机电传动控制

期末考试要点

第3章 机电传动系统的静态与动态特性

运动方程的实用形式

T M －T L ＝J dw/dt

用转速 n 代替角速度ω，则

若 T M 或 T L 与 n 方向相同，则 T M 或 T L 为拖动转矩；

若 T M 或 T L 与 n 方向相反，则 T M 或 T L 为制动转矩。

动态转矩 T d ＝ T M － T L ；加速度 a ＝ dn/dt

静态转矩 TL

当T d ＝0时，a ＝0 ，表示系统处于稳态，系统为匀速运动。

当T d ≠0时，a ≠0 ，表示系统处于动态，

T d ＞0时，拖动转矩＞制动转矩，a 为正，系统加速运动；

T d ＜0时，拖动转矩＜制动转矩，a 为负，系统减速运动

判定TM 和TL 的性质

若 T M 或 T L 与 n 方向相同，则 T M 或 T L 为拖动转矩；

若 T M 或 T L 与 n 方向相反，则 T M 或 T L 为制动转矩。

负载的机械特性由负载性质决定，

按生产机械在运动中所受阻力的性质不同，分成几种类型：

① 恒转矩负载 —— 恒转矩型机械特性

② 泵与风机类负载 —— 通风机型机械特性

③ 恒功率负载 —— 恒功率型机械特性

④ 直线型负载 —— 直线型机械特性

第3章 直流电机的工作原理及特性

直流电动机的基本方程式

(1) 转矩方程式 T ＝ K m ΦI a

电磁转矩T 为拖动转矩，方向与n 相同

稳态时的转矩平衡 T = T L + T 0

(2) 电势方程式 E ＝ K e Φ n

电动势E 为反电势，它与外加电压产生

的电流I a 方向相反。

(3) 电压平衡方程式 U ＝E ＋I a R a

。电枢电压、电枢的反电势、电阻压降关系。

（4）功率平衡方程式 UI a ＝EI a ＋I a2R a

T M －T L ＝

dt dn GD 3752

Po ＝ P0 ＋P2 Po ＝ Pm ＋P Fe

第3章 直流电机的工作原理及特性

直流他励电动机的启动特性

起动方法：

直接起动

因为直接加额定电压起动的起动电流很大，

除了小容量的电动机可采用直接起动的方法外，

一般直流电动机都不采用这种方法。

限流起动

由启动电流I st ＝U ／R a 可知，常用的启动方法有两种：

① 降压启动

使电枢电压由U st 逐渐升至U N 。起动效果好但需专用设备。

② 电枢电路串接外加电阻启动

使外电阻由最大逐步减至零。起动设备简单但效果一般。

第4章 交流电动机的工作原理及特性

三相异步电动机的转矩与机械特性

1、固有机械特性

四个重要特殊点：

① 理想空载点A

T = 0，n = n 0（s =0）

② 额定工作点B

T = T N ，n = n N （s =s N ）

③ 启动工作点D

T = T st ，n = 0（s =1）

④ 临界工作点C

T = T max ，n = n m （s = s m ）

2.人为机械特性

①定子降压②定子串电抗③定子变频④转子串电阻

三相异步电动机的启动特性

生产机械对电动机启动的主要要求

（1）有足够大的启动转矩。

（2）在满足启动转矩要求的前提下，启动电流越小越好。（3）要求启动平滑，以减小对生产机械的冲击。

（4）启动设备安全可靠，力求结构简单，操作方便。

（5）启动过程中的功率损耗越小越好。

其中，（1）和（2）是衡量电动机启动性能的主要技术指标。一般场合下希望启动越快越好，以提高生产效P 1输入功率 P e 电磁功率

P Cua 电枢铜损耗

P e ＝ P 0 ＋P 2 P 0 ＝ P m ＋P Fe

P 1＝P e ＋P Cua

率。

三相异步电动机的启动特性

显异步电动机的启动特性

（1）启动电流大

一般Ist 可达I N的5～7倍

（2）启动转矩不大

虽然Ist很大，但S = 1，

cosϕ2很低，故Tst 却不大，

一般Tst = (0.8 ~ 1.5)TN。

然，异步电动机的这种启动性能和生产机械的要求是相矛盾的，为了解决这些矛盾，必须根据具体情况，采取不同的启动方法。采用什么启动方法，要根据实际情况而定。

三相异步电动机的制动特性

⑴反馈制动①正向反馈制动②反向反馈制动

⑵反接制动①电源反接制动②倒拉反接制动

⑶能耗制动①反抗性恒转矩负载②位能性恒转矩负载

三相异步电动机的启动特性

1.直接启动

2.非直接启动

⑴鼠笼式电动机降压启动法

⑵线绕式电动机启动法

①定子串电阻

②定子串电抗④自耦变压器

③Y-△⑤延边三角形

①转子串电阻

②转子串频敏变阻器

三相异步电动机的调速特性

⑴改变磁极对数p调速（变极调速）

⑵改变频率 f 调速（变频调速）

⑶改变转差率S调速①改变电压调速②转子串电阻调速

三相异步电动机的制动特性

⑴反馈制动⑶能耗制动

⑵反接制动①电源反接制动②倒拉反接制动

第5章控制电机与特种电机

步进电动机

步进电动机是一种将电脉冲信号转换成机械位移的机电执行元件。

每当一个脉冲信号施加于电机的控制绕组时，其转轴就转过一个固定的角度（步距角），顺序连续地发给脉冲，则电机轴一步接一步地运转。

直流伺服电动机

直流伺服电动机是一种小型直流电机，

它能将直流信号电压转换成转轴上的

角位移或角速度，以完成一定的控制任务。

其控制方式有电枢控制和磁场控制两种。