新教案教学提纲

新教案

课程名称变频调速及电机控

制技术应用

班级计划课时 4

授课方法讲授

教学内容绪论

任务一三相异步电动机

任务二三相异步电动机的起动和制动

教学目的1．掌握课程性质、内容；

2．复习三相异步电动机的相关知识。

重点、难点重点：三相异步电动机在变频的同时须变压的原因；难点：变频调速的两种情况。

复习提问三相异步电动机旋转磁场的转速、转差率、转速；三相异步电动机的机械特性曲线及其特殊点；三相异步电动机的起动和制动方法。

作业习题： 1-5、1-6、1-9

课后小结1．变频器的概念、用途、发展历程、应用现状、发展趋势；2．课程内容、特点及学习的要求；

3．三相异步电动机的起动、制动和调速方法；

4．变频调速的种类及特点。

教案内容

导入

一、概述

“变频调速及电机控制技术”是“数学”、“物理”、“电工基础”、“电子技术”、“电力电子技术”、“电力拖动”、“电气控制”等课程的后续课程，同时又与“交直流调速系统”、“ＰＬＣ控制技术”等专业课程有着横向联系。

变频器是由计算机控制电力电子器件、将工频交流电变为频率和电压可调的三相交流电的电气设备，用以驱动交流电动机进行连续平滑的变频调速。

二、变频器的发展历程

1．直流调速系统的优缺点：调速系统结构简单、调速平滑、调速性能好，但直流电机本身结构复杂、价格较贵、维护不方便。

2．交流调速系统的优缺点：电动机结构简单、工作可靠、价格低廉、规格较多，但调速不连续。

3．变频器的诞生和发展：基于交流异步电动机连续调速的设想，随着微电子技术、电力电子技术、计算机技术的发展而发展。

三、我国变频器的应用现状

1．起步较晚；

2．目前，进入“黄金时期”；

3．变频调速的效果：节能、提高速度和精度、提高生产率和产品质量、延长设备使用寿命、增加使用者的舒适度；

4．变频器的应用目前不足十分之一，原因是变频器应用人才的缺乏。

四、变频器的发展趋势

1．向专用型方向发展；

2．向人性化方向发展；

3．易用性不断提高；

4．功率结构模块化；

5．智能化；

6．内置电抗器减小谐波影响。

五、课程的性质和任务

“变频调速及电机控制技术”是一门应用性较强的专业课程，课程的5分钟：强调变频器的概念

5分钟：讲授

5分钟：强调变频器的应用现状

5分钟：讲授、举例

2分钟

教案内容

主要任务是使学生牢固掌握变频器应用的基础知识和正确安装

使用变频器的基本技能。

六、课程特点及学习的要求

1．涉及面广变频器是高科技的产品，技术含量高；

2．实践性强侧重变频器的外部应用；

3．变频器的选择、安装、程序编制需要相互协调，细小的疏忽可能会导致严重后果；

4．学习中要处理好以下几个关系：

（1）理论分析的基础性、连贯性与实用性；

（2）与其他专业课程的关系：纵向、横向；

（3）具体的应用方法与一般的应用能力──前者是学习的形式，后者是学习的目的。

5．要求与考核标准

（1）课堂要求；

（2）作业要求；

（3）成绩评定

a、作业、测验成绩；

b、实验报告成绩；

c、技能测验成绩；

d、课堂讨论成绩；

e、期末试卷成绩；

项目一基础知识

任务一三相异步电动机

在变频调速拖动系统中，使用的电动机大多数是三相异步电动机。

一、三相异步电动机结构及工作原理

1．结构

定子：定子铁心、定子绕组；

转子：转子铁心、转子绕组、转轴。

2．旋转磁场与转差率

（1）旋转磁场8分钟

10分钟：以复习方式讲解

旋转磁场的产生；

旋转磁场转速（同步转速n1）：n1=60ƒ1/p

式中：n

1

——旋转磁场转速，又称为同步转速，单位为

r/min；

ƒ1——电源的频率，单位为Hz；

p——电动机的磁极对数。

n1的旋转方向与电源的相序相同；

（2）转差率s

根据转子结构不同电动机分为笼型异步电动机：变频调速中采用

线绕型异步电动机：变

频调速中较少采用

①转速差△n

△n =n1-n

式中：n---转子的转速

n1---旋转磁场的转速

②转差率s

s=(n1-n)/n1

起动瞬间，n =0，s =1；额定转速运行时，s很小，约为0.02～0.06；空载运行时，n略小于n1，s≈0。

（3）转子转速n

n=(1-s)60ƒ1/p

总结影响转子转速n的因素及三相异步电动机的调速方式。

二．三相异步电动机的电磁特性

1.感应电动势E

1

E1=4.44K1N1ƒ1Φm=U1+△U

式中:E1——定子绕组的感应电动势有效值

K1——定子绕组的绕组系数，K1<1

N1——定子每相绕组的匝数

ƒ1——定子绕组感应电动势的频率，即电源的频率

Φm——主磁通

可见：E1∝ƒ1Φm

将△U忽略，则E1≈U1∝ƒ1Φm 5分钟：以复习方式讲解

2.U1/ƒ1=常数

异步电动机工作时一般要求其转矩恒定，因此要在额定电压、额定

频率以及额定磁通下进行设计。其主磁通Φm选在铁芯磁化曲线的接近

饱和处，其值基本不变。如ƒ1下降，U1不变，则Φm上升进入磁化曲线

的饱和区，引起工作电流大幅度增加，使电动机过热损坏。如ƒ1上升，

U1不变，则Φm下降，将使工作电流下降。由于电流的下降，电动机的

输出转矩不足。为了保持电动机的Φm不变，必须使U1与ƒ1的比值保持

恒定，即U1/ƒ1 =常数

转矩补偿：变频器在ƒ1很低时，U1也很低。此时定子绕组上的电压

降△U在电压U1中所占的比例增加，将使定子电流减小，从而使Φm减

小，这将引起低速时的输出转矩减小。可用提高U1来补偿△U的影

响，使E1/ƒ1不变，即Φm不变，这种控制方法称为电压补偿，也称为转

矩补偿。

三、三相异步电动机的机械特性

电动机的电磁转矩T与转子转速n之间的关系，称为电动

机的机械特性，即n=ƒ（T）如图所示。

下面讨论曲线上几个特殊的转矩：T st、T N、T M

四、三相异步电动机的调速方法

1．变极调速：属有级调速，调速级数很少。只适用于特制

的笼型异步电动机，这种电动机结构复杂，成本高。

2．变转差率调速：变转差率调速一般适用于线绕型异步电

动机或滑差电动机。具体的实现方法有转子串电阻的串级调

速、调压调速、电磁转差离合器调速等等。但随着s的增大，

电动机的机械特性会变软，效率降低。

5分钟：强调

U1/ƒ1 =常数

的原因

5分钟：以复

习方式讲解

10分钟：主

要讲授变频

调速的两种

情况