机电传动控制总结

1.如何建立单轴和多轴机电传动系统的运动方程式。

为了对多轴机电传动系统进行运行状态的分析，一般是将多轴拖动系统等效折算为单轴系统。

将各转动部分的转矩和转动惯量或直线运动部分的质量都折算到某一根轴上，一般折算到电动机轴上。

折算的原则是：折算前后系统总的能量关系和功率关系保持不变。

2. 举例分析恒转矩型负载特性特点：负载转矩TL与转速n无关，即不管转速怎样变化，负载转矩不变。

反抗性恒转矩负载：转矩大小恒定不变；作用方向始终与速度n的方向相反。

位能性恒转矩负载：转矩大小恒定不变；作用方向与速度n的方向无关。

3. 机电传动系统稳定运行的条件（1）机电系统稳定运行的含义⏹系统应能以一定速度匀速运行；⏹系统受某种外部干扰（如电压波动、负载转矩波动等）使运行速度发生变化时，应保证在干扰消除后系统能恢复到原来的运行速度。

（2）机电系统稳定运行的必要条件电动机的输出转矩T M和折算到电动机轴上的负载转矩T L大小相等，方向相反，相互平衡。

即：电动机的机械特性曲线n=f(T M)和生产机械的机械特性曲线n=f(T L)必须有交点，交点被称为平衡点。

（3）机电系统稳定运行的充分条件:系统受到干扰后，要具有恢复到原平衡状态的能力。

即：当干扰使速度上升时，有T M<T L；当干扰使速度下降时，有T M>T L。

符合稳定运行条件的平衡点称为稳定平衡点。

4. 他励直流电动机特性曲线上理想空载点的意义。

T=0时的转速称为理想空载转速，用n0表示。

电动机总存在空载制动转矩，靠电动机本身的作用是不可能上升到n0“理想”含义就在这里。

5. 他励直流电动机特性曲线上堵转点的意义当电动机轴上的负载转矩大于电磁转矩时，电动机不能启动，通常称为“堵转”。

堵转时电枢电流为I st，长时间的大电流会烧坏电枢绕组。

启动转矩就是电动机在启动瞬间（n=0）所产生的电磁转矩，也称堵转转矩。

6. 他励直流电动机的固有机械特性和人为机械特性的特点和区别固有机械特性指的是在额定条件（额定电压U N和额定磁通 N)下和电枢电路内不外接任何电阻时的n=f(T)人为机械特性是指人为地改变电动机的参数所得到的机械特性：1电动机电枢外加电压U2励磁磁通Φ的大小3电枢回路串接附加电阻R ad7. 他励直流电动机电枢回路串接附加电阻时其机械特性的变化情况空载速度不变随着电阻的增加，转速降落增加，即机械特性变软8. 他励直流电动机改变电枢电压时其机械特性的变化情况空载速度随着U的减小而减小转速降落不变，即特性硬度不变9. 他励直流电动机改变励磁磁通时其机械特性的变化情况理想空载转速随磁通减小而增加转速降随磁通的减小而增大，即机械特性特性变软10. 他励直流电机直接启动时启动电流非常大，为什么？其存在哪些危害？对直流电动机而言，在未启动之前n=0,E=0,而R a一般很小。

当将电动机直接接入电网并施加额定电压时，启动电流很大，一般情况下能达到其额定电流的（10～20）倍。

（1）对电动机本身的影响：使电动机在换向过程中产生危险的火花，烧坏整流子；过大的电枢电流产生过大的电磁力，可能引起绕组的损坏；（2）对机械系统的影响：与启动电流成正比例的启动转矩使运动系统的动态转矩很大，过大的动态转矩会在机械系统和传动机构中产生过大的动态转矩冲击，使机械传动部件损坏；（3）对供电电网的影响：过大的启动电流将使保护装置动作，切断电源造成事故，或者引起电网电压的下降，影响其他负载的正常运行。

11. 减小他励直流电动机启动电流的方法有哪些？降压启动：在启动瞬间，降低供电电源电压，随着转速的升高，反电势增大，再逐步提高供电电压，最后达到额定电压时，电动机达到所要求的转速。

电枢回路串电阻启动：电枢回路接入电网时，电动机工作在串电阻特性上，在动态转矩的作用下，电动机速度上升。

达到预定速度，切除启动电阻。

12. 他励直流电动机电枢回路串电阻调速的优缺点优点：设备简单，初始投资少。

缺点：（1）机械特性较软，电阻越大则特性越软，稳定性越低；（2）在空载或轻载时，调速范围不大；（3）实现无级调速困难；（4）在调速电阻上消耗大量电能，系统的效率随转速的降低成正比的下降。

13. 他励直流电动机三种电气制动状态：能耗制动、反接制动、反馈制动能耗制动：电动机在电动状态运行时，把外加电枢电压突然降为零，而将电枢串接一个附加电阻短接起来，便能得到能耗制动状态。

电枢电流方向与原电动状态的正方向相反。

T也与电动状态相反，T与n反向，T变成制动转矩。

工作机械的机械能带动电动机发电，机械能转变成电能，通过电阻转化成热量消耗掉，所以称之为“能耗”制动。

反接制动：把改变电枢电压U的方向所产生的反接制动称为电源反接制动；而把改变电枢电动势E的方向所产生的反接制动称为倒拉反接制动。

电动机的外加电枢电压U与感应电动势E的方向在外界的作用下由相反变为相同；电动机的输出转矩T M与转速n的方向相反。

反馈制动：实际上是电车位能转矩带动电动机发电，把机械能转变成电能，向电源馈送。

电动机的接法正常；在外部条件的作用下，实际转速大于理想空载转速；电动机输出转矩的作用方向与n的方向相反。

14. 他励直流电动机倒拉反接制动的工作原理改变电枢电动势E的方向使得动机的外加电枢电压U与感应电动势E的方向由相反变为相同；电动机的输出转矩T M与转速n的方向相反。

a点：当电动机稳速运行在第一象限中特性曲线1的a点时，重物匀速上升。

电动机工作在电动状态。

c—d段：T与n的符号相同，即方向相同，电动机工作在电动状态。

由于电动机的输出转矩小于负载转矩，转速沿着曲线2下降。

d—b段：当转速下降到0时，由于电动机的输出转矩T M仍然小于负载转矩T L，在位能负载的作用下电动机反向启动，直到平衡点b而稳定运行。

电动机匀速下放重物。

15. 他励直流电动机反馈制动的工作原理电车位能转矩带动电动机发电，把机械能转变成电能，向电源馈送。

16. 三相交流异步电机的基本工作原理三相异步电动机的工作原理是基于定子旋转磁场（定子绕组内三相电流所产生的合成磁场）和转子电流（转子绕组内的电流）的相互作用。

17. 绘制三相异步电机的固有机械特性曲线图，并简要分析三相异步电机拖动负载启动并进入稳态运行的过程。

固有（自然）机械特性：三相异步电动机在额定电压和额定频率下，用规定的接线方式，定子和转子电路中不串联任何电阻或电抗时的机械特性。

三相异步电机拖动负载启动并进入稳态运行的过程：三相异步电机拖动负载启动时，启动工作点启动转矩T M大于负载转矩T L，因为T M-T L=dw/dt＞0，转速n增加，T M也增加，dw/dt继续增加；直到临界工作点T Max，随着转速n增加，T M降低，dw/dt降低，但转速依旧n增加，但到达额定工作点T L时，T M=T L，dw/dt=0，转速n匀速转动，即三相异步电机拖动负载进入稳态运行状态。

18. 通过机械特性曲线图叙述绕线式异步电动机转子绕组串电阻调速的特点。

1.n0和T max 不变，但S m随外加电阻的增大而增大。

2.转子电路串电阻调速简单可靠，但它是有级调速。

3.随转速降低，特性变软。

4.转子电路电阻损耗与转差率的平方成正比，速度越低，功率损耗越大，效率越低。

这种调速方法大多用在对调速性能要求不高或重复短期运转的生产机械中，如起重运输设备。

19. 通过机械特性曲线图叙述绕线式异步电动机转子绕组串电阻启动的特点。

1、减小启动电流；2、增大启动转矩；3、通过多级切除或频敏变阻器可以达到平滑调速的目的。

20. 三相异步电机拖动生产机械，对电机的启动过程的主要要求有哪些？（1）有足够大的启动转矩，保证生产机械能正常启动。

一般场合下希望启动越快越好，以提高生产效率。

即要求电动机的启动转矩大于负载转矩，否则电动机不能启动。

（2）在满足启动转矩要求的前提下，启动电流越小越好。

因为过大启动电流的冲击，对于电网和电动机本身都是不利的。

（3）要求启动平滑，即要求启动时加速平滑，以减小对生产机械的冲击。

（4）启动设备安全可靠，力求结构简单，操作方便。

（5）启动过程中的功率损耗越小越好。

21. 三相笼型异步电机的启动方法有哪些？工作原理是什么样的？笼式异步电动机有直接启动和降压启动两种方法。

直接启动：将电动机的定子绕组通过闸刀开关或接触器直接接入电源，在额定电压下进行启动。

降压启动：启动时减小加在定子绕组上的电压，以减小起动电流；启动后再将电压恢复到额定值，电动机进入正常工作状态。

22. 绕线式三相异步电机在转子电路中串入电阻启动的工作原理起动时，在转子回路中串入三相起动变阻器，并把起动电阻调到最大值，以减小起动电流，增大起动转矩。

随着电动机转速的升高，起动电阻逐级减小。

起动完毕后，起动电阻减小到零，转子绕组被短接，电动机在额定状态下运行。

23. 三相异步电机的调速方法有哪些？工作原理是什么样的？个别知识点：一个机电传动系统中存在的转矩包括电机电磁转矩、负载转矩、动态转矩，且电磁转矩总是与负载转矩和动态转矩之和平衡。

T M-T L=T D建立多轴机电传动系统的运动方程式，一般先将各转动部分的转矩和转动惯量折算到电机轴上。

折算的基本原则是，折算前的多轴系统与折算后的多轴系统在能量关系上或功率关系上保持不变。

不同类型的生产机械其负载特性不同，典型的负载特性可以归纳为：恒转矩型负载特性、离心式通风机型负载特性、直线型负载特性、恒功率型负载特性。

机电传动系统可能处于两种运行状态：静态（稳态）或动态（暂态）。

当电动机的电磁转矩T M或负载转矩T L发生变化时，系统就要由一个稳定运行状态变化到另一个稳定运行状态，这个变化过程称为过渡过程。

机电传动系统之所以会产生过渡过程，是因为存在以下各种惯性：机械惯性、电磁惯性、热惯性。

一般只考虑机械惯性和电磁惯性。

在机电传动系统的过渡过程中，电动机的转速、转矩和电流都要按一定的规律变化，都是时间的函数。

当机电传动系统的负载突然变化时，或对机电传动系统实施启动、制动、反向、调速等控制，使系统中的电气参数（如电压、电阻、频率等）发生突然变化时，传动系统的转速、转矩、电流、磁通等的变化都要经过一定的时间，因而形成机电传动系统的电气机械过渡过程。

某电机的防护等级为IP54，其中5代表的是第一种防护等级，防止人体触及或接近壳内带电部分和转动部件，以及防止固体异物进入电动机；4代表的第二种防护，即防止电机进水引起有害影响。

两个数字越大，其防护等级越高。

电动机中的电磁功率损耗由铜耗、涡流损耗、磁滞损耗三大部分组成。

这三种损耗均正比于磁场交变的频率。

交流电动机中的铁芯广泛采用薄硅钢片叠压制成，这是为了减少电机的涡流损耗。

直流电动机由定子和转子两部分组成。

直流电动机中的感应电动势E a的方向取决于磁通Φ和n的方向，改变Φ的方向或者电机转向，即可改变E a的方向，一般情况下E a的反向始终与外加直流电源的方向相反，因此称其为反感应电动势。