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《电力拖动自动控制系统》第三版陈伯时详解


计算旋转物体的转动惯量分两种情况:
1.旋转轴通过该物体的重心
k
J ri2 mi i 1
mi 该物体某个组成部分的质量; ri--该部分mi的重心到旋转轴的距离。
对于质量连续分布的物体用相应的定积分计算如下
J r2dm V
2.旋转轴为不通过该物体重心的任意轴时,该物体的 转动惯量是它围绕着不通过其重心的任意轴旋转的转 动惯量(J)与它围绕穿过自身重心且平行于该任意轴 线旋转的转动惯量(J’)之和。
闭环控制的直流调速系统
转速、电流双闭环直流调速 系统和调节器的工程设计方法
注:教材1为顾绳谷教授主编《电机及拖动基础》下册 教材2为陈伯时教授主编《电力拖动自动控制系统》
第二篇 交流拖动控制系统
绪论2
(教材1)
第6章
(教材2)
异步电机及其拖动
笼型异步电动机变压变频调速 系统(VVVF系统)
第7章 绕线转子异步电机双馈调速系统 ---转差功率馈送型调速系统
概况
电机拖动的发展:
直流拖动---无耦合、调速性能好,但是结构复杂、难维护、
价格昂贵、转动惯量大等
交流拖动---强耦合、调速性能差,但是结构简单、易维护、价格
便宜、转动惯量小等
直流拖动
电力电子技术 和 控制技术的发展
交流拖动---基本无耦合、调速性能好等
性质与任务
性质:是电气工程及其自动化专业的专 业基础课;
T
Tz
GD 2 375
dn dt
(3)
式中,GD 2称为飞轮惯量( N m2),GD 2 4gJ
由式(3)可知电机的各种运动状态:
1、当 T Tz 2、当 T Tz
3、当 T Tz
dn 0 dt
dn 0 dt dn 0 dt
电动机静止或等速旋转,电力拖动 系统处于稳定运转状态下。 电力拖动系统处于加速状态
概况
电能是现代大量应用的一种能量形式。 电能的生产、变换、传输、分配、使用
和控制等,都必须利用电机量转换还是控制电 机的信号变换,都是通过电磁感应作用 而实现的。
概况
电机的发展可以分成三个时期: 1.直流电机的产生和形成; 2.交流电机的形成; 3.电机理论、设计和制造工艺逐步达到 完善;
第8章 同步电动机变压变频调速系统
电力拖动系统的动力学基础
1.了解电力拖动基本概念; 2.熟悉电力拖动系统运动方程式; 3.掌握拖动转矩和负载转矩的概念。 重点: 运动方程式和负载转矩。
第一节 电力拖动系统的运动方程式
电力拖动装置常包含电动机、工作机构、控制设备 及电源等四个组成部分。
8)圆柱体(圆杆),转轴垂直于圆杆的轴线且距离 圆杆一端的距离为d
J m (4L2 3r 2 12dL 12d 2 ) 12
J J mL2
J J 'mL2
根据以上方法,可以推导出几 种常见的旋转物体转动惯量的计算 方法如下:
1)以ρ为半径,以O为旋转轴线,质量为 m的旋转小球(小球自身的半径与ρ相比 充分小)的转动惯量:
J m2
2)圆环柱体
J
m 2
(12
2 2
)
3)圆柱体自身的中轴线O为旋转轴线
J m 2 2
电力拖动系统处于减速状态
二、运动方程式中转矩的正负符号分析
运动方程式的一般形式
T
(Tz )
GD 2 375
dn dt
规定某个转动方向为正方向,则转矩T 正向取正,反向取负;阻 转矩Tz 正向取负,反向取正。
三、各种形状旋转体转动惯量的计算
近年来,随着制造业自动化程度的提高,各种各样 的机器人越来越广泛地应用于生产第一线。这一类生产 机械的转动惯量是机器人控制系统中的重要参数,因此, 需要计算各种形状旋转体的转动惯量。
4)长度为L,宽度为d,质量为m的长方体 J m (L2 d 2 ) 12
如果宽度d与长度L相比充分小, 则为 J m L2 12
5)长方体的质量为m,以O为旋转轴线
J
m 3
(12
2 2
12 )
6)旋转圆锥体 J 0.3mr2
7)圆柱体(圆杆),转轴垂直于圆杆的轴线且穿过它的重心
J m (L2 3r 2 ) 12
任务:掌握交、直流电机拖动的工作原 理(教材1)以及交、直流电机调速控制 系统的分析与设计等(教材2)。
注:教材1为顾绳谷教授主编《电机及拖动基础》下册 教材2为陈伯时教授主编《电力拖动自动控制系统》
第一篇 直流拖动控制系统
绪论1
(教材1)
第1章
(教材2)
第2章
(教材2)
电力拖动系统的动力学基础 直流电机及其拖动
《电机拖动与控制技术》
电气工程系
郑诗程
2014.02
电机在国民经济中的应用
电机是完成多种能量形式转换的有效 工具,而电能又是最容易实现传输、变换
的能量形式,可以说,如果没有电机就没 有现代工业,下面就电能的产生、传输和
利用等多个方面来说明电机在国民经济中 的作用。
一个完整的发电、传输、用电系统
葛洲坝水利枢纽工程
一、运动方程式
由牛顿运动定律,可得
对于直线运动
F
Fz
m
dv dt
(1)
对于旋转运动
T
Tz
J
d dt
(2)
T : 拖动转矩; TZ :阻转矩或负载转矩; J d :惯性转矩或加速转矩 。
dt
式中 m与G——旋转部分的质量(kg)与重量(N)
ρ 与D——惯性半径与直径(m)
可推出常用的运动方程式如下
电动自行车?
拖动? 电力拖动?
在许多情况下,电动机与工作机构并不同轴(因为电动机速度 较快而工作机构速度一般较慢!),而在二者之间有传动机构,它 把电动机的运动经过中间变速或变换运动方式后再传给生产机械的 工作机构 。
电机传动机构
斜齿轮减速电机
采用电力拖动主要原因
现代化生产中,多数生产机械都采用 电力拖动,主要原因是 : 1. 电能的运输、分配、控制方便经济。 2. 电动机的种类和规格很多,它们具有 各种各样的特性,能很好的满足大多数 生产机械的不同要求。 3. 电力拖动系统的操作和控制简便,可 以实现自动控制和远距离操作等等。
概况
对电机的要求由 性能良好、运行可靠、单位容量的重
量轻、体积小(旋转电机)等发展到 高精度、快响应的(控制电机),如
今控制电机已经成为一个非常重要的分 支。
概况
电力拖动控制系统最初是继电器-接触 器型的,属于有触点、断续型控制系统, 也称为继电器-接触器自动控制系统。
电力拖动控制系统现在是无触点、连续 型控制系统(采用功率器件)。
三峡电站
三峡水力发电机组
三峡电站的水轮发电机-当时全球最大的水轮发电机
全国最大的火力发电厂江苏谏壁发电站
火力发电机组
丹麦生产的风力发电机组
大型电力变压器
配电变压器
电路板上所使用的低压变换变压器
手机震动电机
直流电机
直流电机模型
直流电机模型
电动自行车所用的无刷直流电机
交流异步电机
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