电力拖动基础知识介绍63页PPT

四、例：他励直流电动机调压调速的物理过程
U a Ea I a Ra Ea ken
kTIa
负载转矩 Tl 恒定
原状态：
Ua1, n1, Ea1, Ia ,T
新状态：
Ua2 , n2 , Ea2 , Ia ,T
1.2 电力拖动系统的机械特性
1.2.1 机械特性
1. 机械特性是指转速与转矩之间的关系曲线，即 n f (T )
nn10
U aN
n2
U1
n3
U2
n4
U3 T
0
Tl
3.电枢回路串电阻起动
1C
2C Ia
R j1
Rj2
Ra
Ua
Ea
3C
n
n
nn01
A
n2
n3
1 Ra
n1 n2
2
Ra R j1
n3
3
Ra R j1 R j2
Tl
T
0
Il I2 a)
I1
Ia
0
Il I2
I1 Ia
0
t1
t2 t3
t
b)
t1
t2
t3
t
60
J m 2 G ( D )2 GD 2 ( kgm2 )
g 2 4g
式中：G——重量（N）；g——重力加速度，g = 9.81m/s2 ；
D——惯性直径（m）； ——惯性半径（m）
J
d
dt
的实用形式为
T
T
GD 2 375
dn dt
GD 2 4gJ 称为飞轮矩 (N m2 ) 375具有加速度量纲
恒转矩调速
nN
n
恒功率调速

《电力拖动》PPT课件
本课程将介绍电力拖动的基本概念、应用场景、优缺点，以及设计和案例分 析。通过学习本课程，您将了解到电力拖动技术的发展和应用前景。
电力拖动概述
什么是电力拖动
电力拖动是一种利用电动机驱动机械设备运动的技术。它在各个行业中被广泛应用，提高了 生产效率和降低了能源消耗。
电力拖动的应用场景
设计考虑因素
在设计电力拖动系统时，需要考虑功率大小、操作环境和条件、以及设备的可靠性和安全性 等因素。
电力拖动案例分析
机床电力拖动系统
机床电力拖动系统在机床加工过程中提供了精 确的控制和高效率的运动。它广泛应用于汽车、 航天和船舶等行业。
汽车电力拖动系统
汽车电力拖动系统使汽车实现了更高的动力输 出和更低的能耗。它被应用于新能源汽车和智 能驾驶技术。
电力拖动控制器
电力拖动的控制器根据需要实 现快速启动、调速、定位等功 能。常见的控制器有PLC、变 频器等。
传动系统
传动系统将电动机的动力传输 到机械设备上。常见的传动系 统有齿轮传动、带传动和链传 动等。
电力拖动设计
电力拖动系统设计流程
电力拖动系统设计需要进行需求分析、方案设计、系统集成与测试、以及系统调试和维护等 多个步骤。
电力拖动广泛应用于机床、汽车、工业自动化等领域。它可以实现高精度、高效率的机械运 动控制，提高生产效率和产品质量。
电力拖动的优点和缺点
电力拖动的优点包括高效能、可调速、动力稳定；缺点包括设备价格高、用电符合标准等。
电力拖动系统
电动机
电力拖动使用各种类型的电动 机，如直流电机和交流电机， 根据应用需求选择合适的电动 机。
总结
1 电力拖动的未来发展趋势
电力拖动技术在工业自动化、交通运输等领域的应用将不断增加，为实现绿色和智能制 造提供支持。

第七章电力拖动基础
•限制Ist的措施：
•（1）启动时在电枢回路串电阻。
•（2）启动时降低电枢电压。
第七章电力拖动基础
•注意： •直流机在启动和工作时，励磁电路一定要接通， •不能让它断开，而且启动时要满励磁。否则，磁 •路中只有很少的剩磁，可能产生以下事故：
•(1)若电动机原本静止，由于励磁转矩 T = KT Ia， • 而 0 ，电机将不能启动，因此，反电动势
•2. 变转矩负载机械特性 • (1) 通风机型负载机械特性: 其转矩与转速的平方成正比。 • (2) 恒功率型负载机械特性: 转矩与转速成反比, 而两 • 者之积(功率)近似保持不变。
第七章电力拖动基础
•船舶起货机的多级传动机构是 反抗性摩擦转矩，当起升重物 时电动机的负载阻转矩是位能 转矩与反抗转矩之和TL，而下 放重物时则是两者之差TL/。
的转速之上有T＜TL，而在交点所对应的转速之下T＞TL 。
动机的起动、制动与调速
•一、 异步电动机的起动 •1.（1） 鼠笼式三相交流异步电动机全电压直接起动 •起动时电动机的电磁转矩T=Tst， TL=TLst，根据拖动系统运动方程式，
此时ΔT＞0，拖动系统由静止开始加
第七章电力拖动基础
•为保持变极前后电动机的转向不变, 变极时必须同时改变定 子接电源的相序. •优点：设备简单，运行可靠， 特性硬，运转平稳。 •缺点：为跳跃式的有级调速。
第七章电力拖动基础
•3. 变频调速
•在 额 定 频 率 以 上 用 保 持 电 压 U1=Un不变的升频调速, 可使变 频调速获得更宽的调速范围。
•1. 反接制动 •2. 回馈(发电)制动
•3. 能耗制动
第七章电力拖动基础
•1. 反接制动 •异步电动机反接制动分为电源反接制动和倒拉反接制 动两种。反接制动时，转子的转向与定子旋转磁场的转 向相反，即与的符号相反，因此电动机分别运行于正转 电动特性曲线向第IV象限的延伸段或反转电动特性曲线 向第II象限的延伸段。

二、电力拖动原理
1 电力拖动的基本原理解释电力拖动的基本工作来自理，包括电动机和传动装置的作用。
2 电机的参数和性能指标
介绍电机的关键参数，如功率、效率和转速，并解释这些指标在电力拖动中的意义。
三、电力拖动控制方法
1
开环控制和闭环控制
比较开环控制和闭环控制的优缺点，讨论何时使用哪种控制方法。
2
速度控制和位置控制
《电力拖动自动控制》 PPT课件
欢迎大家参加《电力拖动自动控制》课程，本课程将介绍电力拖动的背景、 原理、控制方法、应用案例和未来发展趋势。
一、背景
电力拖动的概念和应用领域
介绍电力拖动的定义和广泛应用的领域，如工 业生产和交通运输。
电力拖动自动控制的需求和意义
讨论为什么自动控制对电力拖动系统至关重要， 以及自动控制的优势和好处。
2 电力拖动技术的发展前景
回顾电力拖动技术的发展历程，并展望其未 来在工业领域的发展前景。
详细说明速度控制和位置控制的原理和实现方法，以及它们在不同应用中的应用。
3
电力拖动的其他控制方法
介绍其他常用的电力拖动控制方法，如扭矩控制和力矩控制。
四、控制器的设计和实现
控制器的功能和结构
探讨控制器的基本功能和结构，包括输入输出接口 和信号处理。
控制器的算法和调试
介绍控制器的算法设计和调试方法，确保系统稳定 和可靠。
五、电力拖动系统的应用案例
1 电梯控制系统
解释电梯控制系统如何应 用电力拖动和自动控制， 提高安全性和效率。
2 机床加工中心
讨论机床加工中心如何使 用电力拖动实现高精度和 高效率的自动化加工。
3 输送机及自动化生产
线
探讨输送机和自动化生产 线如何利用电力拖动提高 物料输送和生产效率。

(2) 空气式延时继电器
a) 通电延时继电器 KT
线圈
常开触点 KT
通电延时闭合
常闭触点
KT
通电延时断开 b) 断电延时继电器
(a) 外形 延时继电器的外形与结构
KT
KT
线圈
KT
常开触点
常闭触点
(b)符号 断电延时断开 断电延时闭合
(2) 空气式时间继电器
排气孔
进气孔
调节螺丝
常开触头 延时闭合
橡皮膜
释放弹簧
锁钩 过流 脱扣器
欠压 脱扣器
主触点 手动闭合
动画
连杆装置 衔铁释放
自动空气断路器原理图
4.1.6 接触器
用于频繁地接通和断开大电流电路的开关电器。
(a) 外形
(b) 结构
交流接触器的外形与结构
用于频繁地接通和断开大电流电路的开关电器。
弹簧 ~
电源 常开
线圈
常闭
铁心 衔铁
电机 M
3~
主触点 辅助触点
如CJ10系列主触点额定电流5、10、20、40、75、 120A等数种；额定工作电压通常是220V或380V。
4.1.7 继电器
继电器和接触器的结构和工作原理大致相同。 主要区别在于：
接触器的主触点可以通过大电流； 继电器的体积和触点容量小，触点数目多，且 只能通过小电流。所以，继电器一般用于控制电路 中。 1. 电流及电压继电器 电流继电器：可用于过载或过载保护， 电压继电器：主要作为欠压、失压保护。
断电延时的空气式时间继电器结构示意图
时间继电器的型号有JS7-A和JJSK2等多种类型。
4 热继电器
用于电动机的过载保护。器外形与结构
用于电动机的过载保护。

j
=
n1 n2
=
z2 z1
蜗杆的头数
14
大连理工大学电气工程系
第7章 电力拖动基础
(2) 等效飞轮矩 GD2
等效折算原则：动能不变。
设各部分的转动惯量为：
GDd2
n Te
GD21
GD24
j1
j2
GD22 n1 GD23
Tg ng
GD2g
工作机构
GD2
等效负载
※ GDd2 —— 电动机轴的飞轮矩； ※ GD12 ~ GD42 —— 各级齿轮的飞轮矩； ※ GDg2 —— 工作机构的飞轮矩。
(6) Pe＜PL， ，减速状态，系统动能减少。
• Ω 和 n 不能突变， 否则 J
d
d t →∞
即系统不可能具有无穷大的功率。
TL
T2
TL
T2
TL
T2
TL
T2
电动状态1
11
制动状态1
电动状态2
大连理工大学电气工程系
制动状态2
第7章 电力拖动基础
二、多轴电力拖动系统的折算
1. 多轴旋转运动系统
等 效
7.2 电力拖动系统的运动方程式
一、单轴电力拖动系统的运动方程 正方向
Te－TL=
J
d
dt
TL
Te
※ J —— 转动惯量（kg·m2）；
d —— 旋转角加速度（rad/s2）；
dt
J
d
dt
—— 惯性转矩（N·m）。
电动状态
TL
Te
※ 电动状态时， Te＞0，n＞0，TL＞0 。 制动状态下放重物 ※ 制动状态下放重物时，Te＞0，n＜0，TL＞0 。

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。

电枢反应为交轴电枢反应。 电机合成磁场Bδx= B0x+Bax
正方向规定：磁力线进入转子 为负,出来为正.
n
n
n
m
⊕N ⊙ ⊙ S ⊕
所以,主磁极磁通密度在N极 下为负,在S极下为正. 可知:磁场波形发生了畸变.
(1)发电机:前极尖增磁,后极 尖去磁.
⊕⊙⊙⊙ ⊙⊙⊙ ⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊙
发电机
物几 理何 中中
三、直流电机的基本工作原理 1.直流发电机的基本工作原理
为了说明方便,作下列规定:
(1)N导体和S导体:在N极下的导体称为N导体;在S极
下的
导体称为S导体.
(2)符号 和符号 :导体中电势(电流)的方向进入
纸面时用 表示;导体中电势(电流)的方向由纸面出来
时用 表示.
S
a n
S b n
b
N
b2
b1
故电刷b1的极性恒为正;同理电刷b2的极性恒为负.
e
0
t
2.直流电动机的基本工作原理
S na
b N
a、b导体中电流方向如左所示 ，由左手定则可知S导体和N导 体受力均为逆时针方向,因而使 电枢逆时针方向旋转.
通过换向器的作用，使与 电源负极相接的电刷仅能 接通S导体，故S导体中的 电流方向恒为流出纸面， 而与电源正极相接电刷仅 能接通N导体，电流流入 纸面。故电机恒逆转。
a
N
b2
b1
基本原理: 由于导体切割了磁力线,因而在导体内将产生
感应电动势.根据右手定则,N导体中电势方向为 ;而S 导体中电势方向为 ;即二者方向相反.
N导体和S导体在交换(a和b位置),但是,b 1和b2极 性是恒定的,即b1恒为正,b2恒为负,故在电刷两端输出 脉动的直流电压.

电动机
1J1 m Tm Jm
电动机
T
Jeq 等效负载
j1
生产机械
Tmeq
j2 折算原则：折算前后系统动能不变
1 2
Jeq 2
1 2
Jmm2

1 2
J112

1 2
JR 2
Jeq

Jm j2

J1 j12
JR
除以 12
2
乘以4g
上15下
GDeq2=
GDm2 + j2
GD12 + j12
电力拖动系统的运动状态：
Tem
T
L
当Tem TL ,
dn 0 , 稳态匀速n M
dt
当Tem TL ,
dn 0 , 暂态加速
dt
当Tem TL ,
dn 0 , 暂态减速
dt
上10 下
二、转动惯量及飞轮惯量（飞轮矩）
转动惯量是物体绕定轴旋转时转动惯性的度量
J
mi
GDR2
JR

GDR2
T
GDm2 + j2
电动机
其中：修正系数=1.1~1.25
1J1 m Tm Jm
多轴系统等效为单轴系统 j1
生产机械
后的运动方程为：
j2
Tem

TL

GDe2q 375

dn dt
T
电动机
Jeq 等效负载
其中： TL= T0+ Tmeq
T0 Tmeq
上16 下
第四节 负 载 的 机 械 特 性
2
ri

r2dm

常用的有HZ系列的（如图HZ1010/3型组合开关），主要由手柄、转轴、 弹簧、凸轮、绝缘垫板、动触头、静触 头、接线端子、绝缘杆组成。手柄和转 轴能在平行于安装平面的平面内沿顺时 针或逆时针方向每次转动90°，带动动 触头与静触头接触和分离，实现接通和 分断电路的目的。
组合开关中，有一类是转为控制小容量三相异步电动机 的正反转而设计生产的，HZ3-132型组合开关，俗称倒顺开 关或可逆转换开关。开关的手柄有“倒”、“顺”、“停” 三个位置，手柄只能从“停”位置左转或右转45°。
结构：熔断器主要由熔体、安装熔体的熔管和熔座组成。
常用的有： 1）RC1A系列插入式熔断器（瓷插式熔断器）
它主要由瓷座、瓷盖、动触头、静触头及熔丝组成。一 般用于交流50HZ、额定电压380V及以下、额定电流200A 及以下的低压线路末端或分支路中，作为电气设备的短路 保护及一定程度的过载保护。
2）RL1系列螺旋式熔断器 它主要由瓷帽、熔断管、瓷套、上接线座、下接线座及
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 热
自动空气断路器（自动开关）
作用：可实现短路、过载、失压保护。
结构：
过流 脱扣器
欠压 脱扣器
工作原理：过流时，过流脱扣器将脱钩顶开，断开电 源；欠压时，欠压脱扣器将脱钩顶开，断开电源。
小型断路器—5SX系列
塑壳断路器
电路符号
4.熔断器
熔断器是一种最简单，最可靠的电路保护器件，用于 电路及用电设备的短路或过载保护，有高压熔断器和低压 熔断器之分,在机电设备控制中一般采用低压熔断器 ，其作 用是用于短路保护。
第一节：常用低压电器
低压电器简介
配
开关
电
熔断器
低
电
……
压

03 电力拖动系统的分类
CHAPTER
按电机类型分类
01
直流电机电力 拖动系统
02
交流电机电力 拖动系统
步进电机电力 拖动系统
03
04
伺服电机电力 拖动系统
按电源性质分类
01
直流电源电力拖动系统
02
交流电源电力拖动系统
03
脉冲电源电力拖动系统
04
混合电源电力拖动系统
按控制方式分类
01 02 03 04
系统输出转矩达到设定值所需的时间，反映 系统的转矩控制速度。
最小转矩容量
系统能够稳定运行的最小转矩值，反映系统 的稳定运行范围。
动态响应性能指标
阻尼系数
系统在受到扰动时，自动恢复稳态运 行的能力，与阻尼比相关。
抗干扰能力
系统在受到外部干扰时，保持稳定运 行的能力。
启动电流
系统启动瞬间输入电流的大小，反映 系统的启动性能。
直流电机具有较好的调速性能，常用于需要精确控制速度的场合。交流电机则具有 结构简单、价格便宜、维护方便等优点，广泛应用于工业生产中。
控制器
控制器是电力拖动系统的指挥中心，用于控制电机的启动、停止、正反转和调速 等操作。
控制器一般由控制电路和主电路两部分组成。控制电路负责接收输入信号，并根 据输入信号产生控制指令，控制主电路的工作状态。主电路则直接与电机相连接 ，负责电机的驱动和控制。
传动装置
传动装置是将电机输出的机械能传递到生产机械上去的中间 装置。
根据传动方式的不同，传动装置可以分为链传动、带传动、 齿轮传动和蜗杆传动等类型。选择合适的传动装置需要根据 实际工作需求进行选择，以保证电力拖动系统的性能和稳定 性。
电源

13.11.2020
电力拖动基础
13
—电力拖动基础—
第一章 电 力 拖 动 系 统 动 力 学 基 础
• 本章要求：
• 掌握拖动、电力拖动、负载机械特性、电力拖 动系统的转动惯量、飞轮力矩、拖动转矩、阻 转矩以及转矩正方向规定的基本概念。 熟悉生 产机械典型的运动形式。 掌握电力拖动系统中 研究的主要物理量。 熟练掌握单轴电力拖动系 统的运动方程式，并会利用其判断系统的工作 状态。 会将多轴电力拖动系统转矩及飞轮力矩 等效成单轴系统。掌握典型的负载机械特性。
• 单轴旋转系统
•
•
转2、矩车T床L主=k轴n传2 动系统
• 多轴旋转系统 负载转矩T L 与n无关
• 3、平移传动系统 • 多轴旋转系统 负载转矩T L 与n无关
• 4、提升传动系统
• 多轴旋转系统 负载转矩T L 与n无关
13.11.2020
电力拖动基础
16
—电力拖动基础—
• 生产机械转矩分为：摩擦阻力产生的和 重力作用产生的。
12
—电力拖动基础—
二、电力拖动系统的应用前景
电气化、信息化时代，在性能、可靠性及容量等方面，对电机提出了更 高的要求。交流变频调速系统及变频电机、大功率无刷直流电机、永磁同步 无刷电机等得到了很大发展。
同时，随着新兴行业的发展，微电机亦成为电机行业发展的亮点，是我 国电工电器行业(电机)发展的重点产品。稀土永磁电机，无轴承电机也是电 机技术发展的新动向。
• 电力拖动系统正方向的规定：先规定转速n的正 方向，然后规定电磁转矩的正方向与n的正方向 相同，规定负载转矩的正方向与n的正方向相反。
13.11.2020
电力拖动基础
18
—电力拖动基础—

新能源领域
随着新能源产业的快速发展，电力拖动技术将在风能、太 阳能等领域得到广泛应用，为可再生能源的利用提供技术 支持。
轨道交通
电力拖动技术在轨道交通领域具有广泛的应用前景，为高 速列车、地铁等提供稳定、可靠的牵引动力。
海洋工程
在海洋工程领域，电力拖动技术将应用于船舶、海上风电 等场景，为海洋资源的开发和利用提供动力支持。
交流电机的应用
交流电机广泛应用于工业、农业、商业、交通等各个领域，如电动机车 、电梯、机床、泵等。
电力电子器件
电力电子器件的基本概念
电力电子器件是用于控制和转换电能的电子器件，主要包括晶体管、可控硅整 流器、可关断晶闸管等。
电力电子器件的应用
电力电子器件广泛应用于电力系统、电机控制、新能源等领域，如变频器、逆 变器、开关电源等。
模块化
绿色化
模块化设计将使电力拖动系统更加灵活和 易于维护，能够根据不同的应用需求进行 快速定制和配置。
随着环保意识的提高，电力拖动系统将更 加注重环保和节能，采用清洁能源和低碳 技术，减少对环境的影响。
电力拖动技术在工业自动化中的应用前景
智能制造
电力拖动技术将在智能制造领域发挥重要作用，为生产线 提供高效、可靠的传动解决方案，提升生产效率和产品质 量。
直流电机可以分为直流发电机和直流 电动机。
交流电机
01
交流电机的基本工作原理
交流电机是利用交流电的磁场和电流在电机内部产生旋转磁场，从而驱
动电机旋转的一种电机。
02 03
交流电机的分类
交流电机可以分为异步电机和同步电机两大类，其中异步电机又可以分 为鼠笼式异步电机和绕线式异步电机，同步电机又可以分为永磁同步电 机和励磁同步电机。