电机的以下主要内容： 物理模型、数学模型、实际运行、实验测试。
6、电器的发展历史
➢ 电器特指用于对电路进行接通、分断，对电路参 数进行变换，以实现对电路和用电设备的控制、调节、 切换、检测和保护等动作的电工装置、设备和组件。
➢ 电器从人类正式使用电能就开始使用。随着电工 新材料、电工制造新技术、新工艺的发展，各类电器 得到飞速发展。总体趋势是容量增大，传输电压高， 自动化程度高。
电动机转矩转速控制71页PPT
60、人民的幸福是至高无个的法。— —西塞 罗
61、奢侈是舒适的，否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学 ，如日 中之光 ；志而 好学， 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好 的教师 是幸福 ，不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦 。——规，就是极端的不公。 ——西 塞罗 57、法律一旦成为人们的需要，人们 就不再 配享受 自由了 。—— 毕达哥 拉斯 58、法律规定的惩罚不是为了私人的 利益， 而是为 了公共 的利益 ；一部 分靠有 害的强 制，一 部分靠 榜样的 效力。 ——格 老秀斯 59、假如没有法律他们会更快乐的话 ，那么 法律作 为一件 无用之 物自己 就会消 灭。— —洛克
谢谢！
61、奢侈是舒适的，否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学 ，如日 中之光 ；志而 好学， 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好 的教师 是幸福 ，不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦 。——规，就是极端的不公。 ——西 塞罗 57、法律一旦成为人们的需要，人们 就不再 配享受 自由了 。—— 毕达哥 拉斯 58、法律规定的惩罚不是为了私人的 利益， 而是为 了公共 的利益 ；一部 分靠有 害的强 制，一 部分靠 榜样的 效力。 ——格 老秀斯 59、假如没有法律他们会更快乐的话 ，那么 法律作 为一件 无用之 物自己 就会消 灭。— —洛克
谢谢！
电动机原理与控制 ppt课件
1 2X20
三相异步机 1 .8~2 .2
注意：
T （1）三相异步机的 和电压的平方成正比，所
以对电压的波动很敏感，使用时要m注ax意电压的变化。
（2） 工作时，一定令负载转矩 TL Tmax，否则电机将停转。致使
n0(s1 ) I2 I1 电机严重过热
高级电工培4训1
第三章 三相异步电动机的基本结构与工作原理
四、三相异步电动机的机械特性
( 1 ) 额定转矩 T N ：
n
n nN0
电机在额定电压下，以额
n 定转速 N 运行，输出额 P 定功率 N 时，电机转轴
上输出的转矩。
T
TN
（电动机在额定负载时的转矩。）
TN 2PnNN 955nP 0NN((转 千 /分 瓦 ))
60
（牛顿•米高）级电工培3训9
第三章 三相异步电动机的基本结构与工作原理
转差率
sN
n1
nN n1
s150014400.04 1500
高级电工培4训5
第三章 三相异步电动机的基本结构与工作原理
3.联接方式：Y/接法：
定子绕组的接法：
接线盒：
AB C
电机容量>3kW采用△连接 电机容量<3kW采用Y连接
ZX Y
A Y接法： A BC
ZX
Y
C
B
Z XY
接法：
ZA
ABC
C
X
磁三相异步电动机的基本结构与工作原理
3.2旋转磁场的产生 异步电动机中，旋转磁场代替了旋转磁极
(•)电流出
V2
n U1
0
W2
i I sin t
U1
m
答辩ppt-电机转速控制
电机转矩与转速的关系
在电机运行过程中，转矩与转速之间存在一定的关系。当负载转矩增加时，电机转速会下降；反之， 当负载转矩减小时，电机转速会上升。因此，通过控制电机的转矩，也可以实现对电机转速的控制。
电机转速控制的数学模型
传递函数模型
将电机转速控制系统看作一个黑箱子，通过输入输出关系建立其传递函数模型。 该模型可以描述系统对输入信号的响应特性，从而用于分析和设计控制系统。
变极调速
通过改变电机的磁极对数来实现电机转速的控制。变极调 速方法简单、成本低，但调速范围有限，且只能实现有级 调速。
转矩控制
通过控制电机的转矩来实现对电机转速的控制。转矩控制 方法适用于对转速和转矩都有较高要求的场合，但需要精 确的转矩检测和控制系统。
03 电机转速控制系统设计
Байду номын сангаас 系统总体设计方案
控制电路设计
设计以微处理器为核心的控制电路， 实现控制算法和逻辑控制功能。
软件程序设计
初始化程序设计
控制算法实现
对微处理器和相关外设进行初始化设置， 确保系统正常启动。
根据所选控制策略编写相应的控制算法程 序，实现电机转速的精确控制。
数据采集与处理
人机交互界面设计
通过传感器采集电机转速等实时数据，并 进行滤波、转换等处理，以供控制算法使 用。
确定电机类型与规格
根据实际需求选择合适的电机类型和规 格，明确电机的额定功率、额定电压、
额定转速等参数。
选择控制策略
根据控制目标和电机特性选择合适的 控制策略，如PID控制、模糊控制或
神经网络控制等。
设定控制目标
根据应用场景确定电机转速控制的目 标，如实现恒速控制、变速控制或定 位控制等。
在电机运行过程中，转矩与转速之间存在一定的关系。当负载转矩增加时，电机转速会下降；反之， 当负载转矩减小时，电机转速会上升。因此，通过控制电机的转矩，也可以实现对电机转速的控制。
电机转速控制的数学模型
传递函数模型
将电机转速控制系统看作一个黑箱子，通过输入输出关系建立其传递函数模型。 该模型可以描述系统对输入信号的响应特性，从而用于分析和设计控制系统。
变极调速
通过改变电机的磁极对数来实现电机转速的控制。变极调 速方法简单、成本低，但调速范围有限，且只能实现有级 调速。
转矩控制
通过控制电机的转矩来实现对电机转速的控制。转矩控制 方法适用于对转速和转矩都有较高要求的场合，但需要精 确的转矩检测和控制系统。
03 电机转速控制系统设计
Байду номын сангаас 系统总体设计方案
控制电路设计
设计以微处理器为核心的控制电路， 实现控制算法和逻辑控制功能。
软件程序设计
初始化程序设计
控制算法实现
对微处理器和相关外设进行初始化设置， 确保系统正常启动。
根据所选控制策略编写相应的控制算法程 序，实现电机转速的精确控制。
数据采集与处理
人机交互界面设计
通过传感器采集电机转速等实时数据，并 进行滤波、转换等处理，以供控制算法使 用。
确定电机类型与规格
根据实际需求选择合适的电机类型和规 格，明确电机的额定功率、额定电压、
额定转速等参数。
选择控制策略
根据控制目标和电机特性选择合适的 控制策略，如PID控制、模糊控制或
神经网络控制等。
设定控制目标
根据应用场景确定电机转速控制的目 标，如实现恒速控制、变速控制或定 位控制等。
《机电控制技术》图文课件-第二章
2024年7月10日星期三
机电控制技术
目录 上一页 下一页
第二章 直流电动机
2.自励直流电动机 自励直流电动机可分为并励直流电动机、串励直流电动机和复励直流电动机。
1）并励直流电动机 并励直流电动机的励磁绕组与电枢绕组并联, 其接线方 式如图2-6所示。
2024年7月10日星期三
机电控制技术
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第二章 直流电动机
2024年7月10日星期三
机电控制技术
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第二章 直流电动机
1.定子部分
1）机座
机座既可以固定主磁极、换向极、端盖等部件, 又是直 流电动机磁路的一部分（磁轭）。机座一般用铸钢或 厚钢板焊接而成, 具有良好的导磁性能和机械强度。
2）主磁极 3）换向极
2024年7月10日星期三
第二章 直流电动机
2）串励直流电动机 3）复励直流电动机
串励直流电动机的励磁绕组与电枢绕组串联后, 接在直 流电源上, 其接线方式如图2-7所示。
复励直流电动机有并励和串励两个励磁绕组, 其接线方 式如图2-8所示。
2024年7月10日星期三
机电控制技术
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第二章 直流电动机
2.2.2 直流电动机的铭牌参数 直流电动机的铭牌参数主要包含以下几项：
机电控制技术
目录 上一页 下一页
第二章 直流电动机
4）电刷装置
电刷装置与换向器配合可以把转动的电枢绕组电路和 外电路连接并把电枢绕组中的交流量转变为电刷端的 直流电。电刷的个数一般等于主磁极的个数。如图2-2 所示为直流电动机的电刷装置。
2024年7月10日星期三
机电控制技术
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《电机控制技术》PPT课件
(b)符号 断电延时断开 断电延时闭合
(1) 空气阻尼式时间继电器
排气孔
进气孔
调节螺丝
常开触头 延时闭合
橡皮膜
活塞杆 释放弹簧
挡块
微动开关2
常闭触头 延时打开
托板
微动开关1 常闭触头
工作原理
线圈通电
衔铁向下吸合
线圈 恢复弹簧 动铁心
常开触头 连杆动作 触头动作
通电延时的空气式时间继电器结构示意图
电器自动控制原理图的绘制原则及读图方法：
1. 按国家规定的电工图形符号和文字符号画图。 2. 控制线路由主电路(被控制负载所在电路)
和控制电路 (控制主电路状态)组成。 3. 属同一电器元件的不同部分(如接触器的线圈和
触点)按其功能和所接电路的不同分别画在不同 的电路中，但必须标注相同的文字符号。
5.2 基本电气控制电路
3~
持线圈通电的作用称自锁
控制原理
停车 Q FU
主
电 路
KM
FR
转动
按下停止按钮SB1 , KM线圈断电 KM主触点断开, 电动机停转。
KM辅助触点断开，取消自锁。
..
FR 路 控
制
. . SB1 SB2 KM
电
M 自锁 KM 3~
通电
控制原理ห้องสมุดไป่ตู้
停车 Q FU
主
电 KM
路
FR
转停动转
..
M 3~
按下停止按钮SB1 , KM线圈断电 KM主触点断开, 电动机停转。
反转接触器
“联锁”触点
. . SB SBF KMRKMF 通电
按下SBF 电机正转
.
. . 闭合
1基础知识_机电控制工程 高钟毓
»了解控制对象的特性 »进行定量分析
– 构成
»物理定律和系统关系
– 特点
»抽象近似
– 形式
»传递函数、状态方程
2017年3月12日星期日 15
输入－输出模型
u1 (t ) u2 (t ) u p (t ) y1 (t ) y2 (t ) yq (t )
系 统
p q个微分方程
n bn a1 n 1 an 11 an 0
2017年3月12日星期日
19
传递函数转换为状态方程
1 0 0 0 1 0 0 1 0 2 A ,B 0 0 0 1 n 1 an an 1 an 2 a1 n C 1 0 0 , D 0
控制器设计
比例-积分 ( PI ) 控制器
L (dB)
KI GC s K P s
+ -
KP
KI s
+ +
GP s
KI KP
机电控制工程
2017年3月12日星期日
1
教师资料
– – – – 姓名：张嵘 办公地点：五金库2006 联系方法：71335 E-mail：rongzh@
2017年3月12日星期日
2
2017年3月12日星期日
3
课程内容
– 机电系统建模 – 电机的原理与控制 – 伺服系统分析 – 实验
稳态误差
减小系统误差的途径
– 反馈通道的精度直接影响系统误差，要避免 在反馈通道引入干扰 – 对于输入引起的误差，增大系统开环放大倍 数，提高系统型次 – 对于干扰引起的误差，在前向通道干扰点前 增大放大倍数
– 构成
»物理定律和系统关系
– 特点
»抽象近似
– 形式
»传递函数、状态方程
2017年3月12日星期日 15
输入－输出模型
u1 (t ) u2 (t ) u p (t ) y1 (t ) y2 (t ) yq (t )
系 统
p q个微分方程
n bn a1 n 1 an 11 an 0
2017年3月12日星期日
19
传递函数转换为状态方程
1 0 0 0 1 0 0 1 0 2 A ,B 0 0 0 1 n 1 an an 1 an 2 a1 n C 1 0 0 , D 0
控制器设计
比例-积分 ( PI ) 控制器
L (dB)
KI GC s K P s
+ -
KP
KI s
+ +
GP s
KI KP
机电控制工程
2017年3月12日星期日
1
教师资料
– – – – 姓名：张嵘 办公地点：五金库2006 联系方法：71335 E-mail：rongzh@
2017年3月12日星期日
2
2017年3月12日星期日
3
课程内容
– 机电系统建模 – 电机的原理与控制 – 伺服系统分析 – 实验
稳态误差
减小系统误差的途径
– 反馈通道的精度直接影响系统误差，要避免 在反馈通道引入干扰 – 对于输入引起的误差，增大系统开环放大倍 数，提高系统型次 – 对于干扰引起的误差，在前向通道干扰点前 增大放大倍数
三相异步交流电动机的原理转矩机械特性调速制动
•即 p＝2
•或2p＝2 •C
•X
PPT文档演模板
•B •或2p＝4 •低 速 三相异步交流电动机的原理转矩机械
特性调速制动
第2章 交流电动机
•2-1 三相异步电动机的基本结构与工作原理
•二. 三相异步电动机的工作原理
•㈠ 旋转磁场的产生
•A
•X •A
' •X •C
•A' •B'
•C' •Z•Y •B •Z •Y
•C •Z •B' •B
若改变接法将每相两个
• “半绕组”并联，形成的磁场则 • 是一对磁极，即 p＝1或2p＝2。 • （详见变极调速）
PPT文档演模板
三相异步交流电动机的原理转矩机械 特性调速制动
第2章 交流电动机
•2-1 三相异步电动机的基本结构与工作原理
•二. 三相异步电动机的工作原理
•A
3个始端连接在 • 3个铜滑环上；
电刷引出线连接 • 起动调速变阻器。
PPT文档演模板
三相异步交流电动机的原理转矩机械 特性调速制动
第2章 交流电动机
•2-1 三相异步电动机的基本结构与工作原理
•二. 三相异步电动机的工作原理
•㈠ 旋转磁场的产生
在定子的三相对称绕组中通入三相对称交流电流，
• 可以产生在空间旋转的圆形合成磁场。
•一. 三相异步电动机的基本结构
•定子 •铁心
PPT文档演模板
•三相对称 •圆形 •交流绕组模型
•定子冲片
三相异步交流电动机的原理转矩机械 特性调速制动
第2章 交流电动机
•2-1 三相异步电动机的基本结构与工作原理
•一. 三相异步电动机的基本结构
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.
t
24
第三节 直流电动机驱动电路
自学
2021/2/25
.
25
第四节直流电动机转矩转速控制
直流电动机转速（转矩）控制的一般形式
给定 速度
速度 控制器
电流反馈
电流 控制器
功放
M
2021/2/25
速度环
速度反馈
.
电流环
G
26
电流环
U i(s)
U a(s) K iGi (s)
1 Ra Tas 1
Ni → H → B（μH）
磁动势 磁场强度 磁通密度
→Φ
（SB）
磁通
→Ψ
（ Φ N）
磁链
Ni Rm
N 2i Rm
Li
.
5
i e
2021/2/25
UI 功率
UIdt 能量
Udt d
id Wm di Wm
.
6
i1 e1
2021/2/25
i2 e2
1 L1i1 M12i2 2 L2i2 M12i1
2021/2/25
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17
转矩平衡方程
J
d2
dt2
Ktia
Td
电压平衡方程
uaRaiaLdditaKeddt2021/2/25. Nhomakorabea18
静态特性
dia dt
0,ddt ddt22 0
uaRaiaKe
Ktia Td
ua Ke
Ra KeKt
Td
2021/2/25
.
19
ua Ke
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Td
Td
机械 系统
e d dt
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2021/2/25
.
3
r
Td ω
电 系
ui
统
耦合 e 电磁场 Tem x
机械 系统
四端模型：电端点对选（i，ψ）
机械端点对选（Tm，θ）
独立变量对：（1）（ ψ ， θ ）
Wm磁场能量
（2）（i， θ）
W’ m磁场同等能量
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i e
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工作原理 S
ϴ
N
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Liacos
W m
ia
0
d ia
1 2
L
i
2 a
cos
ia
TmW m sinia
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15
Tm
0
2
线圈多到一定程度时 Tm Ktia
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eLdia sind
dt
dt
线圈多到一定程度时
eLdia dt
Ke
d
dt
KeKt V/rad/s Nm/A
00
ua Ke
Tm Tb1
Tb2
ua1
Tb3
ua2 ua3
ω03
ω ω02 ω01
0Tb
Kt
ua Ra
ω
tan 0 Ra
Tb KeKt
Td＝0 Td1 Td2
ua1
ua2
ua
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动态特性
u
a
Ra ia
L
dia dt
K e
J
d
dt
K tia
Td
(LsRa)Ia(s)Ua(s)Ke(s) Js(s)KtIa(s)Td(s)
磁场能量
L1i1d i1 L 2 i2 d i2
M 12i2 d i1 M 12i1d i2
.
7
i1 e1
i2 e2
W m 1 ( i 1 ,i 2 0 ,) d i 1 2 ( i 1 ,i 2 ,) d i 2 i1≠0，互感项 n W m k(i1,i2, ,ik10, ,)dik k1
为使Tm ≠0，必须使上式中至少一个L或M 对θ的导数≠0
因此有两类电动机：
（1）L固定，M可变——固定磁阻电动机（至少两个回路） （2）M固定，L可变——变磁阻电动机（一个回路即可）
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u1 u
u1 固定磁阻电动机
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变磁阻电动机
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n
ej
k1
ikj jkd ditk ijj d ditj j d dt
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n
W m k(i1,i2, ,ik10, ,)dik k1
T m W m i c o n s t k n 1 k ( i1 ,i2 , ,ik 1 0 , ,) d ik
j M 1 j i 1 M 2 j i 2 L j i j M ( j 1 ) j i j 1 M n j i n
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(JL s s (sR )a)IK a(tIsa)( s)U aT (ds()s)Ke(s)
U a(s)
1
Ia (s)
Td (s)
(s)
1
Ls Ra
Kt
Js
Ke
U a(s)
Td
(s)
Ls Kt
Ra
1
Ia (s)
Ls Ra
Kt
(s) 1 Js
Ke
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机电控制工程
第三章 电动机转矩转速控制
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概述
内容
– 旋转电动机基本原理 – 直流电动机的原理及控制 – 直流无刷电动机的控制 – 永磁同步电动机的控制 – 交流感应电动机的控制
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第一节 旋转电动机基本原理
电磁场耦合模型
r
Td ω
电 系
ui
统
耦合 e 电磁场 Tem x
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(s)JL s2JR K a ts K tK e U a(s)L sK tR aT d(s) 令Ta RLa,TmKJeRKat
(s)T m T as1 2 K T em s 1 U a(s)(T asK t1 )R aT d(s)
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(t)
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Ia (s)
Kt
Td (s) 1 Js
(s)
Ke
设
KiGi(s)
Ki(is1) is
并令 i T a
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U i(s)
K i ( i s 1) is
1 Ra Tas 1
Ia (s)
Kt
Td (s) 1
Js
(s)
K e Tas K i Tas 1
U i(s)
K i Ra is
Ia (s)
Td (s)
(s)
1
Kt
Js
K e Tas K i Tas 1
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U i(s)
1 T as 1
Ia (s)
Td (s)
(s)
1
Kt
Js
K e Tas K i Tas 1
若Ki 1， 则 Ta 0并 令 R a
U i(s)
Ra Kt
Td
(s
)
Kt
R aJs
(s)
K e Tas K i Tas 1
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(s)
1 Ke Tm s
Ui (s)
Ra Kt
Td (s)
1 Js
Kt Ra
Ui (s) Td
(s)
只和J有关，与Ta和Ke无关
互感电动势 自感电动势 速度电动势
（反电动势）
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能量守恒方程
dW m diTmd
旋转一周后状态复原
d W md iT m d 0 diTmd
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12
转矩与电压平衡方程
uj rjij ej
d dt
(J)
Tm
Td
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第二节 直流电动机原理和特性