机电传动控制 第五章4
《机电传动控制》(第5版)(全套教案)期末复习用
《机电传动控制》（第五版）教案第1章绪论1.1 机电系统的组成＝机械运动部件＋机电传动＋电气控制系统。
1.机械运动部件——完成生产任务的基础，机械执行部分；2.机电传动———＝电力传动或电力拖动，是驱动生产机械运动部件的原动机的总称；3.电气控制系统——控制电动机的系统。
1.2 机电传动的目的和任务1.机电传动的目的——将电能转变为机械能，实现生产机械的启动、停止、以及速度调节，满足各种生产工艺的要求，保证生产过程的正常进行2.机电传动的任务①广义上讲——使生产机械设备、生产线、车间甚至整个工厂都实现自动化。
②狭义上讲——专指控制电动机驱动生产机械，实现产品数量的增加、质量的提高、生产成本的降低、工人劳动条件的改善以及能源的合理利用。
1.3 机电传动控制的发展概况一、驱动系统的发展阶段：1.成组拖动——一台电动机拖动一根天轴—→通过带轮和传动带—→分别拖动各（一组）生产机械。
生产效率低、劳动条件差，一旦电动机或传动环节发生故障则造成成组生产机械停车。
2.单电动机——一台电动机拖动一台生产机械，较成组拖动进了一步。
但当生产机械的运动部件较多时，其机械传动机构则十分复杂。
3.多电动机拖动——一台生产机械的每一个运动部件都有专门的电动机拖动。
不仅大大简化了生产机械的传动机构，而且控制灵活，为自动化提供了有利条件，是现代化机电传动的典型方式。
二、控制系统的发展阶段：1.接触器＋继电器控制——出现在20世纪初，应用广泛、成本低；但控制速度慢、精度差。
2.电动机放大机控制（30年代）、磁放大机控制（40～50年代）——从断续控制发展到连续控制，并具有了输出反馈环节，简化了控制系统、减少了电路触点、提高了可靠性。
3.大功率可控电力半导体器件控制——具有效率高、反应快、寿命长、可靠性高、维修容易、体积小、重量轻等优点。
由此，开辟了机电传动控制的新纪元。
4.采样控制——数控技术＋微机应用的高水平断续控制，由于采样周期＜＜控制对象的变化周期，∴≌连续控制。
机电传动控制第五版课后答案--最全版
机电传动控制第五版课后答案--最全版机电传动控制是一门涉及机械、电气和控制等多领域知识的重要学科，对于相关专业的学生和从业者来说，掌握这门课程的知识至关重要。
而课后习题的答案则是检验学习成果、加深理解的重要工具。
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第一章绪论1、机电传动控制的目的是什么？答：机电传动控制的目的是将电能转变为机械能，实现生产机械的启动、停止、调速、反转以及各种生产工艺过程的要求，以满足生产的需要，提高生产效率和产品质量。
2、机电传动系统由哪些部分组成？答：机电传动系统通常由电动机、传动机构、生产机械、控制系统和电源等部分组成。
电动机作为动力源，将电能转化为机械能；传动机构用于传递动力和改变运动形式；生产机械是工作对象；控制系统用于控制电动机的运行状态；电源则为整个系统提供电能。
3、机电传动系统的运动方程式是什么？其含义是什么？答：运动方程式为 T M T L ＝J(dω/dt) 。
其中，T M 是电动机产生的电磁转矩，T L 是负载转矩，J 是转动惯量，ω 是角速度，dω/dt 是角加速度。
该方程式表明了机电传动系统中电动机的电磁转矩与负载转矩之间的平衡关系，当 T M ＞ T L 时，系统加速；当 T M ＜ T L 时，系统减速；当 T M ＝ T L 时，系统以恒定速度运行。
第二章机电传动系统的动力学基础1、为什么机电传动系统中一般需要考虑转动惯量的影响？答：转动惯量反映了物体转动时惯性的大小。
在机电传动系统中，由于电动机的转速变化会引起负载的惯性力和惯性转矩，转动惯量越大，系统的加速和减速过程就越困难，响应速度越慢。
因此，在设计和分析机电传动系统时，需要考虑转动惯量的影响，以确保系统的性能和稳定性。
2、多轴传动系统等效为单轴系统的原则是什么？答：多轴传动系统等效为单轴系统的原则是：系统传递的功率不变，等效前后系统的动能相等。
3、如何计算机电传动系统的动态转矩？答：动态转矩 T d ＝ T M T L ，其中 T M 是电动机的电磁转矩，TL 是负载转矩。
机电传动控制(全套课件250P)
9.55F N vm / s TL c nr / min 2.对直线运动（上升）：
3.对直线运动（下降）： TL
ppt课件
9.55 c F N vm / s nr / min
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2．3 生产机械的机械特性 在同一轴上，负载转矩和转速之间的函数关系，称为生产机 械的机械特性。 一、恒转矩型机械特性
速度。
ppt课件
18
二、机电系统稳定运行的条件
1. 必要条件
电动机的输出转矩T和负载转矩TL大小相等，方向相反。 n=f(T)和n=f(TL)必须有交点，交点被称为平衡点。
2. 充分条件 系统受到干扰后，要具有恢复到原平衡状态的能力，即：
当干扰使速度上升时，有 T<TL ；
当干扰使速度下降时，有T>TL 。这是稳定运行的充分条件。 符合稳定运行条件的平衡点称为稳定平衡点。
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四、T、TL 、n的参考方向 以ω（或n）的转动方向为参考来确定转矩的正负。
拖动转距促进运动；制动转距阻碍运动。 1. T的符号与性质 当T的方向与n同向时，符号与n相同；T为 拖动转矩 当T的方向与n反向时，符号与n相反；T为制动转矩 2. TL的符号与性质 当TL的方向与n同向时，符号与n相反；TL为 拖动转矩 当TL的方向与n反向时，符号与n相同；TL为制动转矩
1）可以实现无级调节 2）特性曲线互相平行，机械特
性硬度不变，调速范围较大；
3）恒转矩调速 4）U≤UN，n≤nN
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3．改变电动机主磁通
UN Ra n T 2 K e 9.55( K e )
1）可以实现无级调节 2）随着Φ 的减小，n0增加，k 变大，特性变软； 3）恒功率调速 4）Φ ≤Φ N，n≥nN
机电传动控制CH5控制电机
1、矩角特性
2、启动惯频特性
最大静转矩TSmax
电角度
转子齿与定子齿错开1/4齿距
负载转矩必须≤最大静转矩的30~50%
启动频率：空载时，转子从静止到 不失步进入正常运行所允许的最高 启动频率。
8
四、步进电机的主要特性
3、运行频率特性
4、矩频特性
9
四、步进电机的主要特性
5、精度 最大步距误差：电机旋转一周相邻两步
5.19
26
二、转矩大，转速低
1.转矩大的原因
T
NF
D 2
NBIal
D 2
2. 转速低的原因
n0
120
Ua NBlD
27
三、特点和应用
特点：堵转矩大而不损坏，精度高，反应速度快，
线性度好。
应用：数控机床、卫星天线、雷达天线的驱动等；
电线电缆、纺织、金属加工、造纸等加工时 的卷绕；焊接自动控制系统。
UC
Ke
Ra
Ke Kt 2
T
机械特性（调UC或Φ）
无自转现象
调节特性 电压与转速的关系（负载一定）
13
三、特点及应用范围
种类 普通 无槽电枢 印刷绕组 空心杯电枢
励磁方式
特点
适用范围
电磁或永磁 电磁或永磁
永磁 永磁
似普通直流电机 ，细长。
电枢绕组粘在光 滑圆柱体表面
盘形薄板上印制 绕组
绕组用环氧树脂 浇注，置于内外 定子间
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二、无刷直流电动机
1、结构
电子换相器与绕组的连接
转子位置检测器安装位置相距120°电角度
19
二、无刷直流电动机
2、转子位置检测器
1）光电式
机电传动控制课件第5章
不稳定性的影响
不稳定系统可能导致控制精度 下降、系统振荡甚至失控。
稳定性改进
通过调整控制器参数或改变系 统结构，提高系统的稳定性。
控制系统的性能指标
调节时间
系统达到设定值所需的时间。
超调量
系统达到最大偏差时的偏差量 。
稳态误差
系统达到稳态后与设定值的偏 差量。
抗干扰能力
系统对外部干扰的抵抗能力。
04
机电传动控制系统的设计
控制系统设计的基本原则与步骤
总结词
基本原则与步骤
详细描述
控制系统设计应遵循稳定性、快速性和准确性原则，同时需考虑工艺要求、设备条件和安全保护等方面的因素。 设计步骤包括确定控制方案、选择合适的元件和装置、设计控制系统结构、进行系统仿真和调试等。
控制系统设计的数学模型
总结词：数学模型
可控硅整流器
可控硅整流器是一种利用PN结的开关 作用进行整流的电子器件，具有耐高 压、大电流、开关速度快等优点，常 用于交流电的控制和整流。
03
控制系统的基本环节
控制系统的基本组成
输出环节
将系统处理后的信号输出到执 行机构，以实现对被控对象的 控制。
执行机构
根据控制量调整被控对象的参 数或状态。
交流电机
交流电机是一种将交流电能转换为机械能的装置，分为异步电机和同步电机两种 类型。异步电机结构简单、运行可靠，广泛应用于工业领域；同步电机则具有更 高的功率因数和效率，常用于需要精确控制转速和转矩的场合。
电力电子器件的工作原理与分类
电力电子器件的工作原理
电力电子器件是一种利用半导体材料进行电能转换和控制的电子器件，其工作原理主要是基于半导体 PN结的开关作用。
控制系统电路设计
《机电传动控制》笔记
《机电传动控制》笔记第一章：绪论1.1 简介《机电传动控制》将机械工程与电气工程相结合，通过研究电机、驱动器以及控制系统来实现对机械设备的有效操作。
本课程旨在培养学生理解并掌握机电一体化系统的设计原理和方法，为将来从事相关领域的科研或工程实践打下坚实的基础。
1.2 机电传动控制系统的基本概念•定义：机电传动控制系统是指利用电气、电子及计算机技术来控制机械设备运动的系统。
•组成要素：o执行机构（如电动机）：负责产生驱动力。
o传感器：用于监测系统的状态信息。
o控制器：根据设定的目标值与实际反馈进行比较，并据此调整执行机构的动作。
o被控对象：即需要被控制的机械设备。
•工作流程：输入信号 → 控制器处理 → 输出信号 → 执行机构响应 → 反馈至控制器形成闭环回路。
1.3 发展历程与趋势自20世纪初以来，随着电力技术的发展，人们开始尝试用电能替代传统的蒸汽动力来进行工业生产。
到了20世纪中后期，随着微处理器技术和自动控制理论的进步，机电传动控制逐渐从简单的手动调节向自动化方向转变。
近年来，智能化、网络化成为该领域的主要发展方向之一。
未来，预计还将进一步融入物联网(IoT)、大数据分析等先进技术，提高整个系统的效率与可靠性。
第二章：电力拖动基础2.1 电机类型及其工作原理•直流电机o结构：由定子（包括主磁极、换向极）、转子（电枢铁心+绕组）、换向器三部分组成。
o工作原理：当电流通过电枢绕组时，在磁场作用下会产生电磁力矩使转子旋转；改变电压大小可以调节转速。
•交流电机o异步电机（感应电机）▪特点：简单耐用、成本低。
▪分类：单相、三相。
▪工作原理：依靠定子产生的旋转磁场切割转子导条，从而在转子内部形成闭合电路产生感应电流，进而产生转矩。
o同步电机▪特点：适用于高精度场合。
▪工作方式：转子转速严格等于电网频率与极对数之比，可通过改变励磁电流来调整输出功率因数。
2.2 电动机的选择原则选择合适的电动机对于确保整个系统的性能至关重要。
机电传动控制第5章
d e1 N dt
其有效值为
:
E1 4.44 f1 N1
定子和转子电路的感应电势
定子电路分析
考虑定子电流产生的漏磁 通,用复数表示为:
1 1
U1 I1 R j I1 x ( E1)
忽略R1和X1上的电压降,有:
U1 E1
其大小为:
U1 E1
sE2o R2 (sX 20 ) 2
2
COS2
R2 R2 (sX 20 ) 2
2
3.三相异步电动机的额定值
电动机铭牌数据: 额定功率PN; 额定电压UN; 额定频率f=50Hz; 额定电流IN; 额定转速nN; 有的参数要经过计算得出: 额定效率 额定负载转矩
(3)自耦变压器降压起动
特点: 起动电流小,而且可以调 节; 不适用于频繁起动; 体积大,重量重,价格高.
与定子串电阻或电抗器起 动相比较,在相同的起动 转矩情况下,起动电流要小.
(4)延边三角形起动
对电动机定子绕组和 绕组出线有特殊要求;
起动时绕组一部分Y形, 一部分△形接线;运行时 绕组△接线. 制造成本高,接线复杂.
一相电路图
2.转子电路分析
旋转磁场在转子每相绕组中感应出的电动势为:
机电传动控制教案
机电传动控制教案第一章：机电传动控制概述1.1 教学目标让学生了解机电传动控制的基本概念。
让学生理解机电传动控制系统的组成和作用。
让学生掌握机电传动控制的基本原理。
1.2 教学内容机电传动控制的概念机电传动控制系统的组成机电传动控制的特点和应用机电传动控制的基本原理1.3 教学方法采用讲解和案例分析相结合的方式进行教学。
通过图片和视频等直观手段帮助学生理解。
1.4 教学评估通过课堂提问和小组讨论评估学生对机电传动控制概念的理解。
通过课后作业评估学生对机电传动控制系统的组成的掌握。
第二章：机电传动控制系统的组成2.1 教学目标让学生了解机电传动控制系统中各个组成部分的功能。
让学生掌握机电传动控制系统中各个组件的连接和调试方法。
2.2 教学内容机电传动控制系统的组成部分各个组件的功能和特点组件的连接和调试方法2.3 教学方法通过实物展示和讲解相结合的方式进行教学。
安排学生进行实际操作，加深对组件连接和调试方法的理解。
2.4 教学评估通过课堂提问评估学生对机电传动控制系统组成成分的理解。
通过实际操作评估学生对组件连接和调试方法的掌握程度。
第三章：机电传动控制的基本原理3.1 教学目标让学生理解机电传动控制的基本原理。
让学生掌握机电传动控制系统的运行机制。
3.2 教学内容机电传动控制的基本原理机电传动控制系统的运行机制3.3 教学方法通过讲解和案例分析相结合的方式进行教学。
通过图片和视频等直观手段帮助学生理解。
3.4 教学评估通过课堂提问评估学生对机电传动控制基本原理的理解。
通过课后作业评估学生对机电传动控制系统运行机制的掌握。
第四章：机电传动控制系统的应用4.1 教学目标让学生了解机电传动控制系统在实际工程中的应用。
让学生掌握机电传动控制系统的选型和设计方法。
4.2 教学内容机电传动控制系统在实际工程中的应用案例机电传动控制系统的选型和设计方法4.3 教学方法通过案例分析相结合的方式进行教学。
通过图片和视频等直观手段帮助学生理解。
精品文档-机电传动控制(马如宏)-第5章
第5章 继电接触控制系统的设计
2) (1) 控制电器：用于各种控制电路和控制系统的电器。例 (2) 主令电器：用于自动控制系统中发送控制指令的电器。 (3) 保护电器：用于保护电路及电气设备的电器。例如， (4) 配电电器：用于电能的输送和分配的电器。例如，各 (5) 执行电器：用于完成某种动作或传动功能的电器。
第5章 继电接触控制系统的设计
3) (1) 电磁式电器：依据电磁感应原理来工作的电器。例如，
(2) 非电量控制电器：这类电器是靠外力或某种非电物理 量的变化而动作的。例如，行程开关、按钮、压力继电器、温
第5章 继电接触控制系统的设计
4) (1) 手动电器：用手或依靠机械力进行操作的电器。例如，
(2) 自动电器：借助于电磁力或某个物理量的变化自动进 行操作的电器。例如，接触器、各种类型的继电器、电磁阀等。
第5章 继电接触控制系统的设计
2. 触头是电器的执行部分，起接通和分断电路的作用，因
此，要求触头导电、导热性能良好，通常用铜制成。但铜的表 面容易氧化而生成氧化铜，将增大触头的接触电阻，使触头的 损耗增大，温度上升。所以有些电器，如继电器和小容量的电 器，其触头常采用银质材料，这不仅在于其导电和导热性能均 优于铜质触头，更主要的是其氧化膜的电阻率与纯银相似(氧 化铜则不然，其电阻率可达纯铜的十余倍以上)，而且，要在 较高的温度下才会形成，同时又容易粉化。因此，银触头具有 较小和稳定的接触电阻。对于大、中容量的低压电器，在结构 设计上，触头采用滚动接触，可将氧化膜去掉，这种结构的触
是一个两倍电源频率的周期性变量。它有两个分量：一个是恒 定分量F0，其值为最大吸力值的一半；另一个是交变分量F~， F~=F0cos2ωt，其幅值为最大吸力值的一半，并以两倍电源频 率变化。总的电磁吸力Fat在从0~Fatm的范围内变化，吸力曲线 如图5-8
机电传动控制教案
机电传动控制教案第一章：机电传动控制概述1.1 机电传动控制的概念解释机电传动控制的定义强调机电传动控制在现代工业中的重要性1.2 机电传动系统的组成介绍机电传动系统的常见组成部分，如电动机、传动装置、负载等解释各个部分在系统中的作用和相互关系1.3 机电传动控制系统的分类介绍机电传动控制系统的不同类型，如开环控制、闭环控制等比较各种控制系统的特点和应用场景第二章：电动机及其控制2.1 电动机的分类和特性介绍不同类型的电动机，如交流异步电动机、直流电动机等分析各种电动机的启动、制动和调速特性2.2 电动机的控制方法介绍电动机的常见控制方法，如开关控制、变频调速等分析各种控制方法的工作原理和应用场景2.3 电动机的选择和安装讲解电动机的选择依据，如负载类型、功率需求等介绍电动机的安装要求和注意事项第三章：传动装置及其控制3.1 传动装置的分类和特性介绍常见的传动装置，如齿轮传动、带传动等分析各种传动装置的传动比、传动效率等特性3.2 传动装置的控制方法介绍传动装置的常见控制方法，如机械调速、电子调速等分析各种控制方法的工作原理和应用场景3.3 传动装置的选择和安装讲解传动装置的选择依据，如负载类型、传动比需求等介绍传动装置的安装要求和注意事项第四章：机电传动控制系统的应用4.1 机电传动控制系统在工业自动化中的应用介绍机电传动控制系统在工业自动化中的典型应用案例，如、生产线等分析机电传动控制系统在提高生产效率和产品质量方面的作用4.2 机电传动控制系统在交通运输领域的应用介绍机电传动控制系统在交通运输领域的典型应用案例，如电动汽车、轨道交通等分析机电传动控制系统在提高运输效率和减少能源消耗方面的作用4.3 机电传动控制系统在其他领域的应用介绍机电传动控制系统在其他领域的典型应用案例，如医疗设备、建筑自动化等分析机电传动控制系统在提高生活质量和工作效率方面的作用第五章：机电传动控制系统的维护与故障诊断5.1 机电传动控制系统的维护介绍机电传动控制系统的日常维护内容和注意事项强调定期维护对于系统稳定运行的重要性5.2 机电传动控制系统的故障诊断方法介绍常见的故障诊断方法，如观察法、参数测量法等分析各种故障诊断方法的优缺点和适用场景5.3 机电传动控制系统的故障处理和预防措施讲解故障处理的一般流程和方法介绍预防措施，如使用高质量的元件、避免过载等第六章：传感器与信号处理6.1 传感器的类型与作用介绍各种常用传感器，如温度传感器、压力传感器等分析传感器在机电传动控制系统中的作用和重要性6.2 传感器的选用与安装讲解传感器的选用依据，如测量范围、精度要求等介绍传感器的安装方法和注意事项6.3 信号处理与分析解释信号处理的基本概念和方法分析信号处理在机电传动控制系统中的应用，如滤波、放大等第七章：PLC控制系统7.1 PLC的基本原理与组成介绍PLC的概念、工作原理和组成结构强调PLC在机电传动控制系统中的应用优势7.2 PLC编程与控制讲解PLC编程的基本语言和方法，如梯形图、指令表等分析PLC控制在机电传动系统中的应用案例7.3 PLC系统的维护与故障诊断介绍PLC系统的日常维护内容和注意事项讲解故障诊断的方法和技巧第八章：变频器与电机调速8.1 变频器的基本原理与类型介绍变频器的工作原理和类型，如电压型、电流型等强调变频器在电机调速中的应用优势8.2 变频器控制与应用讲解变频器的控制原理和方法，如矢量控制、直接转矩控制等分析变频器在电机调速中的应用案例8.3 变频器的选用与安装介绍变频器的选用依据，如电机功率、调速范围等讲解变频器的安装方法和注意事项第九章：伺服控制系统9.1 伺服控制系统的基本原理与组成介绍伺服控制系统的工作原理和组成，如伺服电动机、伺服驱动器等强调伺服控制系统在精确控制中的应用优势9.2 伺服控制系统的选用与调试讲解伺服控制系统的选用依据，如控制精度、响应速度等介绍伺服控制系统的调试方法和注意事项9.3 伺服控制系统的应用案例分析伺服控制系统在典型应用场景中的应用案例，如数控机床、等第十章：机电传动控制系统的节能与环保10.1 节能技术的应用介绍节能技术在机电传动控制系统中的应用，如电机变频调速、高效传动装置等分析节能技术在降低能耗和提高经济效益方面的作用10.2 环保技术的应用介绍环保技术在机电传动控制系统中的应用，如废弃物回收、低噪音传动装置等强调环保技术在实现可持续发展和社会责任方面的意义10.3 节能与环保的法规和标准讲解与节能和环保相关的法规和标准，如节能产品认证、环保法规等强调企业和个人在遵循法规和标准方面的责任第十一章：机电传动控制系统的安全与保护11.1 安全防护措施的重要性强调在机电传动控制系统中实施安全防护措施的必要性讨论因缺乏安全防护导致的潜在风险和事故11.2 安全防护技术与设备介绍常见的安全防护技术，如紧急停止按钮、安全门等分析安全防护设备在保障人员和设备安全方面的作用11.3 安全标准与合规性讲解与机电传动控制系统安全相关的国家和行业标准强调遵守安全标准和合规性的重要性第十二章：案例分析与实践12.1 机电传动控制案例分析分析具体的机电传动控制案例，如自动化装配线、升降机等讨论案例中的关键技术、挑战和解决方案12.2 实践操作与技能培训强调实际操作在理解机电传动控制系统中的重要性介绍常见的实践操作活动和技能培训方法12.3 项目设计与实施讲解机电传动控制系统项目设计的基本步骤和方法讨论项目实施过程中的管理、协调和风险控制第十三章：发展趋势与创新13.1 机电传动控制技术的发展趋势探讨机电传动控制技术的发展方向，如智能化、网络化等分析新兴技术如物联网、大数据在机电传动控制系统中的应用潜力13.2 创新设计与研发强调创新在推动机电传动控制系统发展中的重要性介绍创新设计的方法和研发流程13.3 知识产权保护与技术转移讲解知识产权在技术创新中的作用和保护方法讨论技术转移和产业化的途径和挑战第十四章：经济效益与投资分析14.1 经济效益评估介绍经济效益评估的方法和指标分析机电传动控制系统投资的经济效益14.2 投资决策与风险分析讲解投资决策的基本原则和方法分析机电传动控制系统投资的风险因素和应对策略14.3 财务分析与投资回报介绍财务分析的方法，如现金流量分析、净现值分析等讨论投资回报的计算和评估方法第十五章：综合测试与评价15.1 测试方法与设备介绍机电传动控制系统综合测试的方法和设备强调测试在确保系统性能和可靠性中的重要性15.2 性能评价与优化讲解机电传动控制系统的性能评价指标和方法讨论系统性能优化的策略和技术15.3 持续改进与寿命周期管理强调持续改进在提高机电传动控制系统性能和寿命中的作用介绍寿命周期管理的方法和实践重点和难点解析本文主要介绍了机电传动控制的相关概念、系统组成、控制方法、应用领域、维护与故障诊断等方面的内容。
机电传动控制ch5_4_16.4.2 电子教案
1）电源的输入功率2/R s '20X '2I ' 1U 1I 1R 1X 1E m R mX m I 1、功率和损耗112u i F n φ−−→ 电源电能（，）机械能（,）11113cos P U I ϕ=1111cos U I ϕϕ式中——异步电机的功率因素、——定子相电压和相电流的有效值——定子相电压和相电流之间的相位角功率流程图如图5-241P 2P mP emP mp 2Cu p Fep 1Cu p2）定子铜损耗1、功率和损耗112u i F n φ−−→ 电源电能（，）机械能（,）21113Cu p I R =功率流程图如图5-243）铁芯损耗23Fe mmp I R =1P 2P mP emP mp 2Cu p Fep 1Cu p 2/R s '20X '2I ' 1U 1I 1R 1X 1E m R mX m I4）电磁功率1、功率和损耗112u i F n φ−−→ 电源电能（，）机械能（,）112223em Cu FeP P p p R I s=--''=功率流程图如图5-2422222223cos cos em P E I m E I ϕϕ''==按转子回路，电磁功率也可为1P 2P mP emP mp 2Cu p Fep 1Cu p 2/R s '20X '2I ' 1U 1I 1R 1X 1E m R mX m I5）转子铜损耗1、功率和损耗112u i F n φ−−→ 电源电能（，）机械能（,）222222233Cu emp I R R s I sP s''=''=⨯=功率流程图如图5-242m em Cu P P p =-1P 2P mP emP mp 2Cu p Fep 1Cu p 6）总机械功率22131()em s I R s P s-''==-2/R s '20X '2I ' 1U 1I 1R 1X 1E m R mX m I7）机械输出功率2/R s '20X '2I ' 1U 1I 1R 1X 1E m R mX m I 1、功率和损耗112u i F n φ−−→ 电源电能（，）机械能（,）2m mP P p =-功率流程图如图5-241P 2P mP emP mp 2Cu p Fep 1Cu p m p 式中——转子机械损耗（如风阻、轴承阻力等）1）电磁转矩2/R s '20X '2I ' 1U 1I 1R 1X 1E m R mX m I 2、转矩平衡方程955.ememem P P T n ω==1P 2P mP emP mp 2Cu p Fep 1Cu p 2220955.m mmem em P p P P T np T T T ωω-====-=-ω式中——转子的角速度2）输出转矩0T 式中，——电机的空载转矩——转矩平衡方程。
教案机电传动控制
教案机电传动控制第一章：机电传动控制概述1.1 机电传动控制的概念1.2 机电传动控制系统的组成1.3 机电传动控制的特点与应用第二章：机电传动控制的基本原理2.1 机电传动控制的基本原理介绍2.2 机电传动控制系统的建模方法2.3 机电传动控制系统的稳定性分析第三章：机电传动控制器的设计3.1 机电传动控制器的设计方法3.2 PID控制器的设计与应用3.3 模糊控制器的设计与应用第四章：机电传动控制系统的仿真与实验4.1 机电传动控制系统的仿真方法4.2 机电传动控制系统的实验方法4.3 机电传动控制系统仿真与实验的结果分析第五章：机电传动控制系统的优化与故障诊断5.1 机电传动控制系统的优化方法5.2 机电传动控制系统的故障诊断方法5.3 机电传动控制系统的优化与故障诊断的应用实例第六章：电动机控制系统6.1 电动机的基本原理与特性6.2 直流电动机控制系统6.3 交流电动机控制系统第七章：步进电机控制系统7.1 步进电机的工作原理与特性7.2 步进电机控制系统的设计方法7.3 步进电机在实际应用中的案例分析第八章：伺服电机控制系统8.1 伺服电机的工作原理与特性8.2 伺服电机控制系统的设计方法8.3 伺服电机在实际应用中的案例分析第九章：机电传动控制系统的保护与安全9.1 机电传动控制系统的保护措施9.2 机电传动控制系统的安全操作规程9.3 机电传动控制系统保护与安全的实际应用案例第十章：现代机电传动控制技术的发展趋势10.1 智能控制技术在机电传动控制中的应用10.2 网络化控制技术在机电传动控制中的应用10.3 绿色控制技术在机电传动控制中的应用第十一章：传感器在机电传动控制中的应用11.1 传感器的基本原理与类型11.2 常用传感器的特性与应用11.3 传感器在机电传动控制系统中的集成与优化第十二章：机电传动控制系统的节能与环保12.1 节能控制技术在机电传动控制中的应用12.2 环保控制技术在机电传动控制中的应用12.3 节能与环保在机电传动控制系统中的重要性第十三章：机电传动控制系统的可靠性与维护13.1 机电传动控制系统的可靠性分析13.2 机电传动控制系统的维护方法与策略13.3 提高机电传动控制系统可靠性与维护的实际案例第十四章：机电传动控制系统的实际应用案例分析14.1 机床控制系统中的应用案例14.2 自动化生产线中的应用案例14.3 控制系统中的应用案例第十五章：综合训练与实践15.1 机电传动控制系统的设计与实现15.2 机电传动控制系统的仿真与实验15.3 机电传动控制系统的实际操作与调试重点和难点解析本文主要介绍了机电传动控制的相关知识，包括概述、基本原理、控制器设计、系统仿真与实验、优化与故障诊断、电动机控制系统、步进电机控制系统、伺服电机控制系统、保护与安全、现代机电传动控制技术的发展趋势、传感器在机电传动控制中的应用、节能与环保、可靠性与维护、实际应用案例分析以及综合训练与实践。
机电传动控制第五版课后答案--最全版
机电传动控制第五版课后答案--最全版机电传动控制第五版课后答案最全版机电传动控制是一门涉及电机、电气控制、自动化等多个领域的重要课程。
对于学习这门课程的同学来说，课后答案的准确性和完整性至关重要。
以下是为大家整理的机电传动控制第五版的课后答案，希望能对大家的学习有所帮助。
一、第一章绪论1、机电传动控制的目的是什么？答：机电传动控制的目的是将电能转换为机械能，实现生产机械的启动、停止、调速、反转和制动等动作，以满足生产工艺的要求，提高生产效率和产品质量。
2、机电传动系统的发展经历了哪几个阶段？答：机电传动系统的发展经历了成组拖动、单电机拖动和多电机拖动三个阶段。
3、机电传动系统的运动方程式中，各物理量的含义是什么？答：T 为电动机产生的电磁转矩，T L 为负载转矩，J 为转动惯量，ω 为角速度。
当 T＞T L 时，系统加速；当 T＜T L 时，系统减速；当T ＝ T L 时，系统匀速运转。
二、第二章机电传动系统的动力学基础1、转动惯量的物理意义是什么？它与哪些因素有关？答：转动惯量是物体转动时惯性的度量，反映了物体抵抗转动状态变化的能力。
其大小与物体的质量、质量分布以及转轴的位置有关。
2、飞轮转矩的概念是什么？它与转动惯量有何关系？答：飞轮转矩 G D 2 是指转动惯量 J 与角速度ω平方的乘积。
飞轮转矩越大，系统储存的动能越大，系统的稳定性越好。
3、如何根据机电传动系统的运动方程式判断系统的运行状态？答：当 T T L ＞ 0 时，系统加速；当 T T L ＜ 0 时，系统减速；当T T L ＝ 0 时，系统匀速运行。
三、第三章直流电机的工作原理及特性1、直流电机的工作原理是什么？答：直流电机是基于电磁感应定律和电磁力定律工作的。
通过电刷和换向器的作用，使电枢绕组中的电流方向交替变化，从而在磁场中产生持续的电磁转矩，驱动电机旋转。
2、直流电机的励磁方式有哪几种？答：直流电机的励磁方式有他励、并励、串励和复励四种。
机电传动控制第五版课后答案--最全版
机电传动控制第五版课后答案--最全版《机电传动控制第五版课后答案最全版》机电传动控制是一门涉及机械、电气、电子等多学科知识的重要课程，对于相关专业的学生来说，课后习题的答案是巩固知识、检验学习成果的重要参考。
在这篇文章中，我将为您提供机电传动控制第五版的课后答案，希望能对您的学习有所帮助。
首先，让我们来回顾一下机电传动控制这门课程的主要内容。
它涵盖了电机的工作原理、调速控制、制动方法、传动系统的动态特性分析以及控制系统的设计等方面。
通过学习这门课程，学生能够掌握机电传动系统的基本原理和控制方法，为今后从事相关领域的工作打下坚实的基础。
在第一章中，主要介绍了机电传动系统的基本概念和组成部分。
课后习题大多围绕电机的类型、特点以及机电传动系统的运动方程展开。
例如，有一道习题要求分析直流电机的工作原理和结构特点。
答案是：直流电机由定子和转子两部分组成。
定子包括主磁极、换向极、机座和电刷装置等；转子包括电枢铁芯、电枢绕组、换向器和转轴等。
直流电机的工作原理是基于电磁感应定律和电磁力定律，当电枢绕组中通有电流时，在磁场中会受到电磁力的作用，从而产生转矩，使电机旋转。
第二章重点讲解了直流电机的调速方法。
其中，改变电枢电压调速、改变电枢回路电阻调速和改变励磁磁通调速是常见的调速方式。
对于课后习题中关于调速性能指标的计算，我们需要根据给定的参数，运用相应的公式进行计算。
比如，某道习题给定了电机的额定转速、电枢电阻、励磁电流等参数，要求计算在不同调速方式下的调速范围和静差率。
解题的关键是正确理解调速性能指标的定义和计算公式，然后代入给定参数进行计算。
第三章探讨了交流电机的原理和调速方法。
交流电机包括异步电机和同步电机。
异步电机的调速方法有变频调速、变极调速和变转差率调速等。
在解答课后习题时，需要掌握异步电机的等效电路和电磁转矩公式，以及各种调速方法的特点和适用场合。
例如，有一道习题要求比较变频调速和变极调速的优缺点。
机电传动控制 冯清秀 邓星钟 第五章课后习题答案
5.1步进电动机的位移量与输入脉冲数严格成正比，这就不会引起误差的积累，其转速与脉冲频率和步矩角有关。
控制输入脉冲数量、频率及电动机各组的接通次序，可以得到各种需要的运行特征。
5.2步进电机的作用就是能够精确控制转动的角度,步距角越小,它每一步能转动的角度就越小,我们就能得到更精确的角度控制.比如步角为3度的,我们可以控制3度,6度,9度...,而步角为10度的,我们只能控制10度,20度,30度...显然步角越小,能控制的角度越精确.5.3电磁式（激磁式）特点：电动机的定子和转子均有绕组，靠电磁力矩使转子转动。
磁阻式（反应式）特点：气隙小，定位精度高；步距小，控制准确；励磁电流较大，要求驱动电源功率大；电动机内部阻尼较长，当相数较小时，单步运行振荡时间较长；断电后无定位转矩，使用中需自锁定位。
永磁式特点：步距角大，控制精度不高；控制功率小，效率高；内阻尼较大，单片振荡时间短；断电后具有一定的定位转矩。
混合式（永磁感应子式）特点：驱动电流小，效率高，过载能力强，控制精度高。
5.4每当输入一个电脉冲时，电动机转过的一个固定的角度称为步矩角。
一台步进电动机有两个步矩角，说明它有两种通电方式，3°的意思是相邻两次通电的相的数目相同时的步矩角，1.5°的意思是相邻两次通电的相的数目不同时的步矩角。
单三拍：每次只有一相绕组通电，而每个循环只有三次通电。
单双六拍：第一次通电有一相绕组通电，然后下一次有两相通电，这样交替循环运行，而每次循环只有六次通电。
双三拍：每次有两相绕组通电，每个循环有三次通电。
5.8 1) 步距角——步进电动机的主要性能指标之一，它直接影响启动和运行频率2)最大静转矩3) 空载启动频率——步进电动机在空载情况下，不失步启动所允许的最高频率。
在负载情况下，不失步启动所允许的最高频率随负载的增加而显著下降。
4) 连续运行频率——当步进电动机运行频率连续上升时，电动机不失步运行的最高频率。
《机电传动控制教案》课件
《机电传动控制教案》课件第一章：机电传动控制概述1.1 机电传动的概念1.2 机电传动控制的作用1.3 机电传动控制的发展趋势第二章：机电传动元件2.1 电动机的基本原理与结构2.2 常用电动机及其特性2.3 机电传动元件的选型与安装第三章：机电传动控制系统3.1 机电传动控制系统的组成3.2 控制器的选择与设置3.3 传感器的选择与安装3.4 执行器的选择与安装第四章：机电传动控制策略4.1 速度控制4.2 位置控制4.3 力矩控制4.4 节能控制第五章：机电传动控制实例分析5.1 电梯控制系统5.2 数控机床控制系统5.3 控制系统5.4 电动汽车控制系统本教案旨在帮助学生了解机电传动控制的基本概念、元件、控制系统及策略，并通过实例分析使学生能够将理论知识应用于实际工程中。
希望对您有所帮助！第六章：机电传动控制系统的稳定性与动态响应6.1 系统稳定性的概念6.2 机电传动控制系统的建模6.3 系统动态响应的分析6.4 稳定性分析在控制系统设计中的应用第七章：机电传动控制系统的性能优化7.1 系统性能指标7.2 控制器参数优化方法7.3 系统辨识与参数估计7.4 性能优化算法及其应用第八章：故障诊断与容错控制8.1 故障诊断的基本方法8.2 机电传动系统的故障模型8.3 容错控制策略8.4 故障诊断与容错控制在机电传动控制中的应用第九章：节能控制与环保技术9.1 节能控制的重要性9.2 节能控制策略9.3 环保技术在机电传动控制中的应用9.4 节能与环保技术的未来发展趋势第十章：案例分析与实践10.1 机电传动控制系统设计案例10.2 故障诊断与容错控制案例10.3 节能控制与环保技术应用案例10.4 综合实践项目设计与实施本教案通过系统稳定性与动态响应、性能优化、故障诊断与容错控制、节能控制与环保技术等内容的学习，使学生掌握机电传动控制技术的综合应用。
通过案例分析与实践，培养学生解决实际工程问题的能力。
机电传动控制课后习题答案完整版
N=88.5%,
U N=220V, n N=1500r/min, η
试求该电机的额定电流和转矩。 PN=UNINηN 7500W=220V*IN*0.885 IN=38.5A
TN=9.55PN/nN=47.75Nm 3.7 一台他励直流电动机： PN=15KW, U N=220V, I N=63.5A, 载特性为： U 0/ V I f/A 115 0.442 184 0.802 230 1.2 253 1.686 265 2.10 n N=2850r/min,Ra =0.25Ω， 其空
1687
3.10 一台他励直流电动机的技术数据如下： PN=6.5KW,U N=220V, I N=34.4A, n N=1500r/min, Ra =0.242Ω,试计算出此电动机的如下特性： ①固有机械特性； ②电枢服加电阻分别为 3Ω和 5Ω时的人为机械特性； ③电枢电压为 U N/2 时的人为机械特性； ④磁通φ=0.8φN 时的人为机械特性； 并绘出上述特性的图形。 ① n0=UNnN/(UN-INRa)=220*1500/220-34.4*0.242 = 1559r/min TN=9.55PN/nN=9.55*6500/1500=41.38Nm
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一、 鼠笼式异步电动机的启动方法 鼠笼式异步电动机有直接启动和降压启动两种方法，采用什么 启动方法，要根据实际情况而定。 1．直接启动（全压启动） 直接启动就是将电动机的定子绕组通过闸刀开关或接触器直接 接入电源，在额定电压下进行启动。 • 特点：电动机定子绕组的工作电压和启动电压相等。
• 直接启动的条件：由于直接启动的启动电流很大，因此，在 什么情况下采用直接启动，有关供电、动力部门都有规定，主要取 决于电动机的功率与供电变压器的容量之比值。
优点：具有自动平滑调节启动电流和启动转矩的良好启动 特性，且结构简单，运行可靠，无需经常维修。 缺点：功率因数低（0.3 — 0.8），启动转矩增大有限，不 能用作调速电阻。
通常用于对调速没有什么要求，启动转矩要求不大，经常 正反向运转的绕线式异步电动机的启动是比较合适的。
4．自耦变压器降压启动 自耦变压器降压启动的原理接线图如图所示。
自耦变压器启动时的一相电路，由变压器的工作原理知，此时， 副边电压与原边电压之比为
K U2 U1 N2 N1 1
U 2 KU 1
启动时加在电动机定 子每相绕组的电压是全压 启动时的K倍，因而电流 也是全压启动时的K倍， 即I2=KIst ；而变压器原边 电流 I1=KI2=K2Ist ，即此 时电网供电电流I1 是直接 启动时电流Ist的K2倍。
一般在有独立变压器供电（即变压器供动力用电）的情况下，
若电动机启动频繁时，电动机功率小于变压器容量的20%时允许直 接启动；若电动机不经常启动，电动机功率小于变压器容量的30%
时也允许直接启动。
如果没有独立的变压器供电（即与照明共用电源）的情况下，
电动机直接启动时所产生的电压降不应超过5%，电动机启动比较
其中，（1）和（2）两条是衡量电动机启动性能的主要技术指 标。 异步电动机本身的启动特性为： a. 定子电流大，Ist=(5~7)IN
异步电动机在接入电网启动的瞬时，由于转子处于静止状态，
定子旋转磁场以最快的相对速度（即同步转速）切割转子导体，在 转子绕组中感应出很大的转子电势和转子电流，从而引起很大的定 子电流 b. 启动转矩小 T st ( 0 .8 ~ 1 .5 )T N 启动时
从电能损失的观点来看，交变磁场在频敏变阻器铁心中产生涡流， 使铁心发热，相当于一个电阻R，同时铁心中交变的磁通又在线圈中 产生感应电动势，阻碍电流流通，因而有感抗X的存在。则频敏变阻 器相当于电阻R和电抗X的并联电路。 铁损 感抗R f22X f2
启动开始时：
n=0，S=1，f2 =Sf 高，相当于R大，X也很大。限制了启动电流， 同时由于铁损大，频敏变阻器从转子取出的有功功率也大，从而提 高转子电路的功率因数，增大了启动转矩。 转速上升： f2逐渐下降，R和X逐渐减小，当n=nN， f2很小， R和X近似为零， 这相当于转子被短路，启动完毕，进入正常运行。
频繁，则常按经验公式来估算，满足下列关系则可直接启动。
启动电流 I st 额定电流 I N 3 4 电源总容量 4 电动机功率
二三十KW以下的异步电动机一般可以采用直接启动的。
例 5.2 ： 有 一 台 要 求 经 常 启 动 的 鼠 笼 式 异 步 电 动 机 ， 其 PN=20kW, Ist/IN=6.5 ，如果供电变压器（电源）容量为560kVA，且 有照明负载，问可否直接启动？同样的Ist/IN 比值，功率为多大的 电动机则不允许直接启动？ 解：根据经验公式算出
I stY U 1 3Z
I st 3U 1 / Z
所以
I stY
I st 3
Y-降压启动方法的特点： • 设备简单、经济、启动电流小；
• 启动转矩小，只有直接启动时的
1/3，且启动电压不能按实际需要调节， 故只适用于空载或轻载启动的场合； • 只适用于正常运行时定子绕组接线 为的异步电动机。 Y-启动器
与Y-降压启动法比，延边三角形接法的相电压 较Y接法的大，所以启动电流和启动转矩都较大。
二、线绕式异步电动机的启动方法
鼠笼式异步电动机的启动转矩小，启动电流大，因此不能满足 某些生产机械需要高启动转矩低启动电流的要求。 线绕式异步电动机由于能在转子电路中串电阻，因此具有较大 的启动转矩和较小的启动电流，即具有较好的启动特性。 在转子电路中串电阻的启动方法常用的有两种：逐级切除启动 电阻法和频敏变阻器启动法。
且体积大。
3．Y-降压启动 Y-降压启动的接线图如图所示: 启动时，定子绕组接成星形；待转速上升到一定程度后再将 定子绕组接成三角形，电动机启动过程完成而转入正常运行。 设U1 为电源线电压，IstY 及
Ist 为定子绕组分别接成星形及
三角形的启动电流（线电流）， Z为电动机在启动时每相绕组的 等效阻抗。则有
电路，使启动电流减小；
待转速上升到一定程度后再 将1KM闭合，Rst被短接，电动机 接上全部电压而趋于稳定运行。
特点：
•启动转矩随定子电压的平方下降，故它只适用于空载或轻载启
动的场合；
Tst K R 2U
2 2 2
R 2 X 20
•不经济，在启动过程中，电阻器上消耗能量大，不适用于经 常启动的电动机，若采用电抗器代替电阻器，则所需设备费较贵，
1．逐级切除启动电阻法 采用逐极切除启动电阻的方法，其目的和启动过程与他励直流 电动机采用逐级切除启动电阻的方法相似，主要是为了使整个启动 过程中电动机能保持较大的加速转矩。启动过程如下如图(a)所示：
S m R 2 / X 20
Tst K
R 2U
2
2 2
R 2 X 20
2．频敏变阻器启动法 频敏变阻器实质上是一个铁心损耗很大的三相电抗器，铁心由 一定厚度的几块实心铁板或钢板叠成，一般做成三柱式，每柱上绕 有一个线圈，三相线圈连成星形，然后接到线绕式异步电动机的转 子电路中，
S 1
，转子功率因数 cos 2
R2 R X
2 2 2 20
很低，因
而启动转矩 T st K m I 2 st cos 2 st 却不大。
异步电动机的固有启动特性如图所示：
显然，异步电动机的这种启动性能和生产机械的要求是相矛盾 的，为了解决这些矛盾，必须根据具体情况，采取不同的启动方法。
特点：
• 与 Y- 降 压 启 动 时 情 况 一 样 ， 只 是 在 Y- 降 压 启 动 时 的 为定值，而自耦变压器启动时的K是可调节的，这就是此种启动方 法优于Y-启动方法之处，当然它的启动转矩也是全压启动时的K2 倍。 • 变压器的体积大、重量重、价格高、维修麻烦。
5、延边三角形启动
3 4 560 kVA 4 20 kW 7 .75 I st IN 6 .5
满足上述关系，故允许直接启动。
6 .5 3 4 4 PN kW 560 kVA
可算出，额定功率大于24kW的电动机不允许直接启动。
2．电阻或电抗器降压启动
异步电动机采用定子串电阻或电抗器的降压启动原理接线图如 图所示。 启动时，接触器1KM断开， KM闭合，将启动电阻串入定子
5．4 三相异步电动机的启动特性
采用电动机拖动生产机械，对电动机启动的主要要求如下。
（1）有足够大的启动转矩，保证生产机械能正常启动。一般场 合下希望启动越快越好，以提高生产效率。即要求电动机的启动转 矩大于负载转矩，否则电动机不能启动。
（2）在满足启动转矩要求的前提下，启动电流越小越好。因为 过大启动电流的冲击，对于电网和电动机本身都是不利的。 （3）要求启动平滑，即要求启动时加速平滑，以减小对生产机 械的冲击。 （4）启动设备安全可靠，力求结构简单，操作方便。 （5）启动过程中的功率损耗越小越好。