电机及电力拖动课件 电机及电力拖动绪论

A、增大励磁电流
B、减小励磁电流
C、保持励磁电流不变 D、使励磁电流为零
答案： C
2.2.2 反接制动
*电压反接制动 电压反接制动时接线如图所示。
开关S投向“电动”侧时，电枢接正极
电压，电机处于电动状态。进行制动时，开
关投向“制动”侧，电枢回路串入制动电R阻B 后，接上极性相反的电源电压，电枢回路内
定义：当 U 、U N I f时，I fN n f(I a )
由方程式可得
n
UN CeΦ
Ra CeΦ
Ia
Tn
Tem
n
T2
T0
0
Ia
)。 A、n=(U-IaRa)/Ceφ B、n=(U+IaRa)/Ceφ C、n=Ceφ/(U-IaRa) D、n=Ceφ/(U+IaRa) 答案： A
第二章直流电动机的电力拖动
电机及拖动
绪论 第一章 直流电机 第二章 直流电动机的电力拖动 第三章 三相异步电动机 第四章 三相异步电动机的电力拖动
为什么要学电机？
请同学们就电机的相关应用举例。
绪论
电机是利用电磁感应原理工作的机械。 电机常用的分类是按功能分，有发电机、电动机、变压器和 控制电机四大类；
归纳如下：
电机
变压器 直流电机
把电刷A、B接到直流电源 力形成逆时针方向的电磁转矩。
上，电刷A接正极，电刷B接负 当电磁转矩大于阻转矩时，电机
极。此时电枢线圈中将电流流过。转子逆时针方向旋转。
当电枢旋转到右图所示位置时
原N极性下导体ab转到S极下， 受力方向从左向右，原S 极下 导体cd转到N极下，受力方向 从右向左。该电磁力形成逆时 针方向的电磁转矩。线圈在该 电磁力形成的电磁转矩作用下 继续逆时针方向旋转。

电力拖动ppt课件
目 录
• 电力拖动概述 • 电力拖动系统的电动机 • 电力拖动系统的控制电路 • 电力拖动系统的应用实例 • 电力拖动系统的维护与故障排除
01
电力拖动概述
定义与原理
定义
电力拖动是指利用电动机作为原 动机来拖动生产机械的工作机构 使之运转的一种方法。
原理
利用电动机产生的转矩和转速， 通过传动机构来驱动生产机械的 工作机构运转。
电力拖动系统能够精确控制生产线的速度、位置和运动轨迹，提高生产效率和产品 质量。
工业自动化生产线通常需要高可靠性和高稳定性的电力拖动系统，以确保生产线的 正常运行和生产安全。
电梯控制系统
电梯是电力拖动系统在垂直运 输领域的典型应用，通过电机 驱动曳引绳或链条实现升降运 动。
电力拖动系统能够精确控制电 梯的速度和位置，提供安全、 舒适、高效的运输服务。
按控制方式分类
手动控制、半自动控制和自动控制等 。
机械传动、液压传动和气压传动等。
02
电力拖动系统的电动机
电动机的种类与特点
直流电动机
具有良好的调速性能， 适用于需要平滑调速的 场合。但结构复杂，维
护成本高。
交流电动机
结构简单，维护方便， 但调速性能较差。常见 的有异步电动机和同步
电动机。
伺服电动机
应确保所选电动机符合安全标准，并具有 必要的安全保护功能。
03
电力拖动系统的控制电 路
控制电路的组成与原理
组成
控制电路主要由控制电器、保护电器和测量仪表组成，用于实现对电动机的启 动、调速、制动和反向等控制操作。
原理
通过控制电路中的电器元件，实现对电动机的电源通断、调速和转向的控制， 从而达到生产工艺的要求。

B1
B2
/ 2 A
0.613 10 3 4 10 4
/2T
0.766T
由图1-10中DR530的磁化曲线查得，H1 H2 215 A/ m 则左右两边铁
心段的磁压降
H1l1 H 2l2 215 15 10 2 A 32.25 A
(4)总的磁动势和励磁电流为
Ni H1L1 H 3L3 2H (4818 87.75 32.25) A 4938 A
，
铁心l 的0导.3m磁率
（注Fe意 它500仅o仅是一点，就是导
磁率使得磁路不是线性的），套在铁心上的励磁绕组
500匝。求铁心产生1（T）的磁通密度，需要多少磁动
势和励磁电流
解：
用安培环路定律 磁场强度： H
B / Fe
1
5000
107
A / m 159A / m
磁动势： F Ni Hl 159 0.3 47.7A
励磁电流：
i F / N Hl / N 47.7 9.54 102 A 500
3。磁路的基尔霍夫定律
A
（1）磁路的基尔霍夫第一 定律
当铁心带有分支而不是 2 简单回路，如图在铁心
N
3
柱上加有磁势时，磁通
的路径图中虚线所示。 在闭合面中A中，串入和 流出的总磁通等于零。
1
图1—4 磁路的基尔霍夫 第一定律
i Ni 4938 A 2.469 A N 2000
第四节 交流磁路的特点
铁心线圈中通以直流电流来励磁:分析简单.励磁电流恒定. 线圈中无感应电动势,电流大小取决于线圈电阻本身.功 率损耗只有 I 2 R
铁心线圈中通以交流电流来励磁:分析复杂.励磁电流交变. 线圈中有感应电动势,电流,电压及功率损耗分析和直流 有所不同.但瞬时和直流磁路是一样的,可以遵循基本磁 化曲线.磁通量和磁密用交流的瞬时值表示,磁动势和磁 场强度用有效值表示.

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。

伺服电动机
伺服电动机在自动控制系统中作为 执行元件故又称执行电动机，其功能是 把所接受的电信号转换为电动机转轴上 的角位移或角速度的变化。 伺服电动机包括异步伺服电动机和 同步伺服电动机。
异步伺服电动机
异步伺服电动机实质上是一个两相异步 电动机。 定子：励磁绕组和控制绕组（空间相差 90°） 。 运行时，励磁绕组始终加有交流励磁电 压，控制绕组则加有控Biblioteka 电压。异步伺服电动机
(1) 幅值控制，控制电压与励磁电压的相位差保持 90°不变，通过改变控制电压的大小来改变电动机 的转速。 (2)相位控制，控制电压与励磁电压的大小保持额定 值不变，通过改变它们的相位差来改变电动机的转 速。 (3)幅相控制。同时改变控制电压的大小和相位来改 变电动机的转速。
同步电动机
三相桥式整流电路
三相桥式逆变电路
同步伺服电动机
实验室伺服系统组成
Ethernet/IP
人机操作平台 PanelView 600
计算机
ControlNet
电 源 C E C P N N U B B
S E R C O S
ControlLogix系统
SERCOS
伺服驱动器
制动 模块
伺服驱动器
制动 模块
编 码 器 编 码 器
伺服驱动器
制动 模块
编 码 器
伺服电 动机
伺服电 动机
伺服电 动机
三轴精密定位平台
ControlLogix 系统
伺服驱动器Ultra3000-SE
三轴精密定位平台
创建工程Motion-control
控制器项目管理器
轴的参数设置
运动控制指令
伺服监控系统
SEW发展历史 德国SEW集团成立于1931年，坐落在德国巴登符腾堡州 的Bruchsal，是专业生产各种系列电机、减速机和变频控制 设备的跨国性国际集团。 SEW集团拥有世界上最先进的生产 设备，是世界同行业中水平最高、技术最先进的跨国公司， 产品营销全世界。目前在全世界设立10个制造中心，58个组 装厂及200多个销售服务办事处，遍布世界五大洲和几乎所 有的工业化国家，可以方便快捷地为世界各地的客户提供高 质量的产品及优质服务。 自从1995年进入中国以来，SEW公司得到了迅猛的发展， 先后在天津、苏州、广州、沈阳等地区建立制造中心和装配 基地业务涵盖多种行业和国家重点工程，为中国动力传动技 术的发展做出了巨大的贡献。

3、电磁感应定律——切割电动势
长度为l的直导线与磁场相对运动，切割速度为v，若磁 场均匀，导线l、B、v三者方向互相垂直，则导线中感应电动 势为 e Blv ，方向用右手定则确定。
电磁感应定律——线圈电动势
i
e

正方向规定：电动势或电流正方向与磁通正方向符合右螺旋 定则。
d d e W dt dt d Li di L dt dt
4. 磁性物质的功率损耗
磁滞损耗——铁磁材料在交变磁场 作用下的反复磁化过 程中，磁畴会不停转动，相互之间不断摩擦，消耗一定的能 量，产生功率损耗，称为磁滞损耗。
pk fV HdB K h fB m V
磁滞损耗与磁滞回线的面积、电流频率、铁心体积成正比。 硅钢片的磁滞回线窄（钢片中加入硅），导磁性能也较好，
电机 基本 分类
按运动 方式分 类
旋转电机
变压器 发电机
异步电机
按功能 分类
电动机
变压器、变流机、变频机、移相器 控制电机
电机中的材料
导电材料：铜线或铝线，常用于电机绕组 导磁材料：铁磁材料（铁、镍、钴等以及它们的合 金）——硅钢片（DR320、DR530），铸钢，铸铁 结构材料：铸铁、铸钢和钢板或铝合金，用来构成电 机的整体，要求机械强度好，加工方便。 绝缘材料：聚酯漆、环氧树脂、玻璃丝带等，常用于 导体之间和各种构件之间的绝缘处理，要求介电强度 高，耐热性好。绝缘性能与温度有关，按耐热程度可 以分为A、E、B、F、H、C等6个绝缘等级。如B级绝缘 为130度长期使用，H级绝缘为180度长期使用。
F F
1
F2
N 1i1 N 2 i2
H 1 l1 H 2 l 2 U m

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。

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。

电力拖动部分：主要讨论电动机的机械特性及应用、各类电机组成的拖动系统的起动、 制动及调速的方法、分析与计算内容。
驱动和控制微电机(微特电机）部分：包括驱动和控制微电机的工作原理、运行特性、 控制方式、误差分析以及应用情况。
《电机及拖动》电子教案
绪论 第1章 直流电机 第2章 直流电动机的电力拖动 第3章 变压器 第4章 三相异步电动机 第5章 三相异步电动机的电力拖动
第6章 同步电机及同步电动机的电力拖动
第7章 微控电机 第8章 电力拖动系统中电动机的选择
绪论
0.3
一般分析方法：
⑴ 首先讨论各种电机的基本运行原理与结构。 ⑵ 重点分析各种电机空载和负载时的电磁物理过程。 ⑶ 利用相关电磁定律及电机内部的电磁物理过程，找出电磁过程的数 学描述即基本方程式、等效电路和相量图。 ⑷ 利用数学模型及等效电路和相量图对各种电机的运行特性和性能指 标进行分析计算。 ⑸ 根据电动机的机械特性和负载的转矩特性讨论各种拖动系统的稳定 性及电机的各种运行状态，分析讨论各类电机拖动系统的起动、制动 和调速性能。 ⑹ 采用标么值来表示电机参数。 ⑺ 通过实验，学会电机参数的测定方法以及加深对各种电机运行性能 以及起动、制动和调速特性的理解。
绪论
0.1
三、电机及电力拖动系统的发展趋势
电机的发展趋势： 1）超大型化，单机容量越来越大，电压等级越来越高； 2）超小型化（或微型化），为适应设备小型化的要求，电机的体积越来越小，重量
越来越轻； 3）新原理、新工艺、新材料电机不断涌现，如直线电机、开关磁阻电机、无刷电机、
超声波电机等。
电力拖动系统发展趋势： 随着电力电子技术、控制理论和微处理器技术的发展，电力拖动系统的性能指标也
电力传动的优点：控制简单、调节性能好、损耗小、经济、能实现远距离控制和自动控 制，因此大多数生产机械均采用电力拖动。

分类
电机及拖动按照工作原理和应用 领域可以分为多种类型，如直流 电机、交流电机、步进电机、伺 服电机等。
电机及拖动的基本原理
电磁感应
电机及拖动的基本原理是电磁感应定 律，即磁场变化时会在导体中产生电 动势，从而产生电流。
控制原理
通过控制电机的输入电压、电流或磁 场，可以实现对电机输出转矩、转速 或位置的精确控制。
行。
变速控制
通过改变输入电压或励磁电流， 实现对同步电动机的调速控制。
软启动控制
利用软启动装置，逐步增加同步 电动机的输入电压，实现平稳启
动。
同步电动机的控制策略
转子磁场定向控制
通过控制转子磁场的旋转速度，实现对同步电动 机的矢量控制。
直接转矩控制
通过直接控制同步电动机的转矩，实现快速、准 确的调速控制。
磁场与电流相互作用
电机的旋转或直线运动是由磁场与电 流相互作用产生的力矩或推力实现的 。
电机及拖动的发展历程
早期发展
电机及拖动的发展始于19世纪初 ，随着工业革命的兴起，各种类
型的电机逐渐得到应用。
现代发展
进入20世纪后，随着电力电子技术 、控制理论和计算机技术的发展， 电机及拖动技术得到了迅速发展。
同步电动机在电力系统中的应用
发电厂
01
在发电厂中，同步电动机主要用于拖动发电机组，实现电力的
生产和输出。
输配电系统
02
同步电动机还用于输配电系统中，如用于驱动变压器和调相机
电
03
在风力发电系统中，同步电动机常用于驱动发电机组，将风能
转化为电能。
同步电动机的应用案例分析
同步电动机的未来发展方向
高性能化
通过改进设计和制造工艺，提高同步电动机的性能指标，如效率、 功率密度等。

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 1.2本课程在专业中的作用、任务及课程目标 1.3电机理论中的基本知识点 1.4电机及拖动基础中常用的定律 1.5电机与拖动系统的MATLAB仿真技术
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。
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。
第1章 绪论
1.2本课程在专业中的作用、任务及课程目标

1
If —— 激磁绕组中的激磁电流； Rm —— 该段的磁组； Ф—— 磁通量
Φ
说明:当I较小时磁路的磁阻为气隙
2
磁阻且为常数,故If与Φ是线性的 If较大时铁心饱和,磁阻加大Φ增
加变慢If与Φ为非线性关系. 电机的饱和程度对电机的性能有很
0
大的影响.
If
二、主磁极磁势产生的气隙磁密在空间的分布
气隙磁密的概念：
本课程的性质、任务及学习方法
1、性质：在工业电气自动化专业中，《电机原 理及拖动》是一门十分重要的专业基础课或称 技术基础课。
2、任务：我们所从事的专业决定了我们是从使 用的角度来研究电机的。因此，我们着重分析 各种电机的工作原理和运行特性，而对电机设 计和制造工艺涉及得不多。但对电机的结构还 要有一定深度的了解。
1.静止部分 (1)主磁极:由极身和极掌组成,固定在磁轭
(机座)上.在磁极上套入激磁绕
组(线圈).主磁极总是偶数,且N
磁轭
极和S极相间出现.极掌对激磁
极掌极身
线圈 绕组起支撑作用,且使磁通在气
隙中有较好的分布波形.
(2)换向极:它位于相邻两主磁极之间,构造与主磁极相似,其 作用是为了消除在运行过程中换向器产生的火花.
自锁电路目录?第一章直流电机原理?第二章电力拖劢系统的劢力学基础?第三章直流电劢机的电力拖劢?第四章发压器?第五章三相异步电劢机原理?第六章三相异步电劢机的电力拖劢?第七章同步电劢机?第八章控制电机?第九章电力拖劢系统中电劢机的选择3学习方法
电机及拖动基础
电路
由金属导线和电气以及电子部件组成的导电回路称为电路。 电路导通叫做通路，只有通路才有电流通过。 电路在某一处位置断开，叫做断路或开路。

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