マインドマップギャラリー 電気機械式トランスミッション制御マインドマップ
DCモーターの動作原理と特性、ACモーターの動作原理と特性など、電気機械式トランスミッション制御に関するマインドマップです。
2023-11-06 11:50:07 に編集されました電気機械式トランスミッション制御
第1章 概要
電気機械伝達システムの構成
電気制御システム
電気駆動または電気機械トランスミッション
機械的な可動部品
電気機械伝達
電気機械トランスミッションの定義: 電気機械トランスミッションは、電気トランスミッションまたは電気ドライブとしても知られ、生産機械を駆動する原動機として電気モーターを使用するシステムの一般名を指します。
電気機械伝送の目的:電気エネルギーを機械エネルギーに変換し、生産機械の起動、停止、速度調整を実現し、さまざまな生産プロセスの要件を満たし、生産プロセスの正常な進行を保証します。
電気機械伝達のタスク
電気エネルギーを機械エネルギーに変換する
生産機械の起動・停止・速度調整を実現
さまざまな生産プロセスの要件を満たします
生産プロセスが正常に進行していることを確認する
電気機械伝達装置の開発
グループドラッグ: 1 つのモーターが 1 つの垂直軸と複数の生産マシンをドラッグします。
シングルモータードラッグ: 1 つのモーターが 1 台の生産機械を駆動します。
マルチモータードラッグ: 生産機械はさまざまなモーターによって駆動されます。
第 2 章 電気機械伝送システムの動的基礎
電気機械伝達の運動方程式
計算式 TM-TL=Td
TM、TL、nの方向を決定する
モーター速度 n の方向は次のように指定されます。
TM と n が同じ方向に回転している場合、それは です。反対方向に回転している場合、それは - です。
TL と n が同じ方向に回転する場合は - になります。
TM は 、ドラッグトルク TM は - 、制動トルク
TL は -、ドラッグトルク TL は制動トルク。
カテゴリー 3
TM=TL、Td=0、定速、静トルク
TM>TL、Td=正の値、加速度、動トルク
TM<TL、Td=負の値、減速度、動トルク
電気機械伝達システムが安定して動作するための条件
二重の意味:
システムは一定速度で動作できる必要があります
外部干渉によってシステムの速度がわずかに変化した場合、干渉が除去された後にシステムが元の動作速度に戻ることができるようにする必要があります。
システムの安定稼働のための必要十分条件
電動機の機械的特性曲線 n=f (TM) と生産 (負荷) 機械の特性曲線 n=f (TL) の間には交点があります。
速度 n > 平衡点、TM<TL の場合、 速度n < 平衡点の場合、TM>TL
ある点が安定平衡点であるかどうかを分析しますか?
nが大きい場合、TM<TLになるのでしょうか?
n時間、TM>TLですか?
すべてが満たされる場合、この点は安定平衡点です
第3章 DCモータの動作原理と特性
モーターの分類
DCモーター:動作電圧または出力電圧がDCです
DC モーター: 電気エネルギーを機械エネルギーに変換します。
DC 発電機: 機械エネルギーを電気エネルギーに変換します。
ACモーター:動作電圧はACです。
DCモーターの構成
ステータ部
主に、ステータコアとそれに巻かれた界磁巻線の 2 つの部分で構成されます。
機能: 主磁場を生成し、モーターを機械的にサポートします。
ローター部
主に、電機子コアと電機子巻線の 2 つの部分で構成されます。
機能: 誘導電位または機械的トルクを生成してエネルギー変換を実現します。
整流子
ブラシ装置
DCモーターの基本動作原理
主磁極: 励磁巻線に直流電圧が印加され、励磁電流が流れて固定子コアに固定磁界を生成します。つまり、固定子の主な機能は主磁界を生成することです。
電機子巻線: 固定磁界内で回転し、誘導起電力または機械的トルクを生成してエネルギー変換を実現します。
整流子: 発電機の場合、その機能は電機子巻線に誘導された交流電位をブラシ間の直流電位に変換することです。 電気モーターの場合、その機能は外部 DC 電流を電機子巻線の交流に変換して、一定の電磁トルクを生成することです。
起電力の方向は、電流または印加電圧の方向と逆になります。 逆起電力 起電力の方向は電流または印加電圧の方向と同じです。 電力起電力
起電力、電磁トルク、電機子電流
DCモーター
DCモーター:個別励磁、分路励磁、直列励磁、複合励磁
機械的性質
機械的特性 硬度: 機械的特性の真直度の尺度。つまり、トルク変化 dT とその結果生じる回転速度変化 dn の比です。
機械的特性の硬さに基づいて、モーターの機械的特性は 3 つのカテゴリーに分類できますか?
絶対に難しい機能
硬質特性
ソフトな機能
DCモーターの機械的特性
固有の機械的特性: 定格条件 (定格電圧および定格磁束) で、電機子回路に外部抵抗がない場合の n=f (T)
人為的な機械的特性(速度調整特性)(DCモータの一般的な速度調整方法)
電機子回路の外部直列抵抗Radを変更する (nは変わらず、傾きkが大きくなり、機械的性質dT/dnが柔らかくなります。Radが大きいほど、性質が柔らかくなります)
電機子電圧 U を変更します。 (Uが減少し、nが減少し、速度低下は変化しません(一連の平行線)、特性硬度は変化しません、そして、異なる値を持つ人工特性曲線はすべて固有の特性曲線を下回ります)
モーターの主磁束を変更する
(磁束が減少すると、理想無負荷回転数n0と速度降下が増加し、特性硬さが柔らかくなります。電磁トルクTが減少し、人工的な各特性曲線は本来の特性曲線と交差します。定格使用条件では、モーターは常に交点の左側の領域で動作します)
機能を起動する
モーターが電力網に直接接続され、定格電圧が印加されると、始動前のモーターの R は非常に小さく、始動電流が非常に大きくなり、危険な火花が発生します。したがって、起動時の電機子電流は定格電流の 2 倍を超えないようにする必要があります。
DCモーターの始動電流を制限する方法
ステップダウンスタート
まず、電機子回路に外部抵抗を直列に接続します。
速度調整特性
速度規制
回転速度の変化は、アーマチュア回路の抵抗の人為的な変化によって引き起こされます。
DCモーターの速度調整方法
電機子回路の外部直列抵抗Radを変更する
機械的特性は柔らかく、抵抗が大きいほど特性は柔らかくなり、安定性は低くなります。 無負荷・軽負荷時の速度調整範囲は大きくありません。 無限の速度調整を達成することは困難です。 速度調整抵抗器では大量の電気エネルギーが消費されます。
低速で短時間動作するクレーンやホイストなどの伝動システムにのみ使用されます。
電機子電圧 U を変更します。
(1) 電源電圧が連続的に変化する場合、回転数を無段階に滑らかに調整できます。通常は定格回転数以下でしか調整できません。
(2) 速度調整特性と固有特性が平行しており、機械的性質や硬度が変化せず、速度調整の安定性が高く、速度調整範囲が広い。
(3) 速度調整中は、電機子電流は電圧 U に関係なく、Φ=ΦN であるため、モータトルク T=Kt ΦN IN は変化せず、定回転速度規制となり、速度調整に適しています。一定のトルク負荷。
(4) 機器を起動することなく、電機子電圧を調整するだけでモータを起動できます。
モーターの主磁束を変更する
弱磁界速度規制の速度規制範囲は大きくありません。
速度調整範囲を拡大するために、電圧および速度調整と組み合わせて使用されることがよくあります。つまり、定格速度未満の場合は電圧低下を使用して速度を調整し、定格速度を超える場合は弱い磁気速度調整を使用します。
第4章 ACモーターの動作原理と特性
三相非同期モーターの構造と動作原理
構造: 主にステーターとローターで構成されており、ステーターとローターの間には一定のエアギャップがあります。
ステーター
鉄心、巻線、機台、エンドカバー、ベアリング等で構成されます。
三相巻線: ステータ コア上に AX、BY、CZ の 3 つの部分が対称的に配置されます。A、B、C はヘッド エンドと呼ばれ、X、Y、Z はエンドと呼ばれます。三相巻線は三相交流電源に接続されており、三相巻線に流れる電流によりステータコアに回転磁界が発生します。
ローター
ローターは回転軸、鉄心、巻線で構成されています。
ローターの役割:ローター電流を発生させ、電磁トルクを発生する
回転子巻線は、かご型、巻線型に分類できます。
三相非同期モータの回転磁界
三相電流によって発生する合成磁場は時間とともに変化するだけでなく、空間的にも回転するため、回転磁場と呼ばれます。
固定子巻線では、電流の正方向は各巻線の始めから終わりまでと定義されます。
回転磁界の回転方向を変更したい場合(つまり、モーターの回転方向を変更したい場合)には、固定子巻線と電源を接続する 3 本のワイヤのうちの任意の 2 本を交換するだけで済みます。
極対の数と回転磁界の回転速度
磁極対がp組の場合、回転磁界の同期速度n0=60f/p スリップ率 s=n0-n/n0。
固定子巻線端部の接続方法
モーターが接続されている電源の線間電圧がモーターの定格相電圧と等しい場合、その巻線はデルタ接続する必要があります。
電源の線間電圧がモーターの定格相電圧の 3 倍である場合、その巻線はスター型に接続する必要があります。
三相非同期モータの定格効率の表し方
三相非同期モーターのトルクと機械的特性
三相非同期モーターのトルク表現
三相非同期モーターの機械的特性
固有の機械的特性
固有の機械的特性曲線の 4 つの特別なポイント
理想的な無負荷動作点 (T=0、n=n0、S=0) このときのモータ回転数は理想無負荷回転数n0となります。
定格動作点(T=TN、n=nN、S=SN) このときのモータの定格トルクは、 定格滑り
開始作業点 (T=Tst、n=0、S=1) このときのモータ起動トルクは
臨界動作点 (T=Tmax、n=nm、S=Sm) このとき、モータの臨界トルクは クリティカルスリップ
人工的な機械的特性
モーター供給電圧を下げる
理想的な無負荷速度 n0 と臨界滑り Sm は変化しません。
最大トルクTmaxが大幅に低減
機械的性質が柔らかくなる
負荷トルクTLが変わらないと仮定すると、滑りSが増加し、電流Iが増加して温度が上昇し、モータが発熱したり焼損したりすることがあります。
固定子回路アクセス抵抗またはリアクタンス
ステータ電力周波数を変更する
理想無負荷回転数n0が低下し、臨界滑りSmが増加
始動トルクTstは増加するが、最大トルクTmaxは変化しない。
回転子回路直列抵抗(巻線モーター)
Tmax は変化せず、Sm は変化します
機械的性質が柔らかくなる
三相非同期モータの始動特性
モーター始動の主な要件
十分な始動トルクがある
始動トルクを満足することを前提とすると、始動電流は小さいほど良いです。
生産機械への影響を軽減するため、始動時はスムーズな発進とスムーズな加速が求められます。
始動装置は安全・信頼性が高く、シンプルな構造と操作性を追求しました。
起動時の電力損失は小さいほど良い
かご形非同期電動機の起動方法
ダイレクトスタート(全電圧スタート):始動電流大、始動トルク小
抵抗またはリアクトルによる減電圧始動: 1. 無負荷または軽負荷始動状況にのみ適しています。 2. 抵抗器は多くのエネルギーを消費するため、頻繁に起動するモーターには適していません。
Y-△ 降圧スタート(380v)
単巻変圧器の降圧スタート: 調整可能な電圧、小電流
延辺三角降圧始動:始動電流、始動トルクともに大きい
巻線非同期モーターの始動方法
ロータ回路に抵抗を直列に接続できるため、起動トルクが大きく、起動電流が小さく、起動特性が良好です。
始動抵抗を段階的に除去する方法: 小さな電流、大きな始動トルク、大きな抵抗の損失
周波数に敏感な加減抵抗器の始動方法
三相非同期モータの速度調整特性(n=60f*(1-S)/p)
電圧と速度の調整
ローター回路直列抵抗速度調整
極対数変更・速度制御
頻度
三相非同期モータの制動特性
三相非同期モータの速度をn、ステータ回転磁界の速度をn1とします。
n<n1のときは電動走行状態
n>n1のとき、発電動作状態
nとn1の方向が逆の場合は制動状態となります。
フィードバックブレーキ
重量物下降時の位置エネルギートルクを負荷トルクとする巻上機の制動動作状態をフィードバック
モータの変極速度調整や周波数変換速度調整の過程で、極対数が急激に増加したり、電源周波数が急激に低下したりすることにより、同期速度n0が急激に低下する場合があります。
逆ブレーキ
動力逆接続ブレーキ
逆引きと逆ブレーキ(重量物を下ろす)
エネルギー消費ブレーキ
第6章 リレー・コンタクタ制御システム
スイッチ回路ロジック制御
制御対象
電磁弁の開閉
モーターの始動または停止
制御要件
シーケンス、インターロック機能
ストローク制御原理による自動サイクル
保護(過電流、過熱、安全)
時間制御原理による自動サイクル
一般的に使用される制御アプライアンスと実行アプライアンス
電気用品の分類
ナイフスイッチQ
手動または外部の力に頼って電源を切断または接続します
ボタンSB
手動または外部の力に頼って電源を切断または接続します
コンタクタKM
ACコンタクタ(線径太、巻数少なく、鉄心短絡リング付)
構成:接点、消弧装置、鉄心(磁気回路)、コイル
DCコンタクタ(コイル巻数が多い)
コンタクタの図記号:コイル線、常開接点(主接点付き)、常閉接点(主接点付き)、補助接点
ヒューズFU
保護回路、直列回路
リレー
サーマルリレーFR
過負荷保護
電流リレーKA
電圧リレーKV
中間リレーK
リレーコンタクタ制御によく使用される基本回路
回路図
配線図
回路図
第9章 DCドライブ制御システム
自動速度調整システムの技術指標に対する生産機械の要件
静的インジケーター
静的差(速度安定性指数)S
機械的特性が硬いほど静的差が小さくなり、回転速度の相対的な安定性が高くなります。
速度範囲D
速度調整のスムーズさ
隣接する 2 つの速度制御ステージ間の速度差によって測定
有段速度規制と無段速度規制 一定の速度調整範囲内で、より安定した動作速度レベルが得られるほど、速度調整の滑らかさが高まります。これは、速度が連続的に調整可能であることを意味し、これを無段階速度調整と呼びます。
電動機の速度調整特性
動的インジケーター
最大オーバーシュート M
遷移処理時間T
振動数