机电传动控制资料课件.ppt
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- 机电 传动 控制 资料 课件
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1、1一、概述一、概述 1、电力拖动系统的制动方式、电力拖动系统的制动方式 机械制动 用于停车制动;电气制动 用于减速制动、限速制动;2、交流异步电机的电气制动方式、交流异步电机的电气制动方式 发电反馈制动;反接制动;动力制动;2二、发电反馈制动二、发电反馈制动 1、基本原理、基本原理 1)基本原理)基本原理当当n n0时,时,S n0时,产生制动时,产生制动限速制动限速制动;(2)采用调频电源()采用调频电源(fn0),使),使n n0=60f/p时,产生制时,产生制 动力(动力(称低频制动称低频制动)减速制动减速制动;3二、发电反馈制动二、发电反馈制动 基本原理分析:基本原理分析:如图如图5-
2、1 重物下放拖动系统重物下放拖动系统(n0-n)Fnn0 电动机状态n0(n-n0)Fnn0 制动状态nn0 Sn0,Sn0。3、实际应用、实际应用 6二、发电反馈制动二、发电反馈制动 3、实际应用、实际应用 2)采用)采用变频电源变频电源,通过,通过调频调频实现实现制动制动;主要特点:主要特点:采用变频电源;采用变频电源;制动力矩可调,制动效果好;制动力矩可调,制动效果好;但不能向电网反馈电能,只能消耗在电阻中。但不能向电网反馈电能,只能消耗在电阻中。使用条件:用于减速使用条件:用于减速或或限速制动,限速制动,nn0 7三、反接制动三、反接制动 1.制动方式制动方式 1)两相反接制动;改变(
3、n0)方向,M0;2)反转反接制动 改变n方向,n0;8基本原理基本原理改变定子三相电源任意两相相序改变定子三相电源任意两相相序 使使n0 1,M0,产生制动。,产生制动。在转子绕组中串入电阻进行限流在转子绕组中串入电阻进行限流 增加增加,并调节制动力。并调节制动力。主要应用:主要应用:减速制动减速制动;三、反接制动三、反接制动 1)两相反接制动;改变(n0)方向,M0;9基本原理:基本原理:在转子绕组中串入电阻在转子绕组中串入电阻R2,使使MML,转速,转速n1;n与与M方向相反,产生制动力。方向相反,产生制动力。主要应用:主要应用:限速制动限速制动;三、反接制动三、反接制动 2)反转反接制
4、动 改变n方向,n0;n0;10三、反接制动三、反接制动 2.2.主要应用主要应用1)两相反接制动)两相反接制动减速制动;减速制动;2)反转反接制动)反转反接制动限速制动;限速制动;重力提升重力提升重力提升重力提升重力下放重力下放11三、反接制动三、反接制动 3.3.主要特点主要特点优点:优点:方法简单、制动力矩大,能实现方法简单、制动力矩大,能实现减速和限速制动;减速和限速制动;缺点:缺点:S1,能量损耗较大;,能量损耗较大;SMPPrIS0222312四、动力制动四、动力制动 动力制动也称为能耗制动;主要应用减速制动和低速限速制动。基本原理制动时,定子接直流电源,制动时,定子接直流电源,使
5、使f1=0,n0=0;制动状态(n0-n)=-n F n n0=0 当当n0=0时,时,n=n0-n0,I20,M0 ,产生制动;,产生制动;13基本原理基本原理将定子的三相交流激磁改成直流激将定子的三相交流激磁改成直流激磁,使定子的旋转磁场变成静止磁场,转子在负磁,使定子的旋转磁场变成静止磁场,转子在负载力矩作用下进行发电制动。载力矩作用下进行发电制动。动力制动动力制动-需要解决的问题:需要解决的问题:1)三相交流激磁与直流激磁的等效关系及三相交流激磁与直流激磁的等效关系及其接线方式;其接线方式;2)直流励磁方式对)直流励磁方式对动力制动机械特性的影响;动力制动机械特性的影响;14一、交一、
6、交-直流励磁电流的等效关系直流励磁电流的等效关系 等效关系等效关系-需要解决的主要问题需要解决的主要问题:如何将三相定子绕组与直流电源进行连接?如何将三相定子绕组与直流电源进行连接?在定子绕组中应通入多大的直流激磁电流?在定子绕组中应通入多大的直流激磁电流?基本要求:基本要求:保证三相交流激磁与直流激磁的磁势平衡关系;保证三相交流激磁与直流激磁的磁势平衡关系;主要因素:主要因素:取决于电动机三相定子的连接方式(取决于电动机三相定子的连接方式(Y 或或连接);连接);15一、交一、交-直流励磁电流的等效关系直流励磁电流的等效关系 1、三相绕组星形(、三相绕组星形(Y)接法的等效关系)接法的等效关
7、系 设:任意时刻设:任意时刻t,定子线圈三相绕组的相电流为:,定子线圈三相绕组的相电流为:三相交流 注:表示电流 i 为正值;表示电流 i 为负值;a b c o tIiasin21)32sin(21tIib)32sin(21tIic1)三相交流励磁的变化规律)三相交流励磁的变化规律16一、交一、交-直流励磁电流的等效关系直流励磁电流的等效关系 1、三相绕组星形(、三相绕组星形(Y)接法的等效关系)接法的等效关系(1)当)当t=0瞬时,定子的三相交流电为:瞬时,定子的三相交流电为:tIiasin21)32sin(21tIib)32sin(21tIic=0=-1.23I1=+1.23I1交交-直
8、流的直流的等效关系等效关系:123.1IId 三相交流 注:表示电流 i 为正值;表示电流 i 为负值;a b c o 0t 两相接法 注:表示电流 i 为正值;表示电流 i 为负值;c b a o 2)三相交流励磁的瞬时等效关系)三相交流励磁的瞬时等效关系17一、交一、交-直流励磁电流的等效关系直流励磁电流的等效关系 1、三相绕组星形(、三相绕组星形(Y)接法的等效关系)接法的等效关系(2)当)当t=/2时,定子的三相交流电为:时,定子的三相交流电为:tIiasin21)32sin(21tIib)32sin(21tIic=+1.41 I1=-0.707I1=-0.707I1交交-直流的直流的
9、等效关系等效关系:三相交流 注:表示电流 i 为正值;表示电流 i 为负值;a b c o 2t三相接法 注:表示电流 i 为正值;表示电流 i 为负值;a b c o 141.1IId2)三相交流励磁的瞬时等效关系)三相交流励磁的瞬时等效关系18一、交一、交-直流励磁电流的等效关系直流励磁电流的等效关系 2、三相绕组三角形(、三相绕组三角形()接法的等效关系)接法的等效关系 设:三相绕组的设:三相绕组的相电流相电流为:为:a i a i b c b i c ica iab ibc tIiabsin21)32sin(21tIibc)32sin(21tIica电源电源线电流线电流与绕组与绕组相电
10、流的相电流的关系关系)6sin(231tIia)632sin(231tIib)632sin(231tIic1)三相交流励磁的变化规律)三相交流励磁的变化规律19一、交一、交-直流励磁电流的等效关系直流励磁电流的等效关系 2、三相绕组三角形(、三相绕组三角形()接法的等效关系)接法的等效关系(1)当)当t=/2时,电源三相时,电源三相线电流线电流:a i a i b c b i c 1112.223IIia1112.223IIib0ci a i a i b c b i c=0 交交-直流励磁的等效关系直流励磁的等效关系:112.2IId2)三相交流励磁的瞬时等效关系)三相交流励磁的瞬时等效关系2
11、0一、交一、交-直流励磁电流的等效关系直流励磁电流的等效关系 2、三相绕组三角形(、三相绕组三角形()接法的等效关系)接法的等效关系(2)当)当t=/3时,电源三相时,电源三相线电流线电流:a i a i b c b i c 交交-直流励磁的等效关系直流励磁的等效关系:145.221Iia145.2Iib145.221Iic a i a Id/2 I d i b c b I d 145.2IId2)三相交流励磁的瞬时等效关系)三相交流励磁的瞬时等效关系21一、交一、交-直流励磁电流的等效关系直流励磁电流的等效关系 各种接线方式与等效电流的关系如表各种接线方式与等效电流的关系如表5-1 22二、
12、交流异步电机的等效电路二、交流异步电机的等效电路 等值电路将转子回路的电源参数(I2、E2)和电路参数(R2、X2)按一定的等效折算原则,折算到定子一侧的电路。r1 U1 x1 x2 r2 I1 E1 E2 I2 定子与转子的电路原理图 r1 x1 x/2 I1 Rm I/2 U1 I0 r/2/s E1 xm 电机 T 形等效电路 基本定义:23二、交流异步电机的等效电路二、交流异步电机的等效电路 r1 U1 x1 x2 r2 I1 E1 E2 I2 定子与转子的电路原理图 r1 x1 x/2 I1 Rm I/2 U1 I0 r/2/s E1 xm 电机 T 形等效电路 等值电路的实际意义:
13、等值电路的实际意义:可利用电路原理及其计算方法,对异步电机的定子与转子工作参数进行定量计算和分析,并得出电机在动力制动状态下的机械特性方程和特性。24二、交流异步电机的等效电路二、交流异步电机的等效电路 等值电路的等效折算关系 r1 U1 x1 x2 r2 I1 E1 E2 I2 定子与转子的电路原理图 r1 x1 x/2 I1 Rm I/2 U1 I0 r/2/s E1 xm 电机 T 形等效电路 1、定子磁势与转子磁势的平衡关系、定子磁势与转子磁势的平衡关系 2、转子回路的电势平衡关系、转子回路的电势平衡关系 102211WIWIWI)(22222LjRIE 3、定子回路的电势平衡关系、定
14、子回路的电势平衡关系)(11111xrIEU25二、交流异步电机的等效电路二、交流异步电机的等效电路 r1 U1 x1 x2 r2 I1 E1 E2 I2 定子与转子的电路原理图 r1 x1 x/2 I1 Rm I/2 U1 I0 r/2/s E1 xm 电机 T 形等效电路 1、定子磁势与转子磁势的平衡关系、定子磁势与转子磁势的平衡关系 102211WIWIWI02101221IIIIWWII/称定子的励磁电流称转子等效电流01222IWWII/26二、交流异步电机的等效电路二、交流异步电机的等效电路 1、定子磁势与转子磁势的平衡关系、定子磁势与转子磁势的平衡关系 1)电动机状态下021II
15、I/1211110444kRWfURWI .当U1一定,恒定;I1随I/2变化;r1 U1 x1 x2 r2 I1 E1 E2 I2 定子与转子的电路原理图 r1 x1 x/2 I1 Rm I/2 U1 I0 r/2/s E1 xm 电机 T 形等效电路 27二、交流异步电机的等效电路二、交流异步电机的等效电路 1、定子磁势与转子磁势的平衡关系、定子磁势与转子磁势的平衡关系 2)动力制动状态下021III/定子磁势W1I1 恒定(直流励磁)合成气隙磁通,随I2变化。r1 U1 x1 x2 r2 I1 E1 E2 I2 定子与转子的电路原理图 r1 x1 x/2 I1 Rm I/2 U1 I0
16、r/2/s E1 xm 电机 T 形等效电路 102211WIWIWI28二、交流异步电机的等效电路二、交流异步电机的等效电路 2、转子回路的电势平衡关系、转子回路的电势平衡关系)(2222jxRIE)(2022202xjSRIESE)(202220jxSRIE(5-21)202SEE 202Sxx 其中 r1 U1 x1 x2 r2 I1 E1 E2 I2 定子与转子的电路原理图 r1 x1 x/2 I1 Rm I/2 U1 I0 r/2/s E1 xm 电机 T 形等效电路 29二、交流异步电机的等效电路二、交流异步电机的等效电路 2、转子回路的电势平衡关系、转子回路的电势平衡关系)(22
17、22jxRIE r1 U1 x1 x2 r2 I1 E1 E2 I2 定子与转子的电路原理图 r1 x1 x/2 I1 Rm I/2 U1 I0 r/2/s E1 xm 电机 T 形等效电路)(/22220jxSRIE(5-21))(202220jxSRIE(5-21)30二、交流异步电机的等效电路二、交流异步电机的等效电路 2、转子回路的电势平衡关系、转子回路的电势平衡关系)(2222jxRIE)(/22220jxSRIE(5-21))(202220jxSRIE(5-21)各参数的等效关系212/2)(IWWI 2021/20)(EWWE2221/2)(RWWR 2221/2)(xWWx 磁
18、势平衡等效原则视在功率不变 铜耗不变 无功功率不变 31二、交流异步电机的等效电路二、交流异步电机的等效电路 2、转子回路的电势平衡关系、转子回路的电势平衡关系 转子回路的等效过程 c E2 r2 x2 d x2 I2 R2/S E20 x/2 I/2 R/2/S E/20)(2222jxRIE)(/22220jxSRIE)(202220jxSRIE32二、交流异步电机的等效电路二、交流异步电机的等效电路 3、定子回路的电势平衡关系、定子回路的电势平衡关系 r1 U1 x1 x2 r2 I1 E1 E2 I2 定子与转子的电路原理图)(11111xrIEU根据根据 W1 产生产生E1 电磁作用
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