【精品】PPT课件 电力拖动与控制26页PPT

图1.1 磁力线与电流之间的右螺旋关系
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直流电机的基本工作原理
简化为一对磁极,一个线圈
发电机
电动机
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第三节：常用低压电器
低压电器简介
配
开关
电
熔断器
低
电
……
压
器
电 器
控 制
接触器 继电器
时间继电器 热继电器
电
起动器 ……
器
……
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低压电器的分类
生产机械中所用的控制电器多属于低压电器，它 是指在电压在500V以下、用来接通或断开电路，以及 来控制、调节和保护用电设备的电气器具。 电器按动作性质可分为以下两类：
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三三相相五四线线制
L1 L2 L3 N P E
M 三相
两相
单相
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三相四线制
在低压配电网中，输电线路一般采用三相四线制，
三条线路分别代表A,B,C三相，另一条是中性线N，亦即 零线，在进入用户的单相输电线路中，有两条线，一条我 们称为火线，另一条我们称为零线，零线正常情况下要通
自动控制系统的基本组成图
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自动控制系统的基本组成部分定义
反馈环节 — 对系统的输出量的实际值进行测量，将它转换成反馈 信号，并使反馈信号成为与给定信号同类型、同数量级的物理量。
比较器 — 将给定信号和反馈信号进行比较，产生偏差信号。 控制器 — 根据输入的偏差信号，按一定的控制规律产生相应的 控制信号。
过电流以构成单相线路中电流的回路。而三相系统中，三
相平衡时，中性线（零线）是无电流的，故称三相四线制 ；

传感器
选择合适的传感器，如光电编码器、 压力传感器等，用于检测设备的状态 和参数。
电源和安全保护装置
为控制系统提供稳定的电源，并配备 必要的安全保护装置，如过载保护、 短路保护等。
控制系统的软件实现
编程语言
算法设计
选择适合的编程语言，如C、C、PLC编程 语言等，用于编写控制系统的软件程序。
根据控制需求设计合适的算法，如PID控制 算法、模糊控制算法等，用于实现设备的 精确控制。
控制系统的分类
根据控制方式的不同，控 制系统可以分为开环控制 系统和闭环控制系统。
控制系统的设计方法
解析法
通过数学模型对系统进行分析，设计控制算法，以达到预期的控 制效果。
实验法
通过实验测试和调整控制参数，以达到预期的控制效果。
现代控制理论设计法
基于状态空间模型，采用最优控制、鲁棒控制等方法进行控制系统 设计。
控制系统的性能指标
稳定性
控制系统在受到扰动后能够恢复到稳定状态 的性能指标。
准确性
控制系统输出与预期目标之间的误差大小。
快速性
控制系统能够快速响应输入变化的能力。
抗干扰性
控制系统对外部干扰的抑制能力。
控制系统的稳定性分析
稳定性判据
根据系统特征根的位置来判断系统的 稳定性，特征根位于左半平面表示稳 定，位于右半平面表示不稳定。
CATALOG
DATE
ANALYSIS
SUMMAR Y
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电力拖动自动控制的未 来展望
新技术发展对电力拖动自动控制的影响
人工智能技术
AI算法在电力拖动自动控 制中的应用，如预测性维 护、故障诊断和优化控制 策略。
物联网技术

在故障短路电流产生的高温下，其中的局部液态金
特 点
属钠迅速气化而蒸发，阻值剧增，即瞬间呈现高阻 状态，从而限制了短路电流。当故障消失后，温度 下降，金属钠蒸气冷却并凝结，自动恢复至原来的
导电状态
应 用于交流380V的电路中与断路器配合使用。熔断器 用 的电流有100A、200A、400A、600A四个等级
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忘不了
1、熔断器常 联在电路中用作 保护。
2、熔断器由 、
、
组成。
三部分
3、常见的熔断器
有
、
、
、
、
、
六种。
4、在电路中熔断器的额定电压必须 线路的额定电压，额定电流必须
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所装
熔断器的安装与使用
1、熔断器兼作隔离器件使用时，应安装在控制开关
的电源进线端；若仅
作短路保护时，应安装在控制开关的出线端；
断器
1-熔断指示器 2-石英砂填料
3-指示器熔丝
4-夹头
5-夹座
6-底座
7-熔体
8-熔管
9-锡桥
特 熔体是两片网状紫铜片，中间用锡桥连接。熔体
点 周围填满石英砂起灭弧作用
应 用于交流380V及以下、短路电流较大的电力输配
用 电系统中，作为线路及电气设备的短路保护及过
载保护
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RZ自复式熔断器
械损伤
更换熔体 排除负载故障
更换熔体
熔体未熔断，熔体或接线座接 但电路不通 触不良
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重新连接
低压开关
一.刀开关（开启式负荷开关）
• 分类：单刀、双刀、三刀。 • 额定电压：220V、380V。 • 额定电流:10A、15A、30A、60A。

(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。

7.1.1 三相异步电动机的工作原理
由此可以得出结论：旋转磁场的旋转方向 决定于通入定子绕组中的三相交流电源的 相序，且与三相交流电源的相序 U→V→W的方向一致。
7.1.1 三相异步电动机的工作原理
只要任意调换电动机两相绕组所接交流电 源的相序，旋转磁场即反转。这个结论很 重要，因为后面我们将要分析到三相异步 电动机的旋转方向与旋转磁场的转向一致， 因此要改变电动机的转向，只要改变旋转 磁场的转向即可。
安装接线图。
7.3.3 电气控制系统图
1．电气原理图 2．电气安装图 图7-33所示为CW6132普通车床控制板
安装接线图。
7.3.3 电气控制系统图
图7-33 CW6132型普通车床控制板安装接线图。
7.4 三相异步电动机的起动及其控制电 路
7.4.1 三相异步电动机的直接起动控制电 路
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（5）当三相异步电动机空载时（即轴上没有拖动机械 负载，电动机空转），由于电动机只需克服空气阻力 及摩擦阻力，故转速n与同步转速n1相差甚微，转差 率s很小，约为0.04～0.07。
7.1.2 三相异步电动机的结构
1．定子
（1）定子铁芯 定子铁芯的槽型有开口型、半开口型、半闭口
型３种，如图7．10所示。半闭口型槽的优 点是电动机的效率和功率因数较高，缺点是绕 组嵌线和绝缘都较困难，一般用于小型低压电 机中。
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1.3.1 Y-△ 降压起动
① 降压原理：
起动时，电动机定子绕组Y连接，运行时△连接。
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Y-△ 降压起动控制电路
② 主电路分析：KM1、KM3——Y起动，KM1、KM2——△运行。 讨论：KM1、KM2、KM3容量关系。 ③ Y-△ 降压起动过程分析： 按下起动按钮SB2—>KM1线圈通电自锁 —>KM3线圈通电--M作Y接起动；
控制电路与Y-△起动控制电路相同，不再分析。
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1.4 三相交流异步机制动控制电路
主要内容：
机械抱闸制动，能耗制动，反接制动。 要求： 了解各种制动方法的实现电路，以及能耗制动限流电 阻的计算原则，掌握能耗和反接制动电路的原理分析。 2.4.1 机械制动 1、常用方法： 电动抱闸制动 、电磁离合器制动 （多用于断电制 动）。
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起停控制电路的保护分析
过载保护： 热继电器FR用于电动机过载时，其在控制电路的常闭触点打 开，接触器KM线圈断电，使电动机M停止工作。排除过载故障后， 手动使其复位，控制电路可以重新工作。 短路保护： 熔断器组FU1用于主电路的短路保护，FU2用于控制电路的短 路保护。
零压保护： 电路失电复上电，不操作起动按钮，KM线圈不会再次自行通 电，电动机不会自行起动。 KM线圈通电的逻辑表达式：
手动控制操作方法：
手动合上QS，电动机M 工作；手动切断QS，电动 机M停止工作。 电路保护措施： FU——短路保护 电路优点：控制方法简单、 经济、实用。 电路缺点：保护不完善， 操作不方便

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２、自动起停控制
主电路：
三相电源经QS、FU1、KM的主触点，FR 的热元件到电动机三相定子绕组。

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。

图3.1 单相变压器 工作原理图
变压器的基本工作原理（续2）
设 u1 , e1 分别为原绕组的电压、感应电动势瞬时值，u2 , e2 分别为副绕
组的电压、感应电动势瞬时值， N1 , N2 分别为原绕组、副绕组的匝数， 为
铁心中同时链过原、副绕组的磁通。如果单相变压器副绕组的两个出线端不 与负载连接并忽略数值很小的原绕组电阻、电抗，可以得出下面的瞬时值方
变压器的基本工作原理（续1）
将原绕组的两个出线端
与单相交流电源连接，原绕 组中便流过交流电流，该电 流在铁心中生成与电源频率 相同的交变磁通，此交变磁 通同时链过原、副绕组。据 电磁感应原理，原、副绕组 中将分别感应出交变电动势。 将副绕组的两个出线端与负 载连接，负载就有交流电流 通过。对应某一瞬时，单相 变压器中各物理量的方向标 示于图3.1。
程式
u e
1
1
u e
2
2
其中，依据电磁感应定律有
e N d
1
1 dt
e N d
2
2 dt
(3 — 1） （3 — 2）
（3 — 3） （3 — 4）
将该式代入上式，得
u N d
1
1 dt
u N d
2
2 dt
有
u 1
e 1
N 1
k
u eN
2
2
2
（3 — 5） （3 — 6）
（3 — 7）
变压器的基本工作原理（续3）
3.1.2 基本结构
图3.2为三相油浸式电力变压器的结构示意图。
图3.2 三相油浸式电力变压器
1—油箱 2—铁心及绕组 3—储油柜 4—散热筋 5—高、低压绕组 6—分接开关 7—气体继电器 8—信号温度计