题目电气传基础知识（总第2讲）.doc

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1、题目：电气传动基础知识（总第2讲）讲授内容提要：电气传动系统的负载特性、变频器及其特点。教学目的：掌握电气传动系统的负载特性，掌握变频器及其特点的相关知识。教学重点：重点电气传动系统的三种典型负载特性。教学难点：电气传动系统的负载特性。采用教具和教学手段：多媒体图片展示及实物展示。授课时间：2014年9月2日授课地点：第一教学楼1218教室注：此页为每次课首页，教学过程后附；以每次（两节）课为单元编写教案。第二讲1.3电气传动系统的负载特性阻转矩：何机械在运行过程中，都有阻碍其运动的力或转矩，称之为阻力或阻转矩。负载转矩在极

2、大多数情况下，都呈阻转矩性质。电气传动系统的负载特性：包负载机械特性和负载功率特性。负载机械特性通常是指负载阻转矩与负载轴上转速之间的关系。负载功率特性通常是指负载消耗的功率与负载轴上转速之间的关系。电气传动系统的负载特性一般分为三种类型：恒转矩负载特性、恒功率负载特性、二次方率负载特性。1、转矩负载特性恒转矩负载是指那些负载转矩的大小，仅仅取决于负载的轻重，而与转速大小无关的负载。转矩特点：TL＝常数功率特点：：PL＝∝nL,负载功率与转速成正比2、恒功率负载特性恒功率负载指负载转矩TL的大小与转速n成反比，而其功率基本维

3、持不变的负载。各种薄膜的卷取机械是恒功率负载的典型例子之一。功率特点：PL＝Fv＝常数，负载功率的大小与转速的高低无关。转矩特点：TL＝Fr，F——卷取物的张力，r——卷取物的卷取半径。根据负载的机械功率PL和转矩TL、转速nL之间的关系，有：,即负载阻转矩的大小与转速成反比。3、二次方率负载特性二次方律负载是指转矩与速度的二次方成正比例变化的负载，例如：风扇、风机、泵、螺旋桨等机械的负载转矩。负载转矩：TL＝T0+KT负载功率：PL＝P0+KP（T0、P0分别为电动机轴上的转矩损耗和功率损耗）(KT、KP分别为二次方律负载

4、的转矩常数和功率常数)特别提示：事实上，无论是哪一类负载特性，即使在空载的情况下，电动机的输出轴上也会有空载转矩和空载损耗，如磨擦转矩及其功率损耗等。因此严格地讲，负载阻转矩表达式应为 ，负载消耗的功率表达式为 。1.4变频器及其特点异步电动机调速系统的种类很多，但是效率最高、性能最好、应用最广泛的是变频调速系统，其中的关键是如何把固定电压、固定频率的交流电变换为可调电压、可调频率的交流电，这些要求恰恰就是变频器的任务。1、变频器的概念通俗地讲，变频器就是一种静止式的交流电源供电装置，其功能是将工频交流电(三相或单相)变换成

5、频率连续可调的三相交流电源。精确的概念描述为：利用电力电子器件的通断作用将电压和频率固定不变的工频交流电源变换成电压和频率可变的交流电源，供给交流电动机实现软启动、变频调速、提高运转精度、改变功率因数、过流/过压/过载保护等功能的电能变换控制装置称作变频器，其英文简称为VVVF(VariableVoltageVariableFrequency)。变频器的控制对象是三相交流异步电动机和同步电动机，标准适配电机极数是2/4极。变频电气传动的优势：1.平滑软启动，降低启动冲击电流，减少变压器占有量，确保电机安全；2.在机械允许的情

6、况下可通过提高变频器的输出频率提高工作速度；3.无级调速，调速精度大大提高；4.电机正反向无需通过接触器切换；5.非常方便接入通讯网络控制，实现生产自动化控制。2、变频器的特点变频器诞生于20世纪80年代。随着微机技术、电力电子技术和调速控制理论的不断发展，通用变频器主要经历以下几个发展阶段：20世纪80年代初期的模拟式、20世纪80年代中期的数字式、20世纪90年代以后的智能式、多功能型通用变频器。通用变频器发展主要有以下特点：（1）功率器件不断更新换代变频器的发展受到电力半导体器件的限制。20世纪80年代初主要使用门极可

7、关断晶闸管GTO，开关频率低，变频器的调速性能较差。20世纪80年代后期主要使用大功率晶体管GTR，其开关频率一般在2kHZ以下，载波频率和最小脉宽都受到限制，难以得到较为理想的正弦脉宽调制波形，并使异步电机在变频调速时产生噪声。20世纪90年代以后主要使用绝缘栅双极晶体管IGBT、集成门极换流晶闸管IGCT，其开关频率达到20kHZ以上，变频器的调速性能更优。（2）应用范围不断扩大在纺织、印染、塑胶、石油、化工、冶金、造纸、食品、装卸搬运、铁路运输等行业都有着广泛应用。随着各种专用变频器的出现，变频器的应用领域将会进一步扩

8、大，可以说有交流电动机的地方就会有变频器。（3）控制理论不断成熟　早期通用变频器主要采用恒压频比（V/F）和SPWM控制方式，随着矢量控制技术、直接转矩控制技术的出现，交流电动机的变频调速机械特性可以和直流电动机的调压调速机械特性相媲美。随着变频调速控制技术的不断成熟、功率电子器件的不断发