电机与拖动技术第十章现代交流电机调速技术分解
交流电机变频调速原理与应用
异步电动机的“多功能控制器”。
3．风机、泵类的调速节能
风机、泵类的调速节能是调压调速系统应用得最多的领域之一。
3 异步电动机变频调速基础
变频调速时s变化很小，效率最高，性能也最好。
变频调速是异步电机交流调速系统的主流。
3.1 变频时的电压控制方式及控制特性
xK
1．变频的同时为什么要变压
r1
x1
②交交变频
电 动
鼠笼式转子
调压调速
机 感应电动机
交流调压
电压源型
常规意义 同步电动机
①变频调速，他控式
②变频调速，矢量控 制
①交直交变频 （整流＋无源逆变） ②交交变频
①电流源型 ②电压源型
同 步
无换向器 电机
变频调速，自控式
电
动 机 无刷直流电动机 变频调速，自控式
开关磁阻电动机 变频调速，自控式
I1
定子每相电动势的有效值: E 14.44f1N 1kN 1 mU 1 U1
E1
x2
Im
xm
若f1↓，U1不变，则磁通Φm ↑ ，Im ↑ ↑ 。
rm
r2
I2 Er
若f1↑，U1不变，则磁通Φm↓，I不变时T ↓ 。
B m ,E1
结论：频率变化时，若不同时改变电压， 则会使电机的磁通 mN 大幅变化，这将使电机运行不正常甚至损坏电机，所以变频的
Ui
+
-
GT
U ct
+
TG
～ VVC
M 3~
Hale Waihona Puke 2.3 交流调压调速系统的制动
交调系统制动时，通常采用在定子绕组中通入直流电流（能耗制动）的方法。
任务二--直流电动机的调速运行电子教案-电机拖动与调速技术(第2版)
任务二直流电动机的调速运行教学设计直流电动机、多媒体课件等。
教具任务一直流电动机的调速运行◎规微曲目雌的盍一屈用预习这一局部重点了解以下内容:＞直流电动机调速的应用：・复习直流电机的机械特性的知识；预习直流电动机调速的概念；调速的方法;・直流电机机调速的方法；直流电机机调速的方法意义。
•相关信息。
＞目前的开展方向。
内容引入最早的直流电机调速控制是采用恒定的直流电压向直流电动机电枢供电，通过改变电枢回路中的电阻来实现调速，这种方法虽然简单易行，价格低廉，但是效率低机械特性软，不能实现宽范围的平滑调速；20世纪三十年代末，出现了旋转变流组调速系统，在制动平滑性和节能提高效率方面取得了很大的改善，但是设备体积大不易维修；之后出现的出现汞弧变流器调速技术，使调速性能指标又进一步提高，但是维修还是不太方便，而水银蒸汽又会对维护人员会造成一定的危害；1957年世界上出现了第一只晶闸管，从20世纪80年代中后期起，以晶闸管整流装置取代了以往的直流发电机电动机组及水银整流装置，使直流电气传动完成一次大的跃进。
同时，控制电路也实现了高度集成化、小型化、高可靠性及低本钱。
以上技术的应用，使直流调速系统的性能指标大幅提高，应用范围不断扩大，直流调速技术不断开展。
每次技术的进步都能带来科技的腾飞，现在随着微型计算机、超大规模集成电路、新型电子电力开关器件和新型传感器的出现，以及自动控制理论、电力电子技术、计算机控制技术的深入开展，直流电动机控制也装置不断向前开展。
微机的应用使直流电气传动控制系统趋向于数字化、智能化，极大地推动了电气传动的开展。
我们要树立远大目标，培养严谨认真的科学精神，求真务实、探索创新、为科技强国，科技兴国贡献自己的力量。
教学内容任务准备一.他励直流电动机的调速指标概述二.他励直流电动机的调速方法任务实施实训模块1 他励直流电动机串联电阻调速实训模块2他励直流电动机调节电压调速实训模块3他励直流电动机弱磁调速任务小结任务检测教学目标教学目的：掌握他励直流电动机常用的调速方法；能够根据图纸对直流电动机的调速电路进行连接。
电机拖动与调速技术-课程标准
4
6
文献
-具有良好的动手能力、分析和解决问题的能力以及实验能力
-具有独立工作，自律的能力
学习单元与教学内容
序号
教学单元
教学内容与实施
讲授
体验操作
1
基础导论 电机的原理、 拆装与检测
-课程知识导论
一直流电机的基本结构和工作原理 一直流电机的拆装与检测
-三相异步电动机分类及工作原理
-交流电机的拆装与检测
64Leabharlann 2直流电动机拖 动与调速运行
专业能力
-能够掌握交、直流电机的基本结构、工作原理和机械特性；
-能够掌握控制电机的工作原理、特性和用途；
-能够掌握电动机的接线方法、典型故障检查方法；
-能够掌提选择电机的原那么和方法；
个人能力
-理论联系实际、抽象思维能力
-对工作质量的自我控制以及工作评价能力
-能够有效地获取、利用、传递信息
-通过独立学习，不断获取新的知识和技能，能够在工作中寻求发现问题、 解决问题的途径
-电力拖动系统的运动方程和负载的转矩 特性
一直流电动机的机械特性
一直流电动机的起动和制动
一直流电动机的调速指标与调速方法
4
4
3
变压器的运行 与测试
-单相变压器的运行与测试
-三相变压器的运行与测试
4
4
4
三相异步电动 机的运行与测 试
-三相异步电动机的基本结构和工作原理
-三相异步电动机的工作特性和机械特性
《电机拖动与调速技术》
课程标准
适合专业：电气自动化、机电一体化（高职）等
专业
二。二一年一月
电机驱动与调速
《电机及拖动第版许晓峰课件按节编辑同步电动机的电力拖动
《电机及拖动第版许晓峰课件按节编辑同步电动机的电力拖动》xx年xx月xx日•绪论•同步电动机的基本类型和主要结构•同步电动机的电力拖动特性•同步电动机的启动与调速目•同步电动机的控制系统•同步电动机常见故障及处理方法录01绪论电机及拖动课程的目的和任务掌握电机及拖动的基本概念、基本理论和基本分析方法；熟悉各类电机的性能特点、选用原则和使用场合；了解电机及拖动系统的基本组成、工作原理和应用范围；掌握电机及拖动系统的基本控制原理和方法，能够进行简单的分析和设计。
电机及拖动技术的发展传统电机及拖动技术的回顾和发展；新兴电机及拖动技术的产生和应用；电机及拖动技术的发展趋势和未来方向。
本课程的性质、任务和学习方法010203本课程的性质和特点；本课程的任务和学习目标；学习方法和建议。
02同步电动机的基本类型和主要结构交流同步电动机永磁同步电动机直流同步电动机电磁减速同步电动机•定子•槽•轭•端环•筋板•转子•磁极铁芯•集电环•机械负载额定功率额定电流额定转速额定电压同步电动机的额定值03同步电动机的电力拖动特性在稳态情况下，同步电动机的转速与电源频率保持恒定，与负载转矩无关。
稳态转速特性在稳态情况下，同步电动机的转矩与电源电压成正比，与负载转矩无关。
稳态转矩特性同步电动机的稳态拖动特性启动特性启动时，同步电动机的转速从零开始上升，达到同步转速需要一定时间。
制动特性在制动过程中，同步电动机的转速逐渐降低，直至停止。
制动时间与制动转矩、电源频率等因素有关。
同步电动机的暂态拖动特性同步电动机的调速特性通过改变定子绕组的极数实现调速，但需要改变电源频率，实现比较复杂。
变极调速串级调速直流调速变频调速将转子绕组分成若干段，通过改变转子段数实现调速，但效率较低，应用不广泛。
将交流电转换为直流电，通过调节直流电的电流实现调速，但需要使用换向器和电刷，维护成本较高。
通过改变电源频率实现调速，具有调速范围广、效率高、响应快等优点，是常用的调速方式之一。
3提交数据和报告电子教案电机拖动与调速技术
3提交数据和报告电子教案电机拖动与调速技术指导思想：本节课主要从电机拖动与调速技术的基本原理、分类、特点和应用等方面进行讲解，通过学习，使学生能够了解电机拖动和调速技术在实际工程中的应用。
教学目标：1.了解电机拖动技术的基本原理和分类。
2.了解电机调速技术的基本原理和分类。
3.了解电机拖动与调速技术在实际工程中的应用。
4.培养学生分析和解决问题的能力。
教学重难点：电机拖动技术的分类和特点。
电机调速技术的分类和特点。
教学准备：1.多媒体课件。
2.实物电机模型。
教学过程：一、导入（5分钟）通过引入一个关于电机拖动的实例，激发学生对本节课主题的兴趣。
二、讲解电机拖动技术（20分钟）1.电机拖动技术的基本原理和分类。
2.不同类型电机的拖动技术特点。
3.电机拖动技术的应用领域。
三、讲解电机调速技术（20分钟）1.电机调速技术的基本原理和分类。
2.不同类型电机的调速技术特点。
3.电机调速技术的应用领域。
四、案例分析（15分钟）通过给出一个实际工程案例，让学生分析该工程中可能用到的电机拖动和调速技术，并讨论其优缺点。
五、讲解电机拖动与调速技术的发展趋势（10分钟）通过介绍目前电机拖动与调速技术的最新发展，让学生了解电机拖动与调速技术的未来发展趋势。
六、总结与展望（5分钟）总结本节课的内容，并展望电机拖动与调速技术在未来的应用前景。
教学辅助：在课堂上使用多媒体课件进行讲解，并使用实物电机模型进行演示。
教学反思：通过本节课的讲解，学生对电机拖动和调速技术有了初步的了解，并能够应用到实际工程中。
但考虑到学生的实际水平，本节课内容还可以进一步深入，可以增加一些案例分析和实际操作环节，以提高学生的实际应用能力。
交流电力拖动调速技术
图3交流电力拖动调速技术改变交流电动机定子供电电源频率的调速方法。交流异步电动机的同步转速n1与 电源频率f1成正比，改变f1就能进行电动机调速。但是由于电动机气隙磁通和电源频率f1的乘积是与电源电压U1 成正比的，如果调节f1时不改变电源电压U1，将引起电机气隙磁通变化，从而产生电磁转矩下降或励磁电流上升。 为了使电机磁通保持不变，在调频时必须同时进行调压，保持U1/f1不变。在这种条件下进行调速,能保证电动机 的过载能力不变，得到近似直流调压调速的调速特性(图3)。要实现调频调速，必须具有频率和电压可调节的交 流电源。过去曾用一套旋转的变频机组来实现，但其体积庞大，噪声大，效率很低，所以曾影响了交流变频调速 的应用和发展。20世纪60年代，随着电力电子技术的发展,出现了静止式电力电子变频电源,它具有静止、重量轻 和效率高等优点，从而使交流调速系统的应用产生了一个飞跃。
交流电力拖动调速技术
通过改变交流电动机的有关电气参数
01 优点
目录
02 分类
交流电力拖动调速技术(speed control technology of )是指通过改变交流电动机的有关电气参数，使交 流电动机在不同转速下运行的技术。简称交流调速。
电机与拖动技术完整版课件全套ppt教学教程
第1章 绪论
1.2本课程在专业中的作用、任务及课程目标
（2）课程目标 本课程是一门用电磁理论解决复杂的、具体的、综合的实际问题的课程 。在电机运行中，电机内同时存在电、磁、力的相互作用。因此本课程的目 标是使学生牢固掌握基本概念、基本原理和主要特性，学会结合电机的具体 结构、应用电机基本理论分析电机及拖动的实际问题，应掌握一定的电磁计 算方法，培养学生运算能力。 要求学生重视在教学过程中安排的实验、实 习，包括参观电机厂等实践教学环节。 具体要求是：
我国的电机工业，从新中国成立以来的50多年间，建立了独立自主的完整 体系。早在1958年我国就研制成功当时世界上第一台1.2万kW双水内冷汽轮 发电机，显示了我国电机工业的迅速掘起。近些年来，随着对电机新材料的研 究以及计算机技术在电机设计、制造工艺中的应用，普通电机的性能得到提高 ，而控制电机的高可靠性、高精度、快速响应使控制系统完成各种人工无法完 成的快速复杂的精巧工作。
从20世纪20年代起，开始采用由一台电动机拖动一台生产机械的系 统，称为单电动机拖动系统。与成组拖动相比，它省去了大量的中间传动 机构，使机械结构大大简化，提高了传动效率，增强了灵活性。由于电机 与生产机械在结构上配合密切，因而可以更好地满足生产机械的要求。
第1章 绪论
1.1电机和电力拖动技术的发展及在经济技术领域中的作用
第1章 绪论
1.1电机和电力拖动技术的发展及在经济技术领域中的作用
电能是现代能源中应用最广的二次能源，它的生产、变换、传输、分配 、使用和控制都比较方便经济，而要实现电能的生产、变换和使用等都离不 开电机。电机就是一种将电能与机械能相互转换的电磁机械装置。因此，电 机一般有两种应用形式。第一种是把机械能转换为电能，称之为发电机，它 通过原动机先把各类一次能源蕴藏的能量转换为机械能，然后再把机械能转 换为电能，最后经输电、配电网络送往城市各工矿企业、家庭等各种用电场 合。第二种是把电能转换为机械能，称之为电动机，它用来驱动各种用途的 生产机械和其他装置，以满足不同的要求。电机是利用电磁感应原理工作， 它应用广泛，种类繁多，性能各异，分类方法也很多。常见的分类方法为： 按功能用途分，可分为常规电机和控制电机两大类。按照电机的结构或转速 分类，可分为变压器和旋转电机。根据电源的不同，旋转电机又分为直流电 机和交流电机两大类。交流电机又分为同步电机和异步电机两类。
电动机调速原理
电动机调速原理
电动机调速原理是指通过改变电机的运行参数来实现电机转速的调节。
常见的调速原理有电压调速、电流调速、频率调速和转子电阻调速等。
电压调速是通过改变电机输入端的电压来实现调速的原理。
当电机负载变化时，通过调节电压的大小来改变电机的转矩，从而实现电机的调速。
电流调速是通过改变电机输入端的电流来实现调速的原理。
电机的转矩正比于电机的输入电流，因此通过控制电机的输入电流大小来实现调速。
频率调速是通过改变电机输入端的频率来实现调速的原理。
电机的转速和输入频率成正比，因此通过改变输入频率来实现电机的调速。
转子电阻调速是通过改变电机转子电阻来实现调速的原理。
通过调节转子电阻的大小，可以改变电机的转矩，从而实现电机的调速。
以上是常见的电动机调速原理，不同的调速原理适用于不同的场合，根据实际需求选择合适的调速方法可以实现电机的稳定运行和所需转速的调节。
《电机与拖动技术》课程中融入思政元素的教学探索
《电机与拖动技术》课程中融入思政元素的教学探索摘要：一、引言二、《电机与拖动技术》课程的基本概述三、融入思政元素的教学探索四、具体实施方法五、总结正文：一、引言随着我国教育体制改革的不断深入，高等教育的教学方法也在不断地改进和创新。
为提高教学质量，培养学生的创新能力和实践能力，很多高校开始探索将思政元素融入到专业课程中，从而实现课程思政，使学生在学习专业知识的同时，也能接受到思想政治教育。
本文以《电机与拖动技术》课程为例，探讨如何在该课程中融入思政元素。
二、《电机与拖动技术》课程的基本概述《电机与拖动技术》是电气工程及其自动化专业的一门重要专业课程，主要介绍直流电机、变压器、交流电机和控制电机的工作原理、结构特点、电磁关系和能量关系。
该课程的主要目的是使学生掌握电机的基本原理和拖动技术，以便在实际工作中能够正确选择和使用电机，并能对电机进行有效的起动、调速和制动。
三、融入思政元素的教学探索1.在课程讲解中，教师可以结合电机与拖动技术的发展历程，为学生讲述我国电机与拖动技术领域的发展历程和取得的伟大成就，增强学生的民族自豪感和自信心。
2.在讲解电机的原理和结构时，教师可以引导学生关注电机的节能和环保问题，培养学生的绿色环保意识。
3.在讲解电机的控制技术时，教师可以向学生介绍国家相关的政策法规，使学生了解电机控制技术在国民经济中的重要作用，增强学生的责任感和使命感。
4.在课程实践中，教师可以组织学生进行电机拆装和调试实验，培养学生的动手能力和团队合作精神。
四、具体实施方法1.教师在备课时，应充分挖掘课程内容中的思政元素，并将其融入到课程讲解中。
2.教师在课堂上，应注重培养学生的思辨能力和创新能力，引导学生主动思考和探讨问题。
3.教师在课后，应加强对学生的辅导和指导，帮助学生消化和理解课程内容。
4.教师应加强对课程的考核，将学生的思政表现纳入课程考核中。
五、总结将思政元素融入到《电机与拖动技术》课程中，不仅可以提高学生的学习兴趣和积极性，还可以培养学生的社会责任感和使命感。
电机与拖动技术项目化教程课件：直流电机的调速与制动
直流电机的调速
பைடு நூலகம்
2.改变电枢电压调速
由转速特性方程：
n
U
CeN
Ra
CeCTN2
T
调节电枢电压U → n0变化，斜率不变，
所以调速特性是一组平行曲线。
结论：负载不变时，降低电枢电压，稳态运行转速也降低。
直流电机的调速
2.改变电枢电压调速 特点:（1）可得到平滑、无级调速
一般 D≤2；
n>nN 弱磁调速
扩大调速 范围
n<nN 降压调速
直流电机的调速
直流电机的调速方法 小结
（1）电枢回路串电阻 （2）弱磁调速 （3）减压调速
概念
直流电机的制动
电动：电动机运行时其电磁转矩与转速方向一致。 制动：通过某种方法产生一个与拖动系统转向相反的转矩以阻止系统运行， 这种运行状态称为制动运行状态。
①BC段：反接制动减速 ②CD段：反向电动加速 ③DE段：反向回馈制动
注: 只有在DE段才出现了 回馈制动 ! 反向回馈制动常用于高速下放重物时限制电机转速。
D E
直流电机的制动
2、回馈制动的优缺点
回馈制动运行时，电动机不但不从电源吸收功率，还有功率回馈电网。 与能耗制动与反接制动相比能量损耗最少，经济性最好。 实现回馈制动时必须使转速高于理想空载转速n0 ，适用于高速下放重 物，而不能用于停车。
1.电枢串电阻调速 优点：设备简单、操作简单。 缺点：1、转速只能从额定值往下调，nmax=nN。
2、电阻分段串入，故属于有级调速，调速平滑性差。 3、损耗大，效率低，不经济。对恒转矩负载，调速前、后因磁通、
Ia 不变，使T不变，输入功率不变，输出功率却随转速的下降 而下降，减少的部分被串联电阻消耗了。
电机与电力拖动基础 (全)课件
智能家居领域
在智能家居领域，电机控制技 术主要用于智能家电、智能照 明、智能安防等系统中，提高 家居生活的便利性和舒适性。
电动汽车领域
在电动汽车领域，电机控制技 术是实现车辆稳定运行和高效 驱动的关键技术之一，对于提 高电动汽车的性能和降低能耗 具有重要意义。
04
电机与电力拖动系统的维护与检修
维护与检修概述
电机与电力拖动基础 (全)课件
目
CONTENCT
录
• 电机学基础 • 电力拖动基础 • 电机控制技术 • 电机与电力拖动系统的维护与检修 • 电机与电力拖动系统的设计
01
电机学基础
电机概述
电机是利用电磁感应原理实现电能与机械能转换的 装置。
电机广泛应用于工业、农业、交通运输、国防等领 域。
电机主要由定子和转子组成，通过磁场相互作用产 生旋转运动。
工作机
被拖动的机械设备，如机床、 泵等。
电力拖动系统的特性
80%
调速性能
通过改变电动机的输入电压或电 流，可以方便地调节电动机的转 速，从而实现对工作机的速度控 制。
100%
启动和制动性能
通过控制装置可以实现对电动机 的启动和制动控制，以满足工作 机在各种工况下的运动需求。
80%
负载特性
工作机的负载特性对电力拖动系 统的性能有很大影响，不同的负 载特性需要选择不同类型的电动 机和控制装置。
THANK YOU
感谢聆听
状态监测
通过各种传感器和检测 设备实时监测设备的运 行状态，及时发现异常
。
故障诊断
根据设备运行数据和故 障现象，分析故障原因
，确定维修方案。
修复性维修
对已经发生的故障进行 修复，恢复设备性能。
电机及电力拖动课程《教案》
电机及电力拖动课程《教案》第一章：电机的基本概念1.1 电机的定义与分类1.2 电机的工作原理1.3 电机的性能参数1.4 电机的优缺点分析第二章：直流电机2.1 直流电机的基本结构2.2 直流电机的工作原理2.3 直流电机的特性2.4 直流电机的应用实例第三章：交流电机3.1 交流电机的基本结构3.2 交流电机的工作原理3.3 交流电机的特性3.4 交流电机的应用实例第四章：电力拖动系统4.1 电力拖动的基本原理4.2 电力拖动系统的分类4.3 电力拖动系统的性能分析4.4 电力拖动系统的应用实例第五章：电机与电力拖动的控制技术5.1 电机控制技术的基本概念5.2 电机控制技术的分类5.3 电机控制技术的应用实例5.4 电机控制技术的发展趋势第六章：电机的设计与制造6.1 电机设计的基本原则6.2 电机参数的计算与选择6.3 电机制造工艺及流程6.4 电机性能的测试与检测第七章：电机故障诊断与维修7.1 电机故障的类型及原因7.2 电机故障诊断的方法7.3 电机维修的基本工艺7.4 电机故障案例分析与维修实例第八章：电力电子技术在电机控制中的应用8.1 电力电子器件及其特性8.2 电力电子变换器及其控制8.3 电力电子技术在电机调速中的应用8.4 电力电子技术在电机节能中的应用第九章：电机及电力拖动的保护与节能9.1 电机保护的原理与方法9.2 电机保护装置及其应用9.3 电力拖动的节能技术9.4 电机节能案例分析与应用第十章：电机及电力拖动在现代工业中的应用10.1 电机及电力拖动在制造业中的应用10.2 电机及电力拖动在交通运输中的应用10.3 电机及电力拖动在电力系统中的应用10.4 电机及电力拖动在新能源领域的应用重点解析本教案涵盖了电机及电力拖动课程的十个章节，全面介绍了电机的基本概念、结构、工作原理、性能参数、优缺点、控制技术、设计制造、故障诊断与维修、保护与节能以及在现代工业中的应用等方面的知识。
交流调速电机调速原理
交流调速电机调速原理
交流调速电机是一种可以实现电机转速调节的电动机，其调速原理主
要是通过改变电机的供电频率来控制转速。
通常情况下，电机的转速与供
电频率成正比，即供电频率越高，电机转速也越高，反之亦然。
因此，通
过改变电机的供电频率可以实现调速的目的。
交流调速电机主要有两种调速方式，一种是采用变频器，另一种是采
用调速变压器。
变频器是将电源交流电转换为可调频率的交流电，从而控
制电机的转速。
调速变压器则是通过改变电机的供电电压来实现调速的目的，其原理与变频器有所不同。
在实际应用中，交流调速电机广泛应用于各种领域，如工业生产、家
用电器等。
其优点是调速范围广，调速精度高，响应速度快，运行平稳等
特点。
总的来说，交流调速电机通过改变电机的供电频率或电压来实现转速
调节，具有灵活性高，精度高的特点，在工业生产中有着重要的应用价值。
电机与电力拖动技术
电机与电力拖动技术电机与电力拖动技术是现代工业中非常重要的一种技术，它广泛应用于各种生产制造中，为生产线的高效运转和产品质量的保证提供了可靠的动力支持。
本文将从电机与电力拖动技术的基本原理、分类、应用和发展趋势等方面进行介绍和分析，以期能够更好地了解和掌握这种技术，为实现工业自动化和信息化做出更大的贡献。
一、电机与电力拖动技术的基本原理电机是一种可以将电能转化成机械能的设备，其工作原理是依靠电场作用在导体内部产生的磁场相互作用而产生旋转力。
电力拖动技术是利用电动机和传动机构共同实现生产过程中的动力传递和运动控制，具有高效、精准、可靠的特点。
电机与电力拖动技术的基本原理可以分为以下几个方面：1.电动机驱动电动机驱动是电力拖动技术的核心之一，其基本原理是利用电能产生的磁效应在电动机内部产生磁场，使得电机转动，从而实现物体的运动。
电动机的种类有直流电动机、交流异步电动机、交流同步电动机等，不同的电动机有各自不同的特点和应用场合。
2.传动机构传动机构是电力拖动技术中起关键作用的机械部件，其主要作用是将电动机产生的转动力传递到被动部件上。
传动机构的种类有机械传动、液压传动、气动传动等，根据不同的应用场合和需要，选择不同的传动机构可以实现各种不同的运动效果。
3.控制系统控制系统是电力拖动技术中非常重要的组成部分，通过对电动机的控制和传动机构的调节，可以实现对生产过程的精准控制和动力传递的高效协调。
控制系统的种类有PLC控制、数控控制、液压控制等，根据不同应用场合和需要，选择不同的控制系统可以实现各种不同的运动方案。
以上三个方面共同组成了电力拖动技术的核心，只有在三个方面协同配合的情况下，才能实现高效、稳定、精准的生产和运动控制。
二、电机与电力拖动技术的分类电机与电力拖动技术根据不同的应用场合和需要，可以分为以下几种类型：1.机床类机床类是电机与电力拖动技术最重要的应用领域之一，特点是速度高、精度高、负载大，具有高度自动化和智能化的特点。
《电机技术应用》课件 3.3.2 直流电机的调速
/
min)
（2）n2＝500r/min，因负载转矩不变，所以稳定后电流不变，Ia2＝0.8IN=24(A)
U2 Ea2 Ia2Ra 0.208 500 24 0.4 113.6(V )
思考与练习
(3) 3 0.85 N ，因负载转矩不变， 稳定后电流
Ia3
0.8 N 3
IN
0.8 30 / 0.85 28.2( A)
n3
Ea3 Ce3
220 28.2 0.4 0.85 0.208
1180(r
/ min)
（4）U4＝0.9UN, 4 0.9 N
稳定后电流：
Ia4
0.8 N 4
IN
0.8 30 / 0.9 26.67( A)
n4
Ea 4 Ce4
220 0.9 26.67 0.4 0.9 0.208
1000.7(r
答：(1) Tz=TN, 所以Ia＝IN＝30（A）
n U N / 3 Ia Ra 220 / 3 30 0.4 295(r / min)
Ce
0.208
能长期运行
（2）
Tem
CT Ia
9550
P n
Ia2n2 1 , IaN nN 2
Ia2 n2 0.5 301000 15000
损耗大，效率低，不经济。对恒转矩负载，调速前、后因磁通不 变而使电磁转矩和电枢电流不变，输入功率不变，输出功率却随 转速的下降而下降，减少的部分被串联电阻消耗了。
2、降低电源电压调速
工作条件：保持励磁Φ=ΦN，保持电阻R=Ra
调节过程：改变电压UN U
n ，n0
调节特性：转速下降，机械特性曲线平行下移
Ce
EN nN
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第一节 矢量控制技术
4．直角坐标—极坐标变换
在图10.5中，设矢量 i1 和 d 轴的夹角为 1 。已知 id 、iq ， 求解 i1 ，1 ，就是直角坐标—极坐标变换，简称 K/P 变换。其 变换式为
i1 id 2 iq2
1
arctan
iq id
第一节 矢量控制技术
当1 在 0 ~90 之间变化时，tan(1 )的变化范围是0~∞， 这个变化幅度太大，在数字变换器中很容易溢出，因此常改
第十章 现代交流电机调速技术
第一节 矢量控制技术 第二节 直接转矩控制 第三节 绕线式异步电动机双馈调速及串级调速
第一节 矢量控制技术
一．坐标变换
对于三相异步电动机，无论是绕线式还是鼠笼式，其转 子都可以等效成三相绕线转子，并折算到定子侧，折算后的 定子和转子绕组匝数相等。这样，三相异步电动机就等效为 图10.1所示的的物理模型。
第一节 矢量控制技术
1．坐标变换的思路
q
电枢绕组
A
ua
ia
“伪静止绕组 O ”
励磁绕组
F
if
d
uf
图10.2 直流电动机的物理模型 F—励磁绕组 A—电枢绕组
第一节 矢量控制技术
不同电动机模型相互等效的前提是，在不同坐标下所产 生的磁动势完全相等。
B
1
F
B
ib
A
A
O
ic
ia
C
1
i
O
i
F
(a) 三相交流绕组
3 2
第一节 矢量控制技术
两相坐标系变换到三相坐标系的电流变换矩阵为
C2/3
1
2 3
1 2
1 2
0
3
2
3 2
可以证明，电压变换矩阵和磁链变换矩阵均等于电流 变换矩阵。
第一节 矢量控制技术
3．两相静止—两相旋转变换
图10.3b和图10.3c中，从 q 两相静止坐标系α、β到两相 旋转坐标系 d 、q 的变换称 为两相静止—两相旋转变换 。把两个坐标系画在一起如 图10.5所示。
uu22dq
Lm
dq 2
p Lm
dq1L1
R1 L1 p
dq 2 Lm
Lm p
Lm p
dq1Lm
R2 L2 p
dq 2 L2
dq1Lm i1d
Lm p
i1q
dq 2 L2
R2 L2 p
ii22dq
(10.4)
第一节 矢量控制技术
将上式展开，可得
u1d u1q u2d u2q
第一节 矢量控制技术
(2)电压方程
u1d R1i1d p1d dq11q
u1q R1i1q p1q dq11d
u2d
R2i2d
p 2d
dq
2
2
q
u2q
R2i2q
p 2q
dq2 2d
d-q 坐标系上的电压平衡方程式如下
(10.3)
u1d R1 L1 p
u1q
dq1L1
第一节 矢量控制技术
B
uB
iB
b ub
ib
ia ua
ic
uc iC uC
a
A iA
uA
c C
图10.1 三相异步电动机的物理模型
第一节 矢量控制技术
异步电动机的数学模型由电压方程、磁链方程、转矩 方程和运动方程组成，这些方程都是非线性的。所以，三 相异步电动机的动态数学模型为高阶、多变量、强耦合的 非线性方程，要对其进行分析和求解，十分困难。必须设 法进行简化，方法就是进行坐标变换。
i
i1
d
iq
1
id
0
i
图10.5 两相静止和旋转坐标系
第一节 矢量控制技术
根据磁动势相等的原则，两个坐标系下电流的变换关系为
i i
cos sin
sin id
cos
iq
两相旋转坐标系变换到两相静止坐标系的变换矩阵
cos sin
C2/ 2
sin
cos
电压和磁链的旋转变换关系也与电流变换关系相同。
R1
0
0
0
0 R1 0 0
0 0 R2 0
0 0 0 R2
i1d i1q i2d i2q
L1 p 0 Lm p 0
0 L1 p 0 Lm p
C
(b) 两相交流绕组
图10.3 等效的交流电动机绕组和直流电动机绕组物理模型
第一节 矢量控制技术
q
F
1
d
q
iq
d
id
O
(c) 旋转的直流绕组 图10.3 等效的交流电动机绕组和直流电动机绕组物理模型
第一节 矢量控制技术
当观察者在地面上看，d 、q 两个绕组是与三相交流绕 组等效的旋转直流绕组；如果在旋转着的铁心上看，它们确 实是一个直流电动机的物理模型。这样，通过坐标变换，就 可以找到与三相交流电机等效的直流电动机模型
C
图10.4 三相和两相坐标系
第一节 矢量控制技术
根据磁动势相等的原则，可以得到三相坐标系变换到两
相坐标系的电流关系为
i i
2
1
3 0
1 2 3 2
1 2 3 2
iA iB iC
三相坐标系变换到两相坐标系的电流变换矩阵为
C3/2
2
1
3 0
1 2 3 2
1 2
而三相对称交流电 iA 、iB 、iC 与两相对称交流电 i 和 i 及 直流电 id 和 iq 之间的等效转换关系，就是坐标变换要解决的 问题。
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2．三相—两相变换
在三相静止绕组 A、B 、 C 和两相静止绕组α、β之间 的变换，或三相静止坐标系和 两相静止坐标系间的变换，简 称3/2变换。
d
u2d
u1d
图10.6 异步电动机在两相旋转坐标系dq上的物理模型
第一节 矢量控制技术
1．异步电动机在两相旋转坐标系上的数学模型
两相坐标系可以是静止的，也可以是旋转的。不失一 般性，考虑任意转速旋转的坐标系(d-q坐标系)。
(1) 磁链方程
1d L1i1d Lmi2d
1q L1i1q Lmi2q
2d
Lmi1d
L2i2d
2q Lmi1q L2i2q
(10.1)
第一节 矢量控制技术
矩阵形式为：
1d L1 0 Lm 0 i1d
1q
0
L1
0
Lm
i1q
2d 2q
Lm 0
0 Lm
L2 0
0 L2
ii22dq
(10.2)
式中，Lm为 d-q 坐标系定子与转子同一轴线绕组间的互感； L1 为 d-q 坐标系定子绕组的自感； L2 为 d-q 坐标系转子绕组的自感。
用下列方式来表示值
tan 1 sin1 iq 2 1 cos1 i1 id
1
2
arctan
i1
iq
id
上式可用来作为 1 的变换式。
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二． 三相异步电动机在两相坐标系上的数学模型
q 垂直的两相绕组之间
q1
u1q
1
i1q
没有磁路上的耦合
q2
u2q
i2q
d2
d1
O
i2d
i1d