电力拖动复习要点

第一章绪论1 电力拖动实现了电能与机械能之间的能量变换。

2 运动控制系统的任务是通过控制电动机电压、电流、频率等输入量，来改变工作机械的转矩、速度、位移等机械量。

3 功率放大器与变换装置有电机型、电磁型、电力电子型（晶闸管SCR为半控型）等4 转矩控制是运动控制的根本问题，与磁链控制同样重要。

5 风机、泵类负载特性。

第一篇直流调速系统1 电力拖动自动控制系统有调速系统、伺服系统、张力控制系统、多电动机同步控制系统等多种类型。

2 直流电动机的稳态转速公式：3 调节电动机转速的方法:1)调压调速2)弱磁调速3)变电阻调速第二章转速反馈控制的直流调速系统1 晶闸管整流器—电动机调速系统(V-M系统)通过调节触发装置GT的控制电压来移动触发脉冲的相位，改变可控整流器平均输出直流电压，从而实现直流电动机的平滑调速。

2 在动态过程中，可把晶闸管触发与整流装置看成一个滞后环节（由晶闸管的失控时间引起）。

3 与V-M系统相比，直流PWM调速系统在很多方面有较大的优越性：（1）主电路线路简单，需用的电力电子器件少；（2）开关频率高，电流容易连续，谐波少，电机损耗及发热都较小；（3）低速性能好，稳速精度高，调速范围宽；（4）若与快速响应的电机配合，则系统频带宽，动态响应快，动态抗扰能力强；（5）电力电子开关器件工作在开关状态，导通损耗小，当开关频率适当时，开关损耗也不大，因而装置效率较高；（6）直流电源采用不控整流时，电网功率因数比相控整流器高。

4 直流PWM调速系统的机械特性（电流连续时，机械特性曲线相平行）1）稳态：电动机的平均电磁转矩与负载转矩相平衡的状态；2）机械特性：平均转速与平均转矩（电流）的关系。

5调速系统转速控制的要求（1）调速—在一定的最高转速和最低转速范围内，分挡地（有级）或平滑地（无级）调节转速；（2）稳速—以一定的精度在所需转速上稳定运行，在各种干扰下不允许有过大的转速波动，以确保产品质量；（3）加、减速—频繁起动、制动的设备要求加、减速尽量快，以提高生产率；不宜经受剧烈速度变化的机械则要求起动、制动尽量平稳。

电力拖动重要知识点一、填空：1．工作在额定电压交流 1200 V及以下或直流 1500 V及以下的电器称为低压电器。

2．按用途和所控制的对象不同，低压电器可分为低压配电电器和低压控制电器。

3．开启式负荷开关必须垂直安装在控制屏或开关板上，且合闸状态时手柄应朝上，不允许倒装或平装，以防发生误合闸事故。

4. 组合开关的通断能力较低，不能用来分断故障电流。

用于控制异步电动机的正反转时，必须在电动机完全停止转动后才能反向启动。

5．熔断器是低压配电网络和电力拖动系统中用作短路保护的电器，使用时串联在被保护的电路中。

6．熔断器作隔离目的使用时，应安装在控制开关的进线端，而作短路保护使用时，应接在控制开关的出线端。

7．行程开关与按钮的区别在于：行程开关不是靠手指的按压而是利用生产机械运动部件的碰压而使触头动作，从而将机械信号转变为电信号，用以控制机械动作或用作程序控制。

8．主令控制器主要根据使用环境、所需控制的电路数、触头闭合顺序等进行选用。

9. 常用的CJO、CJ10等系列的交流接触器在 0.85-1.05 倍的额定电压下，能保证可靠吸合。

10．交流接触器触头的常见故障有触头过热、触头磨损和触头熔焊。

11．热继电器自动复位的时间一般要求不大于 5 min，手动复位时间不大于 2 min。

12. 空气阻尼式时间继电器又称为气囊式时间继电器，根据其触头的延时特点，可分为通电延时动作型和断电延时复位型两种。

13．中间继电器是用来增加控制电路中的信号数量或将信号放大的继电器，其输入信号是线圈的通电和断电，输出信号是触头的动作。

14．凸轮控制器停止使用时，应将手柄准确地停在零位。

15．频敏变阻器是利用铁磁材料的损耗随频率变化而变化的性质来自动改变等效阻抗值。

16．低压断路器集控制和多种保护功能于一体，在正常情况下可用于不频繁地接通和断开电路以及控制电动机的运行。

当电路中发生短路、过载和失压欠压等故障时，能自动切断故障电路，保护线路和电气设备。

总复习⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎩⎪⎨⎧、使用和继电接触控制交流异步电动机的原理变压器原理单相、三相、正弦交流电路、电路的暂态分析本定律和基本分析方法、电路的基本概念、基电路分析电工学)(321 重点：电路的分析方法、交流电路、电动机控制。

复习方法：(1)看书，按课堂要求；(2)作业会做，错的要订正。

一 电路的基本概念和基本定律1． 电流、电压的实际方向和参考方向 (1)实际方向大小相等，方向相反。

”方向“”为电源“电源端电压：实际方向”方向“”部由“电动势：规定为电源内表示。

”，还可用双下标符号、”、“方向，用“电压：规定为电压降落。

电流：正电荷运动方向⎭⎬⎫-→++→--+→ (2)参考方向电路较复杂，无法事先判断支路电流和电压实际方向时或交变电流实际方向不断变化，无法标出时，分析电路时，可任意假设方向，并在电路图中标出，这种假设的方向称为参考方向。

当参考方向与实际方向一致时，电流或电压取正值。

当参考方向与实际方向一致时，电流或电压取负值。

2． 欧姆定律 (1)当U 和I 的参考方向一致时，U=IR ；(2)当U 和I 的参考方向相反时，U=-IR 。

3．功率的计算一个电动势在电路中既可作为电源，也可作负载，如右图所示。

1E 输出功率I E 1，2E 被充电，吸收功率I E 2。

如何根据功率计算结果判断是作电源，还是负载ER RR1E 2E 总复习图-1 复习图-2呢？ (1)当二端网络电压、电流参考方向一致时UI P = )(0P )(0P 放出功率，作电源吸收功率，作负载<> (2)当二端网络电压、电流参考方向相反时UI P -= )(0P )(0P 放出功率，作电源吸收功率，作负载<>4． 基尔霍夫定律基尔霍夫定律是分析电路的基本定律，由KCL 和KVL 二个定律组成。

(1)KCL 定律：0I i =∑。

(流入结点时，取正号；流出结点时，取负号。

) (2)KVL 定律：0U =∑。

第一章电机中的电磁学基本知识1.4铁磁材料1.起始磁化曲线、磁滞回线、基本磁化曲线的特点2.简单了解磁滞损耗与涡流损耗这两个概念。

第二章电力拖动系统动力学2.1 运动方程式及转矩的符号分析1.电动机工作状态的确定方法2.2 复杂电力拖动系统的简化1.折算原则2.旋转运动简化：转矩折算、转动惯量、飞轮矩的折算3.直线运动：转矩折算、质量折算，提升下放与提升重物效率关系2.3负载特性三种负载的特性2.4稳定运行1.稳定含义2.电力拖动系统稳定运行的充要条件3.根据充要条件进行平衡点稳定与否的判定第三章直流电机3.1 .3 直流电机铭牌数据定义3.2直流电机的电枢绕组1.实槽、虚槽等的概念及相互关系2.电枢绕组分类3.几个节距的定义及相互关系4.各种类型绕组并联支路对数与电机极对数之间的关系3.3电枢磁动势对电机运行的影响1.空载磁化曲线2.直流电机励磁方式：分类及各方式电压电流关系，很重要3.电枢反应的定义，交轴直轴电枢反映对每极总磁通的影响3.4电枢电动势与电磁转矩Ea与Tem的表达式，电势常数与转矩常数的关系3.5运行原理1.按电动机定向，各参数的方向定义（掌握运行原理图）。

2.电动机运行状态判断方法。

3.直流电机（发电机、电动机）稳态电压平衡方程4.电动机功率传递关系：注意并励与他励不同，并励要加上励磁电阻损耗5.定值损耗与变值损耗的区别，及其与效率的关系6.电机工作特性：他励电动机各工作特性的变化规律。

他、串、并、复四种电动机的比较7.他励直流发电机空载特性、外特性的特点8.自励直流发电机自励条件1、直流电机单叠绕组的支路数等于 2p 。

2、他励直流电动机，处于制动状态，T 与n 方向相反，则此时a E 和a I （ n C E e aΦ= a T em I C T φ== n 与Ea 同向，T 与n 反向，则Ia 与Ea 反向）方向。

3、图中1所代表的是绕组的 第二 节矩。

4、一台他励直流电动机由额定运行状态转速下降到原来的60％，励磁电流和电枢电流不变，则（ A ）。

1.运动控制系统是由电动机、功率放大与变换装置、控制器及相应的传感器等构成，交流调速系统取代直流调速系统已成为不争的事实。

2.V-M系统：晶闸管整流器—电动机调速系统；SPVWM：电压空间矢量PWM控制3.直流PWM调速系统：脉宽调整变换器—直流电动机调速系统；脉宽调制变换器的作用是：用脉冲宽度调制的方法，把恒定的直流电源电压调制成频率一定、宽度可变的脉冲电压序列，从而可以改变平均输出电压的大小，以调节电动机转速4.泵升电压：当系统工作在逆变状态时，会对滤波电路中滤波电容进行充电，使电容两端电压升高5.静特性：表示闭环系统电动机转速与负载电流（转矩）间的稳态关系6.有静差调速系统：在比例控制调速系统中，存在扰动引起的稳态误差；7.无静差调速系统：对于积分控制和比例积分控制系统，由阶跃扰动引起的稳态误差为0；8.电流截止负反馈：当电流大到一定程度时才接入电流负反馈以限制电流，而电流正常时仅有转速负反馈起作用控制转速。

9.准时间最优控制：在设备物理上的允许条件下，实现最短时间的控制；10.双闭环调速系统：在电流、转速反馈控制系统中，从闭环结构上看，由电流环在里面构成的内环和由转速环在外面构成的外环，两个闭环构成的控制系统称作双闭环调速系统；11.可逆调速系统：可以实现电机正反转，具有四象限运行功能的调速系统称为可逆调速系统；12.环流的定义：采用两组晶闸管反并联的可逆V-M系统，如果两组装置的整流电压同时出现，便会产生不流过负载而直接在两组晶闸管之间流通的短路电流，称作环流（1）静态环流——两组可逆线路在一定控制角下稳定工作时出现的环流，其中又有两类：直流平均环流——由晶闸管装置输出的直流平均电压所产生的环流称作直流平均环流。

瞬时脉动环流——两组晶闸管输出的直流平均电压差为零，但因电压波形不同，瞬时电压差仍会产生脉动的环流，称作瞬时脉动环流。

（2）动态环流——仅在可逆V-M系统处于过渡过程中出现的环流。

电机与拖动基础总复习试题类型一、填空题（每题1分，共20分）二、判断题（每题1分，共10分）三、单项选择题（每题2分，共20分）四、简答题（两题，共15分）五、计算题（三题，共35分）电力拖动系统动力学基础1．电力拖动系统一般由电动机、生产机械的传动机构、工作机构、控制设备和电源组成，通常又把传动机构和工作机构称为电动机的机械负载。

由电动机的电磁转矩T e与生产机械的负载转矩T L的关系：1）当T e = T L时， d n/d t = 0，表示电动机以恒定转速旋转或静止不动，电力拖动系统的这种运动状态被称为静态或稳态；2）若T e＞T L时， d n/d t＞0，系统处于加速状态；3）若T e＜T L时， d n/d t＜0，系统处于减速状态。

也就是一旦 d n/d t≠ 0 ，则转速将发生变化，我们把这种运动状态称为动态或过渡状态。

3．生产机械的负载转矩特性：直流电机原理1．直流电动机主要由定子、转子、电刷装置、端盖、轴承、通风冷却系统等部件组成。

定子由机座、主磁极、换向极、电刷装置等组成。

转子（又称电枢）由电枢铁心、电枢绕组、换向器、转轴和风扇等组成。

2．直流电机的绕组有五种形式：单叠绕组、单波绕组、复叠绕组、复波绕组和蛙绕组（叠绕和波绕混合绕组）。

3 极距、绕组的节距（第一节距、第二节距、合成节距）的概念和关系。

4 单叠绕组把每个主磁极下的元件串联成一条支路，因此其主要特点是绕组的并联支路对数a 等于极对数n p 。

5 电枢反应：直流电机在主极建立了主磁场，当电枢绕组中通过电流时，产生电枢磁动势，也在气隙中建立起电枢磁场。

这时电机的气隙中形成由主极磁场和电枢磁场共同作用的合成磁场。

这种由电枢磁场引起主磁场畸变的现象称为电枢反应。

6 直流电机的励磁方式：dndT dn dT Le7直流电机的电枢电压方程和电动势：直流电机电磁转矩 e af f a T G I I =8 直流电动机功率方程9直流电机工作特性aT e ΦI C T =a a a I R E U a +=10 直流电动机励磁回路连接可靠，绝不能断开一旦励磁电流为0，则电机主磁通将迅速下降至剩磁磁通，若此时电动机负载较轻，电动机的转速将迅速上升，造成“飞车”；若电动机的负载为重载，则电动机的电磁转矩将小于负载转矩，使电机转速减小，但电枢电流将飞速增大，超过电动机允许的最大电流值，引起电枢绕组因大电流过热而烧毁。

考点总结第四章e T L T —生产机械的阻转矩 n —转速(r/min)】第五章一、直流电机的励磁方式：III f I I f1图5-15直流电机的励磁方式a) 他励式 b) 并励式 b) 串励式 b) 复励式a)b)c)d)按励磁绕组的供电方式不同，直流电机分4种：○1他励直流电机 ○2并励直流电机 ○3串励直流电机 ○4复励直流电机 二、基础公式 1. 额定功率N P直流电动机中，N P 是指输出的机械功率的额定值：（N T 为额定输出转矩，N n 为额定转速） 直流发电机中，N是指输出的电功率的额定值：N N N I U P ⋅=2. 电枢电动势a E直流电机的电动势：n C E e a ⋅Φ⋅=（单位 V ） e C 为电动势常数aZn C P e 60⋅=（P n —磁极对数，Z —电枢总有效边数，a —支路对数）3. 电磁转矩e T直流电机的电磁转矩：a T e I C T ⋅Φ⋅= （单位m N ⋅） T C 为转矩常数aZn C P T ⋅⋅=π2 （P n —磁极对数，Z —电枢总有效边数，a —支路对数）4. 常数关系式由于55.9260≈=πe T C C 故 e T C C ⋅=55.9三、直流电机(一) 分类：直流电动机和直流发电机。

直流电动机：直流电能→→机械能 直流发电机：机械能→→直流电能(二) 直流电动机(考点：他励直流电动机【如下图】)I 图5-18直流电动机物理量的正方向与等效电路a) 物理量的参考正方向 b) 等效电路a)b)1. 电压方程：励磁回路：f f f I R U =电枢回路：a a a a I R E U += (特点：a a E U >) (a R ——包括电枢绕组和电刷压降的等效电阻 a E ——直流电机感应电动势)其中 ΦnC E e a =2. 转矩方程：0L e T T T +=3. 功率方程：○1输入电功率→电磁功率 输入电功率1P =励磁回路输入电功率f P +电枢回路输入电功率a P(注意：一般题目没有给出励磁信息，那么输入电功率=电枢回路输入电功率)电枢回路输入电功率a P =电磁功率em P +铜耗功率Cua p ∆ 励磁回路输入的电功率：2f f f f f I R I U P ==电枢回路输入的电功率：()Cua em 2a a a a a a a a a a a p P I R I E I I R E I U P ∆+=+=+== (2a a Cua I R p =∆——电枢回路的铜耗 a a em I E P =——电机的电磁功率)且有ωωωe a p a p a p a a π2π2606060T ΦI aZn ΦI a Z n ΦnI Z n I E ==⋅== 即ωe a a T I E =（原本基础公式为a e ΦI C T T =）而由上式可得电动机电磁转矩的另一种计算公式：n Pn P P T em em eme 55.960π2===ω 故n PT em e 55.9=（em P 的取值单位为w 才适用）nP T eme 9550=（em P 的取值单位为kW 才适用） ○2电磁功率→输出机械功率 电磁功率=机械功率=机械空载功率(损耗)+机械负载功率(输出功率)由于0L e T T T +=和ωe T P em = 故 ωωωL 0e T T T += L 0em P p P +∆=L P ——电机的机械负载功率0p ∆——电机的空载损耗，包括机械摩擦损耗m p ∆和铁心损耗Fe p ∆○3输入电功率1P →输出机械功率2P 电功率电磁功率机械功率P 1P em P 2p Cua p Fe p mec p CufCufp ∆Cuap ∆Fep ∆mp ∆图5-19直流电动机的功率图p P P p p p p P p p P P P ∑∆+=+∆+∆+∆+∆=+∆+∆=+=22add m Fe Cu em Cua Cuf a f 1式中2P ——电动机的输出功率，有P2=PL ；add p ∆——电动机的附加损耗，是未被包括在铜耗、铁耗和机械损耗之内的其他损耗； p ∑∆——电动机的总损耗，并有add 02a a 2f f add m Fe Cua Cuf p p I R I R p p p p p p ∆+∆++=∆+∆+∆+∆+∆=∑∆故电动机的效率为：p P pP P ∑∆+∑∆-==2121η4. 工作特性：5. 如何避免造成“飞车”？ 答：直流电动机在使用时一定要保证励磁回路连接可靠，绝不能断开。

1、 直流电动机的稳态转速可以表示为：n=U-IR/K e Φ2、 调节电动机转速的方法：三种（1）调节电枢供电电压U ；（2）减弱励磁磁通Φ；（3）改变电枢回路电阻R 。

三种方法的优缺点：对于要求在一定范围内无极平滑调速的系统来说，以调节电枢供电电压的方式为最好。

改变电阻只能有级调速；减弱磁通虽然能够平滑调速，但调速范围不大，往往只是配合调压方案，在基速（额定转速）以上作小范围的弱磁升速。

因此，自动控制的直流调速系统往往以变压调速为主。

3、调速范围和静差率，这两个指标合称调速系统的稳态性能指标。

（1）调速范围：生产机械要求电动机提供的最高转速n max 和最低转速n min 之比叫做调速范围，用字母D 表示，即：D=n max /n min 。

n max 和n min 一般都指电动机在额定负载时的最高转速和最低转速，对于少数负载很轻的机械，例如精密磨床，也可用实际负载时的最高转速和最低转速。

（2）静差率：当系统在某一转速下运行时，负载由理想空载增加到额定值时，所对应的转速降落∆n N 与理想空载转速n 0之比，称为系统的静差率s,即：s=∆n N / n 0或用百分数表示s=∆n N / n 0×100%。

4、例题2-1：某直流调速系统电动机额定转速n N =1430r/min ，额定速降∆n N =115r/min ，当要求静差率s ≤30%时，允许多大的调速范围？如果要求静差率s ≤20%，则调速范围是多少？如果希望调速范围达到10，所能满足的静差率是多少？解：D=n N s/∆n N （1-s ）=)3.01(1153.01430-⨯⨯≈5.3 若要求s ≤20%，则允许的调速范围只有：D=n N s/∆n N （1-s ）=)2.01(1152.01430-⨯⨯≈3.1 若调速范围达到10，则静差率只能是s=D ∆n N /n N + D ∆n N =11510143011510⨯+⨯≈44.6%5、反馈控制的基本作用：根据自动控制原理，将系统的被调节量作为反馈量引入系统，与给定量进行比较，用比较后的偏差值对系统进行控制，可以有效地抑制甚至消除扰动造成的影响，而维持被调节量很少变化或者不变，这就是反馈控制的基本作用。

电力拖动复习1、图形和文字符号（１）熔断器作用：严重过载和短路保护图形符号：文字符号：FU（２）组合开关作用：用于机床上作电源的引入开关，也可用来接通和分断小电流电路。

图形符号：（６）热继电器作用：主要用于电动机的过载保护、断相保护、电流不平衡运行的保护，图形符号：(a)(b)(c)(d)(e)(f)(g)(h)(a)线圈一般符号(b)通电延时线圈(c)断电延时线圈(d)通电延时闭合动合（常开）触点(e)通电延时断开动断（常闭）触点（f）断点延时断开动合（常开）触点（g）断点延时闭合动断（常闭）触点（h）瞬动触点而将机械信号转变为电信号，使运动机械按一定的位置或行程实现自动停止、反向运动、变速运动或自动往返运动等。

3、交流接触器的组成。

P53交流接触器主要由电磁系统，触头系统、灭弧装置和辅助部件等组成。

4、时间继电器有哪些类型，气囊式JS7-A 时间继电器属于哪类？P73时间继电器的种类很多，常用的主要有电磁式。

电动式、空气阻尼式、晶体管式等类型；JS7-A 气囊式时间继电器是空气阻尼式的5、热继电器的连接方法热继电器主要和接触器配合使用（用作电动机的过载保护、断相保护、电流不平衡运行的保护及其他电气设备发热状态的控制）6、行程开关的作用P37行程开关主要用于控制生产机械的运动方向、速度、行程大小或位置，是一种自动控制电器。

7、熔断器的额定电压？当熔断器的工作电压大于其额定电压时有啥危险?P9熔断器的额定电压指熔断器长期工作所能承受的电压；如果熔断器的实际工作电压大于其额定电压，熔体熔断时间可能会发生电弧不能熄灭的危险。

8、时间继电器JS7-A 断电型，通电型怎么变化改装P74JS7-A 系列断电延时型和通电延时型时间继电器的组成原件是通用的。

若将通电延时型时间继电器的电磁机构旋出固定螺钉后反转180°安装，即为断电延时型时间继电器。

9、接触器的分类交流接触器、直流接触器10、三相异步电动机常用的启动方式有哪些？P151直接起动、降压启动（通常规定：电源容量在180KVA 以上，电动机容量在7KW 以下的三相异步电动机可采用直接启动。