自动控制元件及线路(DOC)

绪论

1.控制元件的分类: 按功能分类：执行元件、放大元件、测量元件、补偿元件

＊执行元件：功能是驱动控制对象，控制或改变被控量（输出量）。（电机）

执行元件---它是控制系统最基本的组成部分。常见的执行元件有：电动机、液压马达或气动马达。其中应用最广的是电动机。

系统对执行元件的基本要求是：（1）具有良好的静特性；（2）快速响应的动态特性； 测量元件：功能是将被测量检测出来并转换成另一种容易处理和使用的量（例如电压）。（电位器）。测量元件一般称为传感器，过程控制中又称为变送器。

放大元件：功能是将微弱信号放大，分为前置放大元件和功率放大元件两种。功率放大元件的输出信号具有较大的功率，可以直接驱动执行元件。

补偿元件（校正元件）：为了确保系统稳定并使系统达到规定的精度指标和其他性能指标，控制系统的设计者增加的元件。作用是改善系统的性能，使系统能正常可靠地工作并达到规定的性能指标。

2.从物理角度，磁场是由电流产生的。磁场与电流的关系由安培环路定律（全电流定律）定律描述。

3.描述 H 与 I 的关系。

4.电磁感应定律说明变化的磁场，可以产生电势，以及电流。

电磁力（力矩）是由磁场产生的。 第一章 电动机及其控制

1．直流电机基本结构：按运动状态：定子和转子两部分。按功能：磁极、电枢绕组、换向器和电刷（功能将电刷上的直流变为绕组内部的交流）三部分。

磁极在定子上，电枢绕组在转子上。换向器在转子上，电刷在定子上。

2.铁磁物质的特点有哪些？1）磁导率μ 大，是真空磁导率 μ0 的2000～6000倍。2）μ 不是恒量，随磁场强度H 变化。3）存在一个临界温度——居里点 ，高于此温度时，磁导率降到真空磁导率 。

3.绝对磁滞回线曲线图形两个物理量是什么？B r ：剩磁磁密（简称剩磁）H c ：矫顽磁力。

4、铁耗主要包括是哪个方面的什么损耗？磁滞损耗加涡流损耗。

5.直流电机工作原理

6.电磁力定律 ：大小： 方向： 左手定则

电磁感应定律：大小： 方向： 右手定则

7.电动机产生转矩的条件是什么？同性磁极下电流相同。异性（相邻）磁极下电流相反。 直流电机要保持恒定方向转矩的条件：每个磁极下导体的电流方向应保持不变。

8.直流电机的电磁转矩为 当磁通Φ为常值时该式可写为 K t ——转矩灵敏度，或称转矩系数

9.电枢反电势 K e ：反电势系数 10.转矩平衡方程式 动态转矩平衡方程式 静态转矩平衡方程式 11.动态电压平衡方程式 d l I =∑⎰H l 1

n i i i H l NI ==∑∑

I NI 或：磁势。F =IlB e =vBl em t a

=T C ΦI em t a =T K I a e =E C Φn a e =E K ωe t

=K K em 0L d =++d ωT T T J t em 0L =+T T T a a a a a a d =++d I U L R I E t

静态电压平衡方程式

12．机电时间常数 电磁时间常数

第二章 变压器 一、 变压器的基础知识

1、变压器的主要部件是什么？铁心和绕组

2、变压器的工作原理是什么？ 变压器的主要部件是铁心和套在铁心上的两个绕组。两绕组只有磁耦合 没电联系。在一次绕组中加上交变电压，产生交链一、二次绕组的交变 磁通，在两绕组中分别感应电动势。只要一、二次绕组的匝数不同， 就能达到改变压的目的。

3、变压器的原副边线圈的电压比与线圈匝数比关系？原副边线圈的电流比与线圈匝数比关

系？变压器的原副边线圈的电压比与线圈匝数成正比，原副边线圈的电流比与线圈匝数成

反比关系

4、变压器的原副边线圈的感应电动势的表达式是什么？

例题：一台电源变压器， ，空载时测得副边电压 ，并测得，得， ， ， 。试求副边接 电阻负载时的原副边

电流并比较空载和负载时的变化（计算中忽略抗阻）。

第3章 异步电动机及其控制

3.1 异步电动机的结构特点和工作原理

交流电动机 定子铁心、定子绕组 三相，两相，单相。

转子：鼠笼式，绕线式。

转子速度小于磁场转速：异步电机。

异步电动机的工作原理: 旋转磁场加闭合的转子绕组。

定性的说明：两相电流通入两相绕组，三相电流通入三相绕组，都产生旋转磁场。

异步电动机的工作原理: 两相或三相电流，通入两相或三相绕组，产生旋转磁场，带动

鼠笼转子转动。 关于磁场转动速度的补充说明： 该转速是磁场相对于绕组的转动速度。 m fN j E σσ11144.4Φ-= σ

σ11144.4Φ=fN E a a a a =+U R I E a m e t =R J

τK K a e a

=L τR dt d N e dt d N e Φ-=Φ-=2211V U 2201=V U 36720=

Ω=151r Ω=502r Ω=1500m x Ω1450s 60= r/min f n p

3.2 交流绕组磁场的分析

按照单相绕组的安装结构不同，可以分为集中绕组和分布绕组。

单相集中绕组的交流磁势是方波，位置固定，振幅的大小和正负随时间做周期变化，频

率与电流相同。

单相分布绕组的交流磁势是阶梯波，形成一种脉振磁势。

3.3 异步电动机的主要特性

3.3.1 基本方程

一、转速和转差率

设电机转速为 n ， 磁场（同步）转速为 n s 。

转差率：

转子电流磁场。

当转子和旋转磁场的相对转速为 ?相当于转子不动而旋转磁场以sn s 的速度方向同方向旋转， 故转子电流频率： 转子电流产生的旋转磁势相对于转子的速度为 转子自身以转速n 向同方向旋转，故转子电流的旋转磁势的转速为 转子和定子电流的旋转磁势的转速相同

3.4 三相异步电动机

定子绕组是三相对称绕组，使用三相电源。

转子有鼠笼型和绕线式两种。

一、功率与转矩

异步电动机的输入功率 定子一相绕组的电压、电流、功率因数。m 1：定子相数

电磁功率：通过电磁感应借助气隙磁场实现功率传递。

由等效电路，输入功率减去r 1、r m 消耗的功率，就是传递到转子的电磁功率：

s s -=n n s n s =(1-)n n s s =(1-)ωs ωs s Δ-n =n n =sn 2s 60=f sn p s 60=f n p ⇒2=f sf 260f p s r/min =sn s +sn n s s s -=+n n n n n s =n 11111

=cos P m U I φϕ111cos 、、

：U I em 1Cu1Fe =--P P P P 22111110m

=--P m I r m I r