电机与拖动基础及MATLAB仿真 教学课件 作者 陈亚爱 第3章 三相交流电动机的电力拖动.ppt

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1、电机与拖动基础及MATLAB仿真陈亚爱周京华编著李正熙主审Page2本课程的章节和内容绪论第1章变压器第2章三相交流电动机第3章三相交流电动机的电力拖动第4章直流电机第5章直流电动机的电力拖动第6章驱动和控制微电机第7章电动机容量的选择Page3第3章三相交流电动机的电力拖动本章内容3.1电力拖动系统基础3.2三相异步电动机的电力拖动3.3三相同步电动机的电力拖动3.4三相交流电动机的动态数学模型3.5实例（应用）3.6三相交流电动机电力拖动的仿真Page4本章教学基本要求1.熟悉电力拖动系统运动方程，掌握拖动转矩和负载转矩的概念。2.掌握典型负载转矩特性和三相异步电动机的机械

2、特性。3.熟悉分析三相异步电动机各种运行状态的基本方法。4.掌握三相异步电动机的起动、制动原理和特性。5.了解三相交流电动机的调速方法。6.掌握同步电动机的起动方法，了解同步电动机的调速和制动方法。7.了解同步和异步电动机的动态数学模型。Page5本章教学基本要求1．三相异步电动机的机械特性。2．三相交流电动机的起动、制动和调速。重点：同步和异步电动机的动态数学模型。难点：Page6Page7提问由三相交流电动机作为原动机拖动生产机械运转的一种拖动方式。什么是三相交流电动机的电力拖动？有什么作用？作用是将三相交流电能转换成机械能，拖动生产机械，并完成一定工艺要求。电力拖动系统由

3、电动机、传动机构、电源、控制设备和生产机械这几部分组成，如图3-1所示。Page83.1电力拖动系统基础图3-1电力拖动系统示意图传动机构生产机械控制系统电动机电源现代化生产中，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。3.1电力拖动系统基础Page9电力拖动系统有各种结构形式，最简单的是单轴电力拖动系统，即电动机直接与负载同轴，如图3-2所示。Page10由牛顿第二定律可知，作直线运动的

4、物体的运动方程为1．单轴电力拖动系统图3-2单轴电力拖动系统式中，F1、F2为作用在物体m上的作用力和反作用力（N）；m为物体的质量（kg）；a为加速度，（m/s2）；为惯性力（N）。3.1.1运动方程式3.1电力拖动系统基础（3-1）1．单轴电力拖动系统3.1.1运动方程式3.1电力拖动系统基础对于作旋转运动的物体：式中，T、TL为电动机的电磁转矩和负载转矩（N·m）；J为旋转系统的转动惯量（N·m·s2）；W为角速度（rad/s）；为角加速度（rad/s2）；为惯性转矩或称动态转矩（N·m）。（3-2）Page11工程中，常用飞轮矩GD2表示旋转物体的惯性，则转动惯量J也可

5、表示为1．单轴电力拖动系统3.1.1运动方程式3.1电力拖动系统基础图3-2单轴电力拖动系统式中，G为转动物体的重量（N）；r和D为惯性半径和直径（m）；g为重力加速度，g=9.8（m/s2）；GD2为飞轮矩（N·m2）。用转速n代替角速度W，即W=2pn/60，则旋转物体运动方程的实用公式为（3-4）（3-3）Page121）当T>TL，dn/dt>0，系统加速运行；2）当T=TL，dn/dt=0，系统匀速运行；3）当T

6、，习惯上设n顺时针为正，若电磁转矩T的方向与n方向相同时，T前取正号，相反则取负号；若负载转矩TL的方向与转速n的正方向相反时，TL前取正号，相同则取负号；惯性转矩的大小及方向，由电磁转矩与负载转矩的代数和决定。式（3-4）中转矩正方向的规定如下：Page132．多轴电力拖动系统3.1.1运动方程式3.1电力拖动系统基础实际生产中，许多生产机械的转速往往与电动机的转速不同，电动机与生产机械之间要加变速机构，形成了多轴系统，如图3-3所示。图3-3多轴电力拖动系统工程上，往往用单轴系统去等效代替实际的多轴系统，等效的单轴系统其负载转矩和飞轮矩是实际负载转矩和各传动轴的飞轮矩折算到

7、电动机轴上的折算值，折算的原则：折算前后系统传递的功率不变、系统的动能不变。Page14I↑若Ω↓T↑Φ↑P=TΩ=常数T∝CTΦI导线截面大铁磁材料多若Ω↑T↓节省材料2．多轴电力拖动系统3.1.1运动方程式3.1电力拖动系统基础工程上为了节省材料，电动机转速都较高，因为：生产机械要求低速，而电动机设计的转速较高，二者之间必有减速装置，故一般电力拖动系统多为多轴拖动系统。P=TΩ=常数Page15Page162．多轴电力拖动系统3.1.1运动方程式3.1电力拖动系统基础等效分析多轴系统采用