第六章 控制电动机
电力拖动与控制——第六章
（2）灭弧罩灭弧
灭弧罩常用陶土、 石棉水泥或耐弧塑料 制成。
电弧进入灭弧罩后，电弧与灭弧罩接触， 能使电弧迅速冷却而熄灭。同时，灭弧罩还 可以分隔各路电弧，以防止发生短路。这种 灭弧装置可用于交流和直流灭弧 。
（3）磁吹灭弧 触点电路中串入一吹弧线圈。
铁心 吹弧线圈
图6-12 磁吹灭弧装置工作原理 zhil
直流接触器主要用于远距离接通和分断直 流电路以及频繁地使直流电动机起动、停止、 反转和反接制动。
其分类及用途见表6-2所示。 直流接触器的结构和工作原理与交流接触 器的基本相同。但是因为它主要用于控制直 流用电设备，因此具体结构和交流接触器有 一些差别。图6-19所示为直流接触器结构原 理图。
图6-19 直流接触器结构原理图 1—线圈 2—铁心 3—衔铁 4、7—接线柱 5—静触点 6—动触点 8—辅助触点 9—反作用弹簧 10—底板
动触点2
静触点1
图6-9 桥式触点灭弧原理
第三节 接触器
用于通断交直流主电路及大容量控制电路 及大容量控制电路的电器 。其主要控制对象 是电动机，也可用于其它电力负载。
接触器具有强大的执行机构、大容量的主 触点及迅速熄灭电弧的能力。当系统发生故 障时，能根据故障检测元件所发出的动作信 号，迅速、可靠地切断电源，并有低压释放 功能。与保护电器组合可构成各种电磁起动 器，用于电动机的控制及保护。
减小接触电阻措施：选用导电性好、耐磨性 好的金属材料；触点上装设接触弹簧。
三、电弧的产生和常用的灭弧方法
1.电弧的产生
电弧对电器的影响： 1）由于电弧的存在，使要断开的 电路没有断开； 2）电弧的温度很高，严重时使触 点熔化； 3）电弧向四周喷射，造成相间短 路，甚至火灾。
第六章 异步电动机矢量控制与直接转矩控制
图6-3 矢量控制系统原理
6.2 按转子磁链定向异步电动机矢量控制系统 6.2.1 按转子磁链定向的矢量控制方程 1.异步电动机在M-T坐标系上的数学模型 为了与一般的同步旋转d-q坐标系区别， 取d轴沿转子磁链Ψr的方向，称之为M轴；q轴逆 时针旋转90º，称之为T轴。这样就得到了按转 子磁链定向的两相同步旋转M、T坐标系。 在M-T坐标系上，磁链方程为 Ψms=Lsims+Lmimr Ψts=Lsits+Lmitr Ψmr=Lmims+Lrimr=Ψr （6-3） Ψtr=Lmits+Lritr=0 （6-4）
（2） 转矩方程 由磁链方程式(6-4),得 重写电磁转矩方程
Te =
itr = −
Lm its Lr
(6-10)
(6-6） 这个转矩表达式和直流电动机的很相似，当转 子磁链Ψr不变时,定子电流转矩分量的变化会 引起电磁转矩成正比的变化,没有任何推迟,这 正是我们所期望的关系。 但是考虑到Ψr也是被控对象,式(6-6)实际 上仍然是非线性的。他励直流电动机的磁通不 用控制就是常量，交流异步电动机的Ψr被控制 为常量,这仍然是两个完全不同的概念。
3 Lm np ψ r its Lr 2
（3）转差角频率方程
由电压矩阵方程式（6-5）的第四行展开得
0 = ω s ( Lm ims + Lr i mr ) + Rdqr itr
将磁链方程式（6-3）代入上式，得 整理后得
ωs = −
Rdqr
0 = ω sψ r + Rdqr itr
itr
ψr
（6-11）
6.1 矢量控制(VC：vector control)的基本思路 6.1.1 模仿直流电动机 粗略地讲，矢量控制是模仿他励直流电动 机的控制。忽略磁饱和及电枢反应的影响，直 流电动机的转矩方程为 Te=CT´IaIf
n控制电机资料
第六章 控制电机
6.1.2直流伺服电动机
1）结构特点
直流伺服电动机的 结构与直流电动机基本相 同。只是为减小转动惯量，电机做得细长一些。
励磁绕组和电枢绕组 分别由两个独立的电源 供电的他励方式
U1为励磁电压， U2为电枢电压
I2
I1
放+
+
U
大 U2 M
U1
器–
–
直流伺服电动机的接线图
第六章 控制电机
第六章 控制电机 6.1伺服电动机
伺服电动机又称执行电动机。其 功能是将输 入的电压控制信号 转换为轴上输出的 角位移和角 速度，驱动控制对象。
伺服电动机可控性好，反应迅速。是自动控 制系统和计算机外围设备中常用的执行元件。 伺服电动机可分为两类：
交流伺服电动机 直流伺服电动机
第六章 控制电机
6.1.1交流伺服电动机
第六章 控制电机
应用： 直流伺服电机的特性较交流伺服电机硬。通常
应用于功率稍大的系统中，如随动系统中的位置控 制等。
直流伺服电机输出功率一般为 1-600W 。
第六章 控制电机
问题一：交流伺服电动机当控制电压为零 时，为什么能够迅速停止 ？
因为交流伺服电动机转子电阻很大，使发生最大 电磁转矩的转差率ｓm＞1。这样，伺服电动机单相运行产 生的合成转矩将和普通鼠笼转子的情况相反。转子电阻很 大时，脉振磁场分解的正、反相旋转磁场在ｓ＞1时产生的 电磁转矩将比在ｓ＜1时产生的转矩大，所以运行中，若交 流伺服电动机控制电压为零，伺服电动机处于单相运行状 态，此时与转子同向的旋转磁场产生的转矩将小于与转子 反向的旋转磁场产生的转矩。因而总的合成电磁转矩将变 成制动转矩，在电磁制动转矩的作用下，电动机就能够迅 速停止。第六章 控制电机源自控制信号+
华中科技大学-机电传动-第六章-控制电机
直线电动机原理
直线异步电动机的推力公式与三相异步电动机转矩公式 相类似，即
F KpI2m cos2
式中：K ——电机结构常数； p ——初级磁极对数； I2 ——次级电流；
m ——初级一对磁极的磁通量的幅值； cos 2 ——次级功率因数。
（1-23）
直线电动机原理
在推力作用下，次级运动速度应小于同步速度， 则滑差率为:
（1-19）
直线异步电动机的结构
直线电动机是由旋转电动机演变而来的，结构类似 于将其旋转电动机切割并展开铺平而成
动子
定子 短初级
短次级
（1-20）
直线电动机原理
直线电动机初级的多相 绕组通入多相电流后， 也会产生一个行波气隙 磁场B，这个磁场的磁 感应强度按通电的相序 顺序作直线移动。 显然行波的移动速度与旋转磁场在定子内圆表面的线 速度是一样的，这个速度称之为同步线速，用 v s 表示， 且
vs v S vs
v (1 S )vs 2 f (1 S ) 次级移动速度 上式表明直线异步电动机的速度与电机极距及 电源频率成正比，因此，改变极距或电源频率 都可改变电动机的速度。 与旋转电动机一样，改变直线异步电动机初级 绕组的通电相序，就可改变电动机运动的方向， 从而可使直线电动机作往复运动。
（1-25）
直线电动机XY工作台
（1-26）
直线电动机用于PCB钻孔
（1-27）
v s 2 f (cm/s)
式中， ——极距(cm)； f ——电源频率(Hz)。
（1-21）
直线电动机原理
F
v
在行波磁场B切割下，次级导条将产生感应 电势和电流 ，所有导条的电流和气隙磁场 相互作用，产生切向电磁力F。由于初级是 固定不动的，那么，次级就顺着行波磁场运 动的方向作直线运动v。
运动控制系统-第6章 同步电动机变压变频调速系统
2
当负载转矩加大为 TL4时，转子减速使角θ 增加，电磁转矩 Te减4 小，导致θ继续，最 终，同步电动机转速偏离同步转速，这种 现象称为“失步”。
2
在 的范围 内，2 同步电动机不 能稳定运行，将产 生失步现象。
Te
Te3
Te4
0
3 4
2
图6-4 在 的范围内，
2
Te1
TL1
3U s Es
m xd
sin1
0
2
当负载转矩加大为 时，转子减速使角θ增加，
当 衡，
，电磁 转 2矩 2
和TL负2 载转矩
Te 2
又达到平
TL2
Te 2
TL2
3U s Es
m xd
s in 2
同步电动机仍以同步转速稳定运行。
0
2
若负载转矩又恢复
为 TL1，则角 恢 复
3. 梯形波永磁自控变频同步电动机即无刷直 流电动机——以梯形波永磁同步电动机为 核心的自控变频同步电动机，由于输入方 波电流，气隙磁场呈梯形波分布，性能更 接近于直流电动机，但没有电刷，故称无 刷直流电动机。
无刷直流电动机实质 上是一种特定类型的
iA eA eA
同步电动机，气隙磁 场和感应电动势是梯
第6章
同步电动机变压变频 调速系统
同步电动机直接投入电网运行时，存在 失步与起动两大问题，曾一直制约着同 步电动机的应用。同步电动机的转速恒 等于同步转速，所以同步电动机的调速 只能是变频调速。
变频调速的发展与成熟不仅实现了同步 电动机的调速问题，同时也解决了失步 与起动问题，使之不再是限制同步电动 机运行的障碍。
永磁同步电动机的转子用永磁材料制 成，无需直流励磁。
【机电传动控制-辅导】(邓星钟)第6章要点概况
第六章控制电机6.1 知识要点6.1.1 基本内容1.控制电机的主要特点控制电机的基本结构和基本工作原理与普通电机大体相同,但它的主要作用不是进行能量转换,而是用来完成信息的传递和变换。
对它的基本要求是:具有良好的可控性,即易于控制和调节;具有快速的响应性能,即要有较大的启动转矩和较小的转动惯量;精确度要高,误差要小等。
2.交流伺服电动机交流伺服电动机是一种小型或微型两相异步电动机, 其工作原理与电容分相式单相异步电动机相同。
为满足伺服电动机的控制要求,必须设法消除伺服电动机的“自转”现象,因此,要求其转子电阻值设计得很大,使电机在失去控制信号而单相运行时,正转矩或负转矩的最大值均出现在 S m >1的地方,交流伺服电动机可有三种转速控制方式:幅值控制、相位控制和幅相控制,其实质都是利用改变正、反向旋转磁势的大小,以改变 T +和 T-的大小,借此改变合成转矩的大小来达到改变电动机运行速度的目的。
交流伺服电动机结构简单、运行可靠、维护简便、转动惯量小,它广泛用于功率较小的控制系统中。
3.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极控制两种,前者应用较广。
直流伺服电动机启动转矩大、特性较硬且线性度好、调节范围广、体积小、效率高,因此多用于功率较大的控制系统中。
4.力矩电动机力矩电动机是一种能够长期处于启动 (堵转状态下工作的低转速、大转矩的执行电机。
直流力矩电动机的工作原理和直流伺服电动机相同,仅在结构上有所区别,前者一般作成扁平形。
它主要采用永磁式电枢控制方式。
由于它反应速度快、特性硬度大且线性度好、精度高,能在堵转和低速下运行,所以, 特别适用于对速度和位置的控制精度要求很高的系统中,它与高精度的检测元件、放大元件和校正环节等组成的闭环控制系统,其稳定运行转速可低达每天转 1/4转,调速范围可达几万至几十万,位置精度可达到角度的秒级。
第六章第四节三相异步电动机的典型控制电路.
1、图示为淡水柜（压力水柜）自动控制线路，当SA向下合自动位置时，该电路能实现______控制。
A．两地自动B．电机连续运转自动起动C．双位自动D．依电压大小自动起动2、海（淡）水柜必须采用密闭式压力水柜，将水位的高低变为气压的高低，以高低压压力继电器作为控制元件实现水位的双位控制。
其密闭水柜示意图与水泵自动起停控制线路如图所示。
若将压力继电器的两个触点位置互换，在水位低于H L时，将SA合自动位置，在合上QS后，会出现______。
A．电机立即起动，水泵给水，当水位达到H L时，水泵停B．电机立即起动，水泵给水，当水位达到H H时，水泵停C．电机不能起动D．电机立即起动，水泵给水，但当水位达到H H时，水泵仍供水不停3、如图为电动机的控制线路图,如果KM R的常闭辅触头和KM F的常闭辅触头取消，并将该处电路短接，当电动机正转时，按下反转按钮SB R，则______。
A．FR动作B．KM F线圈烧毁C．FU4、FU5熔断D．FU1 、FU3熔断4、如图为电动机的控制线路图,若KM R的常闭辅触头与KM F的常闭辅触头位置交换，则______。
A．按下SB F电机反转；按下SB R电机正转B．按下SB F，FU1、FU3熔断C．按下SB F，KM F出现衔铁不停地吸合、释放现象D．热继电器动作5、如图为电动机的控制线路图,该线路的功能______。
A．多地点起停控制B．具有能耗制动起停C．单方向转动起停控制D．正、反转起停控制6、如图为电动机的控制线路图,该线路中，没有______。
A．失压保护B．零压保护C．过载保护D．超速保护如图为电动机的控制线路图,若被取代，其他7、线路未改动，则______。
A．线路功能不变B．正向可以起动；反向不能起动C．正向不能起动；反向不能停机D．只能反转8、如图为电动机的正反转控制线路图,该线路中不含有______控制环节。
A．自锁B．互锁C．连锁D．点动9、如图所示，为电动机正、反转控制电路，若仅按钮SB F的常开触点粘连成闭合状，即使按下SB F也不能打开，其他均正常，则会出现______。
机械电子学-第6章 步进电动机的驱动与控制
认识步进电动机
功能 • 将电脉冲信号转换成转角或转速信号。 • 转角 ∝脉冲信号的个数； • 转速 ∝脉冲信号的频率。 • 转向取决于脉冲信号的相序
f
相
f N
通电脉冲频率 拍数
步进电动机的特点
2) 步距角
步进机通过一个电脉冲转子转过的角度,称为步距角。
S
360 ZrN
N:一个周期的运行拍数 Zr：转子齿数
如：Zr=40 ,
N=3 时
S
360 40 3
3
1 单拍制
拍数：N=km m:相数 k=
整步
2 双拍制
半步
步距角不受各种干扰因素的影响。
步进电动机的特点
2) 步距角
步进电动机的特点
3) 转速
每输入一个脉冲，电机转过
S
360 ZrN
即转过整个圆周的1/(ZrN）, 也就是1/(ZrN）转
因此每分钟转过的圆周数，即转速为
n
60f ZrN
60f 360 360Z r N
s f
6
(r / min)
步进电动机的特点
4)误差不长期积累。 5）可实现数字信号的开环控制，控制系统廉价。 6）步进电机具有自锁能力
齿距角 为使转、定子的齿对齐，定子磁极上的小齿， 齿宽和齿槽和转子相同。
工作原理：假设是单三拍通电工作方式。
（1）A 相通电时，定子A 相的五个小齿和转子对 齐。此时，B 相和 A 相空间差120，含
120/9 = 13 1 齿 3
A 相和 C 相差240，含240/ 9 =26 2个齿。所以， A 相的转子、定子的五个小齿对齐时，3B 相、C 相不能 对齐，B相的转子、定子相差 1/3 个齿（3），C相的 转子、定子相差2/3个齿（6）。
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矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。