哈工大电气工程导论报告..

项目调研报告

题目电机与电气传动数字控制

系统集成应用技术调研报告

院系电气学院

学号

学生

指导教师

报告日期2015年2月25日

1

摘要

快速发展的电气传动模式，已经成为了我国工业化稳定发展的重要核心内容。电气传动自动化技术主要是以转子、转矩、转速位置作为可控的因素，按照相对于生产机械工艺的有关要求，开展伺服传动、电动机转速控制以及位置控制的自动化技术。

电力工业的迅猛发展，将工厂中的电气自动化程度不断推向新的阶段．相关的控制技术也被广泛使用，并逐渐取代传统的生产操作模式．成为工厂生产中的重要技术，电气自动化控制技术得到了越来越多的关注和重视。

关键词：电气传动；电机数字控制；自动化控制；

目录

摘要 (2)

目录 (3)

一、绪论 (4)

1、电机发展史 (4)

2、电机在国民经济中的作用 (4)

二、电机的分类、基本结构及工作原理 (5)

1、电机分类 (5)

2、直流电机 (5)

3、感应电机 (6)

4、永磁同步电动机 (8)

5、开关磁阻电动机 (9)

6、直线电机 (10)

7、步进电机 (11)

三、电机控制技术的概念和基本方法 (12)

1、电机控制技术的概念 (12)

2、电机控制技术的内容 (12)

3、电机控制技术的基本方法 (13)

四、电机数字控制系统集成技术的应用情况 (14)

1、空调机 (14)

2、冶金起重电机 (15)

3、风力发电机 (15)

4、潜艇及战舰电机推进系统 (16)

五、结论 (16)

参考文献 (17)

致谢 (17)

一、绪论

1、电机发展史

1821年，法拉第（Faraday）发现了载流导体在磁场中受力的现象，即电动机作用原理，原始电动机便产生了。

1831年，他又发现了电磁感应定律，在这一定律指导下，很快便出现了直流发电机。之后，直流电机得到迅速发展。

随着直流电机的广泛应用，其缺点也日益明显。

首先，远距离输电时，为了减小线路损耗，需要提高发电机电压，但高压直流发电机的制造有许多不可克服的困难；

其次，单机容量增大后，直流电机的换向也越来越困难。

19世纪80年代后，人们的注意力逐渐转向交流电机。

1832年，人们就知道了单相交流发电机，但一直到1889年，才由多利夫－多布罗夫斯基（Doliv-Dobrovsky）提出了三相制的概念，并设计和制造了三相感应电动机。

与单相和两相系统比较，三相系统效率高，用铜省，电机性价比、容量体积比和材料利用率都有明显改进，其优越性在1891年建成的从劳芬到法兰克福的三相电力系统中得到了充分体现。

从此后一直到现在，交流三相制在电力工业中都占据了绝对统治地位。

电机的新发展：与微电子技术、计算机技术、自动控制技术、电力电子技术和超导技术等的发展相结合；原材料性能和制造工艺水平的提高；电力电子技术；永磁材料；蒸发冷却技术。开关磁阻电机；横向、径向、轴向永磁电机；高速电机；高性能交流调速系统等。

2、电机在国民经济中的作用

电能是现代社会最主要的能源，并对人类文明的发展起到了重要的推动作用。电机是和电能的生产、输送与利用密切相关的能量转换机械。电机不仅是国民经济各行业中的重要或关键设备，而且在人们日常生活中的应用也越来越广泛。

工业：机床、机器人、轧钢机、纺织机、造纸机、风机、水泵、压缩机、吊车、卷扬机、传送带等。

农业：电力排灌设备、脱粒机、碾米机、榨油机、粉碎机等。

交通运输业：电气机车、磁悬浮列车、城市轨道列车、无轨电车、电动汽车等。

二、电机名称、分类、基本结构及工作原理

1、电机的分类

将电机按结构和工作原理分类，可分为直流电动机、异步电动机、同步电动机。

同步电动机可划分：永磁同步电动机、磁阻同步电动机和磁滞同步电动机。

异步电动机可划分：感应电动机和交流换向器电动机。

感应电动机可划分：三相异步电动机、单相异步电动机和罩极异步电动机等。

交流换向器电动机可划分：单相串励电动机、交直流两用电动机和推斥电动机。

2、直流电机

直流电机的结构：

直流电机可分为固定的定子和转动的转子两大部分；

定子由主磁极，换向磁极，机座以及电刷装置等组成。

（1）主磁极；主磁极用来产生磁场，使电枢绕组感应电动势。它由铁芯和励磁绕组组成，铁芯用厚0．5—1．5ram的低碳钢板冲击，叠装后用铆钉铆紧。靠近气隙的扩大部分称为极靴，极靴对励磁绕组起支撑作用，且使气隙磁通有较好的波形分布。

（2）换向极；换向极用来改善直流电机的换向，又称附加极。它由铁芯和套在铁芯上的换向极绕组组成。铁芯常用整块钢或厚钢板制成，匝数不多的换向极绕组与电枢绕组串联。换向极的极数一般与主磁极的极数相同。换向极与电枢之间的气隙可以调整。

（3）机座；机座既是电机的外壳，又是电机磁路的一部分，一般用低碳钢铸成或用钢板焊接而成。机座的两端有端盖。中小型电机前后端盖都装有轴承，用于支撑转轴。大型电机则采用座式滑动轴承。

（4）电刷装置；电刷装置的作用是使转动部分的电枢绕组与外电路接通，将直流电压、电流引出或引入电枢绕组。电枢装置由电刷刷握、刷杆座和汇流条等零件组成，电刷一般采用石墨和铜粉压制焙烧而成。它放置在刷握中，由弹簧将其压在换向器的表面上，电刷杆数一般等于主磁极的数目。

转子由电枢铁芯、电枢绕组和换向器等部件组成。

(1)电枢铁芯；电枢铁芯作为电机磁路的一部分，通常用0.35mm或0.5mm 厚、冲有齿和槽的两面漆有绝缘漆的硅钢片叠装而成。电枢绕组放置在铁芯的槽内。小容量电机的电枢铁芯上有轴向通风孔，而大容量电机的还有径向通风沟。