第五章 控制电机
第五章 控制电机控制电机一般是指用于自动控制、自动调节、远距离测量、随动系统以及计算装置中的微特电机。
它是构成开环控制、闭环控制、同步连接等系统的基础元件。
根据它在自动控制系统中的职能可分为测量元件、放大元件、执行元件和校正元件四类。
控制电机是在一般旋转电机的基础上发展起来的小功率电机，就电磁过程及所遵循的基本规律而言，它与一般旋转电机没有本质区别，只是所起的作用不同。
传动生产机械用的传动电机主要用来完成能量的变换，具有较高的力能指标(如效率和功率因数等)；而控制电机则主要用来完成控制信号的传递和变换，要求它们技术性能稳定可靠、动作灵敏、精度高、体积小、重量轻、耗电少。
当然传动用电机与控制电机也没有一个严格的界线，本章所介绍的力矩电动机、第十一章介绍的步进电动机等控制电机也起传动电机的作用。
至于旋转变压器与感应同步器等信号检测元件将在“数控机床”课程中介绍。
5.1 交流伺服电动机伺服电动机也称为执行电动机，在控制系统中用作执行元件，将电信号转换为轴上的转角或转速，以带动控制对象。
伺服电动机有交流和直流两种，它们的最大特点是可控。
在有控制信号输入时，伺服电动机就转动；没有控制信号输入，则停止转动；改变控制电压的大小和相位(或极性)就可改变伺服电动机的转速和转向。
因此，它与普通电动机相比具有如下特点：1． 调速范围广，伺服电动机的转速随着控制电压的改变而改变，能在很广的范围内连续调节；2． 转子的惯性小，即能实现迅速启动和停转； 3． 控制功率小，过载能力强，可靠性好。
一、两相交流伺服电动机的结构定子：定子绕组与单相电容式异步电动机的结构相类似。
定子用硅钢片叠成，在定子铁心的内圆表面上嵌入两个相差090电角度(即p /900空间角)的绕组，一个叫励磁绕组FW ，另一个叫控制绕组CW ，如图5.1所示，这两个绕组通常是分别接在两个不同的交流电源(两者频率相同)上，这一点与单相电容式异步电动机不同。
图5.1 交流伺服电动机的接线图转子：转子一般分为鼠笼转子和杯形转子两种结构型式。
鼠笼式转子与三相鼠笼式电动机的转子结构相似，杯形转子的结构如图5.2所示。
图5.2 杯形转子的结构图杯形转子通常用铝合金或铜合金制成空心薄壁圆筒，为了减少磁阻，在空心杯形转子内放置固定的内定子。
不同结构型式的转子都制成具有较小惯量的细长形。
目前用得最多的是鼠笼转子的交流伺服电动机。
交流伺服电动机的特点和应用范围见表5.1。
表5.1 交流伺服电动机的特点和应用范围种类型号结构特点性能特点应用范围鼠笼式转子SL与一般鼠笼式电机结构相同，但转子做得细而长，转子导体用高电阻率的材料。
励磁电流较小，体积较小，机械强度高，但是低速运行不够平稳，有时快时慢的抖小功率的自动控制系统动现象。
空心杯形转子SK转子做成薄壁圆筒形，放在内、外定子之间。
转动惯量小，运行平滑，无抖动现象，但是励磁电流较大，体积也较大。
要求运行平滑的系统二、工作原理1．基本的工作原理两相交流伺服电动机是以单相异步电动机原理为基础的，从图5.1看出，励磁绕组接到电压一定的交流电网上，控制绕组接到控制电压cU上，当有控制信号输入时，两相绕组便产生旋转磁场。
该磁场与转子中的感应电流相互作用产生转矩，使转子跟着旋转磁场以一定的转差率转动起来，其同步转速：pfn/60=，转向与旋转磁场的方向相同，把控制电压的相位改变0180，则可改变伺服电动机的旋转方向。
对伺服电动机的要求是控制电压一旦取消，电动机必须立即停转。
但根据单相异步电动机的原理，电动机转子一旦转动以后，再取消控制电压，仅剩励磁电压单相供电，它将继续转动，即存在“自转”现象，这意味着失去控制作用，这是不允许的。
2．消除自转现象的措施消除自转现象办法就是使转子导条具有较大电阻。
从三相异步电动机的机械特性可知，转子电阻对电动机的转速转矩特性影响很大，如图5.3所示。
转子电阻增大到一定程度，例如图中23r时，最大转矩可出现在1=S附近。
图5.3 对应不同转子电阻时的机械特性为此目的，把伺服电动机的转子电阻2r 设计得很大，使电动机在失去控制信号，即成单相运行时，正转矩或负转矩的最大值均出现在1m >S 的地方，这样可得出图5.4所示的机械特性曲线。
图5.4 控制电压为0时的机械特性图5.4中曲线1为有控制电压时伺服电机的机械特性曲线，曲线−+T T 和为去掉控制电压后，脉动磁场分解为正、反两个旋转磁场对应产生的转矩曲线。
曲线T 为去掉控制电压后单相供电时的合成转矩曲线。
从图看出，它与异步电动机的机械特性曲线不同，它是在第二和第四象限内。
当速度n 为正时，电磁转矩T 为负，当n 为负时，T 为正，即去掉控制电压后，单相供电时的电磁转矩的方向总是与转子转向相反，所以，是一个制动转矩。
由于制动转矩的存在，可使转子迅速停止转动，保证了不会存在“自转”现象。
停转所需要的时间，比两相电压f c U U 和同时取消、单靠摩擦等制动方法所需的时间要少得多。
这正是两相交流伺服电动机在工作时，励磁绕组始终是接在电源上的原因。
综上所述，增大转子电阻2r ，可使单相供电时合成电磁转矩在第二和第四象限，成为制动转矩，有利于消除“自转”，同时2r 的增大，还使稳定运行段加宽、启动转矩增大，有利于调速和启动。
因此，目前两相交流伺服电动机的鼠笼导条，通常都是用高电阻材料(如黄铜、青铜)制成，杯形转子的壁很薄，一般只有(0.2~0.8)mm ，因而转子电阻较大，且惯量很小。
三、特性和应用 1．控制特性两相交流伺服电动机的控制方法有三种：①幅值控制；②相位控制；③幅值-相位控制。
生产中应用幅值控制的最多，下面只讨论幅值控制法。
图5.5所示接线图为幅值控制的一种接线图。
图5.5 幅值控制电路原理图从图中看出，两相绕相接于同一单相电源，适当选择电容C ，使0c f 90相角差与U U ，改变R 的大小，即改变控制电压c U 的大小，可以得到图5.6所示的不同控制电压下的机械特性曲线簇。
图5.6 不同控制电压下的机械特性由图可见，在一定负载转矩下，控制电压越高，转差率越小，电动机的转速就越高，不同的控制电压对应着不同的转速。
这种维持0c f 90相角差与U U ，利用改变控制电压幅值大小来改变转速的方法，称为幅值控制方法。
2．应用举例交流伺服电动机可以方便地利用控制电压c U 的有无来进行启动、停止控制；利用改变电压的幅值(或相位)大小来调节转速的高低；利用改变c U 的极性来改变电动机转向。
它是控制系统中的原动机。
例如，雷达系统中扫描线的旋转，流量和温度控制中阀门的开启，数控机床中刀具运动，甚至连船舰方向舵与飞机驾驶盘的控制都是用伺服电动机来带动的。
图5.7所示为交流伺服电动机在自动控制系统中的典型应用方框图。
图5.7 交流伺服电动机典型应用原理框图由此看出，伺服电动机的性能，直接影响着整个系统的性能。
因此，系统对伺服电动机的静态特性、动态特性都有相应的要求，这是在选择电动机时应该注意的。
交流伺服电动机的输出功率一般是0.1W~100W ，其电源频率有50Hz 、400Hz 等几种。
在需要功率较大的场合，则应采用直流伺服电动机。
5.2 直流伺服电动机直流伺服电动机，通常用于功率稍大的系统中，其输出功率一般为1W~600W 。
图5.8(a)、(b)所示分别为他励式（传统型电磁式）、永磁式两种类型直流伺服电动机的原理电路图。
(a)他励式 (b)永磁式 图5.8 直流伺服电动机的原理电路图由上述电路原理图可知：直流伺服电动机的机械特性公式与他励直流电动机机械特性公式相同，即T ΦK K RΦK U n 2m e e c −=式中，c U ——电枢控制电压； R ——电枢回路电阻； Φ——每极磁通；m e K K ，——电动机结构常数。
除上述两种形式外，还有低惯量型直流伺服电动机，它有无槽、杯形、圆盘、无刷电枢几种。
它们的特点及应用范围见表5.2。
表5.2 直流伺服电动机的特点和应用范围种类 励磁方式产品型号 结构特点 性能特点 适用范围 一般直流伺服电动机电磁或永磁 SZ 或SY与普通直流电动机相同，但电枢铁心长度与直径之比大一些，气隙较小具有下垂的机械性和线性的调节特性，对控制信号响应快速。
一般直流伺服系统。
无槽电枢直流伺服电磁或永磁SWC电枢铁心为光滑圆柱体，电枢绕组用环氧树脂粘在电枢铁心表面，气隙较大。
具有一般直流伺服电动机的特点，而且转动惯量和机电时间常数需要快速动作、功率较大的直流伺服系电动机小，换向良好。
统。
空心杯形电枢直流伺服电动机永磁 SYK 电枢绕组用环氧树脂浇注成杯形，置于内、外定子之间，内、外定子分别用软磁材料和永磁材料做成。
具有一般直流伺服电动机的特点，且转动惯量和机电时间常数小，低速运转平滑，换向好。
需要快速动作的直流伺服系统。
印刷绕组直流伺服电动机永磁 SN 在圆盘形绝缘薄板上印制裸露的绕组构成电枢，磁极轴向安装转动惯量小，机电时间常数小，低速运行性能好。
低速和启动、反转频繁的控制系统。
无刷直流伺服电动机永磁 SW 由晶体管开关电路和位置传感器代替电刷和换向器，转子用永久磁铁做成，电枢绕组在定子上，且做成多相式。
既保持了一般直流伺服电动机的优点，又克服了换向器和电刷带来的缺点。
寿命长，噪音低。
要求噪音低、对无线电不产生干扰的控制系统。
由机械特性方程可以看出，改变控制电压cU或改变磁通Φ都可以控制直流伺服电动机的转速和转向，前者称为电枢控制，后者称为磁场控制。
由于电枢控制具有响应迅速、机械特性硬、调速特性线性度好的优点，的实际生产中大都采用电枢控制方式(永磁式伺服电动机，只能采取电枢控制)。
图5.9所示为直流伺服电动机机械特性曲线。
图5.9 直流伺服电动机机械特性曲线。
从图看出，在一定负载转矩下，当磁通Φ不变时，如果升高电枢电压c U ，电动机的转速就上升，反之，转速下降，当0c =U 时，电动机立即停止，因此，无自转现象。
直流伺服电动机与交流伺服电动机的机械特性比较，前者的堵转矩大，特性曲线线性度好，机械特性较硬。
缺点是有换向器，因而结构复杂，产生无线电干扰。
在确定系统采用何种电动机时，要综合考虑各种电动机的特点。
5.3直流力矩电动机在某些自动控制系统中，被控制对象的转速相对于伺服电动机的转速低得多，所以，两者之间常常必须用减速机构连接。
由于采用了减速器，一方面使系统装置变得复杂，另一方面它使闭环控制系统产生自激振荡的重要原因之一，影响了系统性能的提高。
因此希望有一种低转速、大转矩的伺服电动机。
力矩电动机就是一种能和负载直接连接产生较大转矩，能带动负载在堵转或大大低于空载转速下运转的电动机。
力矩电动机可分为如下几种：⎪⎩⎪⎨⎧⎩⎨⎧直流力矩电动机异步力矩电动机同步力矩电动机交流力矩电动机力矩电动机异步型交流力矩电动机的工作原理与交流伺服电动机相同，但为了产生低转速和大转矩，电动机做成径向尺寸大，轴向尺寸小的多极扁平形，虽然它的结构简单、工作可靠，但在低速性能方面还有待进一步完善。
机电传动控制第五版课后答案--最全版
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第一章绪论1、机电传动控制的目的是什么？答：机电传动控制的目的是将电能转变为机械能，实现生产机械的启动、停止、调速、反转以及各种生产工艺过程的要求，以满足生产的需要，提高生产效率和产品质量。
2、机电传动系统由哪些部分组成？答：机电传动系统通常由电动机、传动机构、生产机械、控制系统和电源等部分组成。
电动机作为动力源，将电能转化为机械能；传动机构用于传递动力和改变运动形式；生产机械是工作对象；控制系统用于控制电动机的运行状态；电源则为整个系统提供电能。
3、机电传动系统的运动方程式是什么？其含义是什么？答：运动方程式为 T M T L ＝J(dω/dt) 。
其中，T M 是电动机产生的电磁转矩，T L 是负载转矩，J 是转动惯量，ω 是角速度，dω/dt 是角加速度。
该方程式表明了机电传动系统中电动机的电磁转矩与负载转矩之间的平衡关系，当 T M ＞ T L 时，系统加速；当 T M ＜ T L 时，系统减速；当 T M ＝ T L 时，系统以恒定速度运行。
第二章机电传动系统的动力学基础1、为什么机电传动系统中一般需要考虑转动惯量的影响？答：转动惯量反映了物体转动时惯性的大小。
在机电传动系统中，由于电动机的转速变化会引起负载的惯性力和惯性转矩，转动惯量越大，系统的加速和减速过程就越困难，响应速度越慢。
因此，在设计和分析机电传动系统时，需要考虑转动惯量的影响，以确保系统的性能和稳定性。
2、多轴传动系统等效为单轴系统的原则是什么？答：多轴传动系统等效为单轴系统的原则是：系统传递的功率不变，等效前后系统的动能相等。
3、如何计算机电传动系统的动态转矩？答：动态转矩 T d ＝ T M T L ，其中 T M 是电动机的电磁转矩，TL 是负载转矩。
电机与电气控制案例第5章 典型生产设备的电气控制电路及常见故障分析
5.２ 案例２：平面磨床的电气控制
【案例说明】
磨床是用磨具和磨料（如砂轮、砂带、油石、研磨剂等）对工 件的表面进行磨削加工的一种机床，它可以加工各种表面，如平 面、内外圆柱面、圆锥面和螺旋面等。通过磨削加工，使工件的 形状及表面的精度、粗糙度达到预期的要求；同时，它还可以进 行切断加工。根据用途和采用的工艺方法不同，磨床可以分为平 面磨床、外圆磨床、内圆磨床、工具磨床和各种专用磨床（如螺 纹磨床、齿轮磨床、球面磨床、导轨磨床等），其中以平面磨床 使用最多。平面磨床又分为卧轴和立轴、矩台和圆台四种类型
6
（2）电动机M2拖动冷却泵。车削加工时，刀具与工件的温度较 高，需设一冷却泵电动机，实现刀具与工件的冷却。冷却泵电动 机M2单向旋转，采用直接起动、停止方式，且与主电动机有必要 的联锁保护。 （3）快速移动电动机M3。为减轻工人的劳动强度和节省辅助工 作时间，利用M3带动刀架和溜板箱快速移动。电动机可根据使 用需要，随时手动控制起停。 （4）采用电流表检测和监视电动机的负载情况。
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刀架的快速移动： 转动刀架快速移动手柄→压动限位开关SQ→接触器KM5通电， KM5主触点闭合，M3接通电源起动。
冷却泵控制： M2为冷却泵电动机，它是通过按钮SB6和SB5来实现起停控制。 （3）其他辅助环节分析 监视主回路负载的电流表通过电流互感器接入。为防止电动机起 动、点动和制动电流对电流表的冲击，电流表与时间继电器的延 时动断触点并联。如起动时，KT线圈通电，KT的延时动断触点未 动作，电流表被短接。起动后，KT延时断开的动断触点断开，此 时电流表接入互感器的二次回路对主回路的主电流进行监视。
19
3.成绩评分标准（见表5-1） 表5-1 成绩评分标准
序号 1 2
第五章交流伺服电动机
圆形磁场
3.幅值相位控制（电容控制）
激磁回路串联电容后接到相位和幅值都不变的激磁电源， 当改变控制电压幅值时，由于激磁回路电流发生变化，使激 磁绕组及其串联电容上的电压分布发生变化，从而使控制电 压与激磁绕组上的电压间的相位角也发生变化。
普通高等教育“十一五”国家级规划教材
n0 n s 100% 1000 975 100% 2.5% 1000 n0
交流伺服电动机的机械特性如图所示。 n
o
T 不同控制电压下的机械特性曲线 n=f(T), U1=常数
在励磁电压不变的情况下，随着控制电压的 下降，特性曲线下移。在同一负载转矩作用时， 电动机转速随控制电压的下降而均匀减小。
2.伺服电动机和伺服系统
2.4 交流伺服电机(AC Servo Motor)
结构特点和工作原理
交流伺服电机通常都是两相异步电机，在定子上有两个 空间相距90度的绕组，即控制绕组和励磁绕组。
f1
c1
c2
f2
普通高等教育“十一五”国家级规划教材
2.伺服电动机和伺服系统
工作原理：
与普通两相异步电机的相似之处：在二相对称绕组中通入 两对称电流，就会在气隙中产生圆形旋转磁场，转子导体 切割磁场所感应的电流与气隙磁磁场相互作用就产生电磁 转矩。当改变其中一相电流的大小或相位时，气隙磁场就 发生变化，电磁转矩随之变化，电机转速必然跟着改变， 从而实现对转速的控制。 区别：由于伺服电动机在自动控制系统中作为执行元件。 对其要求是：(1)转子速度的快慢能反应控制信号的强弱， 转动方向能反应控制信号的相位，调速范围要宽；（2） 无控制信号时，转子不能转动；（3）当电机转动起来以 后，如控制信号消失，应立即停止转动；（4）为减小体 积和重量，一般采用400、500 或1000Hz。
电机与电气控制技术-第五章工作台自动往返控制电路安装与调试
（7）按停止按钮SB1 （8）按正转起动控制按钮SB2
（9）按压热继电器reset键 （10）按reset键复位
观察现象
（1）电源指示灯亮 （2）检查负载接线端子三相电源是否正常 （1）正转接触器线圈吸合，主触点闭合，常开触点闭合 （2）电气元件动作是否灵活，有无卡阻或噪声过大等现象
（1）正转接触器线圈释放，反转接触器线圈吸合，主触点闭合 （2）电气元件动作是否灵活，有无卡阻或噪声过大等现象
（1）反转控制接触器线圈释放，正转控制接触器线圈吸合，主触点闭合 （2）电气元件动作是否灵活，有无卡阻或噪声过大等现象 （1）正转接触器线圈释放，反转控制接触器线圈吸合，主触点闭合 （2）电气元件动作是否灵活，有无卡阻或噪声过大等现象
（1）反转控制接触器线圈释放，正转接触器线圈释放，主触点闭合 （2）电气元件动作是否灵活，有无卡阻或噪声过大等现象 所有接触器线圈释放
检查主电路时（可断开控制电路），可以用手压下接触器的衔铁来代替接触器得电 吸合时的情况进行检查，依次测量从电源端（L1、L2、L3）到电动机出线端子（U、 V、W）上的每一相电路的电阻值，检查是否存在开路现象。
0 3 工作台自动往返控制电路调试
2.电路通断检测
检查控制电路时（可断开主电路），可将万用表表笔分别搭在FU2的进线端和零线 上，此时读数应为“∞”。分别按下起动按钮SB2、SB3时，读数应为相应回路接触 器线圈的电阻值；分别压下接触器KM1、KM2的衔铁，读数也应为相应回路接触器 线圈的电阻值。分别压下行程开关SQ1、SQ2，读数也应为相应回路接触器线圈的电 阻值。按住起动按钮SB2，再按下起动按钮SB3，测量值应先显示接触器KM1线圈电 阻值再显示无穷大，同样的方法来检查接触器、按钮、行程开关的互锁控制。
电机与电气控制技术(第五版)课件第5章
第三节 熔断器 1
熔断器广泛用于低压供配 电系统和控制系统中。当电路 发生短路或严重过载时，熔断 器自动熔断，从而切断电路， 起到保护作用。
熔断器结构简单，体积小 巧，工作可靠，是电气设备重 要的保护元件之一。
二、熔断器的保护特性及主要参数
第三节 熔断器 2 1. 熔断器的保护特性 表明流过熔体的电流大小与熔体熔断时间之间的关係特性。
第四节 交流接触器1
接触器是一种用途最为广泛的开关电器。它利用电磁、 气动或液动原理，通过控制电路来实现主电路的通断。接触 器具有通断电流能力强，动作迅速，操作安全，能频繁操作 和远距离控制优点，但不能切断短路电流，因此接触器通常 需与熔断器配合使用。接触器的主要控制对象是电动机，也 可用来控制其他电力负载，如电焊机、电炉等。
护。例如接触器、控制继电器、主令电器、起动器、电磁阀等。 (3)按触点动力来源分为手动电器和自动电器。
二、低压电器的性能参数 1.额定绝缘电压 电器最大的额定工作电压 2.额定工作电压 长期工作时能保证电器正常工作的电压值。 3.额定发热电流 长期工作时各部分的温度不超过极限值时流过的最大电流。 4.额定工作电流 能保证电器正常工作的电流值。 5.通断能力 电器在规定的条件下，能可靠接通和分断的最大电流。
第六节 继电器2
一.电磁式继电器 电磁式继电器可分电压继电器、电流继电器和中间继电器三种。电磁
式继电器结构、工作原理与接触器相似。
第六节 继电器3
二、时间继电器 1．时间继电器的结构和工作原理 它在电路中起着使控制电路延时动作的作用，即当继电器的感测机构接
收到外界动作信号后，要经过一段时间延时后触点才动作并输出信号去操纵 控制电路。
它由瓷质底座、瓷帽、瓷 套和熔体组成。螺旋式熔 断器具有较好的抗振性能， 灭弧效果与断流能力均优 于瓷插式熔断器，被广泛 用于机床电气控制设备中
计算机控制(第五章开关IO电机控制步进电机)
（七）电磁阀接口技术 电磁阀对气体、液体管道的开关进行控制。广泛应用于液 压机械、空调系统、热水器、自动机床等系统中。 电磁阀可分为交流和直流两类，根据其阀位和通道数目有 两位三通、两位四通、三位四通等。 下图为电磁阀的结构原理图。
交流电电磁阀常要使用双向可控硅驱动或用一个直流继 电器作为中间继电器控制。
下图为交流电磁阀的接口电路。MOC3041为光电耦合 器，用于触发双向晶闸管KS，以及隔离单片机和电磁阀系统。
（八）报警程序的设计
常用的报警方式有： 1、 声语言报警：电铃，电笛，频率可调的蜂鸣震 荡音响，集成电子音乐芯片，语音芯片等。 2、 显示报警：LED指示灯，闪烁的白炽电灯， LED、LCD数码管，LED、LCD图形显示器，CRT 显示器等。 3、 图形、声音的混合报警。
三、电机控制接口技术
电动机的应用非常广泛。电机分为动力电机和控制电机。 现代化生产对电机的性能要求越来越高：精度、速度、带 负载能力、灵活性、智能化等。 电机的控制用自动化控制设备，朝向集成化、微型化、智 能化方向发展。微机和单片机使电机控制产生革命性的飞跃。目 前已研制出了许多微机或单片机控制电机的系统及专用控制板。 不远的将来，智能化调速系统、电机一体化等会广泛应用。 （一）小功率直流电机调速原理 小功率直流电机的调速可通过控制电枢平均电压来实现。 用微机或单片机控制，通过改变电枢电压接通时间与通电周期的 比值（即占空比）来控制电机速度——此即脉冲宽度调制PWM。 电机转速由电枢电压Ua决定， Ua越大，电机转速越高。 电机通电时速度增加，断电时速度逐渐减小，控制通、断时间比 即可控制电机转速。 设电机全通电时的转速为Vmax，占空比为D=t1/T,则电机的 平均速度为：Vd=Vmax×D （近似的线性关系）
第五章同步发电机励磁自动控制系统解读
频率稳定性
电压稳定性
大干扰电压 稳定性
大干扰功角 稳定性
小干扰电压 稳定性
短期稳定性 短期稳定性
2019/1/1
短期稳定性 长期稳定性
长期稳定性
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电力系统稳定性的定义与分类
功角稳定性
表征着系统维持同步的能力，主要原因是发电机输入、 输出转矩平衡受到破坏，失步的形式可能是功角单调 增长，也可能是增幅振荡。分析时间为10~20s
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一 同步发电机励磁控制系统的任务
1、电压控制(调压精度0.5%) 2、控制无功功率分配 3、提高同步发电机并联运行的稳定性 4、改善电力系统的运行条件
改善异步电动机的自启动条件 为发电机异步运行创造条件
提高继电保护装置工作的正确性
5、水轮发电机组要求实行强行减磁
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I G cos K1
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2 控制无功功率分配—与无穷大母线并联运行
发电机励磁电流变化只是改变了机组的 无功功率Q和功率 角δ值的大小。
U G = 常数
G
I G
与无穷大母线并联运 行的机组，调节励磁 电流就可以改变发电 机的无功功率。
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2 控制无功功率分配—多台发电机并 联运行 并联发电机组无功功率分配取决
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小扰动小变速运行状态
1954年苏联学 者维.柯.维尼柯 大扰动小变速运行状态 夫《电力系统 大扰动大变速运行状态 机电过渡过程》
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电力系统稳定性的定义与分类
1 静态不稳定性
功角过大而失步（滑行失步） 1974年美国学者 大小扰动引起的振荡失步
第五章 直流电动机调速控制系统
其中，R是电枢回路总电阻，为系统固有参数， Idnom是对应额定负载时的电流， 也是固定的。所以，一般开环系统无法满足一定调速范围和静差率性能指标要求。
如果在负载增加的同时设法增大系统的给定电压 Un，就会使电动机电枢两端的 电压Ud增大，电动机的转速就会升高。若Un增加量大小适度，就可以使因负载增加 而产生的 n被Ud升高而产生的速升所弥补，结果会使转速n接近保持在负载增加前的 值上。 这样，既能使系统有调速能力，又能减少稳态速降，使系统具有满足要求的调 速范围和静差率。 系统组成如图 我们可以在与调速电动机 同轴接一测速发电机TG，这 样就可以将电动机转速 n 的大 小转换成与其成正比的电压信 号Un，把Un与Un相比较后， 去控制晶闸管整流装置以控制 电动机电枢两端的电压Ud就可 以达到控制电动机转速 n 的目 的。
（5-5）
上式表明，同一系统的调速范围、静差率和额定转速降落三者之间有密不可 分的联系。对静差率值要求越小，能得到的调速范围也将越小。
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例题
某生产机械由他励直流电动机拖动，采用降压调速，额 定负载下电动机的额定转速为 ，理想空载转 速 。降低电压以后的转速为 ，理想 空载转速 。试求： （1）调速范围D和静差率 ； （2）如果生产工艺要求静差率 20% ，则此时的调速范 围是多少？
5.1.3 直流调速的基础知识
直流电动机 电动机 交流电动机 直流调速系统
交流调速系统
直流电动机优点： 转矩易于控制，具有良好的起制动性能，在相当长的时间内，一直在高性能调速 领域占有绝对的统治地位。此外，直流调速技术方面的理论相对成熟，其研究方法和 许多基本结论很容易在其它调速领域内推广，所以直流调速一直是研究调速技术的主 流。 由于直流拖动控制系统在理论上和实践上都比较成熟，而且从控制角度来看， 它又是交流拖动控制系统的基础。因此，为了保持由浅入深的教学顺序，本章将对 直流调速的基本理论做较详细的介绍。
电机及其拖动基础选择题
第二章变压器第三张异步电动机第四章同步电机第五章直流电机第六章控制电机第七章电力拖动基础1.电动机的输出功率的大小取决于____。
（d22）A．电动机的额定功率B．负载转矩C．电动机的转速D．电动机的转速及负载转矩2.直流发电机输出电压是从____两端输出的。
（b42）A．换向器B．电刷C．励礠线圈D．都不是3.直流发电机中感应电势与____成比例。
（d42）A．励磁电流B．主磁极磁通C．转子转速D．转速与主磁极磁通4.并励直流电动机可通过____使其反转。
（b42）A．该变电源电压极性B．改变电枢绕组两端电压极性C．同时改变励磁电流及电枢电流的方向D．改变负载转矩的方向5.直流电动机通常用____方法启动。
（b42）A．直接起动B．电枢回路串电阻C．励磁回路串电阻D．空载启动6.____式直流电动机当负载转矩增大时，转速降最大（c42）A．他励B．并励C.串励D. 复励7.直流电动机电枢绕组中的电流是____。
（b42）A．直流的B．交流的C．脉动的D．恒定的8.并励直流电动机轴上负载转矩增大时，转速____.（b22）A．恒定不变B．略有下降C．大大下降D．略有上升9.电动机的额定功率是指额定运行时____。
（b21）A．消耗的电功率B．转速与转矩的乘积C．电压与电流的乘积E．输入，输出功率的平均值10.直流发电机额定功率是指其额定运行时____。
（4b1）A．原动机输入给它的功率B．输出端电压与电流的乘积C．电磁转矩与转速的乘积D．感应电势与电枢电流的乘积11.并励直流电动机轻载运行时，若励磁绕组断开，会引起____。
（b42）A．电动机停车B．电动机“飞车”C．转速达到理想空载转速D．转速不稳定12.并励直流电动机转速降低时，其电磁转矩____。
（a42）A．增大B．减小C．不变D．由负载决定13.变压器的铁芯用硅钢片叠成，是为了____。
（b11）A．防止铁芯振动B．减小涡流损耗C．安装方便D．节省铁芯材料14.变压器具有____作用。
电工学第五章
选用接触器时的注意事项
1．主触点的额定电压应大于或等于控制线路的额 定电压。
2．主触点的额定电流应等于或稍大于电动机的额 定电流。
3．吸引线圈的电压应与线圈所接入的控制回路电 压相符。
4．根据被控负载电流的种类选择直流接触器或交 流接触器。
3.低压断路器 断路器又称自动空气开关或自动空气断路器，是一种集
控制和多种保护功能于一体的自动开关。
DZ15系列塑壳式
DW16系列万能式
符号
安装及操作断路器时的注意事项
1．断路器应垂直安装，连接导线必须符合规定 要求。
2．工作时不可将灭弧罩取下，灭弧罩损坏应及 时更换，以免发生短路时出现电流不能熄灭的 事故。
3．脱扣器的整定值一经调好就不要随意变动。
4．随时检查触点有无烧灼情况，如有应及时修 复。
二、点动与连续运行控制电路
1.点动控制电路 （1）L1、L2、L3是三相交流 电源。
（2）断路器起隔离电源的作用。 （3）接触器主触点控制电动机 电路的通断。
（4）按钮控制接触器线圈电路 的通断。
（5）电动机M得电运转，断电 停转。
点动正转控制电路图
电气控制电路基本组成
电气控制电路
主电路
辅助电路
§5-4三相异步电动机的降压启动控制电路
全压启动：启动时加在电动机定子绕组上的电压为电动机的额定电 压，也称直接启动。
直接启动的优点是所用电气设备少，线路简单，维修量较小。但 直接启动时的启动电流较大，一般为额定电流的4~7倍。
在电源变压器容量不够大，而电动机功率较大的情况下，直接 启动将导致电源变压器输出电压下降，不仅会减小电动机本身的启动 转矩，而且会影响同一供电线路其他电气设备的正常工作。因此，较 大容量的电动机启动时，需要采用降压启动的方法。