恒功率调速

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恒功率励磁调节

恒功率励磁调节

内燃机车交—直流恒功率调速系统| [<<][>>]内燃机车交—直流恒功率调速系统(AC-DC constant power speed regulating system for diesel locomotive)满足交—直流传动内燃机车牵引性能要求,实现恒功率调速的励磁控制系统。

直流牵引电动机的转速公式为(1)式中,nD 为牵引电动机转速(r/min);UD为牵引电动机的端电压(V);Ce 为电势常数;ΦD为励磁磁通(Wb);ID为电枢电流(A);RD为电机绕组电阻值(Ω)。

调节牵引电动机的端电压UD 及励磁磁通ΦD,即可改变电机的转达nD,从而改变机车的运行速度。

在交—直流电传动内燃机车上,一般是通过调节牵引发电机的输出电压或者通过改变主电路的连接方式来达到对牵引电动机电压的调节。

而牵引电动机磁通的调节,一方面由于机车上通常采用的是串励牵电动机,其磁通随着牵引电动机电枢电流ID的变化而自动调节;另一方面还可采用对牵引电动机磁场削弱向方法来扩大磁通调节范围,从而获得更为宽广的恒功率运行速度范围。

在内燃机车上,牵引发电机既是柴油机的负载,又是引电动机的电源。

作为牵引电动机的电源,就需要改变输出电压以满足机车起动及调速的要求;作为柴油机负载,又要求在输出电压变化时维持柴油机功率恒定。

由此可见,要实现机车理想的牵引特性必定要求有与之相匹配的牵引发电机理想外特性。

牵引发电机的理想外特性在机车上,牵引发电机经整流后的输出功率PF 与柴油机输出功率Ne之间的关系可用下式表示PF =1 000(Ne﹣Nf j)ηFηZ=UF·IF(2)式中,UF为牵引发电机经整流后输出的直流电压(V);IF为输出的直流电流(A);机车上辅助设备所消耗的总功率N f j约占柴油机功率的8%~1 0%;牵引发电机的效率ηF和硅整流器的效率ηZ与负载电流有关,但变化很小。

先假设N f j不变,并忽略效率的变化,则由上式可知,要保持柴油机功率恒定就要求牵引发电机直流侧的输出电压和电流的乘积(UF·IF)保持不变,即牵引发电机的电压与电流呈反比变化而保持其输出功率不变,应具有等边双曲线的外特性,通常称为牵引发电机的恒功率外特性曲线,如图1中b c d所示。

调速系统——精选推荐

调速系统——精选推荐

调速系统一、填空题:1.调速系统中常用调节器有比例调节器、、三种调节器。

答案:比例调节器;积分调节器;比例积分调节器;2.转速负反馈直流调速系统由、、、、等组成。

答案:转速给定;转速调节器ASR;触发器CF;晶闸管变流器U;测速发电机TG3.直流调速系统主要性能指标包括、指标和指标两个部分。

答案:静态性能;动态性能4.双闭环调速系统包括环和环,其中两环之间的关系是为内环,外环为。

答案:电流;速度;电流环;速度换5.逻辑无环流可逆调速系统中,当改变极性,并有时,逻辑才允许进行切换。

答案:转矩极性信号;零电流信号6.通用变频器通常分为、、等三类。

答案:简易型;多功能型;高性能型7.变频器所采用的制动方式一般有、、等几种。

答案:能耗制动;回馈制动;直流制动8.在自动控制系统中常用的反馈形式有:、、、。

答案:转速负反馈;电压负反馈;电流正反馈;电流截止负反馈9.接触器主要用于控制主回路,触头,具有很强的,操作频频高,寿命长。

答案:容量大;灭火能力10.调节器的基本规律主要有双位控制、、、、、、比例积分微分控制等。

答案:比例控制、微分控制、积分控制、比例微分控制、比例积分控制11.采用SPWM技术的交直交变频器属于,输出电压接近,电动机负载,运行效果好。

答案:PWM电压型逆变器、正弦波、运转平稳、低速12.转速负反馈系统中必须采用高精度元件。

答案:测速发电机13.在转速负反馈系统中,闭环系统的转速降减为开环系统转速降的倍。

答案:1/1+K14.在转速负反馈调速系统中,调节转速实质上是落实在调节电压上,所以将转速作为间接调节量,而将电压作为调节量,也可以达到调速的目的,只不过精度稍差。

答案:直接二、判断题:1. 闭环控制系统输出量不反送到输入端参与控制。

()答案:×2. 开环控制系统和闭环控制系统最大的差别在于闭环控制系统存在一条从被控量到输入端的反馈通道。

()答案:√3. 由于双闭环调速系统的电流环,主要是对系统主回路电流变化进行调节的,故对电网电压波动对系统的影响,电流环无调节作用。

什么是恒转矩调速?什么是恒功率调速?

什么是恒转矩调速?什么是恒功率调速?

什么是恒转矩调速?什么是恒功率调速?1、变频调速、直流调压调速,都是恒转矩调速;2、所谓恒转矩调速的特征如下:1)频率电压(或直流电压)下降,额定电流不变,额定转矩不变,额定速度下降;2)由于额定转矩不变,额定速度下降,额定功率下降;3)就是说交流电机低频低速运行,直流电机低压低速运行,都是功率正比下降,额定速度下降,转矩不变;3、什么是恒功率调速,恒功率调速的特征如下:1)机械调速,是恒功率调速;2)机械调速时,通过改变传动比,改变负载的速度,而电机的额定转矩、额定速度不变;3)机械调速时,电机的额定转矩、额定速度不变,即电机的额定功率不变,所以称为恒功率调速;4)恒功率调速时,负载可以获得成千成百倍的力矩或动力!1、我们说交流电机变频调速,直流电机调压调速,都属于恒转矩调速;2、但是交流电机变频调速、直流电机调压调速,在额定电压以上的调速,称弱磁调速;3、弱磁调速,速度升高,转矩减小,电机功率不变;4、所以我们说,若磁调速,是恒功率调速;1、我们说机械调速属恒功率调速,是对负载而言的;2、从电机调速的角度看,电机并没有调速,电机的额定状态不变;3、所以当负载需要调速时,我们可以选择电机调速,也可以选择机械调速,机械调速应该是首选方式;4、不能用电机调速代替机械调速,机械调速可以放大机械力或力矩,是负载需要巨大动力、力矩的最好调速方式;1、机械调速,虽不是连续调速,实际上也不需要连续调速,汽车变速装置大家没感觉不够用吧?!2、但是机械调速,改变的是负载转速,原动机的功率、转矩、速度都不用变;3、机械调速可以成百成千的放大力矩或动力,适应负载动力矩的需要,而不用改变电机,这是机械调速的最大优势;4、在对负载调速时,首选应是机械调速,然后才是电机调速;5、不能用电机调速代替机械调速,有些人一味要求电机调速是个误区!。

电机恒转矩调速和恒功率调速的区别及差异

电机恒转矩调速和恒功率调速的区别及差异

电机恒转矩调速和恒功率调速的区别及差异电机恒转矩调速和恒功率调速的区别及差异电机恒转矩调速和恒功率调速的区别及差异首先要记住一点,我们出厂设计的电机,都是按照在工频电压下(380V,50HZ)的给定下,所得到的额定转速值,如果我们在实际工况当中,没有达到380V,比如说只有300V,50HZ,那么这是一个欠压的情况,肯定是不能达到额定的转速值,因为按照这个电机的设计,50HZ的频率下,一定要有380V的电压来励磁,如今没有在额定电压下,没有达到应有的磁场强度,磁通偏小,那么肯定会影响速度的,不能因为那个< xmlnamespace prefix ="st1" />60f/p这个公式来看速度的变化。

又比如说在380V的40HZ的输入的情况下,根据公式E=K*F*Q,E不变,f降低了,那么Q磁通变大了,这是一种过压的情况,过大的励磁,磁通在长时间下,会使电机发热并有可能烧毁的。

所以说磁通这个值不能过大,这个值是根据我们电机在设计的时候就决定了其承载磁通能力。

我们通常在恒转矩调速时(50HZ以下),此时的磁通为额定磁通,也称为满磁,如果电压/频率变大,则会超过这个磁通值,造成电机发热。

下面说恒转矩调速和恒功率调速恒转矩调速,就是说让磁通保持一个不变的值,V/F=Q(磁通)是一个不变的值,为什么叫恒转矩调速,就是说负载的转矩是个定值,我们要求电机输出的转矩值也是个定值,看公式:T=K*I*Q,如今Q不变,那么电机输出转矩就和I成正比,因为Q这个值我们通过铭牌就可以计算出来的V(额定电压)/50HZ,所以在Q确定且不变的情况下,我们线圈的额定电流(不论有无负载,最大通过电流)确定的情况下,该电机能输出的最大力矩也就能够确定(也就能确定电机能带动多大转矩的恒负载),所以我们电机的过流能力就体现了电机的过载(转矩)能力。

在恒转矩调速下,我们也只需要通过变频器向电机输送经过调制的一定频率的电压(这个比是磁通,是个定值),负载的转矩也是个定值,那么N 一定,T一定,输入的功率P也就定了。

恒功率变量泵调速回路

恒功率变量泵调速回路

恒功率变量泵调速回路1. 哎,说起恒功率变量泵调速回路,这玩意儿听起来就像是工程师们的黑话,但其实它跟我们的生活息息相关,尤其是在那些大型机械和工业设备上。

让我给你慢慢道来,这玩意儿到底是怎么一回事。

2. 首先,咱们得搞清楚什么是恒功率。

想象一下,你手里拿着一个锤子,不管你用多大力气挥舞,锤子的重量是不变的,这就是恒定的“功率”。

在机械的世界里,恒功率意味着不管你怎么调整,输出的功率都是固定的。

3. 然后,咱们再聊聊变量泵。

这玩意儿就像是个聪明的水阀,可以根据需要调整水流的大小。

在机械系统中,变量泵可以根据负载的变化调整液压油的流量,以保持系统的压力稳定。

4. 我记得有一次,我在工厂里看到一台巨大的液压机,它就用到了恒功率变量泵调速回路。

那机器看起来就像是个钢铁巨兽,但是它的动作却异常精准和平稳。

5. 我站在旁边观察,看到操作员轻轻一推控制杆,那机器的液压缸就开始缓缓移动。

我注意到,尽管机器的动作很慢,但是它的力量却非常强大,这都得归功于恒功率变量泵的调节。

6. 你可能会问,这玩意儿怎么就能保持恒功率呢?其实,这跟变量泵的调节有关。

当负载增加时,变量泵会自动减少流量,以保持压力和功率的恒定。

反之,负载减少时,流量就会增加,但功率依然保持不变。

7. 我还记得,那天操作员给我展示了一个实验。

他把一个重物放在液压机下,然后慢慢增加重量。

我注意到,尽管重量在增加,但是液压机的动作依然平稳,没有出现任何吃力的迹象。

8. 这让我想到了生活中的很多事情,有时候我们也需要像恒功率变量泵一样,面对不同的挑战和压力,要学会调整自己的节奏和力度,以保持最佳的工作状态。

9. 但是,这玩意儿也不是没有缺点。

我注意到,当负载突然变化时,恒功率变量泵需要一点时间来调整,这可能会导致机器的动作出现短暂的停顿或者不稳定。

10. 我记得有一次,操作员突然移除了重物,液压机的液压缸迅速上升,但是很快就稳定了下来。

这是因为变量泵迅速调整了流量,以适应新的负载条件。

三种调速方式的效率曲线

三种调速方式的效率曲线

三种调速方式的效率曲线分别是恒转矩调速、恒功率调速和恒流调速。

1. 恒转矩调速
恒转矩调速指的是在负载不变的情况下,电机输出的扭矩保持不变。

这时,随着转速
的变化,电机输入的电能也会随之变化。

因此,恒转矩调速的效率曲线呈V型,如下
图所示:
![恒转矩调速效率曲线]
2. 恒功率调速
恒功率调速指的是在负载变化的情况下,电机输出的功率保持不变。

这时,随着转速
的降低,电机输出的扭矩会增加,电机输入的电能也会相应增加,因此效率随之提高;当转速升高时,电机输出的扭矩会减小,电机输入的电能也会相应减小,因此效率也
会降低。

因此,恒功率调速的效率曲线呈倒U型,如下图所示:
![恒功率调速效率曲线]
3. 恒流调速
恒流调速指的是在负载变化的情况下,电机输入的电流保持不变。

这时,随着转速的
降低,电机输出的扭矩会增加,电机输入的电压也会相应增加,因此效率随之提高;
当转速升高时,电机输出的扭矩会减小,电机输入的电压也会相应减小,因此效率也
会降低。

因此,恒流调速的效率曲线呈倒U型,如下图所示:
![恒流调速效率曲线
需要注意的是,以上曲线仅为理论曲线,实际应用中会受到电机本身的特性、传动装
置的效率、电力系统的供电质量等多种因素的影响。

电机恒功率调速原理

电机恒功率调速原理

电机恒功率调速原理Electric motor constant power speed regulation principle 电机恒功率调速原理The constant power speed regulation principle, also known as the constant power control, is a method used to manage the speed of an electric motor while keeping the power output constant. This principle is commonly used in various applications where maintaining a steady power output is essential. 电机恒功率调速原理,也被称为恒功率控制,是一种在保持电机功率输出恒定的同时管理电机转速的方法。

这一原理通常用于各种应用中,其中保持稳定的功率输出是至关重要的。

In order to understand the constant power speed regulation principle, it is important to have a basic understanding of the relationship between power, speed, and torque in an electric motor. Power is the rate at which work is done, and in the case of an electric motor, it is the product of the motor's torque and speed. Torque is the measure of the force that causes an object to rotate around an axis, and speed is the rate at which an object moves. 为了理解电机恒功率调速原理,有必要基本了解电机功率、转速和扭矩之间的关系。

液压泵恒功率调节原理

液压泵恒功率调节原理

液压泵恒功率调节原理液压泵是液压系统中的关键设备,其输出功率的调节对于液压系统的正常运行具有重要意义。

液压泵恒功率调节原理是通过调节液压泵的排量和转速,使其输出功率保持恒定,以满足系统对功率的需求。

本文将详细介绍液压泵恒功率调节原理及其实现方法。

一、液压泵恒功率调节原理液压泵恒功率调节原理是基于功率守恒定律,即输入功率等于输出功率。

在液压系统中,液压泵的输入功率可以通过电机的输入功率得到,而输出功率则是由液压泵的排量和转速决定的。

因此,通过控制液压泵的排量和转速,可以实现液压泵的恒功率调节。

液压泵的排量可以通过改变泵的工作容积实现调节。

液压泵的转速可以通过改变泵的输入转速实现调节。

因此,液压泵恒功率调节的关键是控制液压泵的排量和转速。

二、液压泵恒功率调节实现方法1. 排量调节液压泵的排量可以通过改变泵的工作容积实现调节。

一种常用的排量调节方法是采用可变容积泵。

可变容积泵是一种能够根据需要改变其工作容积的泵。

通过调节可变容积泵的工作容积,可以改变液压泵的排量,从而实现液压泵的恒功率调节。

2. 转速调节液压泵的转速可以通过改变泵的输入转速实现调节。

一种常用的转速调节方法是采用变频调速技术。

变频调速技术是通过改变电机的输入频率,从而改变电机的转速。

通过控制电机的输入频率,可以实现液压泵的转速调节,从而实现液压泵的恒功率调节。

三、液压泵恒功率调节的应用液压泵恒功率调节在工程实践中具有广泛的应用。

例如,在机床液压系统中,为了保持工作台在加工过程中的恒功率输出,可以采用液压泵恒功率调节技术。

通过控制液压泵的排量和转速,可以使工作台在加工过程中保持恒定的功率输出,从而提高加工效率和加工质量。

在工程机械液压系统中,为了使液压泵在各种工况下都能够保持恒定的功率输出,可以采用液压泵恒功率调节技术。

通过控制液压泵的排量和转速,可以使液压泵在不同工况下都能够保持恒定的功率输出,从而提高工程机械的工作效率和使用寿命。

液压泵恒功率调节原理是通过调节液压泵的排量和转速,使其输出功率保持恒定。

恒功率调速名词解释

恒功率调速名词解释

恒功率调速名词解释恒功率调速名词解释概述恒功率调速是一种电机控制技术,通过调整电机的转速来实现恒定的输出功率。

它广泛应用于工业领域,特别是在需要精确控制负载转矩和输出功率的场合。

定义恒功率调速是一种控制方法,通过改变电机的转速来维持一个恒定的输出功率。

它基于电机的特性曲线,根据负载需求动态调整电机的运行状态,使得输出功率保持不变。

工作原理恒功率调速基于电机的特性曲线,该曲线描述了电机在不同负载下的转矩和转速关系。

当负载增加时,需要提供更大的转矩才能保持恒定的输出功率。

通过改变电机的转速,可以实现所需的转矩和输出功率。

控制方法恒功率调速可以使用多种控制方法来实现。

其中最常见的方法包括:1. 电压调节:通过改变输入电压来控制电机转速。

当负载增加时,提高输入电压以增加转矩。

2. 频率调节:通过改变输入频率来控制电机转速。

当负载增加时,提高输入频率以增加转矩。

3. 电流调节:通过改变电机的输入电流来控制转速。

当负载增加时,提高输入电流以增加转矩。

应用领域恒功率调速广泛应用于需要精确控制负载转矩和输出功率的场合,包括:1. 工业生产线:例如机械加工、输送带、风机等需要稳定输出功率的设备。

2. 交通运输:例如电动汽车、高铁等需要根据道路条件和负载变化来调整输出功率的交通工具。

3. 能源领域:例如风力发电机组、太阳能发电系统等需要根据风力或光照强度来调整输出功率的设备。

优势和局限性恒功率调速具有以下优势:1. 精确控制:能够根据负载需求实现精确的转矩和输出功率控制。

2. 节能效果:通过动态调整电机转速,可以减少能源消耗并提高效率。

3. 提高设备寿命:避免了过载或欠载运行,减少了设备损坏的风险。

然而,恒功率调速也存在一些局限性:1. 成本较高:需要使用专门的控制器和传感器来实现恒功率调速,增加了设备成本。

2. 复杂性:对于某些应用场景,恒功率调速可能需要复杂的算法和控制策略,增加了系统设计和维护的难度。

总结恒功率调速是一种通过改变电机转速来实现恒定输出功率的控制方法。

87HZ特性

87HZ特性

(1)在50HZ 以上属于恒功率调速区,这时电机输出转矩的能力会随着频率的上升而下降,如果非得在87HZ时输出额定转矩,电机肯定会过载,按照我们通常的理解就是这个理,这种说法是正确的,它的条件是:受电源电压的限制,电机的端电压只能升到额定电压,比如用380v的变频器控制380v的电机或用220v的变频器控制220v的电机,作用到电机端子上的电压最高也就是380v或220v;(2)如果非要在87Hz时输出电机额定转矩,它的使用条件必须是:用380v的变频器控制220v的电机或三角形联接时电压是220v,星形联接时是380v的那种电机,而且还必须使用三角形联接。

在变频器中设置基准电压为380v,基准频率为87HZ,虽然这时的电机额定电压为220v,但当变频器输出380v、87HZ时,对这台220v的电机而言,380v的电压作用在电机上时,磁通依然是额定磁通,故此时电机能输出额定转矩,电机功率增加为额定值的1.732倍(P=1.732UICOSΦ或P=Mn/9550,U和n都增加了1.732倍,而I和M不变)。

至于380v的电压作用到220v电机上是否对绝缘有影响,我的认为380v和220v的电机使用的绝缘材料、电磁线的耐压等级是一样的,没有那么多的分类;1、变频电机工作时是在恒转矩区还是恒功率区取决于电极磁通量,电机输出转矩是和电极磁通成正比的。

2、根据电机公式,E=4.44KfWΦ,磁通和电机成正比,磁通和频率成返比。

3、变频调速时,当频率减小(工作在基频50HZ)以下,为了保证磁通不饱和,电压也必须成比例的降低,以保证磁通量为定量,因此50HZ以下为恒转矩区。

当频率增大时(工作在基频50HZ)以上,电机受限于绕组的绝缘要求,电压不能相应上升,所以必须降低磁通,因此50HZ以上为恒功率区。

4、电机进入恒功率区是受限于电机电压绝缘的,如果不考虑电机电压绝缘要求,当频率增大到50HZ以上时,只要电压也随频率相应增大,磁通量还是定值,电机还是工作在恒转矩区。

弱磁控制的直流调速系统

弱磁控制的直流调速系统
4调压和弱磁配合控制当负载要求的调速范围更大时就不得不采用调压和弱磁配合控制的办法即在基速以下保持磁通为额定值不变只调节电枢电压而在基速以上则把电压保持为额定值减弱磁通升速这样的配合控制特性示于下图
弱磁控制的直流调速系统
• 两种调速方式
1. 恒转矩调速方式
按照电力拖动原理,在不同转速下 长期运行时,为了充分利用电机,都应 使电枢电流达到其额定值 IN。于是,由 于电磁转矩 Te = Km Id,在调压调速范 围内,因为励磁磁通不变,容许的转矩 也不变,称作“恒转矩调速方式”。
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•忽略电流环小时间常数时 •两个非线性环节对消
•图3-20 弱磁控制系统中的转速环结构图
如果忽略电流环小时间常数 1/Kl 的影响,则÷ 和×两个非线性环节相邻,可以对消,使ASR的 控制对象简化成线性的。
于是,ASR便可按一般适用于线性系统的方法 来设计。在基速以下的恒磁控制时,所设计的ASR 仍能适用。在微机数字控制系统中,调节器的参数 可以随磁通实时地变化,就可以考虑电流环小时间 常数的影响了。
电动势的检测:
由于直接检测电动势比较困难,因此, 采用间接检测的方法。通过检测电压 Ud 和 电流 Id,根据 E = Ud – RId + LdId / dt,由电 动势运算器 AE ,算出电动势 E 的反馈信号 Ue 。 电动势的给定:
由RP2提供基速时电动势的给定电压Ue* , 并使Ue* = 95% UN。
(2)乘法器等非线性环节的输入与输出变量只 能是时间函数,因此各变量都用时间函数 标注。
(3)非线性环节与线性环节的联接纯属结构上 的联系,在采用仅适用于线性系统的等效 变换时须十分慎重。
• 转速调节器的设计
由于在弱磁过程中直流电动机是一个 非线性对象,如果转速调节器ASR仍采用 线性的PI调节器,将无法保证在整个弱磁 调速范围内都得到优良的控制性能。为了 解决这个问题,原则上应使ASR具有可变 参数,以适应磁通的变化。一种简单的办 法是在ASR后面增设一个除法环节,使其 输出量(表示Te*)除以磁通后再送给 ACR作为输入量,如图3-20所示。

电机拖动第3章3

电机拖动第3章3
3.2.4 调速的性能指标
1.调速范围 2.静差率(或称转速变化率) ——转速相对稳定性 3.调速的平滑性 4.恒转矩调速方式和恒功率调速方式 5.调速的经济性
n n0
1.调速范围
nN = nmax
1
定义 nN1 = nmin 指电动机在额定负载下调速时 2 TL = TN T 其最高转速 nmax 与最低转速 nmin 之比 0 用 D 表示调速范围 表达式 注意:不是[nmin, nmax] nmax D= (3 − 1) nmin T =T L N 说明 电动机 nmax 受电动机的换向及机械强度限制 nmin 受转速相对稳定性(即静差率)要求的限制
n nmax
②恒功率调速方式
nN nmin
弱磁调速时,磁通 Φ 是变化的 0 Tr , Pr 在不同转速下若保持电流 Ia = IN 不变,即电机得到充 分利用 容许输出转矩和功率别为: U − I N Ra 1 C3 1 = CT I N N Tr ≈ T = CT ΦI a = ⇒ Tr ≈ T ∝ CE n n n
1.调速范围
不同的生产机械对调速范围要求也不相同
例如: 龙门刨床:D = 10~40 ;车床:D = 20~120 轧钢机:D = 3~120 ;造纸机:D = 3~20 机床进给机构:D = 5~200
对于一些经常轻载运行的生产机械
例如精密机床等 可用实际负载时的最高转速和最低转速之比 计算调速范围 D
C3 PM Tr n = ⇒ P = C4 T = 9.55 ⇒ Pr = 9.55 n 9.55
电动机的容许输出转矩与转速成反比 而容许输出功率为恒值——恒功率调速
他励直流电动机调速时 允许输出的转矩与功率图
基速以下

《机电传动控制》复习题及考试题(1)

《机电传动控制》复习题及考试题(1)

《机电传动控制》复习题及考试题(1)《机电传动控制》复习题1.机电传动控制的⽬的是:把电能转变为机械能、实现⽣产机械的启动、停⽌与调速、满⾜⽣产⼯艺的要求、保证⽣产过程的正常进⾏。

2.机电传动控制系统的四个发展阶段是:接触器-继电器控制、具有反馈环节的控制、⼤功率可控电⼒半导体器件控制、⼯业机器⼈控制。

3.写出直流电动机的5个主要组成部分:换向器,电刷装置、机座,主磁极,换向极,端盖。

4.写出交流电动机的5个主要组成部分:弹簧⽚,轴承,定⼦绕组,机座,转⼦铁芯,端盖。

5.开环控制是指输出端与输⼊端没有任何电路联系、输出端⽆信号反馈回输⼊端的控制。

6.闭环控制是指输出端与输⼊端具有电路联系、输出端有信号反馈回输⼊端的控制。

7.机电传动系统运动⽅程式中的概念:电动机所产⽣的转矩总是由轴上的负载转矩和动态转矩之和所平衡A.拖动转矩:是由电动机产⽣⽤来克服负载转矩,以带动⽣产机械运动的 Tm 、静态转矩:是由⽣产机械产⽣的负载转矩TL 、动态转矩:动态转矩是拖动转矩减去静态转矩Tm-TL 。

8. 从运动⽅程式怎样看出系统是处于加速,减速,稳态的和静态的⼯作状态。

P.6匀速减速减速加速减速匀速9. 多轴拖动系统为什么要折算成单轴拖动系统?转矩折算依据折算前后什么的原则(静态时功率守恒)?转动惯量折算为依据折算前后什么不变的原则(动量守恒)?负载转矩的折算:对于旋转运动(功率守恒):jT T C L L L ηω'=;对于直线运动:M c L n v F T '55.9η=;转动惯量的折算(动量守恒):2211L L M Z j J j J J J ++=;飞轮转矩的折算(动量守恒):22212122LM j CD j CD CD CD M Z ++= ;直线运动:22211mM Z v m j J J J ω++= ;22212122365M M n Gv j CD CD CD Z ++= P.9.总结:往⾼速轴折算变⼩、往低速轴折算变⼤。

他励直流电动机的调速可分为恒转矩调速和恒功率调速

他励直流电动机的调速可分为恒转矩调速和恒功率调速
4.2 直流电机无级调速
4.2.1 直流电机无级调速及调速特性 他励电动机的转速公式:
U I a ( Ra Rs ) n Ce
电气调速方法:1)电枢回路串电阻调速;
2)调压调速;
3)调磁调速。
他励直流电动机的调速
• 2、降低电压调速
n0 n01 nN n02 n 1
n
A’ A B C
UN
P PL
T TL
Ia IN
电机得到了充分利用。 在高于最低转速时: 电机未被充分利用。
n N nmax
TN TL max
PL P TL T
Ia IN
他励直流电动机的调速
• 5、风机型负载与两种调速方式的配合
由于负载转矩随转速的升高而增大,为了使电动机在最 高转速时(所需的转矩最大)能满足负载的需要,应使
功率负载 。 3)对于泵与风机类负载,三种调速方式都不 十分合适,但采用电枢串电阻和降压调速比弱 磁调速合适一些。
4.2 直流电机无级调速
4.2.2 晶闸管-电机直流传动控制系统
分类: 按结构的不同: 按静态误差的不同: 单闭环直流调速系统 双闭环直流调速系统 可逆系统 无静差直流调速系统 有静差直流调速系统
他励直流电动机的调速
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• 3、减弱磁通调速 n
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他励直流电动机的调速
• 优点:
由于在电流较小的励磁回路中进行调节,因而 控制方便,能量损耗小,设备简单,调速平滑性好。 经济性比较好。

直流电动机的调速方法

直流电动机的调速方法

直流电动机的调速方法直流电动机分为有换向器和无换向器两大类。

直流电动机调速系统较早采用恒定直流电压给直流电动机供电,通过改变电枢回路中的电阻来实现调速。

这种方法简单易行、设备制造方便、价格低廉;但缺点是效率低、机械特性软,不能得到较宽和平滑的调速性能。

该法只适用在一些小功率且调速范围要求不大的场合。

30年代末期,发电机-电动机系统的出现才使调速性能优异的直流电动机得到广泛应用。

这种控制方法可获得较宽的调速范围、较小的转速变化率和平滑的调速性能。

但此方法的主要缺点是系统重量大、占地多、效率低及维修困难。

近年来,随着电力电子技术的迅速发展,由晶闸管变流器供电的直流电动机调速系统已取代了发电机-电动机调速系统,它的调速性能也远远地超过了发电机-电动机调速系统。

特别是大规模集成电路技术以及计算机技术的飞速发展,使直流电动机调速系统的精度、动态性能、可靠性有了更大的提高。

电力电子技术中IGBT等大功率器件的发展正在取代晶闸管,出现了性能更好的直流调速系统。

直流电动机的转速n和其他参量的关系可表示为(1)式中Ua——电枢供电电压(V);Ia ——电枢电流(A);Ф——励磁磁通(Wb);Ra——电枢回路总电阻(Ω);CE——电势系数,,p为电磁对数,a为电枢并联支路数,N为导体数。

由式1可以看出,式中Ua、Ra、Ф三个参量都可以成为变量,只要改变其中一个参量,就可以改变电动机的转速,所以直流电动机有三种基本调速方法:(1)改变电枢回路总电阻Ra;;(2)改变电枢供电电压Ua;(3)改变励磁磁通Ф。

1. 改变电枢回路电阻调速各种直流电动机都可以通过改变电枢回路电阻来调速,如图1(a)所示。

此时转速特性公式为(2)式中Rw为电枢回路中的外接电阻(Ω)。

{{分页}}图1(a) 改变电枢电阻调速电路图1(b) 改变电枢电阻调速时的机械特性当负载一定时,随着串入的外接电阻Rw的增大,电枢回路总电阻R=(Ra+Rw)增大,电动机转速就降低。

机电传动控制第三版课后答案

机电传动控制第三版课后答案

习题与思考题第二章机电传动系统的动力学基础2.1 说明机电传动系统运动方程中的拖动转矩,静态转矩和动态转矩。

拖动转矩是有电动机产生用来克服负载转矩,以带动生产机械运动的。

静态转矩就是由生产机械产生的负载转矩。

动态转矩是拖动转矩减去静态转矩。

2.2 从运动方程式怎样看出系统是处于加速,减速,稳态的和静态的工作状态。

TM-TL>0说明系统处于加速,TM-TL<0 说明系统处于减速,TM-TL=0说明系统处于稳态(即静态)的工作状态。

2.3 试列出以下几种情况下(见题2.3图)系统的运动方程式,并说明系统的运动状态是加速,减速,还是匀速?(图中箭头方向表示转矩的实际作用方向)TM TL TM TLNTM=TL TM< TLTM-TL>0说明系统处于加速。

TM-TL<0 说明系统处于减速TM TL TM TLTM> TL TM> TL系统的运动状态是减速系统的运动状态是加速TM TL TM TL TM= TL TM= TL系统的运动状态是减速系统的运动状态是匀速2.4 多轴拖动系统为什么要折算成单轴拖动系统?转矩折算为什么依据折算前后功率不变的原则?转动惯量折算为什么依据折算前后动能不变的原则?因为许多生产机械要求低转速运行,而电动机一般具有较高的额定转速。

这样,电动机与生产机械之间就得装设减速机构,如减速齿轮箱或蜗轮蜗杆,皮带等减速装置。

所以为了列出系统运动方程,必须先将各转动部分的转矩和转动惯量或直线运动部分的质量这算到一根轴上。

转矩折算前后功率不变的原则是P=Tω, p不变。

转动惯量折算前后动能不变原则是能量守恒MV=0.5Jω22.5为什么低速轴转矩大,高速轴转矩小?因为P= Tω,P不变ω越小T越大,ω越大T 越小。

2.6为什么机电传动系统中低速轴的GD2逼高速轴的GD2大得多?因为P=Tω,T=G∂D2/375. P=ωG∂D2/375. ,P不变转速越小GD2越大,转速越大GD2越小。

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恒转矩调速的实质在于电机的轴功率控制滑环电机无刷无环液阻起动器、磁控(磁饱和)软启动器、高低压电机液阻起动器与液阻调速器关键字:电机调速功率控制原理引言:电机调速实质的探讨,是关系到近代交流调速发展的重要理论问题。

随着近代变频调速矢量控制及直接转矩控制等调速控制理论的提出和实践,很多有关文献和论著都把调速的转矩控制确认为调速的普遍规律,并提出调速的实质和关键在于电磁转矩控制。

然而,这种观点尚缺乏理论和实践的证明,值得商榷。

本文根据电机功率转换的普遍原理,提出并证明恒转矩调速的实质在于电机的轴功率控制,转速调节是功率控制的响应,其关键为如何通过电功率控制轴功率。

转矩控制仅适于恒功率调速,它只是电机调速的局部,而不是调速的普遍规律。

变频调速所依据的是转矩控制,实际执行的却是功率控制,因此才没有影响到应用的正确性。

一、功率控制与转矩控制根据机电能量转换原理,凡电动机都可划分为主磁极和电枢两个功能部分。

主磁极的作用是建立主磁场,电枢则是与磁场相互作用将电磁功率转换为轴功率。

直流电动机的主磁极和电枢不仅结构鲜明,而且功能独立,无疑符合以上定义。

而交流(异步)电动机通常以定子、转子划分构成,需加说明。

根据所述电枢定义,异步机的轴功率产生于转子,因此,异步机真正的电枢是转子。

问题在于定子,一方面定子励磁产生主磁场,故定子是主磁极。

另一方面,定子又通过电磁感应为电枢(转子)输送电磁功率,却不产生轴功率,因此定子又具有电枢的部分特征,这里我们把它称为伪电枢。

定子的这种复合功能,是异步机区别于直流机的主要特征。

从电枢输出角度观察,电动机的轴功率与电磁转矩机械转速的关系为:PM=MΩ (1)或Ω=PM/M(2)公式(2)除了给出了电机转速与轴功率和电磁转矩间的量值关系以外,同时表明,电机转速最终只能通过轴功率或电磁转矩两种控制获得调节,前者简称功率控制,后者简称转矩控制。

1. 功率控制功率控制是以轴功率PM为调速主控量,作用对象必然是电枢或伪电枢。

电磁转矩在调速稳态时,取决于负载转矩的大小。

即M=Mfz (3)当负载转矩一经为客观工况所确定之后,电磁转矩就唯一地被决定了,因此电磁转矩不仅与调速控制无关,而且不能随意改变其量值。

电磁转矩对转速的作用表现在调速的过渡过程,转矩的变化是转速响应滞后的结果,此时,功率控制造成电磁转矩响应。

设电机调速前的稳态转速为Ω1,轴功率为PM1,调速后的稳态转速为Ω2,相应的轴功率变为PM2。

由于电磁转矩:M=PM/Ω (4)故调速时,电磁转矩变为:M=PM2/Ω由于受惯性的作用,在t=0的调速瞬时Ω=Ω1,故M=PM2/Ω1t=0此时的电磁转矩将与原来的电磁转矩M1=PM1/Ω1不等,转矩平衡被破坏并产生动态转矩,电机转速在动态转矩作用下开始由Ω1向Ω2过渡,其变化规律为:Ω1=(Ω1-Ω2)e-t/T+Ω2 (5)电磁转矩则为:M=PM2/(Ω1-Ω2)e-t/T+Ω2随着时间增大,动态转矩减小,直至电磁转矩与新的负载转矩平衡,即:M=PM2/Ω2=Mfz,转速稳定在Ω2不变,电机调速结束。

上述的调速过程可以由图1的框图说明。

图1功率控制的调速流程功率控制作用的是电枢,主磁场或主磁通量保持不变,根据电机理论,电机的额定电磁转矩正比于主磁通量,受限于电枢的最大载流量。

因此功率控制调速时,电机的额定电磁转矩输出能力不变,属于恒转矩调速。

2. 转矩控制根据公式(2),电机转速在轴输出功率不变的前提下,与电磁转矩成反比。

由于受电磁转矩以额定转矩为上限的约束,转矩控制实际上只能在额定转矩以下实现,因此属于恒功率调速。

电磁转矩的独立控制方法主要依据转矩公式:M=CMΦmIS (直流机)(6)或M=CMΦmI2COSφ2 (交流机)(7)受控的物理量为主磁通Φm,由于主磁通量Φm产生于主磁极,因此转矩控制实际上是磁场控制,作用对象为主磁极。

转矩控制调速同样要保证稳态时的转矩平衡,即:M=Mfz由于调速稳态时,电磁转矩发生了变化,因此要求负载转矩适应于电磁转矩变化,即要求负载跟踪电机。

转矩控制实际是弱磁调速,主要用于额定转速以上的调速。

鉴于本文重点讨论的是功率控制,故不赘述。

二、功率控制的方法与性能电机调速的轴功率控制只能通过电功率间接控制来实现。

以异步机为例,图2是其等效三端口网络。

图2.异步机的等效网络其中电枢(转子)除产生轴功率输出外,还产生以感应电压u2和电流i2为参量的电功率响应。

由于该功率与转差率成正比,故称转差功率,其端口简称Ps口。

如果电机转子为笼型,其绕组呈短路状,Ps口为封闭不可控的。

反之为绕线型,Ps口则是开启可控的,转子可以通过Ps口输出或输入电功率。

由此可见,异步机的功率控制调速有两种方式,一种是通过伪电枢间接对电枢实现轴功率控制;另一种是通过Ps口直接控制电枢轴功率。

前者主要适用于笼型异步机,后者则适用于绕线型异步机。

1. 定子伪电枢功率控制。

图3.异步机定子功率控制调速作为伪电枢,定子向电枢(转子)传输的电磁功率:Pem=P1-△P1 (8)电枢的轴功率则为:PM=Pem-△P2 (9)故PM=P1-(△P1+△P2)(10)可见,控制伪电枢的输入功率P1或增大其损耗△P1就可以控制电枢的轴功率,后者显然是低效率、高损耗的调速,不宜推荐。

控制P1调速的唯一方法是调压━━变频,即所谓的变频调速。

由于:P1=m1U1I1COSφ1 (11)故对于电压源供电调节端电压U1是控制功率P1的必须手段。

问题的关键是为什么不能单纯调压,而必须辅以变频?这是定子除了伪电枢的功能之外,还同时兼主磁极之故。

前已叙及,功率控制的要点有:①保持主磁通量不变②作用对象是电枢或伪电枢③控制目标是轴功率如果单纯调压而频率不变,定子的主磁极功能就要受到严重影响。

根据电机理论,做为主磁极,定子的主磁通量:Φm=E/4.44W1kr1f1=KE1/f1≈KU1/f1 (12)恒频调压的结果,主磁通Φm将随U1下降而减小,形成了前述的转矩控制。

更主要的是此时不但未能控制功率P1,反而增大了电机损耗,与目的绝然相悖。

设负载为恒转矩性质,由转矩平衡方程,电磁转矩:M=Mfz=const又M=CMΦmI1COSφ1=CMΦmI2COSφ2 (13)设功率因数不变,定转子电流I1、I2将随主磁通Φm下降而正比增大,其结果功率P1不变,但定转子损耗:△P1=m1I12 r1△P2=m2I222 r1将按电流的平方律增大。

根据式(10),轴功率控制虽能实现,却属低效率高损耗的调速。

为此,异步机定子的功率控制调速,必须要将定子的主磁极和伪电枢两种功能游离开。

针对同一定子绕组,一方面使主磁极产生的磁场保持稳定,同时又要控制其向电枢传递的电磁功率。

于是变频调速建立了一条重要原则,就是调压变频,且保证V/F(压频比)为常数,这样就确保了上述控制要求的实现。

顺便指出,近代变频调速的矢量控制,实际上就是遵循这一原理。

矢量控制的核心思想,是把磁场与转矩游离开,分别加以控制,认为调速的根本在于转矩,而事实上游离的却是磁场和电磁功率,虽然结果无误,但理论上必须加以澄清。

2. 转子功率控制对于绕线转子异步机的调速,可以利用转差功率端口━Ps口直接控制轴功率。

方法是由Ps口移出或注入转差功率。

需要指出:①所述的转差功率应区别经典电机学中的转子损耗转差功率,为此将后者称为转子损耗功率,记以△P2。

②转差功率有电能与热能之分,分别记以Pes和Prs,两者性质不同,对调速的影响也不同。

图4.异步机转子功率控制调速当在转子的Ps口引入电转差功率Pes时,转子的轴功率:PM=(Pem±Pes)-△P2 (14)式中的Pem为定子向转子传输的电磁功率,电转差功率的负号表示从Ps口移出,正号表示从Ps口注入。

Pes属电功率,故与电磁功率相合成,结果使轴功率PM发生变化,电机转速得到相应调节。

电转差功率调速的典型实例是串级调速和双馈调速,前者的电转差功率为负,流向为从转子移出,故实现的是额定转速以下的调速。

后者的电转差功率可以双向流动,既可以移出,又可以注入,因此可以实现低同步和超同步两种调速。

当Ps口引入的是热转差功率Prs时,转子的轴功率则为:PM=Pem-(△P2+Prs)(15)显然热转差功率的引入,增大了电枢(转子)的损耗,轴功率随Prs的增大而减小,其典型例子是异步机转子串电阻调速。

三、功率控制的理想空载转速,效率与机械特性根据电机学,电动机的理想空载转速主要取决于电枢的电磁功率,因有:Ω0=Pem/M(16)由于电磁转矩为负载所决定,理想空载转速Ω0就决定于某一负载条件下电磁功率的大小。

功率控制调速的电枢功率可以综合表达为:PM=ΣPem-Σp2 (17)相应的转速:PM/M=ΣPem/M-Σp2/M(18)Ω=Ω0-△Ω (19)其中Ω0=ΣPem/M为功率控制调速的理想空载转速,因此调节电枢的电磁功率可以改变电机的理想空载转速。

换言之,电机的理想空载转速取决于电枢的电磁功率。

又,△Ω=Σp2/M为电机的转速降。

由此表明增大电枢损耗,可以增加电机转速降。

电机调速的效率表达为:η=PM/(P1-Σpi)=PM/(Pem-△P2)因此,在一定的轴功率PM输出条件下,控制电磁功率的调速是高效率的节能型调速,而控制损耗功率的调速必然是低效率的耗能型调速。

公式(18)同时刻画出了功率控制调速的机械特性,当连续改变电磁功率ΣPem时,如果损耗功率不变,电机的理想空载转速随ΣPem连续变化,其机械特性为一族平行的曲线。

而增大损耗,电磁功率不变时,电机理想空载转速不变,改变的只是转速降,其机械特性为一族汇交型曲线。

如图5给出了两种调速的定性曲线。

图5a.电磁功率调速特性b.转速降调速特性综上所述,可以得出以下结论:①电磁功率控制调节的是理想空载转速,损耗功率控制调节的是转速降。

②电磁功率控制是高效率节能型的调速,其机械特性必为平行曲线族。

损耗功率控制属低效率耗能调速,其机械特性必为汇交型曲线族。

四、异步机调速的分类与方法与按n=60f1/p·(1-S)表达式不同,根据本文所述的电机调速功率控制理论,异步机调速可分类表示如下:性质/方案控制点/变量方法要点五、结论1. 电机调速的基本原理有两种,一为轴功率控制,二是转矩控制。

转矩控制实际是磁场控制,适于恒功率调整。

2. 轴功率控制的调速具有恒转矩特性,电磁转矩的变化是转速响应滞后所造成的,调速稳态时,电磁转矩只决定于负载,与控制无关。

3.轴功率控制的作用对象是电枢或伪电枢,并最终只能通过电功率控制来实现。

其中,电磁功率调节的是理想空载转速,损耗功率改变的是转速降。

前者为高效节能型,后者为低效耗能型,两者的机械特性亦由此决定。

4. 变频调速和电转差功率控制调速同属电磁功率控制调速,两者性能一致,并无本质差别。

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