执行元件及控制第二章常用电动机
机电一体化(第3章 执行元件)
电磁阀 电磁阀对气体、液体管道的开关进行控制。 电磁阀对气体、液体管道的开关进行控制。广泛应用于液 压机械、空调系统、热水器、自动机床等系统中。 压机械、空调系统、热水器、自动机床等系统中。 电磁阀可分为交流和直流两类，根据其阀位和通道数目有 电磁阀可分为交流和直流两类， 两位三通、两位四通、三位四通等。 两位三通、两位四通、三位四通等。 下图为电磁阀的结构原理图。 下图为电磁阀的结构原理图。
二、常用的控制用电动机
控制用电动机有力矩电动机、脉冲（步进）电动机、 控制用电动机有力矩电动机、脉冲（步进）电动机、变频 调速电动机、开关磁阻电动机和各种AC/DC电动机等。 电动机等。 调速电动机、开关磁阻电动机和各种 电动机等 控制用电动机是电气伺服控制系统的动力部件， 控制用电动机是电气伺服控制系统的动力部件，是将电能 转换为机械能的一种能量转换装置。 转换为机械能的一种能量转换装置。由于其可在很宽的速度和负 载范围内进行连续、精确的控制， 载范围内进行连续、精确的控制，因而在各种机电一体化系统中 得到了广泛的应用。 得到了广泛的应用。 现代化生产对电机的性能要求越来越高：精度、速度、 现代化生产对电机的性能要求越来越高：精度、速度、带 负载能力、灵活性、智能化等。 负载能力、灵活性、智能化等。 电机的控制用自动化控制设备，朝向集成化、微型化、 电机的控制用自动化控制设备，朝向集成化、微型化、智 能化方向发展。微机和单片机使电机控制产生革命性的飞跃。 能化方向发展。微机和单片机使电机控制产生革命性的飞跃。目 前已研制出了许多微机或单片机控制电机的系统及专用控制板。 前已研制出了许多微机或单片机控制电机的系统及专用控制板。 不远的将来，智能化调速系统、电机一体化等会广泛应用。 不远的将来，智能化调速系统、电机一体化等会广泛应用。 控制用电动机有回转和直线驱动电动机，通过电压、电流、 控制用电动机有回转和直线驱动电动机，通过电压、电流、 频率(包括指令脉冲 控制，实现定速、变速驱动或反复起动、 包括指令脉冲)等 频率 包括指令脉冲 等控制，实现定速、变速驱动或反复起动、 停止的增量驱动以及复杂的驱动， 停止的增量驱动以及复杂的驱动，而驱动精度随驱动对象的不同 而不同。 而不同。机电一体化系统或产品中常用的控制用电动机是指能提 供正确运动或较复杂动作的伺服电动机。 供正确运动或较复杂动作的伺服电动机。
第2章 基本电气控制线路
鼠笼式异步电动机全压启动控制线路
• 组成：开关QB、熔断器FA、接触器QA、热继电器BB、 按钮SF、触头
• 控制线路工作原理 自锁：接触器(或继电器)利用自己的辅助触点来保持线圈
带电。这个触点称为自锁(自保)触点。 • 停止电动机 • 线路保护 ✓ 短路保护：熔断器 ✓ 过载保护：热继电器 ✓ 欠压和失压保护：接触器的自锁触点完成
降压。 • 设计思想仍按时间原则控制启动过程：启动时，定子绕组
接成星形，每相绕组承受电压为电压的相电压(220V),减 小启动电流对电网影响。 • 启动后期按预定时间换接为三角形，每相绕组承受电压为 电压的线电压(380V)，电动机进入正常运行。
三相鼠笼式异步电动机降压启动线路
三相鼠笼式异步电动机降压启动线路
方面，便于掌握，价格低廉，运行可靠。
电气控制线路绘制
一、电气控制线路图 •目的：为了表达生产设备电气控制系统的结构、原理等设 计意图，为了便于进行电气元件的安装、调整、使用和维 护，将电气控制线路中各电器元件的联接用一定图表示。 •电气控制线路图：使用不同的图形符号来表示各种电器元 件，用不同的文字符号来进一步说明图形符号所代表的电 气元件的基本名称、用途、主要特征及编号等。 •要求：电气控制线路图需简明易懂，采用规定的图形符号 、文字符号和标准画法。
电气控制线路绘制
• 电气图形符号、文字符号：用来表示和说明电气元件
• 标准：须符合国家标准规定，不得采用旧或非标准符号
• 课本选用：最新的《电气简图用图形符号》国家标准 GB/T 4728和最新的《电气设备用图形符号》国家标准 GB/T 5465。
• 电气图形符号： ➢ 符号要素 ➢ 限定符号 ➢ 一般符号 ➢ 非电操作动作符号
电动执行机构讲义
电动执行机构讲义一、工作原理1.电动机通过电源供电，将电能转换为旋转运动；2.旋转运动通过减速器传递到执行器，将其转化为线性运动或旋转运动；3.控制电路控制电动机的启停、速度和方向，从而控制执行机构的工作。
二、应用领域1.工业自动化：电动执行机构广泛应用于自动化生产线、机械加工设备等领域。
它能够实现高速、高精度的运动控制，提高生产效率和产品质量。
2.机械控制系统：电动执行机构常被用于实现机械装置的运动控制，如机械手臂、传送带、门窗开启装置等。
通过控制电动机的运动，可以精确地实现机械部件的运动和位置控制。
3.智能家居：电动执行机构还广泛应用于智能家居领域，如智能开关、窗帘控制、家庭影院设备等。
通过手机或遥控器等方式，可以方便地控制家居设备的开关和位置。
三、优缺点1.操作方便：通过控制电路可以远程、精确地控制电动执行机构的运动，提高了操作的便利性和精确性。
2.可编程性强：电动执行机构可以通过编程实现自动化控制，实现复杂的运动模式和协同工作。
3.节能环保：电动执行机构在不需要工作时可以停止供电，节省能源。
并且由于不需要使用传统的润滑油和液压装置，减少了对环境的污染。
然而，电动执行机构也存在一些缺点：1.价格较高：相比传统的机械执行机构，电动执行机构的成本较高。
这主要是由于其包含较复杂的电路控制系统和精细的执行机构。
综上所述，电动执行机构是一种高效、便捷、可编程的机械执行机构，广泛应用于工业自动化、机械控制系统和智能家居等领域。
尽管存在一些缺点，但其优点使其成为现代自动化控制领域的重要组成部分。
机电一体化系统设计_第二章机械部件选择与设计
d) 弹簧式自动预紧调整
但结构复杂、轴向刚度较差、适合清载场合。
（3）选择滚珠丝杠副支承方式
为了提高滚珠丝杠传动副的支承刚度，从而提高传 动精度，滚珠丝杠副支承方式具有下属四种方式。
a) 单推--单推式支承
特点：两端止推轴承可使滚珠丝杆产生预拉伸力， 提高了丝杆安装刚度，预拉力越大，轴承寿命降低。
3）滚珠丝杠副的选择设计验算步骤
依据最大工作载荷(N)或平均工作载荷(N)作用下的使用寿命T(h)、 丝杆有效工作行程(mm)、丝杠转速(r/min)或平均转速(r/min)、滚 道硬度HRC以及工况等实际工作条件，进行一系列的验算。 〃 承载能力计算与滚珠丝杠副型号选择 在最大静载荷和动载荷条件下，进行弯曲强度、接触应力强度、 疲劳强度等验算，综合决定选择滚珠丝杠副型号。 〃 压杆稳定性验算或校核 压杆稳定性验算或校的基本要求是不影响滚珠丝杠副的精度和 变形附加载荷产生的摩擦阻力超过极限值。 〃 刚度验算 结构刚度（支承方式相关）和接触刚度（导轨滚道）。 **由此才能完成滚珠丝杠副的选择设计工作。
滚珠丝杠副的四种支承方式及其特点
（4）滚珠丝杠副的制动装置
作用：在垂直安装或在高速移动定位时，防止滚珠 丝杠副逆转发生不安全事故或定位不可靠（无自锁能 力）。 常用：超越离合器、双推式电磁离合器（制动器）。
2 1
6 7
3
4
5
4 3 2 1
超越离合器
双推式电磁离合器
超越离合器的工作原理
超越离合器是利用主动件和从动件的转速变化或回转方 向变换而自动接合和脱开的一种离合器。当主动件带动从 动件一起转动时，称为结合状态；当主动件和从动件脱开 以各自的速度回转时，为超越状态。
超越离合器具有以下功能 a.在快速进给机械中实现快慢速转换、超越功能。 b.实现步进间隙运动和精确定位的分度功能。
2 电气工程概论_第二章_电机电器及其控制技术
牵引电 动机
电传动内燃机车动力关系示意图
电气工程专业导论
20
GUANGDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
三、电机的应用领域（续）
3、交通运输业
内燃机—电力 推进：
3）船舶
舰船内燃机—电力推进感应电动机
电气工程专业导论 21
GUANGDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
GUANGDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
第二章 电机电器及其控制技术
一．电机的作用与发展简史 二．电机的分类与结构 三．电机的应用领域 四．电动机的选用与运行控制 五．电机学的研究内容 六．电器的发展历史 七．电器的分类 八．高压电器 九．低压电器
电气工程专业导论 1
GUANGDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
三、电机的应用领域（续）
3、交通运输业
6）磁悬浮列 车驱动
图2-25
电气工程专业导论
25
GUANGDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
三、电机的应用领域（续）
3、交通运输业
7）直线电动 机轮轨车辆
电气工程专业导论
26
GUANGDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
一、电机的作用与发展简史
电机的作用
电能的生产、 传输和分配
发电机 变压器
……
驱动各种机 械和装备
电动机 机床 水泵 ……
控制电机
阀门控制 火炮控制 计算机 ……
电气工程专业导论
2
GUANGDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
数控机床电气控制第2版习题答案习题答案
习题答案第一章机床控制线路的基本环节1. 答：低压电器是机床控制线路的基本组成元件。
它可以分为以下几大类；开关电器，主令电器，熔断器，接触器，继电器，控制变压器，直流稳压电源。
常用的低压电器有：刀开关，组合开关，低压断路器，按制按钮，行程开关，万能转换开关，脚踏开关，熔断器，接触器，电磁式继电器，时间继电器，热继电器，速度继电器，控制变压器，直流稳压电源。
2．答：低压断路器俗称为自动空气开关，是将控制和保护的功能合为一体的电器。
它常作为不频繁接通和断开电路的总电源开关或部分电路的电源开关，当发生过载、短路或欠电压故障时能自动切断电路，有效地保护串接在它后面的电气设备，并且在分断故障电流后一般不需要更换零部件。
因此，低压断路器在数控机床上使用越来越广泛。
3．答：虽然继电器与接触器都是用来自动接通或断开电路，但是它们仍有很多不同之处。
继电器可以对各种电量或非电量的变化作出反应，而接触器只有在一定的电压信号下动作；继电器用于切换小电流的控制电路，而接触器是一种用来频繁地接通或分断带有负载的主电路（如电动机）的自动控制电器。
因此继电器触点容量较小（不大于5A）。
在控制功率较小时（不大于5A）可用中间继电器来代替接触器起动电动机。
4．答：热继电器由于其热惯性，当电路短路时不能立即动作切断电路，不能用作短路保护，熔断器不具备热惯性所以只能作电动机的短路保护而不能作长期过载保护；另外，热继电器与熔断器的额定电流选择不同，因此，热继电器只能作为过载保护，熔断器只能作为短路保护。
5．答：短路保护：瞬时大电流保护，最常用的是利用熔断器进行短路保护。
过电流保护：当电流超过其整定值时才动作，整定范围通常为 1.1--4 倍额定电流。
最常用的是利用过电流继电器进行过电流保护。
长期过载保护：电动机在实际运行中，短时过载是允许的，但如果长期过载或断相运行都可能使电动机的电流超过其额定值，引起电动机发热。
绕组温升超过额定温升，将损坏绕组的绝缘，缩短电动机的使用寿命，严重时甚至会烧毁电动机绕组，因此必须采取过载保护措施。
第01讲电机学概述
M
低 电 压 动 配 机 电 线
电机是各个行业不可缺少的设备或元件。 工业动力。 交通运输动力。 农业动力。
文教医疗动力。
国防动力及测控元件 。
家用电器动力。
各种自动化系统中的测控及执行元件。
3. 电机的分类
电机按功能分类。
发电机 ： 将机械能转换为电能
电动机 ： 将电能转换为机械能
4. 电机学课程特点
专业基础课
电机专业：从事电机设计制造，必须学电机学。
发电专业：从事电能的生产，必须学电机学。
自动化专业：从事电能的控制，必须学电机学。 高压专业：从事高电压输电线路的设计等。 绝缘专业：从事绝缘材料的研究。 电器专业：电力系统的各种开关电器等。
电测专业：从事电力系统的测控等。
发展壮大
单机容量不断提高； 重量不断减轻，尺寸不断缩小； 应用范围不断扩大 ； 现代设计,制造及控制技术的应用。
单机容量的不断提高
进入20世纪，大型工业企业不断集中，使得发电机的容量随 着工业发展的要求而不断提高。 以汽轮发电机为例，在1900年，汽轮发电机的单机容量不超 过5000kVA，到1920年，汽轮发电机容量已经达到 50000~60000kVA。 在1937年，应用空气冷却的汽轮发电机的容量已经达到10万 kVA。应用氢气冷却后，汽轮发电机的容量便上升到15万kVA。 随后电机的冷却技术不断发展，表现为在导体内部用气体冷 却或液体冷却。1956年制成 20.8万kVA的汽轮发电机，采用了 定子导体水内冷，转子导体氢内冷。在1960年汽轮发电机的容 量又上升为32万kVA。不久，汽轮发电机的容量久突破了100万 kVA。 目前汽轮发电机的容量已达到600~1000万kVA。
电机与电气控制
刀开关 组合开关 自动开关 漏电保护器
主令电器
按钮 行程开关 万能转换开关
刀开关
用途 普通刀开关是一种结构最简单且应用最广泛的手控低压电器，广泛用在照明电路和小容量（5.5kW）、不频繁起动的动力电路的控制电路中。 结构 符号 注意事项 刀开关安装时，瓷底应与地面垂直，手柄向上，易于灭弧，不得倒装或平装。倒装时手柄可能因自重落下而引起误合闸，危及人身和设备安全。
常用的继电器
电磁式继电器 电流继电器 电压继电器 中间继电器 时间继电器 热继电器 速度继电器
时间继电器
用途 时间继电器是利用电磁原理或机械原理实现触点延时闭合或延时断开的自动控制电器。 分类 常用的种类有电磁式、空气阻尼式、电动式和晶体管式。 结构及工作原理 延时方式 通电延时和断电延时 符号
图1-7 胶盖瓷底刀开关的结构 1—出线盒 2—熔丝 3—动触头 4—手柄 5—静触头 6—电源进线座 7—瓷座 8—胶盖 9—接用电器
组合开关
定义 它实质上也是一种特殊刀开关，只不过一般刀开关的操作手柄是在垂直安装面的平面内向上或向下转动，而组合开关的操作手柄则是平行于安装面的平面内向左或向右转动而已。 用途 多用在机床电气控制线路中，作为电源的引入开关，也可以用作不频繁地接通和断开电路、换接电源和负载以及控制5KW以下的小容量电动机的正反转和星三角起动等。 结构 符号
继电器
定义 继电器：是一种根据电量（电流、电压）或非电量（时间、速度、温度、压力等）的变化自动接通和断开控制电路，以完成控制或保护任务的电器。 与接触器的区别 继电器可以对各种电量或非电量的变化作出反应，而接触器只有在一定 的电压信号下动作。 继电器用于切换小电流的控制电路，而接触器则用来控制大电流电路，因此，继电器触头容量较小（不大于5A），且无灭弧装置。 分类 按反应的参数可分为：电压继电器、电流继电器、中间继电器、热继电器、时间继电器和速度继电器等。 按动作原理可分为：电磁式、电动式、电子式和机械式等。 常用的继电器
执行元件及控制
气动执行元件
定义
气动执行元件是一种利用压缩气 体为动力源的执行机构，能够实 现直线、旋转或摆动等运动形式。
工作原理
气动执行元件内部装有气缸和活塞， 当压缩气体进入气缸后，推动活塞 运动，从而带动负载实现各种动作。
应用场景
广泛应用于自动化生产线、机械手、 物料搬运等场合，用于实现各种工 艺动作和自动化控制。
04 执行元件的选择与应用
选择依据
01
性能参数
根据实际需求，选择具有适当功率、 速度和精度的执行元件。
可靠性
选择经过严格测试和验证，具有高 可靠性和长寿命的执行元件。
03
02
环境条件
考虑执行元件在特定环境下的适应 性，如温度、湿度、压力等。
成本
在满足性能要求的前提下，选择性 价比高的执行元件。
04
紧固螺丝
确保所有连接螺丝都紧固， 无松动现象。
定期保养
油脂润滑
根据需要，为执行元件添加适量的润滑油或润滑 脂。
检查磨损
定期检查执行元件的磨损情况，如发现异常应及 时更换。
电气检查
检查执行元件的电气连接是否良好，无松动或短 路现象。
常见故障及排除方法
01
动作不灵活
可能是由于润滑不足或机械卡滞 导致，应检查并添加润滑油或清 洁机械部分。
异常声 导致，应立即停止使用并检查维 修。
可能是由于长时间高负荷运行或 散热不良导致，应检查散热系统 并进行相应处理。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
执行元件及控制
contents
目录
• 执行元件概述 • 常用执行元件 • 控制方式与原理 • 执行元件的选择与应用 • 执行元件的维护与保养
机电控制系统中执行和驱动元件的类型和特点
机电控制系统中执行和驱动元件的类型和特点执行元件是位于功率转换及放大元件和被掌握对象节点之间的一种能量转换装置，它能在掌握装置的掌握下，将输入的各种形式的能量转换成机械能。
机电掌握系统所用到的执行元件主要由以下几类：1、电气式电气式主要有步进电动机、直流伺服电动机、沟通伺服电动机、力矩电动机、沟通永磁同步电动机、异步电动机和各种电气－机械转换装置等。
其优点是掌握调整便利，在地面固定设备使用时能源猎取便利等；缺点是定位刚度和力矩/惯量比不上液压式执行元件，另外实现往复直线运动不如液压式执行元件便利。
电气式执行元件是机电一体化系统最常用的执行元件。
关于这方面的内容前面已经介绍，这里不再赘述。
2、液压式液压式主要有液压缸、摇摆液压缸、液压马达等。
其优点是输出功率大，动作平稳，快速性好和便于实现往复直线运动等；缺点是需要相应的液压源，简单漏油，维护困难，掌握和教正不如电气执行元件便利等。
这里简洁介绍一下液压动力机构：它是指采纳压力油作为传动介质，油液压放大元件和液压执行元件所组成的通过调整液压功率驱动和掌握负载运动的装置。
液压动力机构世液压掌握系统中必不行少的组成部分，由于它位于系统的功率转换、放大与驱动部位，一般是系统中动态响应特性最慢的部分，所以它的动态特性对整个系统的动态特性有着打算性的影响。
液压动力机构有阀控和排量掌握两种掌握方式。
阀控又称节流掌握。
用掌握阀来掌握从油源流入执行元件的液压油的流量，油源通常为恒压油源（可以采纳定量泵加溢流阀或恒压变量泵加平安阀构成）。
属于此种掌握方式的液压动力机构油阀控液压缸和阀控液压马达。
排量掌握，又称流量掌握。
用电控变排量泵（电液比例变排量泵或电液伺服变排量泵）给执行元件供油或恒压网络驱动电控变排量马达（电液比例变排量马达、电液伺服变排量马达），通过转变泵或马达的排量来掌握流入执行元件的流量或执行元件的驱动转矩从而使执行元件的速度收到掌握。
对于泵控方式，系统的压力取决于负载；对于马达掌握方式，恒压网络的输出流量取决于负载的实际需要。
机电一体化系统第三章执行元件
一、 特点
1、稳定性好 2、可控性好 3、响应迅速 4、控制功率低，损耗小 5、转矩大
补偿绕组(c)
励磁绕组 (f) ia
Fr Ua Fc Uf
电枢绕组(a)
直流伺服电动机的结构与一般的电机结构相似，也是 由定子、转子和电刷等部分组成，在定子上有励磁绕组 和补偿绕组，转子绕组通过电刷供电。由于转子磁场和 定子磁场始终正交，因而产生转矩使转子转动。
步进电机驱动电源
Hale Waihona Puke 四、步进电动机的功率放大1．单电压功率放大电路
此电路的优点是电路结构简单，不足 之处是Rc消耗能量大，电流脉冲前后 沿不够陡，在改善了高频性能后，低 频工作时会使振荡有所增加，使低频 特性变坏。
2．高低电压功率放大电路
电源U1为高电压，电源大约为80～150V， U2为低电压电源，大约为5～20V。在绕组 指令脉冲到来时，脉冲的上升沿同时使VT1 和VT2导通。由于二极管VD1的作用，使绕组 只加上高电压U1，绕组的电流很快达到规定 值。到达规定值后，VT1的输入脉冲先变成 下降沿，使VT1截止，电动机由低电压U2供 电，维持规定电流值，直到VT2输入脉冲下 降沿到来VT2截止。 不足之处是在高低压衔接处的电流波形在顶 部有下凹，影响电动机运行的平稳性。
步进电机驱动电源总结
作用：对控制脉冲进行功率放大，以使步进电机获 得足够大的功率驱动负载运行。 1、步进电机是用脉冲供电，且按一定工作方式轮 流作用于各相励磁线圈上。 2、步进电机正反转是靠给各相励磁线圈通电顺序 变化来实现的。 3、速度控制是靠改变控制脉冲的频率实现的。 4、在通电脉冲内使励磁线圈的电流能快速建立， 而在断电时电流能快速消失。
伺服电机控制方式
伺服电机比较
电动机分类及工作原理
电动机是一种把电能转变为机械能的机械。
它的基本原理是利用带电导体和磁场间的相互作用而把电能变为机械能。
电动机结构主要包括两部分：转子和定子。
转子为电动机的旋转部分，由转轴座组成，导体绕组的排列方式决定电动机的类型及其特性。
电动机是把电能转换成机械能的设备。
在机械、冶金、石油、煤炭、化学、航空、交通、农业以及其他各种工业中，电动机被广泛地应用着。
随着工业自动化程度不断提高，需要采用各种各样的控制电机作为自动化系统的元件，人造卫星的自动控制系统中，电机也是不可缺少的。
此外在国防、文教、医疗及日常生活中(现代化的家电工业中)电动机也愈来愈广泛地应用起来。
一般电动机主要由两部分组成：固定部分称为定子，旋转部分称为转子。
另外还有端盖、风扇、罩壳、机座、接线盒等。
电动机的工作原理是建立在电磁感应定律、全电路欧姆定律、和电磁力定律等基础上的。
当磁极沿顺时针方向旋转，磁极的磁力线切割转子导条，导条中就感应出电动势。
电动势的方向由右手定则来确定。
因为运动是相对的，假如磁极不动，转子导条沿逆时针方向旋转，则导条中同样也能感应出电动势来。
在电动势的作用下，闭合的导条中就产生电流。
该电流与旋转磁极的磁场相互作用,而使转子导条受到电磁力（安培力），电磁力的方向可用左手定则确定。
由电磁力进而产生电磁转矩，转子就转动起来。
伺服电动机伺服电动机广泛应用于各种控制系统中，能将输入的电压信号转换为电机轴上的机械输出量，拖动被控制元件，从而达到控制目的。
伺服电动机有直流和交流之分；最早的伺服电动机是一般的直流电动机，在控制精度不高的情况下，才采用一般的直流电机做伺服电动机。
目前的直流伺服电动机从结构上讲,就是小功率的直流电动机,其励磁多采用电枢控制和磁场控制,但通常采用电枢控制。
旋转电机的分类，直流伺服电动机在机械特性上能够很好的满足控制系统的要求，但是由于换向器的存在，存在许多的不足：换向器与电刷之间易产生火花，干扰驱动器工作，不能应用在有可燃气体的场合；电刷和换向器存在摩擦，会产生较大的死区；结构复杂，维护比较困难。
电气元件基础知识介绍
0V CR
I +
DC
24V -
RELAY a接點
電磁閥
固态继电器(S.S.R.): (Solid State Relay )1ψ,3ψ 结线
光耦合器
继电器的工作原理和特性
继电器是一种电子控制器件，它具有控制 系统（又称输入回路）和被控制系统（又 称输出回路），通常应用于自动控制电路 中，它实际上是用较小的电流去控制较大 电流的一种“自动开关”。故在电路中起 着自动调节、安全保护、转换电路等作用。
继电器分类：
用途分：控制继电器、保护继电器、中间 继电器。
原理分：电磁式、感应式、热继电器等 参数分：电流、电压、速度、压力继电器 动作时间分：瞬时继电器、延时继电器 输出形式分：有触点、无触点继电器
SSR的工作原理和特性
SSR是一种两个接线端为输入端，另两个 接线端为输出端的四端器件，中间采用隔 离器件实现输入输出的电隔离。 SSR按负载电源类型可分为交流型和直流 型。按开关型式可分为常开型和常闭型。 按隔离型式可分为混合型、变压器隔离型 和光电隔离型，以光电隔离型为最多
2.具有冲击(起动)电流的电路，如一台电动机的支线电路 为了防止电动机起动时电流较大而将熔丝烧断，因此熔丝 不能按电动机的额定电流来选择，应按下式计算
熔丝额定电流≥电动机的起动电流/2.5 如起动时间较长或起动频繁的场合，则 熔丝额定电流≥电动机的起动电流/2.5 3.有几台电动机同时运行的供电干线上熔丝的容量 熔丝额定电流=(1.5～2.5)容量最大的电动机的额定电流+
断路器的主触点是通过操作机构(手动或电动)使 之闭合的，其触点系统由于装有灭弧装置因而不 仅能接通或切断正常的工作电流，还能在发生故 障时迅速切断比正常工作电流大好几倍的故障电 流，从而能有效地保护电路中的电气设备。
汽车常用执行器
A
B'
C' B
A'
C
总之，每个循环周期，有六种通电状态，所以称 为三相六拍，步距角为15。
3）三相双三拍
三相绕组的通电顺序为： AB BC CA AB 共三拍。
A
B'
A C' B
B'
C'
C
A'
C
A'
B
AB通电
BC通电
A
B'
C' B
A'
C
工作方式为三相双三 拍时，每通入一个电 脉冲，转子也是转 30，即 S = 30。
缺点：步进电动机效率低，且必须专用电源供电，
负载能力不强，运行中易发生震荡和共振。
种类：
有励磁式和反应式两种。两种的区别在于励磁式步 进电机的转子上有励磁线圈，反应式步进电机的转子 上没有励磁线圈。
应用：
步进机的应用非常广泛。如：在数控机床、自动 绘图仪等设备中都得到应用。
下面以反应式步进电机为例说明步进电通入脉冲电流；三 相之间接成星型；
转子极上不放置绕组；齿 距角为90度；
三相反应式步进电动机有三种运行方式： （1）三相单三拍运行 （2）三相双三拍运行 （3）三相单、双六拍运行 “三相” — 指步进电机的相数； “单” — 指每次只给一相绕组通电； “双”则是每次同时给二相绕组通电 “三拍” — 指通电三次完成一个循环；
A
B'
4 1 3 A' 2
C'
B
C
A相通电，转子1、3齿和A相对齐。
A、B相同时通电
A
B'
C' B
A'
自动化原理电气控制基础知识【共46张PPT】
部分常用电器的电气图形符号和基本文字符号（1）
QK 一般三极电源开关
QF
SQ
FU
低压断路器
常开触点 常闭触点 复合触点 限位开关
熔断器
SB
常开
常闭
复合
按钮
KM
线圈 主触点 常开辅助触点 常闭辅助触点 接触器
KT
线圈 常开延时闭合触点 常闭延时打开触点 常开延时打开触点 常闭延时闭合触点 时间继电器
电流继电器： 根据输入（线圈）电流大小而动作的继电器 ➢过电流继电器：当电路发生短路及过流时立即将电路切断
■ 线圈电流小于整定电流时，继电器不动作 ■ 线圈电流超过整定电流时，继电器才动作 ■ 动作电流整定范围：交流为(110％～350％)IN
直流为(70％～300％)IN ➢欠电流继电器：当电路电流过低时立即将电路切断
自动化原理电气控制 基础知识
目录
第一章 第二章
第三章
第四章
自动化生产概念 电气控制基本原理
常用电气控制器件
可编程序控制器简介
第一章 自动化生产概念
自动化生产的概念
■ 自动化生产：时指人们通过自动化的技术手段来创造各种产品的过程，它能 够实现作业过程的主动完成而无须或只需极少的人工参与。
■ 自动化目的：省人，省力，提高质量，降低成本。
触点系统中没有主、辅触点之分，触点容量相同。
■ 结构复杂，体积较大。
系统周而复始地依一定的顺序完成一系列的具体的动作，这种工作方式叫做循环扫描工作方式。
额定电压：长期工作所承受的最大电压，大于所控制的线路额定电压。
◆▪P手LC动的■电基本器控检：制通原测过理：人装的操置作（发出五动作官指）令的：电器从。 被控现场获得各种信号，供控制器分析、判断和决
第3章 执行元件
机电一体化
8、步进电机的升降速控制
如要求步进电动机运行速度低，运行脉冲频率低于它本 身的起动频率时，步进电动机可以用运行频率直接起动，并 以该频率连续运行； 停止的时候，可以从运行频率直接降到零速，无需升降 频控制。 如要求运行速度较高，脉冲 频率选择不当，步进电机或者不 能正常启动，或者由于惯性不能 准确地移到新的位置，即发生失 步或过冲现象。 在步进电机开环控制系统中， 如何防止失步或过冲是步进电机 开环控制系统能否正常运行的关 键。
机电一体化
三、步进电动机及其驱动
将电脉冲信号转换成机械角位移的 执行元件。 每当电动机绕组接受一个电脉冲， 转子就转过一个相应的步距角。 转子角位移的大小及转速分别 与输入的电脉冲数及频率成正比， 并在时间上与输入脉冲同步。 只要控制输入电脉冲的数量、 频率以及电动机绕组的通电顺序， 电动机即可获得所需的转角、转速 及转向，很容易用微机实现数字控 制。
机电一体化
6、步进电机驱动电源
单电压驱动
回首页
机电一体化
单电压驱动（3相功放）
回首页
机电一体化
高、低压双电压驱动电路
回首页
机电一体化
高、低压双电压驱动电路
回首页
机电一体化
斩波恒流驱动电路
回首页
机电一体化
7、步进电机的细分驱动
基本步距角的大小只有两种，即整步或半步工作（如三相三 拍，三相六拍工作方式：1.5°/0.75°）。步距角已由步进电 动机结构所确定。 如果要求步进电动机有更小的转角（实际步距角）或者为减 小电动机振动、噪声等原因，可以在每次脉冲切换时，不将绕 组电流全部通入或切除，而是只改变相应绕组中额定电流的一 部分，电动机转过的每步运动也只是基本步距角的一部分。 绕组电流不再是一个方波，而是阶梯波，额定电流是台阶式 的投入或切除。电流分成多少个台阶，则转子就以同样的个数 转过一个步距角。这样将一个步距角细分成若干步的驱动方法 被称为细分驱动。 细分驱动的特点：在不改动电动 机结构参数的情况下，可使运行平稳， 提高匀速性，减弱或消除振荡。但细 分后的步距角精度并未提高，功率放 大驱动电路也相应复杂。 回首页
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
•4.2 三相异步电动机的转动原理
PPT文档演模板
•16
执行元件及控制第二章常用电动机
•一、转动原理 • 模型机 图4-1-1
•蹄形磁 •铁转子 •短路线圈
•F
•n
1
•N •n1
•· •F
•n
•S
•（一）转动原理 电磁感应定律---右手定则
••旋转磁场
电磁力定律---左手定则
•外力拖动蹄行磁铁旋转，形成空间旋转磁场，旋转方
•转子轴上的阻转矩越大,异步程度越大;反之,则异步程 度较小。转差率s就反映了这种异步程度。
•电动机起动瞬间 n = 0 s = 1 •s 的变化范围
•理想空载时
n = n1 s = 0
• 0～1
PPT文档演模板
•21
执行元件及控制第二章常用电动机
•二、 旋转下的磁通量）不 变，以确定的方向和转速在空间旋转的磁场。 •通入对称三相电流，即可产生旋转磁场。
•U
•U1
•iW
•W •V 1
•W
•iV
•V 1
•S •⊙ •U1
•V2 •W2
•⊙•W1•U2 •V1 •N
•ωt= 180°
•26
执行元件及控制第二章常用电动机
•N
•ωt = 0°
•V2 •U1•W2•⊙
•W 1
•U
•V1•⊙
2
•S
•ωt = 60°
•U1 •N •V2 •W
2
•W •S 1
•U2•V1•⊙ •⊙
PPT文档演模板
•表示异步电动机
•35
执行元件及控制第二章常用电动机
•二、功率(额定功率)PN
•电动机在额定状态下（电源电压为额定电压、电流是额 定电流）运行,转轴上输出的机械功率。单位 W或kW。
•三、电压(额定电压)U1N
•电动机在额定状态下运行,定子绕组所应加的线电压。
•四、电流(额定电
流•电)I动1N 机在额定状态下运行,输出额定功率时,定子绕组
•同步转速
•具有p对磁极的旋转磁场
•同步转速
•(r／min)
• 表1 同步转速n1与磁极对数p的关系
PPT文档演模板
•33
执行元件及控制第二章常用电动机
•旋转磁场转速n1与极对数 p 的关系
•极对数
•每个电流周期 •磁场转过的空间角度
•同步转速
•可见:•旋转磁场转速n1与频率f1和极对数p有关。 •34
•交流电动机的作用 交流电能 → 机械能。
PPT文档演模板
•2
执行元件及控制第二章常用电动机
•2.对电动机的一般要求
1.对电动机的控制要求 2.稳态控制要求 3.动态控制要求
PPT文档演模板
执行元件及控制第二章常用电动机
•3
•3.电动机的类型和发展趋势
提高可控性、精度和快速性 适应数字化的发展 电动机组合化 电动机电子化 小型化、实用化、多功能
•如果:
•异步电动机
• 转子与旋转磁场间没有相对运动，磁通不切
• 割转子导条
•无转子电动势和转子电流
•无转矩
•因此，转子转速与旋转磁场转速间必须要有差别。
• 旋转磁场的同步转速和电动机转子转速之差与
•旋转磁场的同步转速之比称为转差率。
PPT文档演模板
•20
执行元件及控制第二章常用电动机
•转差率
•转差率s是表示异步电动机运行状态的重要物理量。
向为顺时针，转速n1。
•转子导电铜条与旋转磁场之间发生相对运动，产生感
应电动势，方向由右手定则确定。
•17
PPT文档演模板
执行元件及控制第二章常用电动机
•在感应电动势的作用下，产生转子电流。 •转子电流与磁场相互作用，产生电 磁力F，方向用左手定则确定。
•电磁力F使转子与旋转磁场同方向
（顺时针）转动,转速n。 •F
的线电流。
•五、接 法•电动机在额定电压下运行,定子三相绕组的连接方法。
•Y系列电动机额定电压UIN =380V
•PN ≤3kW 定子绕组Y连接
PPT文档演模板
PN ＞4kW △连接•3。6 执行元件及控制第二章常用电动机
•六、频率 f•N我国使用的电力标准频率是50Hz。
•七、转速(额定转速)nN
•以上分析的是二极旋转磁场（磁极对数 p=1），交流电 变化一个周期，旋转磁场在空间旋转一周。
•交流电频率f1=50Hz，则同步转速
•
n1 =50×60=3000r／min
•改变电动机三相绕组的结构，可使旋转磁场的磁极对数 p=1、2、……。
PPT文档演模板
•29
执行元件及控制第二章常用电动机
•旋转磁场的极对数P
•A
•Z •X
•o
•Y
•C
•B
• 当三相定子绕组按 图示排列时，产生一对 磁极的旋转磁场，即：
• t
•A •Y
•Z
•C •B
•X
PPT文档演模板
•30
执行元件及控制第二章常用电动机
• 若定子每相绕组由两个线圈串联 ，绕组的始端 •之间互差60°，将形成两对磁极的旋转磁场。
PPT文档演模板
•A
•X •A'
•U
•iU
•iV
•V
•iW
•W
• t
PPT文档演模板
•24
执行元件及控制第二章常用电动机
•i •i •i •i
U
V
W
•U
•U1
•iW
•iV
•0
• t •V
•W
•W 1
•V1
•N
•90°
•V2 •U1•W2•⊙
•60° •180 °
•U
•U
•U1 •N
1 •iU
•V2 •W
•V •W1
•iV
•V
2
•W •S 1
PPT文档演模板
•5
执行元件及控制第二章常用电动机
•4.三相异步电动机
•4.1 三相异步电动机的构造
•定子 产生旋转磁场。
•转子 产生感应电流和电磁转矩。
PPT文档演模板
•外形
执行元件及控制第二章常用电动机
•三相异步电动机主要部件是由定子和转子两大部分组成 •此外，还有端盖、机座、轴承、风扇等部件。
PPT文档演模板
•22
执行元件及控制第二章常用电动机
•⊙•V
•U 1
•W2•⊙
2
•W1 •V
•U 1 2•⊙
•iU
•U •U
•iV
•V
•V
•iW
•W
•W
•U
1 •iU
•i
W
•W1
•iV
•V 1
•对称三相绕组对称放置在定子铁心圆周的内表面。
•对称三相绕组:星形、三角形连接。以星形为例
•三相绕组：端外接三相电源, •三相电流：正方向自绕组的首端指向末端。
•27
执行元件及控制第二章常用电动机
•（二）旋转磁场的旋转方向
•由三相绕组通入三相电流的相序决定。
•相序 U→V→W
•旋转磁场在空间的旋转方向从U相绕组→V相绕组 →W相绕组。旋转磁场顺时针方向转动。
•改变通入三相电流的相序，如将V相、W相绕组与电
源的连线对调•i，旋转磁场将逆时针方向转动。
U •U1 •U
PPT文档演模板
执行元件及控制第二章常用电动机
•在定子槽孔中放置三相彼此独立的绕组
•U1
•U2
•V1
•V2
•W1
•W2
•三相定子绕组的接法 星形连接。
•U2 •V2
•W2
• 接线盒
•U1 •V1
•W1
PPT文档演模板
•三相电源
•W2 •U2 •V2 •U1 •V1 •W1
•三相电源
•11
执行元件及控制第二章常用电动机
•端 盖
PPT文档演模板
•定 子
•机座
执行元件及控制第二章常用电动机
PPT文档演模板
•机座
•端盖
•轴承 •转子
•定子
执行元件及控制第二章常用电动机
•一、 定子
•三相异步电动机的定子是由机座、定子铁心和定子绕 •组组成。
•定子绕组
•机座
PPT文档演模板
•铁心
执行元件及控制第二章常用电动机
•定子铁心是由冲有槽孔的硅钢片叠压而成。
•同理，当磁场逆时针方向转动时, •n
转子也将逆时针方向转动。
1
•N •n1
•· •F
•n
•S
PPT文档演模板
•18
执行元件及控制第二章常用电动机
•(二) 转差率s
•异步电动机的转动原理：是建立在旋转磁场与转子导 体相对运动的基础上。
•因此，转子的转速n必定低于旋转磁场的转速n1 ,即n ＜n1 。
PPT文档演模板
执行元件及控制第二章常用电动机
•4.3三相异步电动机的铭牌数据
•铭牌 提供电动机的型号、额定值和主要技术数据，是 正确、合理使用电动机的依据。 •一、型号
•Y系列电动机型号的表示方法示例
•Y 160 M 4
•磁极数 •S--短机座
•机座类别代号 •M--中机座 •L--长机座
•表示机座中心高(mm)
•37
PPT文档演模板
执行元件及控制第二章常用电动机
•效率
•在接近额定工作状态下运行,电动机的效率最高，可达 0.9左右。轻载运行时，效率则大大降低。
•合理选择电动机的功率具有重要的经济意义（节约电 能）。
•例题1 型号为Y-160M-4的三相异步电动机,PN=11kW 、