交直流调速系统
学习_高级维修技师交直流调速系统
对于异步电动机，转子转速总是低于旋转磁场的转 速，即同步转速，因为如果两者相同，则转子导体和旋 转磁场间相对静止，转子就不会切割磁力线，导体的感 应电动势为零，因而就不会产生电磁转矩。
18
同步转速与转差率
异步电动机的定子通以三相交变的电流后，定子将
交直流调速系统
1、什么是调速及调速系统
将调节电动机转速，以适应生产要求的 过程就称之为调速；
用于完成这一功能的自动控制系统就被 称为是调速系统。
电动机是用来拖动某种生产机械的动力 设备，所以需要根据工艺要求调节其转速。 比如：在加工毛坯工件时，为了防止工件 表面对生产刀具的磨损，因此加工时要求 电机低速运行；而在对工件进行精加工时， 为了要缩短工加时间，提高产品的成本效 益，因此加工时要求电机高速运行。
需要调速，但对调速性能要求不高的生产机械， 也属于一般性能调速
高性能的交流调速系统和伺服系统
矢量控制技术、直接转矩控制
特大容量、极高转速的交流调速
厚板轧机、矿井卷扬机等，以及极高转速的拖 动，如高速磨头、离心机等，都以采用交流调 速为宜。
变极
异步电动机调速
变频
n
(1
S )n1
60 1 p
带电压负反馈和电流正反馈的 调速系统
电加量流了使正一系反个统馈与的的给输作定出用电也在压产于同生给极了系性一统的个的增Ufi输量分入，量偏可，差以这电有个压效输地Δ入U补增i增 偿转电速压降负，反从馈而调减速少系了统系因统电的枢静电差阻，压扩降大了IdR调a引速起范的围。
谢谢!
三、电压负反馈直流调速系统
反馈信号Ufn：取自电动机电枢两端的电 压， Ufn=γUd（γ为电压反馈系数）
交流调速系统
电动势有相同的频 率，可同相或反相 串接。
绕线转子异步电动机转子附加电动势的原理图
项目2 交流调速系统
转子电流为：
I2
sE20 E f R22 sX 20 2
dn
E I T (T T ) 0 0 n s I T
f
2
e
e dL
dt
2
e
根据上面的结论，可得出三相调压电路中各晶闸管触发 的次序为VT1 、VT2、VT3、VT4、VT5、VT6、VT1……， 相邻两个晶闸管的触发信号相位差为60°。
项目2 交流调速系统
•TVC——双向晶闸 管交流调压器
~
TVC
M 3~
项目2 交流调速系统
三、 转速闭环调压调速系统的组成
普通异步电动机的开环机械特性很软,且开环调压调速
交流输入
、
输出电压
1）电源正半周：VT1触T2 发导通， 电源的正半周施加到负载上；
2）电源负半周：VT2触发导通， 电源负半周便加到负载上；
触发脉冲
项目2 交流调速系统
2、晶闸管三相交流调压电路 晶闸管三相交流调压电路如图所示。这种电路接法的特 点是负载输出谐波分量低，适用于低电压大电流的场合。
交流调压电路的输出电压波形（画出2个周期的波 形）。
3、测量输出电压有效值并记录于下表中。
= 60
a = 90
a = 150
项目2 交流调速系统
实验电路
注意：反并联的晶闸管触发脉冲相位相反即 相位差为180
项目2 交流调速系统
Class is over
再利用晶闸管组成的可控整流装置来获得一个可调的 直流电压作为转子回路的附加电动势。
交直流调速系统
交直流调速系统•引言•交直流调速系统基本原理•交直流调速系统组成与结构目录•交直流调速系统控制策略•交直流调速系统性能分析•交直流调速系统设计与实践•交直流调速系统应用与展望引言01CATALOGUE调速系统概述调速系统的定义调速系统是一种能够改变电动机转速的控制系统，通过调整电动机的输入电压、频率等参数，实现对电动机转速的精确控制。
调速系统的分类根据电动机类型不同，调速系统可分为直流调速系统和交流调速系统两大类。
其中，直流调速系统具有调速范围广、静差率小等优点，而交流调速系统则具有结构简单、维护方便等特点。
交直流调速系统的发展与应用发展历程交直流调速系统经历了从模拟控制到数字控制的发展历程。
早期的调速系统主要采用模拟控制技术，随着计算机技术的发展，数字控制技术逐渐取代了模拟控制技术，使得调速系统的性能得到了显著提升。
应用领域交直流调速系统广泛应用于工业生产的各个领域，如机械制造、冶金、化工、纺织等。
在现代化生产线中，交直流调速系统是实现自动化生产的关键技术之一，对于提高生产效率、降低能耗具有重要意义。
交直流调速系统基本原理02CATALOGUE直流电机通过电枢电流和磁通量的相互作用产生转矩，实现电机的旋转运动。
直流电机原理调速方式控制策略直流调速系统通过改变电枢电压、电枢电阻或磁通量来调节电机的转速。
直流调速系统常采用PID 控制、模糊控制等策略，实现电机转速的精确控制。
030201交流电机通过定子电流产生的旋转磁场与转子电流的相互作用，实现电机的旋转运动。
交流电机原理交流调速系统通过改变定子电压、频率或改变电机结构等方式来调节电机的转速。
调速方式交流调速系统常采用矢量控制、直接转矩控制等策略，实现电机转速的精确控制。
控制策略交直流混合调速系统原理混合调速原理交直流混合调速系统结合了直流和交流调速系统的优点，通过交直流变换器实现能量的双向流动和转速的精确控制。
能量转换交直流混合调速系统通过交直流变换器将直流电能转换为交流电能，或将交流电能转换为直流电能，以满足不同负载的需求。
交直流调速系统
交直流调速系统简介交直流调速系统是一种广泛应用于电机调速的控制系统。
它通过控制电机输入的电压或电流，实现对电机输出转速的精确控制。
交直流调速系统在工业领域中的应用非常广泛，可以用于机械设备、电梯、风机、泵站等各种场合。
原理交直流调速系统的基本原理是采用电力电子技术，将交流电转换为直流电，并通过控制器对直流电进行调节，再将调节后的直流电供给电机，从而实现对电机的转速控制。
交直流调速系统的核心部件是变频器，它通过改变电压或频率的大小，控制电机的转速。
变频器通常由整流器、滤波器、逆变器和控制器组成。
•整流器：将交流电转换为直流电，通过整流和滤波过程，将交流电的波形变换为平滑的直流电。
•逆变器：将调节后的直流电转换成交流电，逆变器可以改变输出的频率和电压大小，从而实现对电机转速的控制。
•控制器：控制系统的大脑，接收输入的控制信号，根据设定的转速要求对逆变器进行控制。
优势交直流调速系统相比传统的电阻调速和磁阻调速有以下几个优势：1.节能高效：交直流调速系统可以根据负载的需求调节电机的转速，避免了不必要的能耗，提高了能源利用效率。
2.转速范围广：通过控制器的精确调节，交直流调速系统可以实现广范围的转速调节，满足不同应用场景的需求。
3.控制精度高：交直流调速系统具有良好的转速控制性能，可实现对电机的精确控制，提高生产过程的稳定性和产品质量。
4.可靠性强：交直流调速系统采用先进的电力电子技术，具有较高的可靠性和抗干扰能力，可以适应恶劣的工作环境。
5.维护成本低：交直流调速系统的维护成本相对较低，设备运行稳定可靠，减少了维修和更换的频率。
应用领域交直流调速系统广泛应用于各个领域，特别适用于以下场合：1.机械设备：交直流调速系统可以应用于各种机械设备的转速调节，如印刷机、纺织机、切割机等。
2.电梯：交直流调速系统可以实现电梯的平稳起动和停止，提高电梯运行的安全性和舒适性。
3.风机：交直流调速系统可以应用于风机的转速调节，根据风量需求自动调节风机的运行速度，降低能耗。
交直流调速系统课程总结
交直流调速系统课程总结交直流调速系统课程主要研究和探讨了电力拖动系统中，如何通过控制交流电机和直流电机的转速来满足各种负载需求的技术与方法。
1.直流调速系统：-直流电动机的基本工作原理及特性分析，包括机械特性和电气特性。
-直流调速系统的构成，包括电动机、电源、控制器（如电枢回路电阻调速、晶闸管相控整流器调速）以及检测反馈装置等组成部分。
-晶闸管相控整流器的工作原理及其对直流电机调速的影响，包括调压调速、弱磁调速等方式。
-直流调速系统的静动态性能分析，包括稳态和动态响应特性。
2.交流调速系统：-交流异步电动机和同步电动机的工作原理和基本特性。
-V/f控制、矢量控制等交流调速技术原理，以及SPWM逆变器的工作原理和实现方式。
-变频调速系统的组成和工作过程，包括变频器、电动机、传感器和控制器等部分。
-交流调速系统的性能分析，包括稳态精度、动态响应速度、调速范围等关键指标。
-现代交流调速技术，如直接转矩控制（DTC）、无速度传感器控制等高级控制策略。
3.调速系统的实际应用与设计：-考虑到不同工业场合对调速性能的不同要求，学习如何根据负载特性选择合适的调速方案，并进行调速系统的设计计算和参数优化。
-掌握各类调速系统在故障诊断、保护措施及节能等方面的设计要点。
4.实验与实践环节：-通过实验操作了解和验证理论知识，熟悉直流调速器、交流变频器的操作使用。
-分析并解决实验过程中遇到的实际问题，锻炼动手能力和工程实践能力。
交直流调速系统课程不仅使学生掌握了电机调速的基础理论知识，还培养了他们针对实际工程问题进行分析、设计和调试的能力，对于提升电气自动化及相关领域人才的专业素养具有重要意义。
《交直流调速系统》第六章交流电动机调速及变频原理
交直流调速系统：交流电 动机调速及变频原理
交直流调速系统是当今工业领域中应用最广泛的电机调速方式之一。本文将 介绍其工作原理、控制方式、实验结果以及应用领域。
交直流调速系统简介
工作原理
交直流调速系统将交流电网变频后的电能， 通过调整输出电压的频率和振幅，实现对交 流电动机转速的精确控制。
应用领域
广泛应用于各种机械传动、液力传动和水泵 等控制系统中。
交流电动机调速系统的应用领域
自动化系统中的应用
在各种自动化生产设备中被 广泛应用，如印刷机、纺织 机、机床等清
电力系统的应用
在电力和水泵工业中，它们 通常被用于驱动变速风扇、 汽轮机、输电水泵和空气压 缩机。
船舶和铁路设备的 应用
在船舶和铁路设备中，变频 系统被用于调节主推进电机 和发动机。
总结和展望
优点
能够提高电机的转速调节精度、降低噪声和 振动，操作简便、维护方便。
未来发展
随着电力电子技术的发展和应用，交直流调 速技术将显示出更加优异稳定的特性。
交流电动机调速原理介绍
异步电动机
在交流电路中，由于线圈电势 产生了磁通量，被感应到的铝 制转子上涡流的作用下形成了 磁通量，进而激起了电势和转 矩。
压，并将其送入交流电机中。
3
控制电路
接收电机转速及其加速度反馈信息， 将这些反馈信息与控制策略融合，进 而实现对交流电机调速控制。
交流电动机调速控制方式
1 恒转矩调速
2 恒功率调速
保持电机输出转矩不变的状态下，改变电 机输出的转速。
在电机输出功率不变的情况下，改变电机 转速。
3 恒流调速
4 联合控制
同步电动机
自带一定数目的永磁体，并且 同步转子上的感应电流同步于 定子电流，从而使交流电动机 实现了较好的调速性能。
绪论交直流调速系统
（1）调速范围D
生产机械在额定负载时要求电动机提供的最高转速nmax
与最低转速nmin之比称D为调 速nm范ax围，用D表示。即： 通常视nmax为电动机的额定转nm速in nN 。
（2）静差率S
调速系统在某一转速下稳定运行时，负载由理想空载增
加到规定负载时，所对应的转速降落Δn与理想转速n0 之比，用s表示。即：
2、位置控制系统（调速系统+位置外环）：即随动 （伺服）系统。例如液面位置的控制，雷达方位 角的控制，机械加工中的轨迹控制等。
交直流调速系统
3、张力控制系统（调速系统+张力外环） 例如：加工各种带材和线材的控制
4、多点击同步控制系统（多调速系统+同步控制装 置） 系统中有多个传动点，每个传动点由一个电 动机拖动单元拖动，组成多单元同步控制系统。 系统中个单元应能同时按规定的速比稳速运行， 并有良好的统调、单调性。
0.2电力拖动自动控制系统的分类
1、调速系统：以控制电机速度为目的 2、随动系统：以控制电机转角为目的 3、程序控制系统：以计算机技术实现控制
规律
根据电机是交流还是直流，系统又分为 直流和交流系统。
交直流调速系统
0.3工业上常用的交直流调速系统
1、速度控制系统：即调速控制系统，如发动机的 转速调节
但直流电机换向有火花，交流系统在理论和实践上都比较 成熟，并且从反馈闭环控制的角度来看， 它又是交流调速系统的基础 。
交直流调速系统
4.1直流调速系统发展概况：
1.最早的直流调速系统采用接点控制，通过开关设备切换直 流电动机电枢或磁场回路电阻实现有极调速。
2. 1957年晶闸管问世后，采用晶闸管相控装置的可变直流 电源一直在直流传动中占据主要地位。
交直流调速系统之直流调速简介介绍课件
机的转速和电流， 机的转速和电流，
实现转速和电流 实现转速和电流
的闭环控制
的闭环控制
直流调速系统的工作过程
01
输入信号：接收来 自控制器的指令信
号
02
信号处理：将指令 信号转换为控制信
号
03
驱动控制：控制直 流电机的转速和转
矩
04
反馈控制：根据直 流电机的运行状态， 调整控制信号，实
现闭环控制
05
直流调速系统的挑战与机遇
挑战：提高调速系统的效 率和稳定性，降低能耗和 成本
挑战：提高直流调速系统 的智能化水平，实现对复 杂工况的适应性
机遇：随着新能源技术的 发展，直流调速系统在电 动汽车、轨道交通等领域 的应用前景广阔
机遇：随着物联网技术的 发展，直流调速系统可以 实现远程监控和诊断，提 高系统的可靠性和维护性
直流伺服调 速系统：通 过控制直流 伺服电机的 位置和速度 来控制速度
04
直流变频调 速系统：通 过改变直流 变频器的输 出频率来控 制速度
直流调速系统的基本组成
整流器：将交 流电转换为直
流电
滤波器：滤除 直流电中的交
流成分
逆变器：将直 流电转换为交
流电
控制器：控制 逆变器的输出 频率和电压， 实现调速控制
电机的转矩
03
电压控制：通过控制电压的大小来控制
电机的转速
04
速度-电流双闭环控制：通过速度环和电
流环的协调控制来实现对电机的精确控制
直流调速系统的性能指标
0 1
调速范围：指直流调速系统能够实现的最
高转速和最低转速之间的差值
0 2
调速精度：指直流调速系统能够实现的转
第六章交直流调速系统
过渡过程时间 在过渡过程时间内,被调量n在其稳定值 上下摆动的次数。
如图所示是三种不同调速系统被调量从x1改变为x2时的变化情况。
系 统 1 2 超调 量 0 大 过渡过程 时间T 长 长 振荡次 数 无 多 性能 不好 不好
3
小
短
中
好
第三节 三相异步电动机的调速特性
60 f n0 p n0 nm R2 Sm X 20 n0 2 U T max K 2 X 20 2 R 2U T st K 2 2 R 2 X 20 T max TN
调速的平滑性，通常是用两个相邻调速级的转速差来衡量的。
调速 无级调速 有级调速
以改变直流电动机电枢外加电压调速为例，说明调速范围D与静差度S之间 的关系 ：
D
n e max n e min
n e max n 02 n e
n e max ne n 02 1 n 02
如在一定负载下，欲得到不同的转速， 可以由改变Tmax、Sm、P 和f 四个参数入手， 则相应地有如下几种调速方法。 一、调压调速
改变电源电压时的人为机械特性如图 所示：t4-27
这种调速方法能够无级调速，但当 降低电压时，转矩也按电压的平方比例 减小，所以，调速范围不大。
二、 转子电路串电阻调速 原理接线图和机械特性如图所示：lin\t4-21.swf 当然，这种调速方法只适用于线绕式异步电动机，其启动电阻 可兼作调速电阻用，不过此时要考虑稳定运行时的发热，应适当增 大电阻的容量。 转子电路串电阻调速简单可靠，但它是有级调速。 随转速降低，特性变软。 转子电路电阻损耗与转差率成正比，低速时损耗大。 所以，这种调速方法大多用在重复短期运转的生产机械中，如 在起重运输设备中应用非常广泛。
交直流调速系统(第3版)
读书笔记模板
01 思维导图
03 目录分析 05 精彩摘录
目录
02 内容摘要 04 读书笔记 06 作者介绍
思维导图
关键字分析思维导图
运行
变频
方式
岗位 器
原理
装置
交直流
系统
器 系统
通用
第版
变频器
调速
功能
动机
运行
欧陆
内容摘要
本书以自动化领域交直流调速职业岗位所要求的知识和技能为主线，以训练学生构建调速系统的工程能力为 目标，遵循从浅入深、层层递进的方式介绍了直流调速简介、单闭环直流调速系统、双闭环直流调速系统及数字 直流调速装置；交流调速介绍目前应用较广的交流异步电动机调速及变频原理、三菱变频器的运行方式与功能、 变频器常用控制电路、西门子MM440变频器的操作运行。
7.1变频器的基本控制电路 7.2变频器的工频切换电路 7.3 PLC控制的变频器电路 7.4变频器的恒压变频供水系统 7.5通用变频器的选择 7.6变频器外围电器的选择 7.7变频器的布线
8.1西门子MM440变频器的接线图及操作面板 8.2变频器的功能参数设置与面板运行操作 8.3变频器的外端子控制运行 8.4变频器的多段速控制运行
3.1双闭环调速系统的构成 3.2双闭环调速系统的静特性分析 3.3双闭环调速系统的启动过程分析 3.4双闭环调速系统的动态性能 3.5双闭环直流调速系统实训
4.1数字直流调速系统概述 4.2欧陆590系列直流调速装置工作原理 4.3欧陆590C直流调速装置的端子接线图及端子功能 4.4欧陆590C直流调速装置的操作面板及参数 4.5欧陆590C直流调速装置参数设定及运行实训
第五章交流异步电动 机调速及变频原理
交直流调速系统第一章 直流调速简介(第三版)
Id
－－负载电流引起的转速降
机械特性曲线
k Ra 机械特性曲线的斜率k值越小，特性的硬度越硬。
KeN
2020/4/14
二、直流电机的调速方法及其特点
根据机械特性方程可知，改变电枢电压、磁通、电枢电阻可改变转速大小。
•额定转速以下调速，且 电压越低，转速越低。
•特性硬，调速精度高， 最常用。
调压调速
3. 调速的平滑性： 调速平滑性是指调速时可以得到的相邻两转速之比，调速平滑性 接近于1的调速系统称为无级调速，反之为有级调速。
1．什么是调速范围？什么是静差率？ 2．静差率是针对某一条机械特性定义的，调速系统的静 差率指的是什么？ 3．静差率与硬度有什么区别和联系？
2020/4/14
解： 得
2020/4/14
•电压降低，n0减小
2020/4/14
二、直流电机的调速方法及其特点
根据机械特性方程可知，改变电枢电压、磁通、电枢电阻可改变转速大小。
•额定转速以下调速，且 电阻越大，转速越低。
串电阻调速
•特性软，调速精度低， 一般不采用。
•理想空载转速n0不变。
2020/4/14
二、直流电机的调速方法及其特点
2020/4/14
调速系统的稳态性能指标
一个好的调速系统应具有较大的调速范围和较小的静差率！
(4)静差率与调速范围的关系 Nhomakorabeas nN ， n0 min
则
n0 min
nN s
D
snN
1 snN
D nN
nN
nmin n0 min nN
nN
nN s
nN
snN
1 s nN
2020/4/14
直流调速系统概述
(2)弱磁调速（恒功率调速）
(3)电枢回路串电阻调速
※由于串电阻调速和弱磁调速都会使直流他 励电机的机械特性变软，所以在实际应用 中通常采用的是变电压调速。
• 晶闸管整流电路实现调压调速特点
优点：晶闸管整流装置经济、可靠，门极可直接 采用电子电路控制，响应速度为毫秒级。 缺点（1）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。 （2）当晶闸管导通角很小时，系统的功率因素很 低，并产生较大的谐波电流，从而引起电网电压 波动殃及同电网中的用电设备，造成“电力公 害”。
直流调速系统概述
概述
1.什么是调速？
将调节电动机转速，以适应生产要求的过程 称之为调速。
2.什么是调速系统？ 用于完成调速这一功能的自动控制系统就被 称为是调速系统。
3.为什么要调速？
电动机是用来拖动某种生产机械的动力设 备，所以需要根据工艺要求调节其转速。
比如：在加工毛坯工件时，为了防止工件 表面对刀具的磨损，因此加工时要求电机低 速运行。
5.直流调速应用
（1）无缝钢管生产
（3）纺织机
（2）造纸机
直流电机
一、直流电机结构
直流电机主要由定子和转子两大部分构成。 1.定子
主磁极：产生主磁场 ，由铁心和励磁绕组构成 换向磁极：改善换向。 定子 电刷装置：把直流电压和直流电流引入
机座和端盖：起支撑和固定作用。
2.转子（电枢）
转子
电枢铁心：主磁路的一部分，放置电枢绕组。
平波 电抗
Ld
Id +
M Ud
-
RP2
调节器
+
绪论交直流调速系统
变频调速
矢量控制
基于磁场定向控制，通过控制电机的 输入电流，实现电机的转矩和转速的 解耦控制。
通过改变电源的频率来实现调速，是 目前应用最广泛的交流调速方式。
直流调速系统的基本原理
改变电枢电压调速
01
通过改变电机的输入电压，调节电机的输入电流，实现电机的
转速调节。
改变电枢电阻调速
02
通过在电机的电枢回路中串入不同的电阻，调节电机的输入电
在某些应用场景中，同时使用交流和直流电机进行驱动，如电动 汽车等。
能量回馈
在制动或下坡时，将机械能转化为电能回馈给电网或储能装置。
自适应控制
根据电机参数和运行状态的变化，自适应地调整控制策略，提高 系统性能。
04 交直流调速系统的性能指标
CHAPTER
交流调速系统的性能指标
调速范围
交流调速系统的调速范围通常是指电机 在额定转速以下可调速的范围，以百分
交直流调速系统主要由控制器、功率驱动器和电动机三部分组成，其中控制器是核心部分， 负责接收输入信号并输出控制指令。
交直流调速系统的调速方式主要有两种：一种是改变电动机的输入电压，通过调节电压的大 小来改变电动机的转速；另一种是改变电动机的输入电流，通过调节电流的大小来改变电动 机的转速。
交直流调速系统的应用场景
较高，节能效果较好。
03
控制精度与动态响应
直流电机控制精度高，动态响应快，适用于高精度、高动态响应的场合；
而交流电机控制精度相对较低，动态响应较慢，适用于对精度和动态响
应要求不高的场合。
03 交直流调速系统的控制方法
CHAPTER
交流调速系统的控制方法
转差功率不变控制
通过改变电机转差率来调节速 度，保持转差功率不变，如滑
交直流调速系统 绪论
交直流调速系统
闭环控制策略
✓ 转矩控制
哪
对转矩的控制通常通过控制电流来实现
里 有
在运动控制系统中，转矩控制是最基本的控制
逻 辑
，
性能评价：稳态精度、动态响应速度
那
里
✓ 速度控制
就 有
开、闭环（交、直流电动机）
自 动
化
✓ 位置控制
控
制
开环（步进电机）、闭环（伺服电机）
2020年3月3日星期二
交直流调速系统
哪
里
*
r＋
－
r
位 置
＋ r*
控
制 器
－
r
速 度 控
＋Te*
制－
器 Te
转 矩
i＋*
控
制－
器i
电 流 控 制 功 能
电 动 机
转 矩 检 测 器
机 械 负 载
有 逻 辑 ， 那 里 就
有
自
r s
动 化 控
制
转矩、速度、位置由内向外的三闭环系统
2020年3月3日星期二
交直流调速系统
闭环控制策略
里
2
提高产品质量 机床、印刷、包装等生产线
就 有
3
改善工作环境 电梯、中央空调
自 动
化
注：并不是所有的设备使用电气传动装置后都可以节能
控 制
2020年3月3日星期二
交直流调速系统
直流电动机电枢电
压只能做到1000多
交直流电气传动的特点： 伏，转速每分钟数
百转到1000多转。
交流电动机电压可 做到6～10kV，转 速可达每分钟数千
交流同步电机的机械特性公式 n＝60f/p n：电机转速 f：给电机供电的交流电频率 p：电机极对数
交直流调速系统
1、 变频调速控制方式：基频以下调速的变频控制方式和基频以上的变频控制方式2、通过调节异步电动机的供电频率，能否实现异步电动机的无级调速？为什么?不能。仅改变并不能正常调速，在实际系统中，是在调节定子电源频率的同时调节定子电压U1，通过U1和f1的协调控制实现不同类型的变频调速，由Eg=4.44f1N1KNI￠m;Te=Cm￠mi’^2cos￠2式中若忽略定上的电阻压降，即U1约等于Eg=4.44f1N1KN1￠m，则主磁通￠m=Eg/4.44f1N1KN1约等于U1/4.44f1N1KN1通过分析可知,若U1不变，则f1上升时，￠m将下降，于是电磁转矩Te下降，则电动机的拖动能力会降低；若降低f1，则￠m上升，于是电磁转矩Te上升，则电动机的拖动能力上升。当在额定频率以下调频时，将会引起主磁通饱和，这样的励磁电流急剧升高，是定子铁芯损耗急剧增加，这两种情况实际运行中是不允许的，实际调速过程中常采用基频以下的变频控制方式，即“恒转矩调速”和基频以上的变频控制方式，即“恒功率调速”3、异步电动机恒压恒频时的机械特性：异步电动机的电磁转矩为Te=Pm/Ｏ1=(3p/w1)*I^2下标2*(R’2/s)当U1、w1都为恒定值时，异步电动机的电磁转矩Te=3p*(U1/w1)^2=sw1R’2/(sR1+R’2)^2+s^2w1^2(L11+L’12)^2当s很小时，Te约等于3p(U1/w1)^2*(sw1/R’2)趋近于s，即转矩近似与s成正比，机械特性Te=f(s)是一段直线；当s近似1时，Te约等于[3p(U1/w1)^2]*{(w1R’2)/s[R^2下标1+w1^2(L11+L’12)^2]}，即s接近于1时的转矩近似与s成反比，这时，Te是对称于原点的一段双曲线，当s为以上两段的中间数值时，机械特性从直线段逐渐过渡到双曲线段4、变频器的定义：对交流电动机实现变频电源装置叫变频器变频器的功能：是将电网提供的恒压恒频交流电变换为变压变频交流电，变频伴随变压，对交流电动机实现无级调速变频器的分类：交-交变频器（按相数分：单相和三相；按输出波形分：正弦波和方波）、脉冲宽度调制型和交-直-交变频器（电流型和电压型）5、单相半波可控整流电路工作原理：由图可知，当晶闸管截止时，输出电压Vd=0,Vvt1=U2；当晶闸管导通时，输出电压Vd=U2,Vvt=0。输出电压平均值Ud= 当a=0，Ud=0.45U2,输出电压最大；当a=pai ,Ud=06、PWM定义：就是对脉冲的宽度进行调制的技术，即通过一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需波形SPWM正弦脉宽调制波形：与正弦波等效的一系列等幅不等宽的矩形脉冲波形7、调制法的定义：把希望输出地波形作为调制信号，把接受调制的信号作为载波，通过信号波的调制得到所期望的波形8、异步电动机的基本工作原理：在定子侧通入对称的三相电流，在气隙中产生一个旋转磁场，同时匝链转子绕组和定子绕组，在转子侧的闭合回路中产生一个感应电动势，进而形成感应电流；这个电流和旋转磁场形成电磁转矩，驱动转子旋转9、转差率定义：转差速度与同步转速的比值(s=n1-n/n1)10、异步电动机的基本结构：定子（绕组、铁芯、机座）、转子（绕组、铁芯、转轴）、气隙（范围0.2-2.0）、端盖、风扇11、涡流定义：铁芯既是导磁体又是导电体，交变磁场在铁芯内部产生自行闭合的感应电流涡流损耗的定义：涡流在铁芯中产生焦耳损耗（增大铁芯阻率-增大电阻-减少电流-减少损耗）涡流损耗的公式P=Kf^2VBI^212、直流铁芯和交流铁芯在结构上的区别：直流是用整块电工软钢而成，交流是用硅钢片叠加而成13、转子绕组的两种型式：垄型和绕线形14、型号Y160L1-4电动机:Y指三相异步电动机160指机座中心高度L指机座号长短代号1指铁芯长短代号4指极数15、额定功率：转轴上输出地机械功率额定电压：定子绕组上的线电压额定电流：定子绕组的线电流额定频率：50额定转速：转子转速16、电动机运行0<n<n1：0<s<1发电机运行n>n1：s<0电磁制动n<0：s>1理想空载n=n1：s=017、磁感应强度B磁通量￠公式￠=BScosa(￠=BScosads=0高斯定理)磁场强度H磁导率u导磁体与非导电体之比10^6导电体与非导电体之比10^3～10^5。不存在磁绝体，只有磁导率大小之分18、电流是电子的定向移动
交直流调速课件
一、静态转矩的折算
先考虑简单的两轴系统，假如要把工作机构的转矩TL' 算到电动机轴上，其静态转矩的等效原则是：系统的传 送功率不变。 TL'ωL=TLω
TL 系统的等效负载 TL L j
TL
若考虑传动效率由电动机带动工作机构，
功率由电动机各工作机构传送，传动损耗由运动 机构承担，即电动机发出的功率比生产机械消耗 的功率大。根据功率不变原则，应有 TL TL TL'ωL=TLωηc TL c L jLc
技术进步与发展的四个特征
（1）全控型电力电子器件取代半控型器件， 变换技术由相位控制转变成脉宽调制； （2）模拟电子控制让位于计算机数字控制； （3）交流运动控制系统取代直流运动控制系 统； （4）计算机仿真与辅助设计逐步溶入运动控 制系统的性能分析与设计中。
1 电力拖动系统的动力学基础 1.1 电力拖动的动力学
绪论
1 交直流调速控制系统组成及其相关学科
+ 控制器 功率放大与 变换装置 信号处理 传感器 电动机及负载
控制对象为电动机，从电动机类型上看可分为直流电 动机、交流异步电动机和交流同步电动机，从用途上 看可分为用于调速系统的驱动电动机和用于伺服系统 的伺服电动机。电动机是调速控制系统的执行机构
功率放大与变换装置
nmax nN D nmin nmin
其中nmin 和nmax 都指电机额定负载时的转速 2静差率：当系统在某一转速下运行时，负载由 理想空载增加到额定值时所对应的转速降落 nN ，与理想空载转速 n0 之比，称作静差率 s ， 即 n n n
s
N
n0
100%
0
N
交流调速系统直流调速简介
《交直流调速系统》上篇《直流调速系统》《交直流调速系统》课程介绍一,课程地性质与地位•《交直流调速系统》主要学习交流电动机与直流电动机地调速方法,调速系统地构成和工作原理。
•所谓调速,就是通过改变电源或电机地参数,对电动机实现变速控制或恒速控制。
•调速在工业生产与生活中地应用实例：升旗电机转速地控制;轧钢电机转速控制;龙门刨床工作台驱动电机地控制等。
调速技术广泛应用于各行各业。
•《交直流调速系统》是对《电路基础》《电机与拖动》《变流技术》《自动控制原理》等课程知识地综合应性应用课程,是电气自动化专业必修地专业课程。
《交直流调速系统》课程介绍三,课程地内容•交直流调速包含交流调速与直流调速两部分内容,交流电动机地调速在《变频器应用技术》中讲授。
本课程主要讲授直流电动机地调速,教学内容如下：章节和内容实训项目第1章：直流调速简介开环调速系统地机械特性测试第2章：单闭环调速系统第3章：双闭环调速系统第4章：可逆调速系统第5章：直流脉宽调速系统单闭环调速系统地静特性测试双闭环调速系统地静特性测试逻辑无环流调速系统地安装与调试 PWM调速系统地安装与调试三,课程地内容•学时分配：•理论48学时;实训16学时,共64学时分配如下：理论教学学时实训教学学时第1章：直流调速系统地概述-4学时开环调速-2学时第2章：单闭环调速系统------6学时第3章：双闭环调速系统-----8学时第4章：可逆调速系统--------12学时第5章：直流脉宽调速系统—8学时单闭环调速-2学时双闭环调速-4学时逻辑无环流调速-4学时 PWM调速-4学时四,教学目标通过本课程地学习,应达到以下教学目标：1. 掌握直流调速地一般方法,基本概念。
2. 掌握五种调速系统地构成和特点。
3. 能在实验室完成五个调速系统地安装与调试。
4. 掌握单闭环,双闭环调速系统地稳态性能指标地计算方法。
五,学习指导本课程是一门综合性应用课程,应用知识较多,但只要学习目标明确,方法得当,学习起来并不难：1. 掌握典型调速系统地构成。
交直流电动机调速系统基本概念
上述过程循环往复，宣至 ΔU=0 为止。 19、有静差系统与无差系统的区别 答：根本区别在于结构上(控制器中)有无积分控制作用，PI 控制器可消除阶跃输入和阶 跃扰动作用下的静差，称为无静差系统，P 控制器只能降低静差，却不能消除静差，故 称有静差系统。
3
20、直流调速系统有哪些主要性能指标? 答：直流调速系统主要性能指标包括静态性能指标和动态性能指标两个部分。 静态主要性能指标有阔速范围 D、静差率 s、ΔnN。动态性能指标分成给定控制信号和扰 动信号作用下两类性能指标。给定控制信号作用下的动态性能指标有上升时间 tr，调节时间 ts (亦称过滤过程时间 )和超调量σ％。扰动信号作用下的动态性能指标有最大动态速降Δ Nmax、恢复时间 tv。 21、 异步电动机变频调速系统中， 为什么在实现变频的同时必须使电压也相应地变化 （恒 压频比的控制方式） ？在低频段为什么要对电压进行提升补偿？在工频以上的范围变频 时，电压还应当变化吗？为什么？
R +
L
_ห้องสมุดไป่ตู้
Ud0
Id
+
ud0 E id R L
did dt
E
_
R = Rrec + Ra + RL 6、在 V-M 系统中，脉动电流会产生脉动的转矩，对生产机械不利，同时也增加电机的发 热。 为了避免或减轻这种影响，须采用抑制电流脉动的措施，主要是： 设置平波电抗器； 增加整流电路相数； 采用多重化技术 7、V-M 系统机械特性的特点 当电流连续时，特性还比较硬； 断续段特性则很软，而且呈显著的非线性，理想空载转速翘得很高。
交直流电动机调速系统基本概念
1 有几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 ； （3）改变电枢回路电阻 R。 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（即电机额定转速）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 2 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。 3、常用的可控直流电源有以下三种 旋转变流机组 相控整流器 直流脉宽调制变换器 4、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” 。
交直流调速知识点总结
交直流调速知识点总结一、交直流调速概述交直流调速是指通过调节电机的电压、电流、频率等参数来实现电机的转速调节。
电机调速的目的是根据工艺需要，调节电机的转速，以满足不同的工作要求。
在工业生产中，电机调速是非常常见的一种操作，不同的场景需要不同的调速方式和调速原理。
二、交直流调速的主要原理1. 直流电机调速原理直流电机调速主要通过改变电机的电压和电流来实现。
常见的直流电机调速方法有电阻调速、串联励磁调速、分段励磁调速、变压器调速和外加电压调速等。
其中，电阻调速是通过改变电机的电阻来改变电机的转矩，从而实现调速。
而串联励磁调速是通过改变电机励磁电流的大小来改变电机的转矩和转速。
2. 交流电机调速原理交流电机调速主要通过改变电机的供电频率和电压来实现。
常见的交流电机调速方法有电压调制调速、变频调速和双频调速等。
其中，电压调制调速是通过改变电压的大小和形状来控制电机的转速，而变频调速则是通过改变电源的频率来控制电机的转速。
三、交直流调速的常见控制方式1. 直流电机调速控制方式直流电机调速的常见控制方式有开环控制和闭环控制两种。
开环控制通常使用电阻、变压器、电阻箱等来实现调速；而闭环控制则是通过反馈回路来实现，常见的控制器有PID控制器和PLC控制器等。
2. 交流电机调速控制方式交流电机调速的常见控制方式有电压调制控制和变频控制两种。
其中，电压调制控制是通过调节电网电压来控制电机的转速，而变频控制则是通过改变电源的频率来控制电机的转速。
四、交直流调速的应用场景1. 直流电机调速应用场景直流电机调速在工业生产中应用广泛，常见的应用场景有卷扬机、起重机、风机、泵等。
由于直流电机转速调节范围宽，转速稳定，故在需要频繁调速和精确控制转速的场景中应用较多。
2. 交流电机调速应用场景交流电机调速在工业生产中也有着广泛的应用，常见的应用场景有风机、水泵、离心机、输送机等。
由于交流电机调速系统成本低、效率高，故在需要大功率和长时间连续运转的场景中应用广泛。
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攀钢职教中心2005～2006学年度第 2学期期末考试试题科目：《交直流调速系统》 适用班级：工05高电注意事项：1、请首先按要求在试卷的标封处填写您的姓名、考号和所在单位的名称。
2、请仔细阅读各种题目的回答要求，在规定的位置填写您的答案。
一、填空题：（每小题1分，共20分，）1、直流电机的机械特性是指电机的( )和( )之间的关系。
2、电流截止负反馈是在电动机( )或( )时才起作用。
当系统正常运行时是不起作用的。
含有电流截止负反馈的调速系统具有“挖土机特性”，可起( )作用。
3、根据交流异步电动机的转速公式n = 60 f1 (1-s) / p 可归纳出交流电动机的三种调速方法：（ ），（ ），（ ）。
4、三相方波交-交变频器的变频靠调节六个整流组的（ ）频率，变压靠调节晶闸管的（ ）来完成。
5、转速开环的晶闸管变频调速系统中主要包括（ ），绝对值运算器，压-频转换器，（ ），脉冲输出极，（ ），逻辑开关等7个变频调速特有的环节。
6、为了保证整流组开放时晶闸管的正常触发，交-交变频器的输出周期T 必须（ ）电网的周期，其输出交流电频率只能在电网频率的（ ）以下调节。
7、电力拖动控制技术是一门以被控电动机的（）为研究对象，根据生产工艺的各种要求，应用（ ）建立交直流调速控制系统，是生产过程实现自动化的（ ）学科。
8、在晶闸管三相调压电路中，当负载阻抗角φ≠0º，且晶闸管控制角α>φ，则180º，此时电流波形是（ ）的。
二、单项选择题：（每题2分，共20分）密封线内不准答题A、2πfB、πfC、2πt2、三相异步电动机当转差率为1时，此电动机为（）状态。
A、制动状态B、同步运行状态C、启动状态3、晶闸管导通后，通电晶闸管的电流（）。
A、决定于电路的负载B、决定于晶闸管的电流容量C、决定于其他因素4、稳压二极管的反向特性曲线越陡（）。
A、稳压效果越差B、稳压效果越好C、稳定的电压值越高D、稳定的电流值越高5、把（）装置称为逆变器。
A、交流电压升高或降低B、直流变换为交流C、直流电压升高或降低D、交流变换为直流6、晶体管串联反馈式稳压电源中，调整管起（）作用。
A、放大信号B、调整管压降，使输出电压稳定C、降压D、提供较大的输出电流7、带平衡电抗器三相双反星形全控桥整流输出的平均电压U L等于（）。
A、1.17U2ΦcosαB、2.34 U2ΦcosαC、1.17U2Φ（1+cosα）/2D、2.34U2Φ（1+cosα）/28、转速负反馈调速系统性能（）于电压负反馈自动调速系统。
A、相同B、劣C、优9、在转速负反馈系统中，若要使开环和闭环系统的理想空载转速相同，则闭环时给定电压要比开环时的给定电压相应提高（）倍。
A、2+KB、1+KC、1/(2+K)D、1/(1+K)10、变频调速中变频器的作用是将交流供电电源变成（）的电源。
A、变压变频B、变压不变频C、变频不变压D、不变不压变频三、判断题：（正确的划“√”，错误的划“×”，每题1分，共10分））2、晶闸管具有正、反向阻断能力。
（）3、在晶闸管可控整流电路中，导通角越大，则输出电压的平均值就越小。
（）4、异步电动机最大转距与转子回路电阻的大小有关。
（）5、由静差率定义可知，机械特性硬度越硬，转速降越小，静差率也就越小。
（）6、自动控制系统中，电流正反馈为保护环节。
（）7、在设计双闭环调速系统时，一般是先外环后内环。
（）8、位置随动系统和调速系统一样都是反馈控制系统。
（）9、直流电动机反接制动，当电动机转速降低至接近零时应立即断开电源。
（）10、三相负载作三角形连接时，若测出三个相电流相等，则三个线电流也必然相等。
（）四、简答题：（每题6分，共30分）简答题要求：根据各题的具体要求作答。
1、绝缘栅双极晶体管（IGBT）有哪些特点？2、简要叙述交-交变频器与交-直-交变频器各自的特点？3、无环流逻辑控制器包括哪几个部分？4、交流调速系统与直流调速系统相比具有哪些特点？5、晶闸管变频调速系统中的主要控制环节包括哪些？10分，共20分）1、龙门刨床工作台采用Z2-95型直流电动机：Pnom=60KW、Unom=220V、Inom=305A、Nnom=1200r/min、Ra=0.05Ω、Ks=30，晶闸管整流器的内阻Rrec=0.13Ω,要求D=20，S≤5％，问若采用开环V-M系统能否满足要求？若采用α＝0.012V·min/r转速负反馈闭环系统，问放大器的放大系数为多大时才能满足要求？2、三相全控桥式整流电路带大电感负载，已知三相整流变压器的二次绕组接成星形，整流电路输出Ud可以从0~220V之间变化，负载的Ld=0.2H，Rd=4Ω，试计算：1）、整流变压器的二次线电压U21。
2)、晶闸管电流的平均值Itav、有效值It及晶闸管可能承受的最大电压Utm。
3）、选择晶闸管型号（晶闸管电压、电流裕量取2倍）。
一、填空1、转速、转矩2、启动，堵转，限流保护3、变极调速、变转差调速、变频调速4、切换，控制角α5、给定积分器、环形分配器、函数发生器6、大于、1/27、转速、自动控制理论、自动控制8、<、断续二、选择1、A2、C3、A4、B5、B6、B7、A8、C9、B 10、A三、判断1、√2、√3、√4、X5、√6、X7、X8、√9、√ 10、X四、简答1、答：绝缘栅双极型晶体管IGBT是一种由单极型的MOS和双极型晶体管复合而成的器件。
它兼有MOS和晶体管二者的优点，属于电压型驱动器件。
其特点是：输入阻抗高，驱动功率小；工作频率高；导通压降较低、功耗较小。
IGBT是一种很有发展前途的新型电力半导体器件。
在中、小容量电力电子应用方面有取代其他全控型电力半导体器件的趋势。
2、答：交-交变频器一次换能，效率较高，换流方式采用电网电压换流，装置元件数量较多，元件利用率较低，输出最高频率为电网频率的1/3-1/2，电网功率因数较低，适用于大功率拖动场合；交-直-交变频器二次换能，效率略低，换流方式采用强迫换流或负载换流，装置元件数量较少，元件利用率较高，输出频率范围较宽，如用可控整流桥调压，则低频低压时电网功率因数较低，如用斩波器或PWM方式调压，则功率因数较高，适用于各种拖动装置。
3、答：无环流逻辑控制器包括电平检测、逻辑判断、延时电路、连锁保护四部分4、答：交流调速系统与直流调速系统相比具有如下特点：（1）、容量大；（2）、转速高且耐高压；（3）、交流电机的体积、质量、价格比同等容量的直流电机小，且结构简单、经济可靠、惯性小；（4）、交流电动机环境适应性强，坚固耐用，可以在十分恶劣地环境下使用；（5）、高性能、高精度的新型交流拖动系统已达到同直流拖动系统一样的性能指标；（6）、交流调速系统能显著地节能。
5、答：晶闸管变频调速系统中的主要控制环节包括：（1）、给定积分器，（2）、绝对值运算器，（3）、电压－频率变换器，（4）、环形分配器，（5）、脉冲输出级，（6）、函数发生器，（7）、逻辑开关五、计算题1、解：开环系统在额定负载下的转速降为ΔNnom=InomR/Ce 1分因为：Ce=(Unom-InomRa)/Nnom=(220-305×0.05)/1200=0.17 Vmim/r 1分所以：ΔNnom=InomR/Ce=305×(0.05+0.13)/0.17=322 r/min 1分高速时静差率：S 1=ΔNnom/(ΔNnom+Nnom)=322/(1200+322)=0.211=21.1% 1分 最低速为： Nmin=ΔNnom/D=1200/20=60 1分 此时的静差率：S 2=ΔNnom/( Nmin+ΔNnom)=322/（60+322）=0.84=84% 1分 由计算可知，开环系统不能满足控制要求。
1分 要满足D=20,S ≤5%的要求，ΔNnom 应为：ΔNnom=NnomS/[D(1-S)]=1200×0.05/[20×(1-0.05)]=3.15r/min 1分只有把额定稳态速降从开环系统的ΔNop= 322r/min 降低到ΔNcl= 3.15r/min 以下，才能满足要求。
若采用α＝0.012V ·min/r 转速负反馈闭环系统，则放大器的放大系数为： K=ΔNop/ΔNcl-1=322/3.15-1=101.2 1分 Kp=K/(Ks α/Ce)=101.2/(30×0.012/0.17)=47.8 1分 答：2 解：1）当α=00时，整流电路的输出最大，Ud=220 V.此时Ud=2.34 U 2Ф=1.35 U 2l 故U 2l =35.1Ud =35.1220V ≈163V 2分 2）Id==RdUd =A 4220=55A ； 1分 I tav ==31 Id =31×55A ≈18.33 A ； 2分It=3/1 Id=3/1×55 A ≈31.75 A ； 1分 Utm=2U 2l =2×163V ≈230 V 1分3）晶闸管额定值选择如下：Urm ≥2 Utm=2×230V=460 V,取 Urm=500 V ； 1分 Itav ≥57.12It =57.175.31*2A=40.45 A,取Itav=50 A 1分 答：整流变压器二次线电压U 2l =163 V ；晶闸管 Itav ≈18.33 A 、It ≈31.75 A 及 Utm ≈230V ；晶闸管型号为 KP50-5. 1分。