电力拖动与控制PPT课件
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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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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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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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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 ；
电力拖动与控制系统第1章 绪论ppt课件
换向器与电刷的位置保证了电枢 电流与励磁电流的解耦，使转矩与 电枢电流成正比。
01.03.2021
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1.2 运动控制系统的历史与发展
交流调速系统
交流电动机（尤其是笼型感应电 动机）结构简单
交流电动机动态数学模型具有非 线性多变量强耦合的性质，比直流电 动机复杂得多。
01.03.2021
电力电子技术和微电子技术带动了 新一代交流调速系统的兴起与发展， 打破了直流调速系统一统高性能拖 动天下的格局。
进入21世纪后，用交流调速系统取 代直流调速系统已成为不争的事实。
01.03.2021
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1.2 运动控制系统的历史与发展
直流调速系统
直流电动机的数学模型简单，转 矩易于控制。
dt
Te
TL
Dm
Km
dm
dt
m
01.03.2021
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1.3 运动控制系统的转矩控制规律
忽略阻尼转矩和扭转弹性转矩，运 动控制系统的简化运动方程式
J
d m
dt
Te
TL
d m
dt
m
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1.3 运动控制系统的，唯一的途径就 是控制电动机的电磁转矩，使转速 变化率按人们期望的规律变化。
01.03e.2d02, 1Springer- Verlag, N精e品w课Y件ork, 2001
4
电力拖动自动控制系统 —运动控制系统
第1章
绪论
01.03.2021
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5
内容提要
运动控制系统及其组成
运动控制系统的历史与发展
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。
《电力拖动自动控制》课件
传感器
选择合适的传感器，如光电编码器、 压力传感器等，用于检测设备的状态 和参数。
电源和安全保护装置
为控制系统提供稳定的电源，并配备 必要的安全保护装置，如过载保护、 短路保护等。
控制系统的软件实现
编程语言
算法设计
选择适合的编程语言，如C、C、PLC编程 语言等，用于编写控制系统的软件程序。
根据控制需求设计合适的算法，如PID控制 算法、模糊控制算法等，用于实现设备的 精确控制。
控制系统的分类
根据控制方式的不同，控 制系统可以分为开环控制 系统和闭环控制系统。
控制系统的设计方法
解析法
通过数学模型对系统进行分析，设计控制算法，以达到预期的控 制效果。
实验法
通过实验测试和调整控制参数，以达到预期的控制效果。
现代控制理论设计法
基于状态空间模型，采用最优控制、鲁棒控制等方法进行控制系统 设计。
控制系统的性能指标
稳定性
控制系统在受到扰动后能够恢复到稳定状态 的性能指标。
准确性
控制系统输出与预期目标之间的误差大小。
快速性
控制系统能够快速响应输入变化的能力。
抗干扰性
控制系统对外部干扰的抑制能力。
控制系统的稳定性分析
稳定性判据
根据系统特征根的位置来判断系统的 稳定性，特征根位于左半平面表示稳 定，位于右半平面表示不稳定。
CATALOG
DATE
ANALYSIS
SUMMAR Y
06
电力拖动自动控制的未 来展望
新技术发展对电力拖动自动控制的影响
人工智能技术
AI算法在电力拖动自动控 制中的应用，如预测性维 护、故障诊断和优化控制 策略。
物联网技术
电力拖动 (交流拖动控制系统)ppt课件
转子的电磁功率可分
Pm
成两部分：一部分是
拖动负载的有效功率，
称作机械功率；另一
部分是传输给转子电
路的转差功率，与转
Ps
差率 s 成正比。
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Pmech
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即
Pm = Pmech + Ps
Pmech = (1 – s) Pm
Ps = sPm
从能量转换的角度上看，转差功率是否 增大，是消耗掉还是得到回收，是评价调 速系统效率高低的标志。从这点出发，可 以把异步电机的调速系统分成三类 。
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5
• 交流拖动控制系统的应用领域
主要有三个方面：
一般性能的节能调速 高性能的交流调速系统和伺服系统 特大容量、极高转速的交流调速
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6
1. 一般性能的节能调速
在过去大量的所谓“不变速交流拖动” 中，风机、水泵等通用机械的容量几乎占 工业电力拖动总容量的一半以上，其中有 不少场合并不是不需要调速，只是因为过 去的交流拖动本身不能调速，不得不依赖 挡板和阀门来调节送风和供水的流量，因 而把许多电能白白地浪费了。
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12
交流调速系统的主要类型
交流电机主要分为异步电机（即感应电 机）和同步电机两大类，每类电机又有不 同类型的调速系统。
现有文献中介绍的异步电机调速系统种 类繁多，可按照不同的角度进行分类。
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•按电动机的调速方法分类
常见的交流调速方法有： ①降电压调速； ②转差离合器调速； ③转子串电阻调速； ④绕线电机串级调速或双馈电机调速； ⑤变极对数调速； ⑥变压变频调速等等。
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1. 转差功率消耗型调速系统
电力拖动与控制课件：第二章 直流电动机的电力拖动
减弱磁通可用于平滑调速。 由于磁通只能减弱，所以只能从额定转速 向上调速。 受到电动机换向能力和机械强度的限制， 向上调速的范围是不大的。
电枢反应对机械特性的影响 :
当电刷放在几何中性线上，而电枢电流不 大时，电枢反应可以忽略不计。但是当电枢 电流较大时，由于磁路饱和的影响，电枢反 应会产生明显的去磁作用，使每极磁通量略 有减小，结果使转速n上升,机械特性呈上翘 现象,如图2-7。这对电动机的运行稳定性不利。
图2-7 电枢反应对机械 特性的影响
为了避免机械特性的上翘， 往往在主磁极上加一个匝数 很少的串励绕组，用串励绕 组的磁势抵消电枢反应的去 磁作用。这时电动机实质上 已变为积复励电动机，但是 由于所加绕组磁势较弱，一 般仍可将它视为他励电动机。
四、根据电动机的铭牌数据计算和绘制 机械特性
电动机的铭牌上给出电机的额定功率PN、额 定电压UN、额定电流IN和额定转速nN等数据。 由这些已知数据，可计算和绘制机械特性。
实际空载转速n0’为
n0 n0 T0
2．堵转点
B点为堵转点。
在B点：n=0 ，因而Ea=0 ； 电枢电流Ia称为堵转电流Ik ； 与Ik 对应的电磁转矩称为堵转转矩。
T
Tk
CT
U Ra
Rc
二、固有机械特性
电动机本身固有的特性称为固有机械特性。 它应具备的条件是：
① 电源电压 U=UN ② 励磁磁通 N
nRN
n0
Ra Rc 9.55(Ce N
)2
TN
计算出n0 后，过（n0 ,0）,（nRN ,TN）两点 连一条直线，即得到电枢串电阻的人为机械 特性曲线。
（2） 降低电源电压人为机械特性的绘制
选择两个工作点： 理想空载点：n=n0 ,，T=0 额定工作点：n=nN , ，T=TN 降低电源电压时，理想空载转速随之降低：
电拖电力拖动控制系统PPT课件
a)主电路
b)简图2．交叉连接ຫໍສະໝຸດ VFA1 B1 C1
Ld M
LC1
LC2
VR
A2
B2 C2
图3-5交叉连接的可逆电路
3.1.3 反并联可逆电路的工作状态
1．无环流系统 主要特征是任何时刻都不让VF、VR两组桥同时工作，若VF工作，则VR封
锁；若VR工作，则VF封锁；或VF、VR同时封锁。以此使产生环流的必要条件 不再存在。
优点：安全可靠，无环流，体积小。
缺点：存在换流死区，动态响应慢。
2．有环流系统
基本工作方式：VF、VR同时加触发脉冲信号，但它们的控制角满足 FR180
，其目的是使两组整流桥输出同一个数值、同一个方向的Ud 。这种控制方式称为 ,
配合控制。 由电流来决定哪一组真正工作，不工作的那一组处于待逆变或待整流状况。
1．反并联连接
VF
A
LC1 Ld
VF
VR
Ld
VF
VR
B
C
LC 2
M
A B
~
M
M
VR N
C N
N
a)
b)
c)
图3-3 采用三相半波整流电路的反并联可逆电路
a)主电路图1
b)主电路图2
c)简图
VF
LC1
LC2
VR
A
Ld Ia
B
Ud
C
M- Ea
A
VF
VR
B
C
M -
LC3
LC4
a)
b)
图3-4 采用三相桥式电路的反并联可逆电路
2．抑制办法
直流平均环流可以用配合控制 消除，而瞬时脉动环流却始终存在， 必须设法加以抑制，不能让它太大。 抑制瞬时脉动环流的办法是在环流 回路中串入电抗器，叫做限环流电 抗器或称均衡电抗器，一般要求把 瞬时脉动环流中的直流分量Icp限制 在负载额定电流的5%～10%之间。
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1章电力拖动系统的动力学基础课件
方向后，T与n的方向一致时为正，TL与n的方
向相反时为正。
在代入具体数值时，如果其实际方向与规定的正
方向相同，就用正数，否则应当用负数。
第二节 多轴电力拖动系统转矩及飞轮矩的折算
多轴电力拖动系统，就是在电动机与工作机构之
间增设传动机构的系统。
一般采用折算的办法，把多轴电力拖动系统折算
为等效的单轴系统，然后按单轴电力拖动系统的运
GDeq2 1.2GDd2 1.2 100N m 2 120N m 2
（3）不切削时(Tmeq=0)，工作台与工件反向加速时，
系统动态转矩绝对值
T Tmeq
GD 2 dn 120
500N m 160N m
375 dt
375
第三节 生产机械的负载转矩特性
动惯量为Jeq,根据折算前后动能不变的原则：
1G 2
1 GDeq 2 n 2
v
(
)
2 g
2 4g
60
Gv 2
Gv 2
2
GDeq 4
365 2
2 n 2
n
(
)
60
2
所以：
求等效单轴系统的总飞轮矩时，还要计算传动机
构各旋转轴飞轮矩的折算值，其方法与多轴系统飞
轮矩折算方法相同。
二、工作机构直线运动转矩与飞轮矩的折算
第二节 多轴电力拖动系统转矩及飞轮矩的折算
注意：使用运动方程进行分析时，式中的TL应是折
算后的等效负载转矩Tmeq，GD2是折算后系统总的等
效飞轮矩GDeq2 。
本节重点研究负载转矩和飞轮矩的具体折算方法。
折算的原则：
按照能量守恒定律，系统在折算前和折算后应具
向相反时为正。
在代入具体数值时，如果其实际方向与规定的正
方向相同，就用正数，否则应当用负数。
第二节 多轴电力拖动系统转矩及飞轮矩的折算
多轴电力拖动系统，就是在电动机与工作机构之
间增设传动机构的系统。
一般采用折算的办法，把多轴电力拖动系统折算
为等效的单轴系统，然后按单轴电力拖动系统的运
GDeq2 1.2GDd2 1.2 100N m 2 120N m 2
（3）不切削时(Tmeq=0)，工作台与工件反向加速时，
系统动态转矩绝对值
T Tmeq
GD 2 dn 120
500N m 160N m
375 dt
375
第三节 生产机械的负载转矩特性
动惯量为Jeq,根据折算前后动能不变的原则：
1G 2
1 GDeq 2 n 2
v
(
)
2 g
2 4g
60
Gv 2
Gv 2
2
GDeq 4
365 2
2 n 2
n
(
)
60
2
所以：
求等效单轴系统的总飞轮矩时，还要计算传动机
构各旋转轴飞轮矩的折算值，其方法与多轴系统飞
轮矩折算方法相同。
二、工作机构直线运动转矩与飞轮矩的折算
第二节 多轴电力拖动系统转矩及飞轮矩的折算
注意：使用运动方程进行分析时，式中的TL应是折
算后的等效负载转矩Tmeq，GD2是折算后系统总的等
效飞轮矩GDeq2 。
本节重点研究负载转矩和飞轮矩的具体折算方法。
折算的原则：
按照能量守恒定律，系统在折算前和折算后应具
《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。
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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）
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。
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。
常闭
辅触头
工作原理
•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。
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）
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 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。
手柄 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
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
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。
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
电力拖动与控制B
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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
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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 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。
§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。
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）
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。
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。
常闭
辅触头
工作原理
•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。
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）
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 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。
手柄 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
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
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。
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
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目
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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
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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 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。
§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。