机电传动控制第3、5、11章知识点
机电传动控制1-12章复习提纲110602

三相异步电动机的启动特性
什么情况可直接启动?什么情况不能直接启动:
电阻或电抗器降压启动
逐级切除电枢启动电阻 频敏变阻器启动法
Y-△降压启动
自耦变压器降压启动
延边△启动
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
每种方法的特点、适用对象?
三相异步电动机调速特性
调压调速
n0 S m 不变
n
60 f p
第 二 章 机电传动系统的动力学基础
T (t ) J (t ) d
2
d t
2
物理意义及适用对象! 静止、加速、匀速、减速
机电传动系统稳定运行的条件
1.稳定运行的含义:
(1)匀速运转; (2)受干扰后能恢复到原来的运行速度; 或在新的工作点匀速运转。
2. 稳定运行的充分必要条件:
(1)电动机与生产机械的TM与TL有交点; (2)相对于平衡点受干扰后能满足二个条件的平衡 点: 1)当 n ,S n 2)当 n ,S n
TM TL TM TL 0
TM TL TM TL 0
第 三 章 直流电机的工作原理及其特性
E K eΦn
T K t Ia
n U K e
U E Ia Ra
( K t 9 . 55 K e )
R
a 2
T
K K e t
• 根据铭牌中:额定功率、额定电流、额定电压、 额定转速 求相关参数 求机械特性曲线(直线); 求机械特性方程(直线方程);
第十章
晶闸管及其基本电路
晶闸管导通的条件?对触发电路的要求? 根据什么选用晶闸管? 什么是可控整流电路?有哪几种?怎么选用? 整流电路不同性质负载有何影响?整流输出平 均电压与哪些因素有关? 有源无源逆变器含义及应用?逆变器如何变频 变压?
(完整版)第五版机电传动控制复习重点

机电传动控制复习重点一:知识点1 .加快机电传动系统过渡过程的方法要想加快机电传动系统过渡过程,即减少过渡时间,应设法减小系统的飞轮转矩GD^2和增大动态转矩Td.2 .直流电机的感应电势:E k e nke与电动机的结构有关的参数,称电势常数为每一对极的磁通(WBn为电枢转速(r/mi n )E为电动势(V)直流电机的电磁转矩:T k t l a???与电动机的结构有关的参数,称转矩常数,??=9.55k 为每一对极的磁通(WBIa为电枢总电流(A)3. 直流发电机的分类直流发动机的运行受励磁绕组连接方法的影响,因此直流发电机按历次方法来分类,分为他励,并励,串励和复励发电机。
他励调节方法中改变电动机电枢供电电压属于恒转矩调速。
P38 4. 三项异步电动机为什么叫做异步?定子通三相电,产生旋转磁场,旋转磁场带动转子旋转,异步是指磁场旋转与电动面转子不是同步的,磁场比转子提前一定的角度5. 为什么转子频率即产生电流的频率6. 电机直接启动,反转启动的优缺点,意义,特性直接启动的优点:是所需设备少,启动方式简单,成本低。
电动机直接启动的电流是正常运行的 5 倍左右,理论上来说,只要向电动机提供电源的线路和变压器容量大于电动机容量的 5 倍以上的,都可以直接启动。
这一要求对于小容量的电动机容易实现,所以小容量的电动机绝大部分都是直接启动的,不需要降压启动。
缺点:对于大容量的电动机来说,一方面是提供电源的线路和变压器容量很难满足电动机直接启动的条件,另一方面强大的启动电流冲击电网和电动机,影响电动机的使用寿命,对电网不利,所以大容量的电动机和不能直接启动的电动机都要采用降压启动。
反接制动常用于位能性负载(如起重机),限制重物下放速度。
7. ????=60f/p同步转速???与电流频率成正比而与磁极对数成反比8. S= ????-n/ ????由于转子转速不等于同步转速,所以把这种电动机称为异步电动机,S称为转差率9. 异步电动机的固有机械特性(P64)三相异步电动机的机械特性有固有的机械特性和人为的机械特性之分。
机电传动控制总复习.

机电传动控制总复习第1章 绪论1、机电传动系统的主要组成部分。
2、电动机自动控制方式大致可分为哪三种?断续控制、连续控制和数字控制三种。
第2章 机电传动系统的动力学基础 1、机电传动系统的运动方程式:dtd JT T L M ω=- (2.1) 运动方程式的实用形式:dt dnGD T T L M 375)(2=- (2.4)2、(1)当L M T T =时,加速度0==dtdna ,则常数=n ,系统处于稳定运行状态(包括静止状态)。
为此,要使系统达到稳定,先决条件必须使L M T T =。
(2)当M T >L T 时,加速度0>dtdn,即转速在升高,系统处于加速过程中。
由此可知,要使系统从静止状态起动运转,必须使起动时的电磁转矩(称之为起动转矩)大于0=n 时的负载转矩。
(3)当M T <L T 时,加速度0<dtdn,转速在降低,系统处于减速过程中。
所以要使系统从运转状态停转(即制动),必须减小电磁转矩使之小于负载转矩,甚至改变M T 的方向。
作业:7、试列出下图所示几种情况下系统的运动方程式,并说明系统的运行状态时加速、减速还是匀速。
(图中箭头方向表示转矩的实际作用方向。
)M LT T >M LT T =M LT T =(a ) (b ) (c )M LT T =M LT T <M LT T >(d ) (e ) (f )答:(a )因为T M 为正方向,是拖动转矩,T L 为正方向,是制动转矩,且T d =T M -T L >0,所以系统为加速;(b )因为T M 为负方向,是制动转矩,T L 为正方向,是制动转矩,且T d =T M -T L <0,所以系统为减速;(c )因为T M 为负方向,是制动转矩,T L 为负方向,是拖动转矩,且T d =T M -T L =0,所以系统为匀速;(d )因为T M 为正方向,是拖动转矩,T L 为正方向,是制动转矩,且T d =T M -T L =0,所以系统为匀速;(e )因为T M 为正方向,是拖动转矩,T L 为正方向,是制动转矩,且T d =T M -T L <0,所以系统为减速;(f )因为T M 为负方向,是制动转矩,T L 为正方向,是制动转矩,且T d =T M -T L <0,所以系统为减速;第3章 电动机的工作原理及机械特性 3.1 直流电动机的工作原理及机械特性1、直流电机的基本结构和工作原理2、直流电动机机械特性的一般表达式:02a e e t Δ R U n T n n K K K ΦΦ=-=- (3.13)3、(2)人为机械特性①改变电枢电压U 时的人为机械特性 ②电枢回路中串接附加电阻时的人为机械特性 ③改变磁通Φ时的人为机械特性4、根据直流他励电动机处于制动状态时的外部条件和能量传递情况,它的制动状态分为反馈制动、反接制动、能耗制动三种形式。
机电传动控制11_48课件

TL
n
Uf
U
UK
Ud
n
一、单闭环直流调速系统 闭环时
令K 0 K S K P
U d K S K P (U g n )
UHale Waihona Puke d K e n I a R C e n I a R
R I a n0 f n f K K S K P C e ,则 n C e (1 K ) C e (1 K )
第二节 机电传动控制系统调速方案选择 动态指标:
1)最大超调量
MP nmax n2 100% n2
2) 过渡过程时间 T
3) 振荡次数 N
第三节 晶闸管电动机直流传动控制系统
分类:G—M,SCR--M 有静差调速 单闭环直流调速系统 无静差调速 直流传动控制 双闭环直流调速系统 可逆调速系统
二、双闭环直流调速系统
转速、电流双闭环调速系统特点:
• 系统的调整性能好、有很硬的静持性,基本上无
静差;
• 动态响应快,启动时间短;
• 两个调节器可分别设计.调整方便(先调电流环,
再调速度环);
• 系统的抗干扰能力强。
所以,它在自动调速系统中得到了广泛的应用。
第三节 晶闸管电动机直流传动控制系统
第三节晶闸管电动机直流传动控制系统
二、双闭环直流调速系统 1.转速、电流双闭环调速系统 由PI调节器组成的转速单闭环系统,可以满足 一般生产机械的要求,但有些负载要求正反转,启 制动(如龙门刨床),为了提高生产效率,过渡过 程越短越好。 由T=KmIa 知:若保证Ia = Imax则过渡过程最短。 单闭环系统只保证n 恒定,而对I 没有控制。 反馈控制规律 :要想保持某量不变,则引入该 量的负反馈。因此,可在转速环基础上增加一个电 流环,形成双闭环系统。
机电传动控制教学课件

机械特性方程
机械特性的硬度
dT Δ T 100%
dn Δ n
(1)绝对硬特性 (2)硬特性>10 (3)软特性<10
二、固有机械特性
在额定条件(额定电压UN和额定磁通 N )下和电枢电路内不外
接任何电阻时的 n=f(T)
即:
n UN
Ra
T
Ke N 9.55(Ke N )2
固有特性的计算方法: (1) 估算电枢电阻Ra
4)Φ≤ΦN,n≥nN
3.5 直流他励电动机的制动特性
1.制动与启动 启动:电动机速度从静止加速到某一稳定转速的一种运动状态;
制动:电动机速度是从某一稳定转速开始减速到停止或是限制 位能负载下降速度的一种运转状态。
2. 制动与自然停车 1)自然停车:电动机脱离电网,靠很小的摩擦阻转矩消耗机 械能使转速慢慢下降,直到转速为零而停车。 2)制动:电动机脱离电网,外加阻力转矩使电动机迅速停车。
2.位能转矩 , 其特点为:
✓转矩大小恒定不变; ✓方向不变
二、离心式通风型机械特性
TL Cn2
其中:C为常数。
三、直线型机械特性 TL Cn
其中:C为常数。
四、恒功率型机械特性
恒功率型机械特性的负载转矩TL的大小与速度n的大小成正比,
即
TL
C n
其中:C为常数
2.4 机电系统稳定运行的条件 一、机电系统稳定运行的含义 1. 系统应能以一定速度匀速运行;
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
《机电传动控制教案》课件

《机电传动控制教案》PPT课件第一章:机电传动控制概述1.1 机电传动控制的定义1.2 机电传动控制系统的组成1.3 机电传动控制的应用领域1.4 机电传动控制的发展趋势第二章:电动机及其控制2.1 电动机的分类及特点2.2 电动机的选型与安装2.3 电动机的控制方式2.4 电动机的运行维护第三章:机电传动系统的动力学分析3.1 机电传动系统的动力学基本原理3.2 机电传动系统的负载分析3.3 机电传动系统的速度和加速度控制3.4 机电传动系统的稳定性分析第四章:机电传动控制电路设计4.1 机电传动控制电路的基本组成4.2 常用控制电路的设计方法4.3 电路图的绘制与解读4.4 电路的调试与故障排查第五章:机电传动控制系统的性能评估5.1 机电传动控制系统的性能指标5.2 机电传动控制系统的仿真与实验5.3 机电传动控制系统的优化方法5.4 机电传动控制系统的可靠性分析第六章:传感器与检测技术6.1 传感器的分类与作用6.2 常用传感器的原理与应用6.3 传感器信号的处理与分析6.4 传感器的标定与补偿第七章:PLC在机电传动控制中的应用7.1 PLC的基本原理与结构7.2 PLC的编程技术与应用7.3 PLC与电动机的接口与通信7.4 PLC在机电传动控制实例分析第八章:变频器在机电传动控制中的应用8.1 变频器的基本原理与结构8.2 变频器的选型与安装8.3 变频器的控制策略与编程8.4 变频器在机电传动控制实例分析第九章:伺服控制系统及其应用9.1 伺服控制系统的基本原理9.2 伺服电动机的选型与安装9.3 伺服控制系统的调速与定位9.4 伺服控制系统在机电传动控制中的应用实例第十章:机电传动控制系统的节能与环保10.1 节能原理与技术10.2 环保原理与技术10.3 节能与环保在机电传动控制中的应用10.4 未来发展趋势与挑战第十一章:机电传动控制系统的故障诊断与维护11.1 故障诊断的基本方法11.2 故障诊断与维护的常用工具11.3 机电传动控制系统的常见故障分析11.4 故障诊断与维护的实践操作第十二章:现代机电传动控制技术12.1 智能控制技术在机电传动控制中的应用12.2 传动控制技术12.3 电动汽车传动控制技术12.4 微机电传动控制技术第十三章:案例分析与实践13.1 机电传动控制案例分析13.2 机电传动控制实验设计与实践13.3 机电传动控制系统的仿真13.4 课程设计及毕业设计指导第十四章:安全与职业素养14.1 机电传动控制系统的安全防护14.2 职业素养与职业道德14.3 安全生产法律法规14.4 安全事故案例分析与预防第十五章:课程总结与展望15.1 课程主要内容回顾15.2 机电传动控制技术的未来发展15.3 机电传动控制技术的创新与应用15.4 面向未来的学习与研究方向重点和难点解析本文主要介绍了《机电传动控制教案》PPT课件的十五个章节,涵盖了机电传动控制概述、电动机及其控制、动力学分析、控制电路设计、性能评估、传感器与检测技术、PLC和变频器在机电传动控制中的应用、伺服控制系统及其应用、节能与环保、故障诊断与维护、现代机电传动控制技术、案例分析与实践、安全与职业素养以及课程总结与展望等内容。
机电传动控制重点内容总结

机电传动控制重点内容总结概述机电传动控制的目的与任务机电系统的组成电力拖动电气控制系统机械机电传动控制的任务将电能转换为机械能实现生产机械的启动、停止以及速度的调节完成各种生产工艺过程的要求保证生产过程的正常进行机电传动控制的目的第二章机电传动系统的运动学基础单轴拖动系统的运动方程式单轴拖动系统的运动方程式TM TL J d 2 dn J dt 60 dt 转动惯量和飞轮转矩的折算几种常见的负载特性恒转矩负载,离心式通风机型负载,直线型负载恒功率负载机电系统稳定运行的条件和判定方法第三章直流电机的工作原理及特性直流电机的基本结构和工作原理基本结构定子转子换向器工作原理发电机原理电动机原理电动势的大小和方向电磁转矩的大小和方向E K e nTM K m I a 直流他励电动机的机械特性机械特性的一般形式Ra U n Ia K e K e Ra U n T 2 K e K e K M 固有机械特性人为机械特性Ra U n T 2 K e K e K MU E I a RaP T 9.55 n PE K e n TM K m I a直流他励电动机的启动特性电动机固有的启动特性启动电流大启动转矩大启动方法电枢串电阻启动的方法启动电阻的选择直流他励电动机的调速特性调速方法特点电枢串电阻恒转矩调速特性电枢外加电压恒功率调速特性励磁磁通直流他励电动机的制动特性反馈制动产生的原因、制动过程与特点反接制动产生的原因、制动过程与特点能耗制动作用与特点第四章过渡过程过渡过程分析机电时间常数加快过渡过程的方法第五章交流电动机的工作原理及特性三相交流电动机的基本结构和工作原理基本结构定子转子工作原理旋转磁场的旋转速度旋转磁场的旋转方向转子的旋转速度三相交流电动机的额定参数定子绕组的连接方法额定参数连接方法的选用60 f n0 pn0 n S n0三相交流电动机的转矩特性与机械特性60 f n0 p S R2 n0 nm m X n0 20 U2 Tmax K 2 X 20 R2U 2 Tst K 2 2 R2 X 20 T max TN K 1 / f , X f 20三相交流电动机的启动、制动和调速特性固有启动特性启动方法调速方法与特点制动方法与特性单相交流电动机结构特点启动方法同步交流电动机结构特点特性启动方法第六章控制电机交直流伺服电机的工作原理如何消除自传现象第八章继电器接触器控制系统常用电器工作原理与使用场合接触器热继电器电流继电器电压继电器熔断器基本电路的分析与设计按钮、行程开关等继电器接触器电路的组成常用电动机控制电路按时间原则控制的电路按行程原则控制的电路按电流原则控制的电路按速度原则控制的电路各种保护第十三章步进电动机控制系统步进电动机的结构与工作原理齿数、相数通电方式步距角主要特性第十四章电机的选择电机容量的选择原则电机的发热和冷却不同工作制下电机容量的选择等效功率,力矩的折算电机种类,电压,转速,结构的选择。
《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。
机电传动控制重点内容总结PPT精品文档

➢ 单轴拖动系统的运动方程式
T MT LJd d tJ2 6 0 d dn t
➢ 转动惯量和飞轮转矩的折算
几种常见的负载特性 ➢ 恒转矩负载,离心式通风机型负载, ➢直线型负载 恒功率负载 机电系统稳定运行的条件和判定方法
第三章 直流电机的工作原理及特性
直流电机的基本结构和工作原理 ➢ 基本结构 ▪ 定子 ▪ 转子 ▪ 换向器 ➢ 工作原理 ▪ 发电机原理 ▪ 电动机原理 ▪ 电动势的大小和方向 ▪ 电磁转矩的大小和方向
单相交流电动机 ➢ 结构特点 ➢ 启动方法
同步交流电动机 ➢ 结构特点 ➢ 特性 ➢ 启动方法
第六章 控制电机
交直流伺服电机的工作原理 如何消除自传现象
第八章 继电器接触器控制系统
常用电器工作原理与使用场合
➢ 接触器
➢ 热继电器
➢ 电流继电器
➢ 电压继电器
➢ 熔断器 ➢ 按钮、行程开关等
基本电路的分析与设计 ➢ 继电器接触器电路的组成
直流他励电动机的调速特性
➢ 调速方法
➢ 特点
❖ 电枢串电阻
❖ 恒转矩调速特性
❖ 电枢外加电压
❖ 恒功率调速特性
❖ 励磁磁通
直流他励电动机的制动特性 ➢ 反馈制动产生的原因、制动过程与特点 ➢ 反接制动产生的原因、制动过程与特点 ➢ 能耗制动作用与特点
第四章过渡过程
过渡过程分析 机电时间常数 加快过渡过程的方法
第一章 概述
机电传动控制的目的与任务 ➢ 机电系统的组成 ▪ 电力拖动 ▪ 电气控制系统 ▪ 机械 ➢ 机电传动控制的任务 ▪ 将电能转换为机械能 ▪ 实现生产机械的启动、停止以及速度的调节 ▪ 完成各种生产工艺过程的要求 ▪ 保证生产过程的正常进行 ➢ 机电传动控制的目的
机电传动知识点大纲

机电传动知识点大纲《机电传动与控制》教学大纲参考教材:1、《机电传动控制》. 邓星钟、周祖德、邓坚编. 武汉: 华中科技大学出版社, 2001.2、《电机及拖动基础》. 顾绳谷编. 北京: 机械工业出版社, 1998.3、《电力拖动自动控制系统》. 陈伯时编. 北京: 机械工业出版社, 1992.4、《电力拖动自动控制系统》. 邓星钟主编. 北京: 高等教育出版社, 1992.5、《电力拖动自动控制系统》. 王离九主编. 武汉: 华中理工大学出版社, 1991.6、《自动控制系统》. 李世卿主编. 北京: 冶金工业出版社,1987.7、《半导体变流技术》. 黄俊主编. 西安: 西安交通出版社,1993 .8、《交流变频调速技术》. 王占奎主编. 北京: 科学出版社,1994.9、《机床电气控制技术》. 焦振学编. 北京: 北京理工大学出版社,1992.10、《可编程序控制器基础及应用》. 杨长能编. 重庆: 重庆大学出版社,1997.课程的教学目的与任务本课程是机械工程及自动化专业的一门重要专业基础课。
该课程涉及数学、物理学、电子学、控制理论等多方面知识,是机电一体化人才所需电知识结构的驱体,是机电结合的纽带。
通过本课程的学习,使学生了解机电传动控制的一般知识,掌握电机的工作原理、特性和选用的方法,掌握常用的开、闭环控制系统的原理、特点及应用场所,了解最新控制技术在机械设备中的应用。
课程的基本要求1、本课程内容基本包括了《电机学》、《电力拖动》、《自动控制系统》、《半导体变流技术》、《控制电机》、《工厂电器控制》及《PLC》等课程的基本内容。
内容较多而课时较少,因此在授课时,着重基本理论与技术的讲解,使学生掌握机电传动的基本原理、控制方式、应用环境及目前常用的机电传动控制系统。
有些内容建议学生自学或选修后续课程。
2、通过本课程的学习,学生要了解电机的基本结构、工作原理,重点掌握电机的机械特性;学会分析开环控制系统和闭环控制系统的工作原理、控制规律及应用场所,重点掌握双闭环控制系统和变频控制系统;了解常用的工厂电器及其控制方法以及一些基本的电力电子电路的工作原理。
机电传动控制复习重点

《机电传动控制》复习重点第2章机电传动的动力学基础⏹机电传动系统的运动方程式⏹会判断驱动力矩和负载力矩的正负号⏹并能够根据该方程式判断机电系统的运动状态⏹动态转矩的概念⏹机电传动的负载特性⏹什么是负载特性:电动机轴上的负载转矩与转速之间的关系⏹4种典型的负载特性曲线⏹恒转矩负载包括反抗性恒转矩负载和位能性负载⏹机电传动稳定运行的条件⏹充分必要条件⏹掌握判断稳定工作点的方法第三章直流电机的工作原理及特性⏹直流电机既可以用作电动机也可以用作发电机⏹任何电机的工作原理都是建立在电磁力和电磁感应的基础上的⏹直流电机做发电运行和电动运行时都会产生电动势E和电磁转矩T,但是不同的运行方式下其作用是不同的⏹电势平衡方程⏹力矩平衡方程⏹直流电动机机的机械特性⏹机械特性曲线(绘制)⏹机械特性硬度的概念⏹人为机械特性对应的不同的特性曲线⏹直流电机不能直接启动⏹两种启动方法:降压启动和电枢串电阻启动⏹直流电机的调速特性⏹改变电枢电压⏹改变主磁通。
这种调速方法的特点是什么?⏹制动特性⏹制动与自然停车什么不同?⏹两种制动状态:稳定的制动状态,过渡的制动状态⏹三种制动状态是什么?⏹电源反接制动和倒拉反接制动的区别是什么?⏹能耗制动的制动过程分析。
第五章交流电动机的工作原理及特性⏹三相异步电动机的工作原理⏹转子有两种,即鼠笼式和线绕式⏹旋转磁场产生的原理⏹转差率的定义⏹旋转磁场的转速⏹定子接线中星形连接和三角形连接的区别⏹三相异步电机定子电路和转子电路的分析⏹转子电路的频率,电压与转差率的关系⏹功率因数的概念⏹三相异步电动机的转矩与机械特性⏹功率因数对转矩的影响是什么⏹三相异步电动机的固有机械特性曲线的绘制⏹几种人为机械特性曲线的典型曲线绘制⏹启动特性⏹鼠笼式异步电机的启动方法(5种,请列举)⏹线绕式异步电机的启动方法(2种)⏹调速方法⏹至少掌握5种调速的方法,每种调速方法的思路和原理⏹变频调速,工频一下,采用变压变频(恒磁通调速),工频以上采用恒压弱磁(恒功率)。
机电传动控制(第五版)课件及其复习

特性曲线如图所示。
恒功率型负载特性
☞ 恒功率型负载的负载转矩TL的大小与转速n的 大小成反比,即 C TL n 其中:C为常数。例如机床。
特性曲线如图所示。 ☞ 实际应用中,负载可能是单一类型的,也可以是几种 类型的复合。
5 机电传动系统稳定运行的条件
☞ 机电传动系统中,电动机与生产机械连成一体, 为了使整个系统运行合理,就要使电动机的机械 特性与生产机械的负载特性尽量相匹配。
☞ 根据(0,n0)和(Tn,nN)两点就可以作出他励电动机 的机械特性曲线。
☞ 正转时,在第一象限; 反转时,在第三象限。
2、人为机械特性
☞ 人为机械特性是指公式 n U Ra T n n 0 2 K K K 中的供电电压U 或磁通Φ e e t 不是额定值、电枢电路中 接有外加电阻Rad时的机械特性。(三种) (1)电枢回路中串接附加电阻时的人为机械特性;
特点:
Rad Ra UN n T n0 n 2 K e N K e K t N
☞ 当U 和Φ都是额定值时,二者的理想空载转速n0是 相同的,而转速降Δn却变大了,即机械特性变软。 ☞ Rad越大,机械特性越软。 ☞ 由不同的Rad可得一族由同一点 (0,n0)发出的人为机械特性 曲线。
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 TM<TL ; 当干扰使速度下降时,有 TM>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。
机电系统稳定运行的充分必要条件也可表述为: ①电动机的机械特性n= f(Tm) 与负载特性n= f(TL)有交点;
☞ 这一类型负载特性的特点是:负载转矩为常数。 如图所示。 ☞ 依据负载转矩与运动方向的关系,恒转矩型负载特性 可分为反抗性转矩和位能性转矩两种。 a.反抗转矩:又称摩擦性转矩,其特点如下: ☞ 由摩擦、非弹性体的压缩、拉伸与扭转等作用所产生 的负载转矩。 ☞ 反抗性转矩的方向恒与运动方向相反,阻碍运动; ☞ 反抗性转矩的大小恒常不变。
机电传动控制PPT课件

第一节 常用低压电器
64
第一节 常用低压电器
65
第一节 常用低压电器
(四) 万能转换开关 万能转换开关是一种具有多个挡拉、多对
触头,可以控制多个回路的控制电器,主 要作电路转换之用。
66
第一节 常用低压电器
67
第一节 常用低压电器
(五) 主令控制器 • 主令控制器可以按照预定顺序频繁地切换多个
电磁式时间继电器
38
第一节 常用低压电器
空气阻尼式时间继电器
空气阻尼式时间继电器 是利用空气阻尼作用来达 到延时的目的。 主要由电磁机构、延时 机构及触头三部分组成。 其电磁机构有直流和交 流两种。 通电延时型
断电延时型
39
第一节 常用低压电器
空气阻尼式时间继电器
40
第一节 常用低压电器
机电传动控制
1
第一章 绪 论
2
第一节 机电传动及其控制系统的发展概况
一、机电传动的发展 成组拖动
3
第一节 机电传动及其控制系统的发展概况
一、机电传动的发展 单电机拖动
4
第一节 机电传动及其控制系统的发展概况
一、机电传动的发展 多电机拖动
5
第一节 机电传动及其控制系统的发展概况
一、机电传动的发展 交直流变速(先有直流后有交流)
9
第二节 机电一体化技术
二、机电一体化技术的关键技术 自动控制技术 检测传感技术 信息技术 伺服驱动 精密机械技术 接口技术
10
第二节 机电一体化技术
三、机电一体化技术的发展前景 性能上:向高精度、高效率、高性能、智
能化的方向发展; 功能上:向小型化、轻型化、多功能方向
《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

电机轴上的机械功率为
PM TLM
如果电动机拖动生产机械旋转或移动,传动机构的损耗应 由电动机承担,因此有
TL M=Fv / c
可得
TL=Fv /(cM ) 9.55Fv /(c nM )
如果生产机械拖动电动机旋转,例如,卷扬机下放重物时, 电动机处于制动状态,此时传动机构中的损耗由生产机械来 承担,因此有
来的运行速度。
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TM和负载转矩TL大小相等,方向相反。 从T-n坐标上来看,就是电动机的机械特性曲线 n=f(TM)和生
产机械的机械特性曲线 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:
TLM=Fvc
c -生产机械拖动电动机运动时的传动效率
TL=9.55Fvc/nM
2.2.2 转动惯量和飞轮转矩折算
折算原则:动能守恒 1) 旋转运动
折算到电机轴上的等效转动惯量为
J1 J L JZ JM 2 2 j1 jL
J M、J 1、J L -电动机轴、中间传动轴、生产机
3) 多轴拖动系统的运动方程式
2 GDZ dnM TM TL 375 dt
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,即 n=f(TL) ,称 为生产机械的机械特性。 一、恒转矩型机械特性 二、离心式通风型机械特性 三、直线型机械特性 四、恒功率型机械特性
一、恒转矩型机械特性
恒转矩型机械特性根据其特点可分为反抗转矩和位能转矩两种。 分别如图所示: 1.反抗转矩:又称摩擦性转矩,其特点如下: 转矩大小恒定不变; 作用方向始终与速度n的方向相反,当n的方向发生变化 时,它的作用方向也随之发生变化,恒与运动方向相反,即 总是阻碍运动的。
- 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)。
第三章直流电机的工作原理及其特性1.直流电机的基本结构直流电机是以导体在磁场中运动产生感应电动势和载流导体在磁场中受力为基础来实现机电能量转换的。
为实现机电能量转换,直流电机的结构应包括定子与转子两大部分[都有铁心和线圈(绕组)]。
定子用于建立磁场,并作为机械支撑;转子(亦称电枢)用于产生感应电势、电流,实现机电能量转换。
直流电机之所以能够工作,在其结构上有一个很重要的部件,即换向器。
要很好地理解换向器的作用,从教材图3.5和图3.6分析可知:直流电机作发电机运行时,换向器的作用在于将电枢绕组内的交变电动势转换成电刷之间极性不变的直流电动势;作电动机运行时,换向器的作用是当线圈的有效边从N极(或S极)下转到S极(或N极)下时改变其中电流的方向,使N极下的有效边中的电流总是一个方向,而S极下的有效边中的电流总是另一个方向,这样才能使两个有效边上受到的电磁力的方向不变,而且产生同一方向的转矩。
2.直流电机的基本工作原理直流电机中能量转换的方向是可逆的。
同一台电机既可作发电机运行,将机械能转换为电能,也可作电动机运行,将电能转换为机械能(见图3.1)。
它们的电磁关系和能量的转换关系,可用下列三个基本方程式来描述。
(1) 转矩方程式T =K tΦI a(方向由左手定则确定)注意:电机等速运行时,转矩是平衡的。
在发电机中,电磁转矩T为阻转矩,方向与n相反,原动机的转矩T1=T+T0,T0为空载损耗转矩;在电动机中,电磁转矩T为拖动转矩,方向与n相同,T=T L+T0,T L为负载转矩。
(2) 电势方程式 E =K eΦn(方向由右手定则确定)在发电机中,电动势E为输出电功率的电源电动势,在电势作用下产生电枢电流I a,E与I a方向相同;在电动机中,电动势E为反电势,它与外加电压产生的电流I a方向相反。
(3) 电压平衡方程式在发电机中(见教材图3.8),E=U+I a R a ,即发电机的电势为负载电压(发电机端电压)和电枢电阻压降所平衡;在电动机中(见教材图3.15),U=E+I a R a,即电动机的外加电枢电压为电枢的反电势和电阻压降所平衡。
注意:电动机在运行时,它的转速、电动势、电枢电流、电磁转矩能自动调整,以适应负载的变化,保持新的转矩平衡。
3.直流电机的分类直流电机按励磁方法的不同,分为他励、并励、串励和复励四类(见教材图3.7)。
在发电机中,用得较多的是他励发电机(见教材图3.8)和并励发电机(见教材图3.11),为使并励发电机能自励,要求有剩磁,且由剩磁感生的电流所产生的磁场方向应与剩磁磁场的方向相同,以及励磁电路的电阻不能太大。
发电机重要的运行特性是空载特性和外特性(如他励发电机的特性,见教材图3.9和图3.10)。
在电动机中,用得较多的是他励和并励电动机(见教材图3.15)。
4.直流他励电动机的机械特性电动机最重要的运行特性是机械特性。
他励直流电动机的机械特性表达式为n n T K K R R K U n t e ad a e ∆-=+-=02ΦΦ (3.1) 机械特性曲线见图3.2,机械特性的硬度%100⨯∆∆==n T dn dT β表示特性的平直程度。
电枢电路的附加电阻R ad =0,电枢电压U =U N ,磁通Φ=ΦN 时的机械特性称为固有机械特性;人为地改变U 、Φ或增加R ad 时所得到的机械特性称为人为机械特性(见教材图3.19、图3.20、图3.18)。
电动机的启动、调速、制动的方法就是利用人为机械特性。
改变外加电压和励磁电流的方向都可改变电动机的转向(见教材图3.17)。
在通过计算绘制机械特性时要注意两点:① K e ΦN =(U N -I N R a )/n N 对一台直流电动机而言是唯一的;② 额定转矩T N =9.55P N /n N 是电动机轴上的输出转矩,电磁转矩T =K t ΦI N ≠I N 。
5.直流电动机的启动直流电动机启动的瞬间,由于n =0,E =0,因而启动电流I st =U N /R a ,很大,这对电网运行有害,且使电动机换向器火花大,所以,直流电动机不允许直接启动,启动时必须设法减少启动电流.由启动电流I st =U /(R a +R at )可知,常用的启动方法有二:① 降压启动——这是用得最多的一种启动方法;② 电枢电路串接外加电阻启动——用此法时注意根据实际要求来设计启动电阻(见教材图3.24)。
注意:启动转矩T st 是电磁转矩,只能用T st =K t ΦI st 来计算,且要注意T st ≠T N I st /I N 。
6.直流他励电动机的调速根据生产机械要求,人为地改变电动机的转速,称为调速。
直流电动机具有良好的调速性能。
由式(3.1)可知,他励直流电动机的调速方法有三:(1) 改变电枢外加电压U (见教材图3.28)这种调速方法的主要特点是:① 可以在额定转速以下平滑无级调速;② 由于调压时机械特性硬度不变,调速的稳定度较高,调速范围D =n max /n min 较大;③ 可与电机启动时共用一套调压设备;④ 为了充分利用电动机,希望在调速过程中维持电枢电流I a 不变,即电动机转矩T =K t ΦN I a 不变,故调压调速适合于恒转矩调速。
这种调速方法用得最多。
(2) 改变励磁磁通Φ (见教材图3.29)这种调速方法的主要特点是:① 可以通过弱磁在额定转速以上平滑无级调速;② 调速范围不大,普通他励电动机的高转速不得超过额定转速的1.2倍;③ 为了充分利用电动机,希望在调速过程中维持电枢电流I a 不变,即功率P =UI a 不变,所以这种调速适合于恒功率调速。
在这种情况下电动机的转矩T =K t ΦI a 要随主磁通Φ的减小而减小。
基于弱磁调速范围不大,所以很少单独用它,有时为了扩大调速范围,就将它和调压调速配合使用,即在额定转速以下,用降压调速,而在额定转速以上,则用弱磁调速。
(3) 在电枢电路中外串附加电阻R ad (见教材图3.27)此法缺点多,现已很少采用。
7.直流电动机的制动电动机拖动生产机械,在生产过程中要求电动机能制动停车或减速等。
常用的制动方法有三:(1) 反馈制动电动机在负载的拖动下使电动机的实际转速n 大于其理想空载转速n 0 (即n >n 0),E >U ,电枢电流I a 反向,电磁转矩T 反向变成制动转矩,电动机变成了发电机,把机械能转变成电能,向电源馈送,故称反馈制动,也称再生制动或发电制动。
常发生在电动机带动位能转矩型负载的情况,如电车下坡(见教材图 3.31)、重物下放(见教材图 3.33)时,它可以限制重物的下降速度;也可发生在降压调速(见教材图3.32)或增磁调速时变速的瞬间一段时间。
(2) 反接制动当他励电动机的电枢电压U或电枢电势E中的任一个在外部条件作用下改变了方向,即两者由方向相反变为方向一致时,电动机即运行于反接制动状态。
它有两种:①电源反接制动(见教材图3.34)把改变电枢电压U的方向所产生的反接制动称为电源反接制动。
电枢电流反向,电磁转矩T反向变成制动转矩,电动机变成了发电机,把机械能转换成电能,将电能消耗在电枢回路的电阻中。
由于在反接制动期间,电枢电势E和电源电压U是串联相加的,I a=-(U-E)/R a很大,因此,为了限制电枢电流I a,电动机的电枢电路中必须串接阻值足够大的限流电阻R ad。
电源反接制动一般应用在生产机械要求迅速减速、停车和反向的场合以及要求经常正反转的机械上。
②倒拉反接制动(见教材图3.35)把改变电枢电势E的方向所产生的反接制动称为倒拉反接制动。
由于在电枢电路内串入适当的附加电阻R ad,就可使位能型负载(重物)由提升变为下放,电动机反向旋转(n<0),电动势E变负,即E与U 同向,电枢电流I a=(U+E)/(R a+R ad)增大但不改变方向,所以电动机产生的电磁转矩T没有反向,T 是反对重物下放的,故电动机起制动作用以限制重物的下放速度。
电动机变成了发电机,把机械能转换成电能消耗在电枢回路的电阻中。
倒拉反接制动用于重物下放时的限速,改变R ad的大小可以调节重物的下降速度。
(3) 能耗制动(见教材图3.26)把电动机电枢电路从电源脱开而串接一个附加电阻R ad,电枢电流I a=-E/(R a+R ad)在电动势E的作用下反向,电磁转矩T反向变成制动转矩,电动机变成了发电机,把机械能转换成电能消耗在电枢回路的电阻中。
如果电动机带动的是反抗性负载,就把传动系统储存的惯性动能消耗掉,使电动机迅速停车。
如果电动机带动的是位能负载,则在制动到n=0时,重物还将拖着电动机反转,使电动机向下降的方向加速,即电动机倒拉使重物匀速下降。
能耗制动通常应用于拖动系统需要迅速而准确地停车及卷扬机重物的恒速下放。
改变制动电阻R ad的大小,可以调节停车的快慢(对反抗转矩负载)或重物下降的速度(对位能转矩负载)。
注意,为避免电枢电流过大,R ad的最小值应该使制动电流不超过电动机允许的最大电流。
电动机运行在制动状态下的主要特征是:①电磁转矩与旋转方向相反,机械特性曲线在n-T平面的第二、四象限中。
②电机的作用是将运动部分储存的动能或位能转换成电能,电动机变成了发电机,电枢电流与电枢电势同向。
把电能反馈至电网或消耗在电枢回路内。
直流他励电动机从电动状态到各种制动状态的关系综合列于表 3.1。
表中只给出相应于电动机正转时的情况,图中各物理量所标示的方向是各种运行状态时的实际方向。
各种制动方法具有各自的特点,注意根据生产实际要求来选取合适的制动方法。
本章较难理解的内容是电流、电势的换向过程和电动机的制动过程;电动机在各种运转状态下电磁转矩T、负载转矩T L,转速n、电枢电流I a,和电势E等符号的确定。
第五章 交流电动机的工作原理及其特性1.三相电动机的基本工作原理交流电动机主要有异步电动机和同步电动机,三相异步电动机又有鼠笼式和线绕式两种,由于鼠笼式异步电动机具有一系列的优点,所以,它在机电传动控制系统中使用得最为广泛。
旋转磁场是三相交流电动机赖以工作的基础,其同步转速为p f n 1600=异步电动机依据电磁感应和电磁力的原理使转子以低于n 0的转速n 旋转,其转差率0n n n S -= 是异步电动机一个非常重要的参数。
同步电动机则依靠异性相吸的原理使转子严格地以同步转速n 0旋转。
2.三相异步电动机定子电路与转子电路中的几个主要电量异步电动机工作时,其定子每相绕组的感应电势为E 1 = 4.44 f 1 N 1Φ而且,定子每相绕组上施加的电压U 1≈E 1,可见Φ∝U 1。
当转子不动时,转子每相绕组的感应电势为E 1 = 4.44 f 1 N 1Φ = S E 20(因转子电势的频率f 2 = S f 1)转子每相绕组的电流为()22022202SX R SE I +=转子每相电路的功率因数为cos ()2202222SX R R +=φ 3.异步电动机的机械特性异步电动机所产生的电磁转矩为2202222SX R U SR K T += (5.1)由式(5.1)可以作出异步电动机固有的机械特性n = f (T ),此特性曲线上有四个重要特殊点: ① T = 0,n = n 0(S = 0)为理想空载点;② T = T N ,n = n N (S = S N )为额定工作点;NN N n P T 55.9= 00n n n S N N -= ③ T = T st ,n = 0(S = 1)为启动工作点;2202222X R U R K T st += 且一般 2.11~==Nst st T T λ ④ T = T max ,n = n m (S = S m )为临界工作点。