1、17. 電動機與電氣傳動考試大綱）171 熟悉電氣傳動系統的組成及分類熟悉電氣傳動系統的組成及分類172 了解電動機的選擇了解電動機的選擇173 掌握交、直流電動機的起動方式及起動校驗掌握交、直流電動機的起動方式及起動校驗174 掌握交、直流電動機調速技術掌握交、直流電動機調速技術175 掌握交、直流電動機的電氣制動方式及計算方掌握交、直流電動機的電氣制動方式及計算方法法176 掌握電動機保護配置及計算方法掌握電動機保護配置及計算方法177 熟悉低壓電動機控制電器的選擇熟悉低壓電動機控制電器的選擇178 了解電動機調速系統性能指標了解電動機調速系統性能指標179 了解傳動系統動態指標的運用了解

2、傳動系統動態指標的運用1710 了解調節理論在電氣傳動工程中的運用了解調節理論在電氣傳動工程中的運用1711 熟悉熟悉PLC的組成及工作原理的組成及工作原理n0n定子轉子異步電動機原理圖同步速n0 = 60f/p (f-頻率, p-極對數)轉差率s = ( n0 - n ) / n0n0Ifn0電樞轉子同步電動機原理圖n = n0，轉差率s = 01742 交流電動機調速技術交流電動機調速技術 1 . 交流調速系統方案交流調速系統方案 交流電動機轉速為交流電動機轉速為因此，交流電動機有以下三種基本調速方式： 改變極對數p； 改變轉差率s； 改變供電電源頻率f.1742 交流電動機調速技術交流電

3、動機調速技術 1 . 交流調速系統方案交流調速系統方案 （1變極調速變極調速 變換繞組極對數的方法有：變換繞組極對數的方法有：將一套繞組中部分線圈按一定規律改接，以改變將一套繞組中部分線圈按一定規律改接，以改變其電流方向或相號來改變極對數，常用于倍極比雙其電流方向或相號來改變極對數，常用于倍極比雙速或三速異步電動機。速或三速異步電動機。在定子上設置兩套不同極對數的獨立繞組。在定子上設置兩套不同極對數的獨立繞組。在定子上設置不同極對數的獨立繞組，且每個獨在定子上設置不同極對數的獨立繞組，且每個獨立繞組又有不同的接線組合，適用于三速以上的多立繞組又有不同的接線組合，適用于三速以上的多速電動機。速電

4、動機。1742 交流電動機調速技術交流電動機調速技術 1 . 交流調速系統方案交流調速系統方案 （1變極調速變極調速 單繞組倍極比雙速電動機工作特性單繞組倍極比雙速電動機工作特性序號極數2p）聯結方法極數2X2p）聯結方法轉矩比TTI功率比PPI特性l2丫丫l0.5恒轉矩22丫2丫21恒功率32丫1.7320.866可變轉矩42丫2.31.15可變轉矩52丫0.5770.288可變轉矩典型的倍極比調速原理：三相電源U1V1W1U2V2W2U2W2V2三相電源U1V1 W1低速聯接（4極）高速YY聯接（2極）1742 交流電動機調速技術交流電動機調速技術 1 . 交流調速系統方案交流調速系統方案

5、 （2轉子串電阻調速轉子串電阻調速 繞線轉子異步電動機轉子串電阻時的機械特性繞線轉子異步電動機轉子串電阻時的機械特性 nTn 0s=0s=1不串電阻串入電阻串入電阻，斜率變大，轉速下調，s增大最大轉矩大小不變，所對應速度降低1742 交流電動機調速技術交流電動機調速技術 1 . 交流調速系統方案交流調速系統方案 （2轉子串電阻調速轉子串電阻調速 轉子電阻斬波調速的基本電路轉子電阻斬波調速的基本電路例題1繞線型異步電動機轉子串電阻調速，串入電阻為額定電阻的40%。電機參數：定子額定電壓380V，轉子額定電壓173V，額定轉差率0.055，定子額定電流11A，轉子額定電流25A。請計算串入電阻值。

6、計算：轉子額定電阻=173/1.732/25=4串入電阻=4*40%=1.61742 交流電動機調速技術交流電動機調速技術 1 . 交流調速系統方案交流調速系統方案 （3串級調速串級調速 機械回饋式機械回饋式 電回饋式電回饋式 1742 交流電動機調速技術交流電動機調速技術 1 . 交流調速系統方案交流調速系統方案 （3串級調速串級調速 低同步串級調速低同步串級調速 超同步串級調速超同步串級調速 1742 交流電動機調速技術交流電動機調速技術 1 . 交流調速系統方案交流調速系統方案 （4調壓調速調壓調速 調壓調速原理圖調壓調速原理圖 不同不同U1時的機械特性時的機械特性 nTn 0s=0s=

7、1不降電壓降低電壓降低電壓，斜率變大，轉速下調，s增大最大轉矩變小，所對應速度不變1742 交流電動機調速技術交流電動機調速技術 1 . 交流調速系統方案交流調速系統方案 （4調壓調速調壓調速(較高的內阻時具有轉速閉環的調壓調速系統較高的內阻時具有轉速閉環的調壓調速系統 a原理圖原理圖 b閉環控制特閉環控制特性性 1742 交流電動機調速技術交流電動機調速技術 1 . 交流調速系統方案交流調速系統方案 （5電磁調速異步電動機電磁調速異步電動機電磁調速異步電動機由異步電動機、電磁轉差離合電磁調速異步電動機由異步電動機、電磁轉差離合器和晶閘管勵磁電源及其控制部分組成。調節電磁器和晶閘管勵磁電源及其

8、控制部分組成。調節電磁耦合器的勵磁耦合器的勵磁 勵磁勵磁sn 電磁轉差調速電動機系統的組成電磁轉差調速電動機系統的組成 1742 交流電動機調速技術交流電動機調速技術 1 . 交流調速系統方案交流調速系統方案 （5電磁調速異步電動機電磁調速異步電動機 電磁調速電動機開環和閉環調速機械特性電磁調速電動機開環和閉環調速機械特性 a開環開環 b閉環閉環 相似有：液力耦合器調速：在電機和負載之間串接相似有：液力耦合器調速：在電機和負載之間串接液力耦合器，調節液力耦合器的油量來改變液力耦合器，調節液力耦合器的油量來改變 s 1742 交流電動機調速技術交流電動機調速技術 1 . 交流調速系統方案交流調速

9、系統方案 （6變頻調速變頻調速 它是利用電動機的同步轉速隨外加電源頻率而變化它是利用電動機的同步轉速隨外加電源頻率而變化的特性，通過改變電動機供電頻率進行調速的方法。的特性，通過改變電動機供電頻率進行調速的方法。 1靜止變頻電源的直接變頻方式與間接變頻方式靜止變頻電源的直接變頻方式與間接變頻方式 a間接變頻方式交間接變頻方式交-直直-交）交） b直接變頻方式直接變頻方式交交-交）交） 1742 交流電動機調速技術交流電動機調速技術 1 . 交流調速系統方案交流調速系統方案 （6變頻調速（變頻調速（ fn0n） 1直接變頻方式與間接變頻方式直接變頻方式與間接變頻方式 交一交變頻與交一直一交變頻的

10、主要特點交一交變頻與交一直一交變頻的主要特點 比較項目交一交變頻交一直一交變頻換能型式一次換能，效率較高兩次換能，效率略低換流方式電源電壓換流強迫換流或負載換流裝置器件數量器件較多，器件利用率較低器件較少，器件利用率較高調頻范圍最高頻率為電源頻率的 13l2頻率調節范圍寬，不受電源頻率限制電網功率因數較低移相調壓、低頻低壓時功率因數低，用斬波或PWM調壓，則功率因數高1742 交流電動機調速技術交流電動機調速技術 1 . 交流調速系統方案交流調速系統方案 （6變頻調速變頻調速 2電壓型變頻調速與電流型變頻調速電壓型變頻調速與電流型變頻調速在交在交-直直-交變頻器中，根據直流側儲能元件的特點交變

11、頻器中，根據直流側儲能元件的特點劃分。劃分。 電壓型變頻調速電壓型變頻調速C為主濾波）為主濾波） 電流電流型變頻調速型變頻調速 （L為主濾波）為主濾波）1742 交流電動機調速技術交流電動機調速技術 1 . 交流調速系統方案交流調速系統方案 （6變頻調速變頻調速 2電壓型變頻調速與電流型變頻調速電壓型變頻調速與電流型變頻調速 電流型變頻調速與電壓型變頻調速的主要特點電流型變頻調速與電壓型變頻調速的主要特點 比較項目電流型電壓型直流回路濾波環節電抗器電容器輸出電壓波形決定于負載，當負載為異步電動機時，為近似正弦波矩形輸出電流波形矩形決定于逆變器電壓與電動機的電動勢，具有較大的諧波分量輸出動態阻抗

12、大小再生制動發電制動）方便，不需附加設備需要附加電源側反并聯逆變器過電流及短路保護容易困難動態特性快較慢，用PWM則快對晶閘管要求耐壓高，對關斷時間無嚴格要求一般耐壓可較低，關斷時間要求短線路結構較簡單較復雜適用范圍單機，多機多機，變頻或穩頻電源1742 交流電動機調速技術交流電動機調速技術 1 . 交流調速系統方案交流調速系統方案 （6變頻調速變頻調速 3脈沖寬度調制脈沖寬度調制PWM ）變頻調速）變頻調速 在變頻調速中，整流部分用二極管橋。常采用在變頻調速中，整流部分用二極管橋。常采用PWMPulse Width Modulation方法來改善逆變方法來改善逆變器輸出波形，該方法需要用開關

13、頻率較高的大功率器輸出波形，該方法需要用開關頻率較高的大功率器件器件 。 PWM變頻調速變頻調速aPWM變頻器線路變頻器線路 b） PWM波形波形 例題2變頻調速的原理是：A改變同步轉速，實現調速B保持主磁通不變，進行調速C控制主磁通，實現恒功率調速D恒功率調速時，頻率增大， 主磁通也增大哪個是不正確答案？答案：D例題3與直流調速比較，交流變頻調速的特點是：A不受換向條件的限制，沒有由于換向器 所帶來的維修工作量大、事故率高的弊病B容量、電壓、電流、轉速的上限， 不象直流電動機那樣受限制C交流電動機體積小、重量輕、飛輪矩小、 單機容量大、效率高D交流調速的調速性能超過直流調速哪個特點使得投資及

14、維護費用大為降低？答案：A，C1742 交流電動機調速技術交流電動機調速技術 1 . 交流調速系統方案交流調速系統方案 （7無換向器電動機調速無換向器電動機調速它是用與電動機旋轉頻率同步的交流電源來驅動同它是用與電動機旋轉頻率同步的交流電源來驅動同步電動機，改變交流電源的頻率和電壓實現調速的步電動機，改變交流電源的頻率和電壓實現調速的一種方法。一種方法。 無換向器電動機的基本結構無換向器電動機的基本結構 MS一同步電動機一同步電動機 PS一位置檢測器一位置檢測器 1742 交流電動機調速技術交流電動機調速技術 2. 變頻調速的控制方式變頻調速的控制方式（l基本控制方式基本控制方式V/f協調控制

15、）協調控制） 1當當ff1N時時保持保持U1 =U1N 不變不變這就是恒壓這就是恒壓/頻比的控制方式，是變頻調速必須遵循的控制原則，簡稱為頻比的控制方式，是變頻調速必須遵循的控制原則，簡稱為VVVFVariable Voltage Variable Frequency）。）。 恒壓頻比控制特性恒壓頻比控制特性 變頻調速控制特性變頻調速控制特性 fEfwkEw1144. 4Im0I0變頻調速的 T f 特性：Tff基恒轉矩段恒功率段1742 交流電動機調速技術交流電動機調速技術 2. 變頻調速的控制方式變頻調速的控制方式（2異步電動機在電壓、頻率協調控制下的機械特性異步電動機在電壓、頻率協調控制

16、下的機械特性 Uf恒定控制時轉矩、恒定控制時轉矩、 Ef恒定控恒定控制時轉矩、制時轉矩、 定子電流一轉速特性定子電流一轉速特性 電流轉速特電流轉速特性性 異步機異步機 等效電路及其簡化等效電路及其簡化E1 = E2I1R1 jX11ssR2I2jX2 R2I0RmXm+U11742 交流電動機調速技術交流電動機調速技術 2. 變頻調速的控制方式變頻調速的控制方式（2異步電動機在電壓、頻率協調控制下的機械特性異步電動機在電壓、頻率協調控制下的機械特性 Uf、Ef恒定控制機械特性基本上是平行下移的，穩態恒定控制機械特性基本上是平行下移的，穩態性能尚可，能滿足一般要求。但因都沒考慮動態過程中性能尚可

17、，能滿足一般要求。但因都沒考慮動態過程中m的變化，動態性能較差。的變化，動態性能較差。Ef恒定控制是保證全磁通恒定控制是保證全磁通恒定的控制，其動態、靜態性能可與直流傳動的一樣，但恒定的控制，其動態、靜態性能可與直流傳動的一樣，但線路較復雜。線路較復雜。 Ef恒定控制時的恒定控制時的 三種不同的電壓頻三種不同的電壓頻率協調率協調 機械特性機械特性 控制時控制時的機械特性的機械特性 I恒恒Uf 恒恒Ef 恒恒E/f 控制控制 n T01742 交流電動機調速技術交流電動機調速技術 2. 變頻調速的控制方式變頻調速的控制方式（3脈沖寬度調制脈沖寬度調制PWM控制技術控制技術在變頻調速控制系統中，通

18、常采用脈寬調制在變頻調速控制系統中，通常采用脈寬調制PWM技術來改善變頻器的輸出波形，減少高次諧波。技術來改善變頻器的輸出波形，減少高次諧波。1） 單極性與雙極性單極性與雙極性PWM模式模式 雙極性PWM模式 單極性PWM模式1742 交流電動機調速技術交流電動機調速技術 2. 變頻調速的控制方式變頻調速的控制方式（3脈沖寬度調制脈沖寬度調制PWM控制技術控制技術在變頻調速控制系統中，通常采用脈寬調制在變頻調速控制系統中，通常采用脈寬調制PWM技術來改善變頻器的輸出波形，減少高次諧波。技術來改善變頻器的輸出波形，減少高次諧波。2） PWM的調制方式分同步式、異步式和分段同步式的調制方式分同步式、異步式和分段同步式 三種三種1742 交流電動機調速技術交流電動機調速技術 2. 變頻調速的控制方式變頻調速的控制方式（5矢量控制與坐標變換矢量控制與坐標變換 前兩節論述的變頻調速控制方法，基本上解決了異前兩節論述的變頻調速控制方法，基本上解決了異步電動機的平滑調速問題，轉差頻率控制已起到了直步電動機的平滑調速問題，轉差頻率控制已起到了直流電動機雙閉環調速系統的作用。但是上述方法的主流電動機雙閉環調速系統的作用。但是上述方法的主要問題是電壓、電流和頻率等控制量都是標量，即只要問題是電壓、電流和頻率等控制量都是標量，即只能按電動機穩態運行規律進行控制，不能同時控制其能按電動機