《机电传动控制》课件.ppt

机电传动控制Mechanical&electrical Transmission Control,华中科技大学机械学院朱国力Tel:87543871,内容,内容,内容：,集成了原来的电子学、电工学课程里的强电内容机电传动：机电传动的动力学基础电动机的工作原理及特性电动机的调速及实现步进电机及其控制控制继电器、接触器控制PLC控制,内容,电动机的工作原理与特性直流电机的原理与特性交流电机的原理与特性步进电机的原理与特性电动机的速度调节电力电子学基础直流电机调速原理与实现交流电机的调速原理与实现步进电机控制,内容,继电器、接触器控制常用的控制电器与执行器件：继电器、接触器、检测器件、保护器件等基本控制电路常用的控制电路基本设计方法,内容,PLC控制PLC原理、组成PLC的内部等效电路（继电器）PLC的指令系统PLC的应用与设计方法以三菱公司的F系列PLC为基础,第一章 概述,机电传动的定义是什么？机电传动的作用是什么？机电传动的发展过程及趋势是什么？什么是成组拖动、单电机拖动、多电机拖动？优缺点是什么？机电传动控制系统的发展过程与趋势是什么？,机电传动定义和目的：,定义：以电动机为原动机（动力源）驱动生产机械的系统的总称目的：将电能转换为机械能，实现生产机械的启动、停止及速度调节，满足各种生产工艺过程的要求，保证生产过程的正常进行,机电传动与控制的重要性,机电传动控制技术涉及到社会生活的各个方面(工业、交通、信息、日常生活、军事等）机电传动控制技术是现代制造业的基础（各种制造装备都是以机电传动控制为基础）机电传动与控制技术的发展有力地推动社会的进步（提高产品质量、制造能力）信息社会更离不开机电传动与控制技术（信息设备产品、信息的应用等）,机电传动与控制技术的发展,传动技术的发展（简化机械结构、直接驱动）电动机的发展（交流、直线、高性能、大、小等）调速技术的发展（交流、大范围、高精度）控制理论与技术 的发展（现代控制理论、非线性控制、模糊智能控制、神经网络）制造自动化技术的发展（分布式控制、现场总线、FMS/CIMS）,传动技术的发展,动力源：蒸汽机，内燃机，电动机机电传动方式：成组拖动：一台电机拖动多台设备，老方式，传动机构复杂，效率低。单电机拖动：一台电机拖动一台设备，比成组方式进步。多电机拖动：多台电机拖动一台设备，现代的传动方法。,电动机的分类,直流电机：采用直流电源，调速特性好，但换相电刷影响其容量、使用范围和寿命。交流电机：采用交流电源，克服了直流电机的缺点，现代交流调速技术的发展使其成为主流。步进电机：运动距离和输入脉冲成正比，控制方便，但功率和精度较差。,电动机的分类,旋转电机：实现直线运动需要专门的机械传动装置，在高速、高精度应用中有一定缺陷（高速高精度、直接驱动）。直线电机：电机的重要方向，可以实现高速、高精度加工，机械传动机构简单。（两个发展方向：一种是大推力，另外是高相应。）,直流、无刷直流、交流电机比较,几种电机的工作范围,调速技术的发展,直流调速：有级调速（串电阻，继电器、接触器控制），无级调速（调压调速、调磁调速，发电机-电动机方式，晶闸管方式，PWM方式）交流调速：有级调速（调压，变极），无级调速（变频调速）,继电器接触器控制：20世纪初，借助于简单的接触器与继电器实现对控制对象的启动、停车以及有级调速等控制。控制速度慢，控制精度差。电机放大机控制(电动机发电机)：30年代，控制系统从断续控制发展到连续控制，连续控制系统可随时检查控制对象的工作状态，并根据输出量与给定量的偏差对控制对象进行自动调整。快速性及控制精度都大大超过了最初的断续控制，并简化了控制系统，减少了电路中的触点，提高了可靠性，也提高生产效率；晶闸管、晶体管控制：40年代50年代，晶闸管控制就取代了水银整流器控制，后又出现了功率晶体管控制，由于晶体管、晶闸管具有效率高、控制特性好、反应快、寿命长、可靠性高、维护容易、体积小、重要轻等优点，它的出现为机电传动自动控制系统开辟了新纪元。计算机数字控制（digital control）：70年代初，随着数控技术的发展，计算机的应用特别是微型计算机的出现和应用，又使控制系统发展到一个新阶段采样控制。CNC（Computer Numerical Control）/FMS/CIMS：现代控制,控制系统的发展及比较,控制理论与技术的发展,开环控制（步进电机、变频调速等）闭环控制：经典控制理论、现代控制理论、自适应控制、模糊控制、智能控制计算机控制技术和现场总线技术,CQM1 I/O Link 单元,8-/16-点远程 I/O 终端,16-点远程,8-点传感器终端,2-/4-点模拟量终端,C200HW-DRM21-V1主单元,CVM1-DRM21-V1主单元,3G8B3-DRM21-EVME 工控机主站板,3G8E2-DRM21-E配置器(PCMCIA),3G8F5-DRM21-E配置器(ISA Board),产品线,PID、温度、高速计数终端,T型分支,终端电阻,产品线,主干线,分支线,多层现场总线结构,现场总线在工厂自动化中的应用,现场总线设备作为从站,所有的元件都支持现场总线,混和式,考虑扩展的方案,必备的基础知识,高等数学物理电路与磁路模拟电子技术数字电路微型计算机及接口技术控制工程,教学安排与考试,课内讲课和习题课时间56学时教材内容讲授课堂作业（4-5次）实验8学时，复习、练习、写实验报告等课外时间140学时成绩以期末考试、作业和课堂作业三方面为主,第二章：机电传动的动力学基础,学习要点：机电传动系统的运动方程式；多轴传动系统中转矩折算的基本原则和 方法；了解几种典型生产机械的负载特性；了解机电传动系统稳定运行的条件以及学会分析实际系统的稳定性；,一、单轴拖动系统的组成,二、运动方程式,运动方程式,转矩平衡方程式,电动机的输出转矩（N.m）,负载转矩（N.m）,转动惯量（kg.m2）,动态转矩（N.m）,角速度（rad/s）,速度（r/min）,三、传动系统的状态,四、的参考方向,运动方程式是根据前图中关于转矩正方向的约定：由于传动系统有各种运动状态，相应地运动方程式中转速和转矩就有不同的符号。因为电动机和生产机械以共同的转速旋转，所以，一般以（或n）的转动方向为参考来确定转矩的正负。当TM的实际作用方向与n的方向相同时，TM取与n相同的符号，否则取与n相反的符号；当TL的实际作用方向与n的方向相反时，TL取与n相同的符号，否则取与n相反的符号。,根据上述约定就可以从转矩与转速的符号上判定TM与TL的性质：若TM与n的符号相同（同为正或同为负），则表示TM的作用方向相同，为拖动转矩；若TM与n的符号相反，则表示TM的作用方向相反，为制动转矩。若TL与n的符号相同（同为正或同为负），则表示TL的作用方向相同，为制动转矩；若TL与n的符号相反，则表示TL的作用方向相同，为拖动转矩。,四、的参考方向（续）,举例,举例,当重物上升时，TM的作用方向与n的方向相同，故TM的符号与n的符号相同，同为正；而TL的作用方向与n的方向相反，故TL的符号与n的符号相反，同为正。TM、TL、n的方向如图（a）所示,举例,当重物下降时，TM的作用方向与n的方向相反，故TM的符号与n的符号相反，n为负，TM为正；而TL的作用方向与n的方向相同，故TL的符号与n的符号相反，为正。TM、TL、n的方向如图（b）所示.,五、多轴拖动系统的组成,为了对多轴拖动系统进行运行状态的分析，一般是将多轴拖动系统等效折算为单轴系统。折算的原则是：静态时，折算前后系统总的传输功率不变。,六、负载转矩的折算,折算到电机侧等效转矩,负载侧功率,电机输出功率,传动效率,传动机构的总传动比,七、转动惯量的折算旋转运动,简化算法,八、转动惯量的折算直线运动,九、生产机械的机械特性,负载转矩和转速之间的函数关系，称为生产机械的机械特性。不同类型的生产机械在运动中受阻力的性质不同，其机械特性曲线的形状也有所不同。,十、恒转矩型机械特性,反抗转矩：又称摩擦性转矩，因摩擦、非弹性体的压缩、拉伸与扭转等作用而产生的负载转矩。机械加工过程中切削力产生的负载转矩就是反抗转矩。其特点如下：转矩大小恒定不变；作用方向始终与速度n的方向相反，当n的方向发生变化时，它的作用方向也随之发生变化，恒与运动方向相反，即总是阻碍运动的。,按2.1节中关于转矩正方向的约定可知，反抗转矩恒与转速n取相同的符号，即n为正方向时TL为正，特性在第一象限；n为负方向时TL为负，特性在第三象限，,位能转矩：由物体的的重力和弹性体的压缩、拉伸与扭转等作用而产生的负载转矩，其特点为：转矩大小恒定不变；作用方向不变，与运动方向无关，即在某一方向阻碍运动，而在另一方向促进运动。,不难理解，在运动方程式中，反抗转矩TL的符号正的；位能转矩TL的符号则有时为正，有时为负。（好理解吗？）,十一、离心式通风型机械特性,虚线表示在有摩擦负载的实际情况,十二、直线型机特性械,实验室中模拟负载用的他励电动机，当励磁电流和电枢电阻固定不变时，其电磁转矩与转速成正比，即呈现直线型机械特性。,十三、恒功率型机械特性,如在车床加工过程中，粗加工时，切削量大，负载阻力大，开低速；精加工时，切削量小，负载阻力小，开高速。但在不同转速下，切削功率基本不变。即呈现恒功率型机械特性。,十四、几种负载比较,十五、机电系统稳定运行的含义,系统应能一定速度匀速运行；系统受某种外部干扰（如电压波动、负载转矩波动等）使运行速度发生变化时，应保证在干扰消除后系统能恢复到原来的运行速度。,机电系统稳定运行的条件,电动机的输出转矩TM和负载转矩TL大小相等，方向相反，相互平衡是系统稳定运行的必要条件(特性曲线有交点)。系统受到干扰后，要具有恢复到原平衡状态的能力，即：当干扰使速度上升时，有TMTL。这是稳定运行的充分条件。,举例1,举例2,负载特性曲线各电机特性曲线有交点（平衡点）当有扰动使得负载转矩增大时，此时转速下降，电动机输出转矩降低，但负载转矩下降的速度比电动机输出转矩快，所以总的动态转矩还是随转速下降增大，使得系统返回平衡点，所以此点是稳定的，为稳定平衡点。,简单稳定性判断方法,不稳定平衡点,稳定平衡点,例题,例题解析例题1例题2例题3,第三章 直流电机的工作原理及特性,工作原理组成结构机械特性启动特性调速特性制动特性,电动机为什么运动？发电机为什么能发电？,电动机和发电机完成基本功能需要的部件？,电机转速与转矩之间的关系,改变电机参数对机械特性的影响,改变电机参数使电机快速停止,改变电机参数使电机平滑启动,直流电机的基本原理,直流电机的基本原理,T=KmIeE=Ke n为励磁磁通E为电动势Ke、Km为常数Km 9.55 Ke,直流电机的工作原理,直流发电机工作原理,T=KmIeE=Ke n为励磁磁通E为电动势Ke、Km为常数Km 9.55 Ke,电动状态和发电状态的不同,能量转换方式电磁转矩作用电动势的作用E与I的方向不同,电动机将电能转换成机械能发电机将机械能转换成电能,电动机的电磁转矩促使电机转动发电机电磁转矩阻碍电机转动,电动机的电动势减少电流发电机电动势增加电流,电动机的E与I方向相反发电机E与I方向相同,直流电机的组成,轴承末端,机座,主磁极,励磁绕组,风扇,换相器,电枢绕组,电枢铁芯,直流电机的组成,1、电枢：线圈绕组2、主磁极：产生磁场，铁芯和励磁线圈，也可是永久磁铁包括3、励磁绕组：通以励磁电流,直流电机的结构与励磁方式,他励,并励,串励,复励串励+并励,等效电路图,它励,并励,串励,复励,他励发电机的特性,U=E-IaRaIa=（E-U）/RaIa=II=U/R当空载时，I=0：U=U0=E=KenE和成正比，但和If不是成正比，而是磁化曲线。空载特性：空载时，输出电压与励磁电流的关系,外特性：额定转速和一定励磁下，输出电压和输出电流之间的关系(由于电枢反应不是直线),分析电机特性的三个平衡,转矩平衡功率平衡电压平衡,并 励发电机的机械特性,U=E-IaRaIa=（E-U）/RaI=U/RIf=U/RfIa=I+IfRfR，Ia=I,正常工作条件：1、剩磁2、励磁电流产生的磁场与剩磁方向相同3、E=IfRf和E=f（If）有交点,他励电动机的机械特性,机械特性硬度,为了衡量电动机转速随负载变化的情况，即机械特性的平直度引入机械特性硬度：,一、固有机械特性,固有机械特性：自然特性，指额定条件下（额定电压和额定磁通）下和电枢电路内不外接任何电阻时的的机械特性，可以由铭牌数据求出。额定功率PN，额定电压UN，额定电流IN，额定转速nN，等。由上述数据可以求出Ra，Ke，n0，TN,例题,例题1,二、人为机械特性,定义：指电枢电压、磁通不为额定值，或电枢电路中接有外加电阻时的机械特性。为什么需要人为机械特性？,1、电枢回路串电阻时的人为机械特性,（1）二者的理想空载转速是相同的；（2）转速降却变大了，即特性变软。,二、人为机械特性改变电枢电压,在额定励磁和线圈不串电阻的情况下其机械特性方程为：,从上式可以看出，改变电枢电压U时，其曲线为一组平行线。,由于电机的绝缘强度等因素，只能在额定电压以下改变其特性。,二、人为机械特性改变励磁磁通,在额定电压和线圈不串电阻的情况下其机械特性方程为：,1、电流太大2、转速太高。,串励电动机的机械特性,由于串励电动机的励磁电流和电枢电流相等，因此其磁通和电机的输出转矩有关，其特性和他励有很大不同，由于磁路的饱和性，可以将其特性分两段：,空载转速高，不能空载运行,启动电流大,特性软,直流他励电动机的启动特性,为什么要讨论启动问题：启动电流太大（换向器、电枢线圈、供电电源）启动转矩太大(对电动机机械部分影响)因此限制启动电流为额定电流的1、5-2倍,启动方法：怎样限制启动电流1、降压启动2、电枢串电阻,Ist=UN/Ra,他励电动机的串电阻启动,他励电动机的串电阻启动,T1=（1、62）TNT2=（1、21、2）TN,例题,例题,直流他励电动机的调速特性,调速：在一定的负载条件下，人为改变电动机的电路参数以改变电动机的稳定转速。,速度变化：由于电动机负载转矩发生变化引起的电机转速的变化。,1、他励电动机的电枢回路串电阻调速,由于惯性作用，速度不能突变调速是改变其机械特性,特性变软能量消耗在电阻上调速范围小实现无级调速难,启动电阻不能作为调速电阻？,2、他励电动机的调压调速,分析：由于惯性作用，速度不能突变反电势不突变电枢电流变化，转矩变化电机加/减速,优点：硬度不变易实现无级调速可以利用调速设备实现降压启动适合恒转矩负载调速,实现调压调速的方法？,3、改变磁通调速,1）可以平滑无级调速，只能弱磁调速，在额定转速以上调节；2）调速特性较软，且受电动机换向条件等的限制，普通他励电动机的最高转速不得超过额定转速的1.2倍，调速范围不大；3）调速时维持电枢电压和电枢电流不变时，电动机的输出功率不变，恒功率调速。,基于弱磁调速范围不大，它往往是和调压调速配合使用，即在额定转速以下，用降压调速，而在额定转速以上，则用弱磁调速。,例题,例题1,几个基本的概念,1制动与启动启动：施电于电动机使电动机速度从静止加速到某一稳定转速的一种运动状态；制动：使电动机速度从某一稳定转速开始减速到停止或是限制位能负载下降速度的一种运行状态。制动与自然停车的区别？,几个基本的概念,2制动与自然停车电动机有两种停止运转方式：1）自然停车：电动机脱离电网，靠很小的摩擦阻转矩消耗机械能使转速慢慢下降直到转速为零而停车。这种停车过程需时较长，不能满足生产机械快速、准确停车的要求；2）制动：外加阻力转矩，使电动机迅速停车。为了提高生产效率，保证产品质量，需要加快停车过程，实现准确停车等，要求电动机运行在制动状态，常简称为电动机的制动。,几个基本的概念,3电动机的两种工作状态1)电动状态：电动机输出转矩的作用方向与转速的方向相同。此时电动机输出转矩为拖动转矩，负载为阻转矩，电动机的作用是将电能转换机械能。故称电动机的这种状态为电动状态。2）制动状态：电动机输出转矩的作用方向与转速的方向相反。此时，电动机的输出转矩为阻转矩，负载为拖动转矩，电动机的作用是吸收或消耗负载的机械能。故称电动机的这种工作状态为制动状态。,他励电动机的制动,制动：为了快速、准确停车或限制重物下放速度，电动机提供与电动机旋转方向相反的转矩以快速停车，限制重物下放速度速度是否变化是其根本区别！,三种方式：反馈制动反接制动能耗制动,三种制动方式,他励电动机的反馈制动,电动机正常接法时，在外部条件作用下如果运行速度高于其理想空载转速，此时电动机工作于反馈制动状态。外力推动电机加速运转，使得稳定转速高于理想空载转速，此时电动机产生的反电势高于电枢电压，电流方向和正常状态相反，如电车下坡。电动机电枢电压突然降低，低于此时电动机产生的反电势，也会使得电枢电流方向相反。,降压反馈制动,电动机电枢电压突然降低，低于此时电动机产生的反电势，也会使得电枢电流方向相反。,匀速下放重物反馈制动,卷扬机下放重物时，和电车下坡相似。,串接电阻是为了限制重物下降速度,他励电动机的反接制动,在外部条件作用下，反电势E和电枢电压U有一个改变方向，使得U和E的方向相同，电动机运行于反接制动状态。将改变电枢电压产生的反接制动称为电源反接制动，用于快速停车。将改变反电势产生的反接制动称为倒拉反接制动，用于重物下放。,他励电动机的电源反接制动,特点：制动转矩大不能自动停车，易反转制动电流大,他励电动机的倒拉反接制动,1）a点为提重物上升2）为了放下重物，在电枢回路串入电阻，此时特性曲线为23）此时速度不能突变，反电势也不能突变，T变小，电机减速4）电机减速到d点，速度为0，如果此时切断电源，电机停止，否则电机反转，重物下降知道稳定点b。缺点：特性软，速度与TL和电阻有关，匹配不好，重物不能下降,他励电动机的能耗制动,能耗制动：为了准确停车和下放重物，去掉电动机的电枢电源，并串上一电阻，使电机产生一反向转矩，工作与制动状态。,特点：对于反抗性负载，准确停车。对于位能负载，低速准确下放重物。,串励电动机的制动特性,串励电动机可以采用几种制动方式？为什么？串励电动机反接制动的特点。串励电动机能耗制动的特点。,习题,3、,习题,4、,5、,13、剩磁！,第五章：交流电动机的原理及特性,三相交流异步电动机的组成和结构三相异步电动机的工作原理-旋转磁场的产生，旋转磁场的方向和速度确定、异步的概念定子的接线方式定子、转子等效电路分析机械特性启动、调速、制动特性单相电动机同步电动机特性,三相异步电动机的结构,三相异步电动机的工作原理,定子绕组产生旋转磁场，转子绕组产生感应电流（感应电机）(判断电流的方向？)转子与定子的转速不同，才能产生感应电势和电流有电流的转子在磁场中产生电磁力（大小和方向？）。转速差S=（n0-n）/n0）,旋转磁场的产生,Y,X,旋转磁场产生的数学证明,旋转磁场的旋转方向,1、ABCABC 2、ACBACB3、BACBAC 4、BCABCA5、CABCAB 6、CBACBA,旋转磁场的极数与旋转速度,定子绕组连线方法的选用,定子绕组的连接方式,定子绕组连线方法的选用,三相异步电动机的定子电路,三相异步电动机的转子电路,三相异步电动机的额定值,额定功率,额定电压,额定频率、电流和速度,其它额定值,三相异步电动机的能流图,三相异步电动机的转矩,三相异步电动机的固有机械特性,固有机械特性：在额定电压和额定频率下，用规定的接线方式，定子和转子不接任何电阻和电抗时的机械特性称为固有（自然）机械特性。,三相异步电动机降电压的人为机械特性,电压升高，绝缘受不了，电压降低太多，有可能不能启动，同时转速下降使电机发热厉害甚至会烧坏。,三相异步电动机定子电路串电阻或电抗时的人为机械特性,定子回路串电阻或电抗的机械特性和降压的机械特性大致相同，不同的是随着转速的上升，电流下降，电阻或电抗上的压降减小，所以其最大转矩比减压时要大。,三相异步电动机改变定子电源频率人为机械特性,三相异步电动机转子电路串电阻的人为机械特性,三相异步电动机的启动特性,足够大的启动转矩启动电流越小越好启动平滑启动设备简单、安全、可靠，操作方便启动功耗小异步电动机直接启动电流大，由于功率因数低，启动转矩不大,三相异步电动机的直接启动,电阻或电抗器降压启动,缺点：1、启动转矩小2、电阻器上的消耗能量大，不适应频繁启动场合，而电抗器成本太高。,Y/降压启动,Y/启动特点,设备简单、经济，通过两个接触器或者专门的接触器组合就可以实现。启动电流小。启动转矩小（只适合于空载和轻载启动）需要具有Y/切换功能且正常工作于方式的电机。使用较为广泛。,线绕式异步电动机的转子串电阻启动,三相异步电动机的调速特性,三相异步电动机的调压调速,改变极对数调速和变频调速,理想空载转速和极对数成反比，所以可以通过后边定子的极对数改变电机转速，需专门电机，且为有极调速。理想空载转速和频率成正比，所以可以通过改变定子电源频率改变速度，可以实现精确的无极调速，是交流调速的发展方向。,三相异步电动机的制动,回馈制动反接制动能耗制动,三相异步电动机的回（反）馈制动,反馈制动（电机转速高于理想空载转速）,由于某种原因异步电动机的运行速度高于它的同步速度，即，异步电动机就进入发电状态。显然，这时转子导体切割旋转磁场的方向与电动状态时的方向相反，电流I2改变了方向，电磁转矩 也随之改变方向，即T与n的方向相反，T起制动作用。,反馈制动能量流程,反馈制动时，电机从轴上吸取功率后，一部分转换为转子铜耗，大部分则通过空气隙进入定子，并在供给定子铜耗和铁耗后，反馈给电网。所以，反馈制动又称发电制动，这时异步电动机实际上是一台与电网并联运行的异步发电机。由于T为负，S0，所以，反馈制动的机械特性是电动状态机械特性向第二象限的延伸，如图所示。,下放重物的反馈制动,电动机反转（在第三象限）下放重物。开始在反转电动状态工作，电磁转矩和负载转矩方向相同，重物快速下降，直至，即电机的实际转速超过同步转速后，电磁转矩成为制动转矩，当时，达到稳定状态，重物匀速下降，如图中的a点。改变转子电路内的串入电阻，可以调节重物下降的稳定运行速度，如图中的b点，转子电阻越大，电机转速就越高，但为了不致因电机转速太高而造成运行事故，转子附加电阻的值不允许太大。,n0突然变小时的反馈制动,改变极对数或者电源频率可以使得n0突然变小。电动机的转子转速不能突变，电动机输出负转矩使得电动机减速。在新的稳定点稳定工作。,反接制动（旋转磁场方向和电机旋转方向相反）,电源反接反接制动,如果正常运行时异步电动机三相电源的相序突然改变，即电源反接，这就改变了旋转磁场的旋转方向，电动机的机械特性曲线就由第一象限的曲线1变成了第三象限的曲线2，如图所示。由于机械惯性的原因，转速不能突变，系统运行点只能由a点平移至特性曲线2的b点上，电磁转矩由正变负，则转子将在电磁转矩和负载转矩的共同作用下迅速减速。,在从点b到点c的整个第二象限内，电磁转矩和转速的方向都相反，电机进入反接制动状态。待时（点c），应将电源切断，否则电动机将反向启动运行。由于反接制动时电流很大，因此鼠笼式电动机应在定子电路中串接电阻；线绕式电动机则应在转子电路中串接电阻，这时的人为机械特性如图曲线3所示，制动时工作点由a点转换到d点，然后沿特性3减速至（e点），切断电源。,倒拉反接制动,在下放位能负载时采用的反接电源的方法时的电机转速高于理想空载转速，显然不安全，如果采用在转子回路串电阻，如图所示则就可以得到较低的安全速度，此时在cd段电机工作于倒拉反接制动状态（电机转子转速方向和旋转磁场的方向相反）,能耗制动,方法：切断三相交流，通以直流电源，形成固定磁场。和直流电机的能耗制动相似。优缺点：制动后期制动转矩和转速近似成正比，制动平稳。可以通过调节直流电流调节制动转矩（If=(2-3)IN）。不会反转。要及时切断直流电源，否则会烧毁电机？。需直流电源。,单相异步电动机,单相异步电动机为什么会旋转？为什么需要启动电容？其机械特性怎样？,单相异步电动机的磁场,单相异步电动机的磁场,单相异步电动机的启动,电容使B相电流超前A相电流90度。，使得A、B相绕组产生旋转磁场，该旋转磁场使得电机旋转，旋转速度达到一定时，切断串有电容的启动绕组。（也可不切除，相当于两相电机）单相电动机速度的改变不能靠改变电源接线，而要改变电容的串接位置。,同步电动机的基本概念,同步电机：旋转速度和旋转磁场的转速相同。组成结构：和异步电动机的不同之处是转子有励磁绕组、启动绕组，有时是永磁铁。作用：电动机（伺服电机）发电机功率补偿电机,同步电动机的工作原理和运行特性,机械特性,同步电机的功率因素,同步电动机的启动,由于惯性，电动机的转速不可能以开始就达到同步转速，因此会产生转子和定子磁场互相排斥，不能正常启动。需要采用特殊的方法启动：先采用异步电动机原理启动慢慢加大交流电源的频率,同步电动机异步启动原理,启动时先不加入直流励磁电源，只在定子上加上三相对称电压以产生旋转磁场，鼠笼绕组中产生感应电势，即产生感应电流，从而使转子转动起来，等转速接近同步转速时，再在励磁绕组中通入直流励磁电流，产生固定磁极的磁场，在定子旋转磁场与转子磁场的相互作用下，便可把转子拉入同步。转子达到同步速度后，启动绕组与旋转磁场同步旋转，即无相对运动，这时，启动绕组中便不产生电势和电流。,步电动机异步启动法原理接线图,1）励磁电路的转换开关QB投合到1的位置，使励磁绕组与直流电源断开，直接通过变阻器构成闭合回路以免启动时历次绕组受旋转磁场的作用产生较高的感应电势（电流），发生危险；2）按鼠笼式异步电动机的方法启动，给同步电动机的定子绕组加上额定电压，时转子转速升高到接近同步转速。必要时可采用降压启动；3）将励磁电路转换开关QB投合到2的位置，励磁绕组与直流电源接通，转子上形成固定磁极，并很快被旋转磁场拖入同步；至此，同步电动机的启动即告结束变阻器调节励磁电流，使同步电动机的功率因数调节到要求数值。,