哈工大电力拖动第一章电力传动系统基础.ppt

电气传动自动控制系统Electrical Drive and Control System 哈尔滨工业大学 电气工程系 武健 wujianhit@163.com * 本课程的主要参考书 邱阿瑞，电机与拖动基础，电子工业出版社，2001年 顾绳谷，电机及拖动基础，机械工业出版社 陈伯时，电气传动自动控制系统，机械工业出版社，2003年 什么是拖动？ 气体拖动 汽缸、气阀、气体管路、气源； 特点：干净、力矩较小、噪音小 应用：食品、药品、包装行业 液体拖动 液缸、液压阀、液压管路、液压泵、液压马达； 特点：力矩大，有油污 应用：轮船、大型压机 电力拖动 电机、电缆、电源、 特点：传送距离更远、调速性能更好 国民经济各行各业 什么是电力拖动？ 电力拖动系统的组成 电机的分类 电力拖动的类型 成组拖动 由一台电动机通过一根长轴(俗称“天轴”)拖动全车间的一组生产机械。 从电动机到各个生产机械的能量传递以及在各生产机械之间的能量分配完全用机械方法，靠天轴及机械传动系统来实现。 电动机远离生产机械，车间里有大量的天轴、长皮带和皮带轮等。能量传递过程中的损耗大，效率低，灰尘大，劳动条件与卫生条件很差，而且不安全，易出事故。 单机拖动：单电动机拖动 由一台电动机单独拖动一台生产机械。这样，电动机与生产机械在结构上配合密切，可以用电气方法调节每台生产机械的转速，从而进一步简化机械结构，提高生产效率，而且易于实现生产机械运转的全部自动化。 但是，一台生产机械往往又具有几个不同的运动。例如，车床，就有刀架的横向移动，纵向移动和主轴的转动。 单电动机拖动方式不便于各种运动的分别调节，而且使传动机构复杂化。 多机拖动：多电动机拖动 由多台电动机分别拖动一台生产机械的各个运动部分。即每一个执行机构用单独的电动机拖动。 这样，生产机械的机械结构大为简化，克服了单机拖动的缺点。 电力拖动的发展概况 交、直流两大电力拖动系统。在电力拖动系统发展史上，一直是二者互为补充、相辅相成、交替发展。(十九世纪三十年代有了直流电，十九世纪末出现交流电) 直流电力拖动系统具有较好的技术性能，如起动性能和调速性能很好。因此，直流拖动在对起动、制动、正反转、调速等有较高要求的场合应用得很广泛。目前，直流电力拖动系统已基本完善，处于繁盛的阶段。 直流电动机结构复杂、价格较贵、维护困难，安装环境有一定限制(不能用于恶劣环境，如有爆炸气体及尘埃的场合)。 由于以上直流电动机的缺点，使得直流拖动在很多场合受到限制。而交流电动机在以上几方面都优于直流电动机，并且考虑到电能的产生及输送多为交流电能，所以交流电力拖动系统收到人们的重视。 为什么学习本课程？ 电机的广泛应用； 见上面的例子 生产加工工艺指标要求对电机进行控制； 例如：轧钢、造纸、机床等 多门知识的综合运用 本课程与其他课程的关系 本课程是自动化、电气工程专业的专业基础课 ?? 先修课程：物理学、电路、电机学、自动控制理论、电力电子技术； 课程特点 “电气传动自动控制系统”是历来学生感到难学、怕学的课程，因为因其涉及到电、磁、机、控制系统等多方面的理论和相关知识，也是电类学生首次接触到的一门理论、实际紧密结合的课程。 在学习本课程时，一方面从态度上应从认识电机的重要性出发，提高学习的兴趣，从而能知难而进。另一方面，从方法上，应逐步和尽快适应和掌握其特点和学习方法。 课程学习任务 掌握常用交直流电机的基本理论 掌握分析电动机机械特性及各种运转状态的基本理论 掌握电力拖动系统中电动机各种调速方法的基本原理 掌握直流电动机单闭环、多环调速系统的设计方法，电机与电力拖动系统的基本实验方法与技能， 并具有熟练的运算能力 掌握交流电动机的调速方法及双环调速系统的设计方法 在工农业生产中，各种生产机械一般都以电动机为动力，来完成对物体的加工、输送、压缩与分离等各项工作。这种以电动机为动力来拖动各种生产机械的工作方式，称为电力拖动(或电气传动)。 电力拖动系统一般由电动机、控制设备、传动机构、生产机械和电源组成，如图所示。 电力拖动系统基本分类 电动机通常是根据生产机械的工作要求来选用，主要有 直流电动机 异步电动机 同步电动机 直流电动机为动力的拖动系统称为直流电力拖动系统，简称直流拖动系统 交流电动机为动力的拖动系统称为交流电力拖动系统，简称交流拖动系统。 单轴电力拖动系统 电磁转矩T的正方向与转速n (rad/s)的正方向相同 负载转矩TL的正方向与转速n的正方向相反。 电力拖动系统的基本运动方程 采用牛顿第二定律（旋转运动） J为转动惯量 动态转矩与惯性转矩 当T＝TL时，即速度导数＝0，电力拖动系统处于恒速运行的稳定状态(或静止)； 当T＞TL时，即速度导数＞0，电