电力拖动与控制课件ppt
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电力拖动及自动控制原理基本知识及应用知识 ppt课件
图1.1 磁力线与电流之间的右螺旋关系
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18
直流电机的基本工作原理
简化为一对磁极,一个线圈
发电机
电动机
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19
第三节：常用低压电器
低压电器简介
配
开关
电
熔断器
低
电
……
压
器
电 器
控 制
接触器 继电器
时间继电器 热继电器
电
起动器 ……
器
……
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20
低压电器的分类
生产机械中所用的控制电器多属于低压电器，它 是指在电压在500V以下、用来接通或断开电路，以及 来控制、调节和保护用电设备的电气器具。 电器按动作性质可分为以下两类：
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8
三三相相五四线线制
L1 L2 L3 N P E
M 三相
两相
单相
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9
三相四线制
在低压配电网中，输电线路一般采用三相四线制，
三条线路分别代表A,B,C三相，另一条是中性线N，亦即 零线，在进入用户的单相输电线路中，有两条线，一条我 们称为火线，另一条我们称为零线，零线正常情况下要通
自动控制系统的基本组成图
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5
自动控制系统的基本组成部分定义
反馈环节 — 对系统的输出量的实际值进行测量，将它转换成反馈 信号，并使反馈信号成为与给定信号同类型、同数量级的物理量。
比较器 — 将给定信号和反馈信号进行比较，产生偏差信号。 控制器 — 根据输入的偏差信号，按一定的控制规律产生相应的 控制信号。
过电流以构成单相线路中电流的回路。而三相系统中，三
相平衡时，中性线（零线）是无电流的，故称三相四线制 ；
电力拖动自动控制系统PPT课件
晶闸管整流器是毫秒级，这将大大提高系统的
动态性能。
2021/3/8
42
• V-M系统的问题
– 由于晶闸管的单向导电性，它不允许电 流反向，给系统的可逆运行造成困难。
– 晶闸管对过电压、过电流和过高的dV/dt 与di/dt 都十分敏感，若超过允许值会在 很短的时间内损坏器件。
– 由谐波与无功功率引起电网电压波形畸 变，殃及附近的用电设备，造成“电力 公害”。
本章提要11直流调速系统用的可控直流电源12晶闸管电动机系统vm系统的主要问题13直流脉宽调速系统的主要问题14反馈控制闭环直流调速系统的稳态分析和设计15反馈控制闭环直流调速系统的动态分析和设计16比例积分控制规律和无静差调速系统11直流调速系统用的可控直流电源根据前面分析调压调速是直流调速系统的主要方法而调节电枢电压需要有专门向电动机供电的可控直流电源
电力拖动自动控制系统
电气信息学院
2021/3/8
1
绪论
自动控制系统的几个概念 自动控制系统的分类 自动控制系统的组成 自动控制系统的性能指标 研究自动控制系统的方法 本课程与其它课程的连接本课程的主要内容 计算机控制系统的概念
2021/3/8
2
一.自动控制系统的几个概念
1.自动控制 Automatic control 在无人直接参与的情况下，利用控制装
例子：计算机控制系统。 数学模型用差分方程描述
2021/3/8
13
二.自动控制系统的分类
4.按系统有无反馈环节分类 ①开环控制系统 ②闭环控制系统
5.按系统控制对象和方式分类，又可分为 拖动控制系统（电气控制系统、机械控 制系统）和过程控制系统（石油，化工， 制药等）
2021/3/8
电力拖动自动控制系统(陈伯时)ppt5-交流拖动控制系统
如果换成交流调速系统，把消耗在挡板和阀门上 的能量节省下来，每台风机、水泵平均都可以节 约 20~30% 以上的电能，效果是很可观的。
但风机、水泵的调速范围和对动态快速性的要求 都不高，只需要一般的调速性能。
电力拖运动控自制动控系制统系统
7
许多在工艺上需要调速的生产机械过去多 用直流拖动，鉴于交流电机比直流电机结 构简单、成本低廉、工作可靠、维护方便、 惯量小、效率高，如果改成交流拖动，显 然能够带来不少的效益。
在同步电机的变压变频调速方法中，从频
率控制的方式来看，可分为他控变频调速 和自控变频调速两类。
电力拖运动控自制动控系制统系统
20
自控变频调速 利用转子磁极位置的检测信 号来控制变压变频装置换相，类似于直流电 机中电刷和换向器的作用，因此有时又称作 无换向器电机调速，或无刷直流电机调速。
开关磁阻电机 是一种特殊型式的同步电机， 有其独特的比较简单的调速方法，在小容量 交流电机调速系统中很有发展前途。
n
n0
恒转矩负载特性
A
B
0.5UsN C
UsN
0.7UsN
O
TL
Te
图5-5 高转子电阻电动机（交流力矩电动机）
在不同电压下的机械特性
电力拖运动控自制动控系制统系统
39
5.3 闭环控制的变压调速系统及其 静特性
采用普通异步电机的变电压调速时，调速范 围很窄，采用高转子电阻的力矩电机可以增 大调速范围，但机械特性又变软，因而当负 载变化时静差率很大，开环控制很难解决这 个矛盾。
2%——交流可调速传动
电力拖运动控自制动控系制统系统
3
直流电机的不足
具有电刷和换向器，必须经常检查 维修。
换向火花使其应用环境受到限制。 换向能力限制电机的容量和速度 （极限容量转速约为106 kW r / min ）。
但风机、水泵的调速范围和对动态快速性的要求 都不高，只需要一般的调速性能。
电力拖运动控自制动控系制统系统
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许多在工艺上需要调速的生产机械过去多 用直流拖动，鉴于交流电机比直流电机结 构简单、成本低廉、工作可靠、维护方便、 惯量小、效率高，如果改成交流拖动，显 然能够带来不少的效益。
在同步电机的变压变频调速方法中，从频
率控制的方式来看，可分为他控变频调速 和自控变频调速两类。
电力拖运动控自制动控系制统系统
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自控变频调速 利用转子磁极位置的检测信 号来控制变压变频装置换相，类似于直流电 机中电刷和换向器的作用，因此有时又称作 无换向器电机调速，或无刷直流电机调速。
开关磁阻电机 是一种特殊型式的同步电机， 有其独特的比较简单的调速方法，在小容量 交流电机调速系统中很有发展前途。
n
n0
恒转矩负载特性
A
B
0.5UsN C
UsN
0.7UsN
O
TL
Te
图5-5 高转子电阻电动机（交流力矩电动机）
在不同电压下的机械特性
电力拖运动控自制动控系制统系统
39
5.3 闭环控制的变压调速系统及其 静特性
采用普通异步电机的变电压调速时，调速范 围很窄，采用高转子电阻的力矩电机可以增 大调速范围，但机械特性又变软，因而当负 载变化时静差率很大，开环控制很难解决这 个矛盾。
2%——交流可调速传动
电力拖运动控自制动控系制统系统
3
直流电机的不足
具有电刷和换向器，必须经常检查 维修。
换向火花使其应用环境受到限制。 换向能力限制电机的容量和速度 （极限容量转速约为106 kW r / min ）。
电力拖动ppt课件
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。
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。
电力拖动基础ppt课件
四、例：他励直流电动机调压调速的物理过程
U a Ea I a Ra Ea ken
kTIa
负载转矩 Tl 恒定
原状态：
Ua1, n1, Ea1, Ia ,T
新状态：
Ua2 , n2 , Ea2 , Ia ,T
1.2 电力拖动系统的机械特性
1.2.1 机械特性
1. 机械特性是指转速与转矩之间的关系曲线，即 n f (T )
nn10
U aN
n2
U1
n3
U2
n4
U3 T
0
Tl
3.电枢回路串电阻起动
1C
2C Ia
R j1
Rj2
Ra
Ua
Ea
3C
n
n
nn01
A
n2
n3
1 Ra
n1 n2
2
Ra R j1
n3
3
Ra R j1 R j2
Tl
T
0
Il I2 a)
I1
Ia
0
Il I2
I1 Ia
0
t1
t2 t3
t
b)
t1
t2
t3
t
60
J m 2 G ( D )2 GD 2 ( kgm2 )
g 2 4g
式中：G——重量（N）；g——重力加速度，g = 9.81m/s2 ；
D——惯性直径（m）； ——惯性半径（m）
J
d
dt
的实用形式为
T
T
GD 2 375
dn dt
GD 2 4gJ 称为飞轮矩 (N m2 ) 375具有加速度量纲
恒转矩调速
nN
n
恒功率调速
第7章电力拖动自动控制系统运动控制系统第5版ppt课件
矢量控制系统通过矢量变换和按转 子磁链定向，得到等效直流电动机 模型，然后模仿直流电动机控制。
直接转矩控制系统利用转矩偏差和 定子磁链幅值偏差的符号，根据当 前定子磁链矢量所在的位置，直接 选取合适的定子电压矢量，实施电 磁转矩和定子磁链的控制。
内容提要
异步电动机动态数学模型的性质 异步电动机三相数学模型 坐标变换 异步电动机在正交坐标系上的动态数学
7.3.1 坐标变换的基本思路
当观察者也站到铁心上和绕组一起旋转 时，在他看来，d和q是两个通入直流而 相互垂直的静止绕组。
如果控制磁通的空间位置在d轴上，就和 直流电动机物理模型没有本质上的区别 了。
绕组d相当于励磁绕组，q相当于伪静止 的电枢绕组。
7.3.1 坐标变换的基本思路
图7-4 静止两相正交坐标系和旋转正交坐标系 的物理模型
7.3.1 坐标变换的基本思路
图7-3 三相坐标系和两相坐标系物理模型
7.3.1 坐标变换的基本思路
两相绕组，通以两相平衡交流电流，也 能产生旋转磁动势。
当三相绕组和两相绕组产生的旋转磁动 势大小和转速都相等时，即认为两相绕 组与三相绕组等效，这就是3/2变换。
7.3.1 坐标变换的基本思路
虽然电枢本身是旋转的，但由于换向器和电 刷的作用，闭合的电枢绕组分成两条支路。 电刷两侧每条支路中导线的电流方向总是相 同的。
7.3.1 坐标变换的基本思路
当电刷位于磁极的中性线上时，电枢磁动势 的轴线始终被电刷限定在q轴位置上，其效 果好象一个在q轴上静止的绕组一样。
但它实际上是旋转的，会切割d轴的磁通而 产生旋转电动势，这又和真正静止的绕组不 同。
7.3.2 三相-两相变换 （3/2变换）
三相绕组A、B、C和两相绕组之间的 变换，称作三相坐标系和两相正交坐 标系间的变换，简称3/2变换。
直接转矩控制系统利用转矩偏差和 定子磁链幅值偏差的符号，根据当 前定子磁链矢量所在的位置，直接 选取合适的定子电压矢量，实施电 磁转矩和定子磁链的控制。
内容提要
异步电动机动态数学模型的性质 异步电动机三相数学模型 坐标变换 异步电动机在正交坐标系上的动态数学
7.3.1 坐标变换的基本思路
当观察者也站到铁心上和绕组一起旋转 时，在他看来，d和q是两个通入直流而 相互垂直的静止绕组。
如果控制磁通的空间位置在d轴上，就和 直流电动机物理模型没有本质上的区别 了。
绕组d相当于励磁绕组，q相当于伪静止 的电枢绕组。
7.3.1 坐标变换的基本思路
图7-4 静止两相正交坐标系和旋转正交坐标系 的物理模型
7.3.1 坐标变换的基本思路
图7-3 三相坐标系和两相坐标系物理模型
7.3.1 坐标变换的基本思路
两相绕组，通以两相平衡交流电流，也 能产生旋转磁动势。
当三相绕组和两相绕组产生的旋转磁动 势大小和转速都相等时，即认为两相绕 组与三相绕组等效，这就是3/2变换。
7.3.1 坐标变换的基本思路
虽然电枢本身是旋转的，但由于换向器和电 刷的作用，闭合的电枢绕组分成两条支路。 电刷两侧每条支路中导线的电流方向总是相 同的。
7.3.1 坐标变换的基本思路
当电刷位于磁极的中性线上时，电枢磁动势 的轴线始终被电刷限定在q轴位置上，其效 果好象一个在q轴上静止的绕组一样。
但它实际上是旋转的，会切割d轴的磁通而 产生旋转电动势，这又和真正静止的绕组不 同。
7.3.2 三相-两相变换 （3/2变换）
三相绕组A、B、C和两相绕组之间的 变换，称作三相坐标系和两相正交坐 标系间的变换，简称3/2变换。
电力拖动与控制 PPT课件
宝
第三重：脱图接线
典
第四重：改进线路
第五重：设计线路
2020/3/31
16
电控系统的发展三个阶段
什么是电力拖动？
以电动机作为原动机拖动机 械设备运动一种拖动方式。2020/3/31
17
电动机
2020/3/31
18
2020/3/31
19
2020/3/31
20
2020/3/31
21
安
警
全
钟
2020/3/31
7
立 井 提 升
2020/3/31
斜井提升
8
塔式提升机
2020/3/31
9
摩擦式提升机
2020/3/31
单绳缠绕式提升机
10
斜井人车
2020/3/31
多绳摩擦式提升机
12
总课时及学分
本课程分两个学期学习，共132 个学时，7学分。
2020/3/31
13
考核方式
过程考核
为
长
天
鸣
2020/3/31
22
电力拖动与控制
2020/3/31
1
课程性质
本课程《电力拖动与控制》 是电力系统及自动化技术 专业的一门专业核心课程。
2020/3/31
2
主要内容
一、机床电气设备中常见电气元件的结构 二、机床电气设备中常见电气元件的工作原理
三、电动机控制线路的工作原理
2020/3/31
3
能力目标
1、能识读三相交流异步电动机控制线路图 2、能分析常见机床控制线路的组成和原理 3、掌握常见电动机控制线路的安装和检修 方法 4、掌握常见机床控制线路的故障分析及检 修技巧
电气控制与拖动.幻灯片
属片被加热。因双金属片的下层膨胀系数大，使其
向上弯曲，杠杆被弹簧拉回，常闭触点断开。
热继电器的符号
发热元件
KH
串联在主电路中
常闭触头
KH
串联在控制电路中
五、熔断器
用于低压线路中的短路保护。
常用的熔断器有插入式熔断器、螺旋式熔断 器、管式熔断器和有填料式熔断器。 符号 FU
熔断器额定电流IF的选择 (1) 电灯、电炉等电阻性负载
常开触点 (b) 结构
按钮开关的外形和符号
结
构1 符 号
2 3
SB
1 43
SB
按钮帽
复位弹簧 支柱连杆
常闭静触头
2
桥式静触头
4
常开静触头
外壳
SB
名 常闭按钮 称 (停止按钮)
常开按钮 (起动按钮)
复合按钮
三、交流 接触器
用于频繁地接通和断开大电流电路的开关电器。
(a) 外形
(b) 结构
交流接触器的外形与结构
接触器
用于频繁地接通和断开大电流电路的开关电器。
弹簧 ~
电源 常开
线圈
常闭
铁心 衔铁
电机 M
3~
主触点 辅助触点
动画
符号
KM
线圈
KM 用于主电路 流
动合(常开)主触点
过的大电流 (需
加灭弧 装置)
动合(常开)辅助触点 动断(常闭)辅助触点
KM KM
用于控制电路流 过的小电流 (无 需加灭弧装置)
属于同一器件的线圈和触点用相同的文字表示
常用的交流接触器有CJ10、CJ12、CJ20和3TB等系列。
接触器技术指标：额定工作电压、电流、触点数目等。
电力拖动电力拓东自动控制系统ppt课件
第一篇 直流拖动控制系统 一．前言直流电动机具有良好的起、制动性能，宜于在大范围内平滑调速，在许多需要调速和快速正反向的电力拖动领域中得到了广泛的应用。
由于直流拖动控制系统在理论上和实践上都比较成熟，而且从控制的角度来看，它又是交流拖动控制系统的基础。
因此，为了保持由浅入深的教学顺序，应该首先很好地掌握直流拖动控制系统。
二．主要内容简介 1. 支流调速方法 2. 支流调速电源 3. 直流调速控制三．根据直流电动机转速方程（1）式中：n — 转速（r/min ） U —电枢电压（V ） I —电枢电流（A ） R —电枢回路电阻( - Φ—励磁磁通（WB ）e K —由电动机结构确定的电动势常数。
由式（1-1）可以看出，有三种方法调节电动机的转速： （1）调节电枢供电电压 U 。
（2）减弱励磁磁通 Φ。
（3）改变电枢回路电阻 R 。
（1）调压调速⏹ 工作条件： 保持励磁 Φ = ΦN ； 保持电阻 R = R a⏹ 调节过程： 改变电压 U N → U ↓U ↓ →n ↓， n 0 ↓⏹ 调速特性： 转速下降，机械特性曲线平行下移。
（2）调阻调速⏹ 工作条件： 保持励磁 Φ = ΦN ； 保持电压 U =U N ；⏹ 调节过程： 增加电阻 R a → R ↑ R ↑ →n ↓，n 0不变；调速特性： 转速下降，机械特性曲线变软。
（3）调磁调速⏹ 工作条件： 保持电压 U =U N ； 保持电阻 R = R a ；调节过程： 减小励磁 ΦN → Φ↓ Φ ↓ → n ↑， n 0 ↑ ⏹ 调速特性： 转速上升，机械特性曲线变软。
Φe K IRU n -=三种调速方法的性能与比较对于要求在一定范围内无级平滑调速的系统来说，以调节电枢供电电压的方式为最好。
改变电阻只能有级调速；减弱磁通虽然能够平滑调速，但调速范围不大，往往只是配合调压方案，在基速（额定转速）以上作小范围的弱磁升速。
因此，自动控制的直流调速系统往往以调压调速为主。
电力拖动自动控制系统(陈伯时)ppt1-2-3直流拖动控制系统
n
2U 2
cos[sin(
6
)
sin(
6
)ectg
]
Ce (1 ectg )
(1-10)
Id
3 2U2
2R
[cos(
6
) cos(
6
)
Ce n]
2U 2
式中 arctg L ； — 一个电流脉波的导通角。
R
89电电力力拖传动动自控动制控系制统系统
21
（3）电流断续机械特性计算
当阻抗角 值已知时，对于不同的控制 角 ，可用数值解法求出一族电流断续时的
1
LP
VT
T
c1
2
c2
L
b1 a1
b2 M
a2
并联多重联结的12脉波整流电路
89电电力力拖传动动自控动制控系制统系统
17
1.2.4 晶闸管-电动机系统的机械特性
当电流连续时，V-M系统的机械特性方程式为
n
1 Ce
(U d0
Id R)
1 Ce
m ( π Um
sin
π m
cos
Id R)
（1-9）
式中 Ce = KeN —电机在额定磁通下的电动势系数。 式（1-9）等号右边 Ud0 表达式的适用范围如第1.2.1节
R— 主电路等效电阻；
且有 R = Rrec + Ra + RL；
89电电力力拖传动动自控动制控系制统系统
8
对ud0进行积分，即得理想空载整流电 压平均值Ud0 。
用触发脉冲的相位角 控制整流电压的平 均值Ud0是晶闸管整流器的特点。
Ud0与触发脉冲相位角 的关系因整流电
路的形式而异，对于一般的全控整流电路，
电力拖动自动控制系统(陈伯时)ppt,按转子磁链定向的矢量控制系统
来看，是解耦的，但由于Te同时受到 ist 和 r
的影响，两个子系统仍旧是耦合着的。
电电力力拖传动动自控动制控系制统系统
8
带除法环节的解耦矢量控制系统 （采用电流控制变频器）
r AR
ASR
Lr n p Lm
ism
i
A
iA
r
异步电机
i
CB 2r /3s
电流 控制
iB
矢量
÷
电电力力拖传动动自控动制控系制统系统
4
按转子磁链定向后的系统模型
代入转矩方程式和状态方程式，并 用m，t替代d，q，即得
Te
n p Lm Lr
ist r
d r
dt
1 Tr
r
Lm Tr
ism
0
(1
) r
Lm Tr
ist
电电力力拖传动动自控动制控系制统系统
5
矢量控制方程
1
i1
im1
等效直流
3/2 iβ1 VR
电机模型
异步电动机 it1
反馈信号
这样的矢量控制交流变压变频调速系统在静、 动态性能上完全能够与直流调速系统相媲美。
电电力力拖传动动自控动制控系制统系统
3
6.7.2按转子磁链定向
（Field Orientation）
rd rm r rq rt 0
14
• 在两相静止坐标系上的转子磁链模型
is
Lm
+
1
r
-
Tr p+1
Tr
isβ
Lm
+
1
的影响，两个子系统仍旧是耦合着的。
电电力力拖传动动自控动制控系制统系统
8
带除法环节的解耦矢量控制系统 （采用电流控制变频器）
r AR
ASR
Lr n p Lm
ism
i
A
iA
r
异步电机
i
CB 2r /3s
电流 控制
iB
矢量
÷
电电力力拖传动动自控动制控系制统系统
4
按转子磁链定向后的系统模型
代入转矩方程式和状态方程式，并 用m，t替代d，q，即得
Te
n p Lm Lr
ist r
d r
dt
1 Tr
r
Lm Tr
ism
0
(1
) r
Lm Tr
ist
电电力力拖传动动自控动制控系制统系统
5
矢量控制方程
1
i1
im1
等效直流
3/2 iβ1 VR
电机模型
异步电动机 it1
反馈信号
这样的矢量控制交流变压变频调速系统在静、 动态性能上完全能够与直流调速系统相媲美。
电电力力拖传动动自控动制控系制统系统
3
6.7.2按转子磁链定向
（Field Orientation）
rd rm r rq rt 0
14
• 在两相静止坐标系上的转子磁链模型
is
Lm
+
1
r
-
Tr p+1
Tr
isβ
Lm
+
1
电力拖动及其控制电路ppt
7.1.1 三相异步电动机的工作原理
由此可以得出结论：旋转磁场的旋转方向 决定于通入定子绕组中的三相交流电源的 相序，且与三相交流电源的相序 U→V→W的方向一致。
7.1.1 三相异步电动机的工作原理
只要任意调换电动机两相绕组所接交流电 源的相序，旋转磁场即反转。这个结论很 重要，因为后面我们将要分析到三相异步 电动机的旋转方向与旋转磁场的转向一致， 因此要改变电动机的转向，只要改变旋转 磁场的转向即可。
安装接线图。
7.3.3 电气控制系统图
1．电气原理图 2．电气安装图 图7-33所示为CW6132普通车床控制板
安装接线图。
7.3.3 电气控制系统图
图7-33 CW6132型普通车床控制板安装接线图。
7.4 三相异步电动机的起动及其控制电 路
7.4.1 三相异步电动机的直接起动控制电 路
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（5）当三相异步电动机空载时（即轴上没有拖动机械 负载，电动机空转），由于电动机只需克服空气阻力 及摩擦阻力，故转速n与同步转速n1相差甚微，转差 率s很小，约为0.04～0.07。
7.1.2 三相异步电动机的结构
1．定子
（1）定子铁芯 定子铁芯的槽型有开口型、半开口型、半闭口
型３种，如图7．10所示。半闭口型槽的优 点是电动机的效率和功率因数较高，缺点是绕 组嵌线和绝缘都较困难，一般用于小型低压电 机中。
服务特 权
电力拖动与控制第二章 131页PPT文档
起动电流或起动转矩为
I 1 1 . 5 ~ 2 . 0 I N ,T 1 1 . 5 ~ 2 . 0 T N
第三节 他励直流电动机的起动
求切换转矩的原则：既要使电动机能够带动负 载起动，又要保证在切换时的加速度转矩 ( T2和 TL之差 )不过小。过大，加速转矩大，可满足快速 起动的要求，但是起动级数增多，过小，延缓起 动过程。综合考虑，选I2= （1.1～1.2 ）ILmax，则 切换转矩T2= （1.1～1.2 ）TLmax 。电阻分三次切 除称三级起动，起动级数m=3，一般选m=3～4， 级数多，起动快，但同时也使设备增多，线路复 杂。运行不可靠性增大。
第三节 他励直流电动机的起动
pN C e 60 a
pN
CT 2a9.55Ce
第一节 他励直流电动机的机械特性
1.理想空载点
图2-2中的A点即为理想 空载点。
在A点：T=0，Ia=0，电 枢压降Ia(Ra+RC)=0，电 枢电动势Ea=U，电动机 的转速n=n0=U/(CeΦ)。
图2-2 他励电动机的机械特性
第一节 他励直流电动机的机械特性
点 TN , n ，连接这点与理想空载点，即得电枢串联电阻的人
为机械特性。 用类似的方法，可绘出改变电压U及减弱磁通Φ时的人为
机械特性。
第二节 电力拖动系统稳定运行的条件
• 电力拖动系统受外界某种短时扰动离开原 平衡状态，当外界扰动消失，系统恢复到原 转速，或在新条件下达到新平衡状态，电力 拖动就称该系统能稳定运行，否则就称为不 稳定运行。 • 为使系统能稳定运行，电动机的机械特 性和负载的转矩特性必须配合得当，这就是 电力拖动系统稳定运行的条件。
电枢感应电动势：Ea Cen
《电力拖动与控制》课件
在家用电器中的应用
空调和冰箱
在家用空调和冰箱中，电力拖动控制系统用于驱动压缩机 的运行，实现制冷和制热功能，同时保证设备的节能和高 效运行。
洗衣机和烘干机
在洗衣机和烘干机中，电力拖动控制系统用于驱动电机和 传送带，实现衣物的洗涤和烘干功能，同时保证设备的安 全和稳定运行。
厨房电器
在厨房电器中，电力拖动控制系统用于驱动电饭煲、电磁 炉等设备的加热元件，实现烹饪功能，同时保证设备的安 全和高效运行。
要点二
详细描述
按照电动机类型分类，电力动系统可以分为直流电力拖 动系统和交流电力拖动系统两大类。按照使用场合分类， 电力拖动系统可以分为工业用电力拖动系统和民用电力拖 动系统两类。按照运动形式分类，电力拖动系统可以分为 直线运动电力拖动系统和旋转运动电力拖动系统两类。此 外，还可以按照电力拖动系统的规模和复杂程度等进行分 类。
在交通运输中的应用
城市轨道交通
在城市轨道交通系统中，电力拖动控制系统用于驱动列车和各种 辅助设备，实现列车的高效、安全运行。
电动汽车
在电动汽车中，电力拖动控制系统用于驱动车辆行驶和各种辅助设 备，实现车辆的节能、环保和高效运行。
航空电子
在航空领域，电力拖动控制系统用于驱动飞行器的起落架、襟翼等 机构，实现飞行器的安全、稳定和高效运行。
在工业自动化中的应用
自动化生产线控制
物流自动化
电力拖动控制系统在自动化生产线中 发挥着关键作用，通过电机驱动和控 制，实现生产线的自动化运行，提高 生产效率和产品质量。
在物流自动化系统中，电力拖动控制 系统用于自动化输送设备和仓储设备 的驱动和控制，实现高效、准确的物 流作业。
机器人技术应用
在工业机器人中，电力拖动控制系统 用于驱动机器人的关节和执行机构， 实现机器人的各种复杂动作和精确控 制。
电力拖动自动控制系统课件
性度等特点。
场效应管
具有高速开关特性和低 噪声性能，常用于开关
电源和逆变器。
IGBT
大功率电子器件，广泛 应用于电机控制和电网
调节。
运算放大器
用于信号处理和运算， 具有高精度和低噪声特
性。
控制电路与保护电路
控制电路
用于实现各种控制逻辑和算法，如速度、位置和电流控制等。
保护电路
用于检测系统异常并采取相应措施，如过流、过压和欠压保护等。
电力拖动自动控制系统应用
工业自动化生产线控制
自动化生产线是电力拖动自动控制系统的重要应用领域之一 。通过使用电力拖动自动控制系统，可以实现生产线的自动 化控制，提高生产效率，降低人工成本。
电力拖动自动控制系统能够精确控制生产线上各个设备的运 行状态，确保生产过程的稳定性和可靠性，减少设备故障和 生产事故的发生。
Байду номын сангаас
工作原理与控制方式
工作原理
电力拖动自动控制系统通过控制器对电动机进行控制，实现 机械设备的运动。控制器根据传感器反馈的信息，对电动机 的输入电压或电流进行调整，以实现对机械设备运动的精确 控制。
控制方式
常见的控制方式包括开环控制、闭环控制和复合控制等。开 环控制方式简单，但精度较低；闭环控制方式精度较高，但 需要反馈传感器；复合控制方式结合了开环和闭环的优点， 具有更高的控制精度和稳定性。
05
电力拖动自动控制系统发展趋势与挑战
新型电机与电力电子器件的发展
永磁同步电机
具有高效率、高转矩密度和优秀的动 态性能，是现代电力拖动系统的重要 发展方向。
开关磁阻电机
电力电子器件
随着宽禁带半导体材料的发展，电力 电子器件的性能得到大幅提升，为电 力拖动系统的优化提供了更多可能性 。
场效应管
具有高速开关特性和低 噪声性能，常用于开关
电源和逆变器。
IGBT
大功率电子器件，广泛 应用于电机控制和电网
调节。
运算放大器
用于信号处理和运算， 具有高精度和低噪声特
性。
控制电路与保护电路
控制电路
用于实现各种控制逻辑和算法，如速度、位置和电流控制等。
保护电路
用于检测系统异常并采取相应措施，如过流、过压和欠压保护等。
电力拖动自动控制系统应用
工业自动化生产线控制
自动化生产线是电力拖动自动控制系统的重要应用领域之一 。通过使用电力拖动自动控制系统，可以实现生产线的自动 化控制，提高生产效率，降低人工成本。
电力拖动自动控制系统能够精确控制生产线上各个设备的运 行状态，确保生产过程的稳定性和可靠性，减少设备故障和 生产事故的发生。
Байду номын сангаас
工作原理与控制方式
工作原理
电力拖动自动控制系统通过控制器对电动机进行控制，实现 机械设备的运动。控制器根据传感器反馈的信息，对电动机 的输入电压或电流进行调整，以实现对机械设备运动的精确 控制。
控制方式
常见的控制方式包括开环控制、闭环控制和复合控制等。开 环控制方式简单，但精度较低；闭环控制方式精度较高，但 需要反馈传感器；复合控制方式结合了开环和闭环的优点， 具有更高的控制精度和稳定性。
05
电力拖动自动控制系统发展趋势与挑战
新型电机与电力电子器件的发展
永磁同步电机
具有高效率、高转矩密度和优秀的动 态性能，是现代电力拖动系统的重要 发展方向。
开关磁阻电机
电力电子器件
随着宽禁带半导体材料的发展，电力 电子器件的性能得到大幅提升，为电 力拖动系统的优化提供了更多可能性 。
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3）组合开关
组合开关也称转换开关
结构：组合开关有若干个动触片和静触片，分别装于
数层绝缘件内，静触片固定在绝缘垫板上，动触点
装在转轴上，用手柄转动转轴使动触片与静触片接
通与断开。可实现多条线路、不同联接方式的转换。
转轴
手柄 静触点
动触点
绝缘垫板
用途：一般用作电源的引入开关。它比刀开关 轻巧，也可以用来直接起动小容量异步电动机 和对电动机进行正、反转控制。
起动、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。 任务：是要实现生产机械设备、生产线、
车间甚至整个工厂的自动化。
二、本课程要求掌握的主要内容：
⒈典型机床的继电器－接触器控制系统的设计
⒉直流拖动系统的原理及应用
⒊交流拖动系统的原理及应用
第二章 普通机床继电器 接触器控制线路分析
【学习目标】： 重点和难点：常用低压电器、普通机床 机电接触器控制线路分析。
本章主要内容
§2.1 机床电气控制线路的基本环节（本节作业） §2.2 CW6163型万能卧式车床电气控制线路 §2.3 C616型卧式车床电气控制线路 §2.4 C650型卧式车床电气控制线路 *§2.5 Z3040型摇臂钻床电气控制线路 *§2.6 X62型万能升降台铣床电气控制线路 *§2.7 T68型卧式镗床电气控制线路 *§2.8 组合机床电气控制线路（本章作业）
电路符号
FU
分类： 瓷插式RC 螺旋式RL 无填料密封式RM 有填料式RT 快速熔断器RS 自恢复熔断器
瓷插式熔断器
特点：结构紧凑，体积小，更 换溶体方便，具有较高的断流 能力，具有稳定的保护特性， 具有明显的熔断指示。
螺旋式熔断器
无填料密封式熔断器
特点：多用于低压电力网络和成套配电装置中 ， 作为较大容量电气设备的短路和连续过载保护， 是一种分断能力较大的熔断器。
§2.1机床电气控制线路的基本环节
2.1 .1 常用低压电器 用于交流1200V以下或直流1500V以下电路中 的电路中起通断、控制、保护和调节作用的电 气设备称为低压电器。如闸刀、按钮、继电器、 接触器等。
1. 开关 •开关是用于接通和断开电路的电器。 常用的 开关有刀开关、铁壳开关、组合开关和自动 空气开关。
电力拖动与控制B
成绩构 期末考试 平时
成比例
32/4
70%
20%
实验 10%
目录
第一章 绪论…………………………………… 6 第二章普通机床继电器接触器控制线路分析…14 第三章机床电气控制线路的设计…………… 148 第四章直流拖动系统………………………… 183 第五章交流无级调速系统…………………… 251
•开关断开瞬间时产生 电弧，热空气上升将电 弧拉长而熄灭。
刀开关
2）铁壳开关
又称封闭式负载开关。是带有熔断器的刀开关放在铁或 薄铜板冲压而成的铁壳中。
注意：1、不允许随意放在地面上使用。
2、操作时不要面对开关，以免意外故障电 流使开关爆炸，铁壳飞出伤人。 3、开关外壳应可靠接地，防 止意外漏电造成触电事故。
1）刀开关 •刀开关又叫闸刀开关。分为单极、双极和三极。
符号
QS
QS
单极 双极
QS
三极
用途：一般用于不频繁操作的低压电路中， 用作接通和切断电源，或用来将电路与 电源隔离，有时也用来控制小容量电动 机的直接起动与停机。
结构：由闸刀（动触点）、静插座（静触点）、 手柄和绝缘底板等组成。
刀开关一般与熔断器串
工作原理：电路短路
主触点
锁钩
弹簧
双金属片 热元件
工作原理：电路短路
主触点
锁钩
弹簧
双金属片 热元件
工作原理：电路出现欠压
主触点
锁钩
弹簧
双金属片 热元件
工作原理：电路出现欠压
主触点
锁钩
弹簧
双金属片 热元件
2. 熔断器
•熔断器主要作短路或严重过载保护用，串联在被保 护的线路的首端。线路正常工作时如同一根导线， 起通路作用；当线路短路或严重过载时熔断器熔断， 起到保护线路上其他电器设备的作用。
3. 交流接触器
接触器是利用电磁力来接通和断开大电流电
路的一种自动控制电器，它常用在控制电动
机的主电路上。 结构
主触头
~~
弹簧
辅助 触头
常闭
常开 动铁芯
线圈 静铁芯
符号
KM
•接触器线圈
KM
•接触器主触头－－用于主电路 （流过的电流大，需加灭弧装置）
主触头
KM
•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
辅触头
工作原理
• 线圈加额定电压，衔铁吸合，主触头闭合， 常闭触头断开，常开触头闭合；线圈电压消失， 触头恢复常态。
使用选择
•接触器的额定电压应大于或等于负载回路的 额定电压； • 吸引线圈的额定电压应与所接控制电路的 额定电压等级一致； • 额定电流应大于或等于被控主回路的额定 电流。
有填料式熔断器
特点：是一种大分断能力的熔断器。广泛应 用于短路电流很大的电力网络或低压配电装 置中。
选择熔体额定电流的方法：
1、电灯支线的熔体： 熔体额定电流≥支线上所有电灯的工作电流之和。 2、一台电动机的熔体： 熔体额定电流≥电动机的起动电流÷2.5 3、几台电动机合用的总熔体： 熔体额定电流=(1.5∽2.5)×容量最大的电动机的额 定电流，
联使用，以便在短路或
手柄
过负荷时熔断器熔断而 自动切断电路。刀开关 额定电压通常为250V和 500V，额定电流在 1500A以下。
静插座 闸刀 熔断丝 底座
安装：安装刀开关时，电源线应接在静触 点上，负荷线接在与闸刀相连的端子上。 对有熔断丝的刀开关，负荷线应接在闸刀 下侧熔断丝的另一端，以确保刀开关切断 电源后闸刀和熔断丝不带电。在垂直安装 时，手柄向上合为接通电源，向下拉为断 开电源，不能反装。
4）自动空气开关
自动空气开关又称自动空气断路器。集控制和多 种保护功能于一身。
用途：能接通和分断电路，还能对电路 进行短路、欠压、严重过载的保护，也 可用于不频繁地启动电动机。
主触点
锁钩
Байду номын сангаас
弹簧
双金属片 热元件
工作原理：电路过载
主触点
锁钩
弹簧
双金属片 热元件
工作原理：电路过载
主触点
锁钩
弹簧
双金属片 热元件
第一章 绪论
一、电力拖动在现代机床中的地位：
现代机床：由工作机构、传动机构、原动机和自 动控制四部分组成。
自动控制：指在无人参与或仅有少数人参与的情 况下，利用自控系统使被控对象或生 产过程，自动地按预定的规律去工作 的过程。
电力拖动系统的目的与任务： 目的：将电能转换为机械能，用于实现生产机械