电气传动自动化技术手册

电气传动自动化技术手册（第三版）部分章节详细目录-1-第3版序言第2版序言第1版序言第1章常用设计数据与技术标准1.1常用标准目录1.2常用术语1.3计量单位1.3.1国际单位制（SI）（摘自GB3100—1993）1.3.2电学、磁学单位和常用单位及其换算1.4物理量和下角标符号1.4.1常用物理量符号1.4.2推荐的下角标符号1.5优先数和优先数系1.5.1优先数系的基本系列和补充系列（摘自GB/T321—2005）1.5.2用于电阻、电容参数的E系列1.6常用电气简图用图形符号1.7项目代号与文字符号1.7.1项目代号组成（摘自GB/T5094—2002）1.7.2文字符号（摘自GB/T5094.2—2003）1.8电气制图（摘自GB/T6988.1—2008）1.8.1信息表达规则1.8.2简图总则1.8.3概略图1.8.4功能图1.8.5电路图1.8.6接线图1.8.7布置图1.9设计选用参数1.9.1标准电压（摘自GB/T156—2007）1.9.2标准电流（摘自GB/T762—2002）1.9.3标准频率（摘自GB/T1980—2005）1.9.4电气设备安全设计导则（摘自GB/T25295—2010）1.9.5电击防护（摘自GB/T17045—2008）1.9.6电气绝缘（摘自GB/T11021—2007和GB/T16935.1—2008）1.9.7外壳防护等级（IP代码）（摘自GB4208—2008）1.10电气控制设备的通用要求（摘自GB/T3797—2005）1.10.1正常使用条件1.10.2一般要求1.10.3性能指标1.10.4冷却1.10.5电气间隙与爬电距离1.10.6绝缘电阻与介电性能1.10.7温升1.10.8保护1.10.9控制电路1.10.10控制柜（台）1.10.11EMC试验1.11用半导体电力变流器的直流调速电气传动系统额定值的规定（摘自GB/T3886.1—2001）1.11.1额定值1.11.2非重复负载工作制的工作制等级1.11.3晶闸管装置的试验1.12交流电动机电力电子软起动装置（摘自JB/T10251—2001）1.12.1术语1.12.2技术参数1.12.3一般要求1.12.4电气间隙与爬电距离1.12.5绝缘电阻与介电强度1.12.6温升1.12.7外壳保护1.12.8安装与接地1.12.9噪声1.12.10冷却1.12.11电气性能指标1.13低压直流调速电气传动系统额定值的规定（摘自GB/T12668.1—2002）1.13.1术语1.13.2功能特性1.13.3使用条件1.13.4额定值1.13.5性能要求1.13.6安全和警告标志1.14低压交流变频电气传动系统额定值的规定（摘自GB/T12668.2—2002）1.14.1术语1.14.2功能特性1.14.3使用条件1.14.4额定值1.14.5性能要求1.14.6安全和警告标志1.14.7常用的控制方案电气传动自动化技术手册（第三版）部分章节详细目录-2-1.15调速电气传动系统的电磁兼容（摘自GB/T12668.3—2003）1.15.1抗扰度要求1.15.2发射要求1.16交流电压1000V以上但不超过35kV的交流调速电气传动系统额定值的规定（摘自GB/T12668.4—2006）1.16.1电气传动系统拓扑结构概述1.16.2使用条件1.16.3额定值1.16.4控制性能要求1.16.5PDS的主要部件1.16.6PDS集成要求1.17特种环境设备的要求1.17.1船用设备（摘自GB/T4798.6—1996）1.17.2热带用设备（摘自JB/T4159—1999）第2章电气传动系统方案及电动机选择第3章电力电子器件与电源第4章调速技术基础第5章电动机的电器控制第6章直流传动系统第7章交流调速传动系统第8章典型控制系统方案第9章电气传动控制系统的综合第10章电气传动装置第11章电气传动装置的谐波治理和无功补偿第12章基础自动化第13章电磁兼容性与可靠性第14章电控设备的安装和调试第15章电气传动的工业应用附录部分电气设备生产企业介绍电气传动自动化技术手册（第三版）部分章节详细目录第2章电气传动系统方案及电动机选择2.1电气传动系统的组成2.1.1电动机………………………………………270⒈电动机的类型及其自然机械特性⑴各种电动机的自然机械特性…………………270⑵各类电动机机械特性计算公式及主要性能…271⒉电动机的外壳结构型式2.1.2电源装置……………………………………2732.1.3电气传动控制系统…………………………2732.2生产机械的负载类型及生产机械和电动机的工作制2.2.1生产机械的负载类型………………………274⒈恒转矩负载⒉恒功率负载⒊风机、水泵负载（二次型负载）2.2.2生产机械的工作制…………………………2752.2.2.1长期工作制2.2.2.2短期和重复短期工作制2.2.3电动机的工作制……………………………275分为10个类型2.3电动机的选择2.3.1直流与交流电动机的比较…………………2802.3.1.1不需调速的机械2.3.1.2需要调速的机械⑴转速与功率之积⑵飞轮力矩⑶解决直流电动机GD2大和功率受限制问题⑷在环境恶劣场合⑸交直流电动机调速性能差不多⑹对电网的影响2.3.2交流电动机的选择…………………………2812.3.2.1普通励磁同步电动机2.3.2.2永磁同步电动机2.3.2.3大功率无换向电动机2.3.2.4异步电动机2.3.2.5开关磁阻电动机2.3.3直流电动机的选择…………………………2832.3.4电动机结构型式的选择共10条……………2832.3.5电动机的四种运行状态……………………284⒈四种运行状态⒉动力制动⒊再生制动2.3.6常用电动机的性能及适用范围……………2842.3.7电动机的功率计算及检验…………………287⒈发热校验⒉走动校验⒊过载能力校验⒋电动机GD2校验2.3.7.1电动机功率计算的基本公式………………288⒈电动机容量计算的基本公式表2－5⒉飞轮力矩的计算表2－6电气传动自动化技术手册（第三版）部分章节详细目录-3-⒊机械传动效率平均值表2－7⒋滚动摩擦系数表表2－8⒌滑动摩擦系数表表2－92.3.7.2几种常用机械传动中所用电动机的功率计算……………………………………………291⒈离心式风机⒉离心式泵⒊离心式压缩机⒋起重机⒌金属切削机床2.3.7.3电动机的校验………………………………293⒈恒定负载连续工作制下电动机的校验⑴电动机的额定功率PN；⑵电动机的最小起动转矩；⑶允许的最大飞轮力矩；⒉短时工作制下电动机的校验……………………294⒊变动负载连续工作制电动机的校验……………294⑴矩形负载；⑵梯形或三角形负载；⒋断续周期工作制下电动机的校验………………295⑴选用断续定额电动机等效电流⑵选用连续定额电动机等效电流、等效转矩⒌平均损耗法………………………………………297⑴电动机在一个周期中的平均总损耗⑵起动过程中的能量损耗⑶起动时间⑷稳态运转过程中的能量损耗⑸稳态运转电流⑹反接制动过程中的能量损耗⑺能耗制动过程中的能量损耗⑻反接和能耗制动时间⑼平均总损耗折算到相应的标准负载持续率2.3.7.4计算举例例2－1平稳负载长期工作制电动机容量校验实例299例2－2用平均损耗法校验断续工作制电动机…2992.4典型生产机械的工艺要求及电气传动系统方案的选择2.4.1风机和泵类…………………………………3012.4.2球磨机和磨类………………………………3012.4.3简单调速类…………………………………3022.4.4稳速类………………………………………3022.4.5多分部（单元）速度协调类………………3022.4.6宽调速类……………………………………3032.4.7快速正反转类………………………………3032.4.8随动（伺服）类……………………………3042.4.9提升机械类…………………………………3042.4.10张力控制类…………………………………3052.4.11高速类………………………………………305第4章调速技术基础4.1调速系统分类和系统指标4.1.1调速的分类…………………………………3584.1.1.1开环调速和闭环调速4.1.1.2无级调速和有级调速4.1.1.3向上调速和向下调速4.1.1.4恒转矩调速和恒功率调速4.1.2调速系统的静态指标………………………3594.1.2.1稳态调速精度4.1.2.2静差率与调速范围4.1.2.3稳速精度4.1.2.4转速分辨率4.1.3调速系统的动态指标（第9章9.1节）4.2模拟控制和数字控制4.2.1离散和采样…………………………………3604.2.2连续变量的量化4.2.3增量式编码器脉冲信号的量化……………3624.2.3.1转速测量4.2.3.2角位置测量4.2.4电压、电流等模拟量的量化………………3644.2.4.1瞬时值法4.2.4.2平均值法4.2.5模拟和数字调节器…………………………3664.2.5.1比例积分（PI）调节器4.2.5.2惯性比例（PT）调节器4.2.5.3惯性微分（DT）调节器4.2.6模拟和数字斜坡给定（给定积分）………3694.2.6.1普通RFG4.2.6.2带圆角的RFG4.2.7开环前馈补偿（预控）……………………3724.3数字控制器4.3.1对数字控制器的要求………………………3734.3.1.1处理器4.3.1.2输入和输出接口4.3.1.3通信接口4.3.1.4外围设备4.3.1.5控制电源4.3.2常用微处理器和控制芯片…………………3744.3.2.1单片机电气传动自动化技术手册（第三版）部分章节详细目录-4-4.3.2.2数字信号处理器4.3.2.3精减指令集计算机4.3.2.4并行处理器和并行DSP4.3.2.5专用集成电路4.3.3专用数字控制器和通用数字控制器………3764.3.3.1专用数字控制器4.3.3.2通用数字控制器4.4调速系统中的信号检测4.4.1电压、电流测量……………………………3774.4.1.1取样电阻直接检测法4.4.1.2隔离放大器4.4.1.3交流互感器4.4.1.4霍尔传感器4.4.1.5基于∑╱△变换的电压、电流检测器4.4.2转速和位置测量……………………………3824.4.2.1测速发电机4.4.2.2编码器4.4.2.3旋转变压器第5章电动机的电器控制5.1电动机的起动、制动及保护5.1.1电动机的起动………………………………3855.1.1.1电动机起动的条件…………………………385⑴起动时，对电网造成的电压降不超过规定的数值；⑵起动功率不超过供电设备和电网的过载能力；⑶电动机的起动转矩应大于传动机械的静阻转矩；⑷起动时，应保证电动机及起动设备的动稳定和热稳定性；⑸各种机械所需的转矩表5－15.1.1.2三相异步电动机的基本控制环节…………386⑴直接起动；减压起动；软起动；⑵熔断器起后备短路保护，主保护由低压断路器承担；⑶热继电器起电动机过载保护作用；⑷欠电压与失压保护；5.1.1.3绕线转子异步电动机的起动………………387⒈转子回路串接电阻起动；⒉转子串频敏变阻器起动；…………………………388⑴起动特性；⑵按机械负载特性选用频敏变阻器⑶频敏变阻器接线………………………………393⑷改变频敏变阻器匝数和气隙时的特性5.1.1.4笼型转子异步电动机的起动………………393⒈按电网容量允许直接起动的笼型电动机功率；表5－6表5－7⒉直接起动；⒊星－三角减压起动；⒋定子串电阻减压起动；⒌自耦变压器减压起动；⒍笼型电动机各种起动方式比较表5－8………3955.1.1.5软起动控制器………………………………394⒈工作原理；⒉软起动控制器的工作特性⑴斜坡恒流升压起动；⑵脉冲阶跃起动；⑶减速软停控制；⑷节能特性；⑸制动特性；⒊软起动器的应用5.1.1.6可逆起动……………………………………3965.1.1.7变极对数三相