机电传动控制(第四版)第1,第2章
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第1章 概述
❖ 机电传动的目的和任务 ❖ 机电传动的发展概况; ❖ 电气控制系统的发展概况; ❖ “机电传动控制”课程的性质和任务. ❖ 基础知识
1
1.机电传动的目的和任务
❖ 机电传动（又称电力传动或电力拖动）是指以电动机为原动 机驱动生产机械的系统之总称，它的目的是将电能转变为机 械能，实现生产机械的启动、停止及速度调节，实现各种生 产工艺过程的要求，保证生产过程的正常进行。
e 用d下 式表N 示d ：
dt
dt
式中负号代表愣次定律。 12
③电磁力定律 载流导体在磁场中将受到力的作用，这
种力是磁场与电流相互作用产生的，故称为 电磁力。若磁场与导体互相垂直，则作用在 导体上的电磁力为f=BIl
电磁力的方向由左手定则确定。
13
❖ 1.3.3 电机中铁磁材料的特性
❖ 现代机电传动包括: ❖ 1）拖动生产机械的电动机 ❖ 2）控制电动机的一整套控制系统
也就是说，它是由各种控制元件组成的自动控制系统紧 密地联系在一起的。
2
对机电传动系统的要求： ❖ 调整范围宽。 ❖ 快速性。 ❖ 准确性。 ❖ 协调性。 ❖ 效率高。
3
2.机电传动发展的概况
1) 成组拖动 ❖ 一台电动机---一根天轴---一组生产机械设备 ❖ 机构复杂,损耗大,效率低,工作可靠性差. 2) 单台电动机拖动 ❖ 一台电动机---一台设备 ❖ 当生产机械设备运动部件较多时,机构仍复杂,满足不了生
产工艺要求. 3) 多台电动机拖动 ❖ 一台专门的电动机---同一台设备的每一个运动部件 ❖ 机构简单,控制灵活,便于生产机械的自动化. ❖ 举例:龙门刨床的刨台,左垂直刀架,右垂直刀架,侧刀架,横梁,
夹紧机构,都是分别由一台电动机拖动的.
4
3.电气控制系统的发展概况
1) 继电器-接触器控制系统 ❖ 能对控制对象实现起动,制动,有级调速控制; ❖ 结构简单,动作可靠;控制速度慢,控制精度差. 2) 连续控制方式和自动控制系统 ❖ 20世纪30年代的电机放大机控制,40-50年代的磁放大
7
3) 课程学习任务 ❖ 掌握继电器-接触器控制系统的工作原理和元件选择
, ❖ 掌握PLC的编程方法与应用, ❖ 掌握闭环控制系统的工作原理与性能及其应用场所源自文库 ❖ 了解电力拖动的一般知识, ❖ 了解最新电气控制技术在生产机械上的应用.
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5.基础知识
电机的种类很多，按其功能用途来分，可以归纳 如下
以带铁芯的磁通比空芯线圈的磁通大得多。
16
❖ ③磁滞现象和磁滞损耗 在测取铁磁材料的磁化曲线时，改变外施励磁磁动势的
大小及方向，使磁场强度在±Hm 之间反复磁化，所得的B ～H关系曲线称为铁磁材料的磁滞回线。同一铁磁材料在不 同的Hm值下有不同的磁滞回线。把不同Hm值的磁滞回线的 顶点连接起来所得的曲线，称为基本磁化曲线。
一体化人才所需电知识的驱体.它将电机,电器,继电器-接 触器控制,PLC,电力电子技术,自动调速系统有机地结合在 一起. 2) 课程内容 全书13章,分为5个单元: ❖ (1)机电传动系统的动力学基础和过渡过程; ❖ (2)电机及继电器-接触器控制系统; ❖ (3)可编程序控制器; ❖ (4)电力电子技术的基本知识; ❖ (5)自动调速系统.
14
❖ 铁磁材料包括铁、钴、镍及其合金（如硅钢 片），其电磁方面的特性简述如下： ①良好的导电性 ②高的导磁性能与磁化曲线的非线性 ③磁滞现象和磁滞损耗 ④涡流损耗
15
① 良好的导电性 与铜、铝相比，其电阻率较大，但仍是一种较好导电性
能的导电材料。 ② 高的导磁性能与磁化曲线的非线性
实验表明，所有非铁磁材料的导磁系数μ0都接近于空气 的导磁系数，而铁磁材料的导磁系数μFe比μ0大几百到几千 倍。如电机中常用的铁磁材料，其μFe约为μ0的6000倍，所
功能. 4) 计算机数字控制系统 ❖ 1952年美国出现第一台数控铣床,1958年出现加工中
心,20世纪70年代CNC应用于数控机床和加工中心,80年 代出现了柔性制造系统(FMS); ❖ 提高了生产机械的通用性和效率,实现机械加工全盘自 动化.
6
4.“机电传动控制”课程的性质和任务
1) 课程性质 该课程是机械类专业的一门必修的专业基础课,是机电
器控制和水银整流器控制,1958年以后的晶闸管-直流电动 机无级调速系统,80年代以来的新型电力电子元件-交流电 动机无级调速系统; ❖ 控制简单,可靠性高,连续控制,拖动性能好.
5
电气控制系统的发展概况
3) 可编程序控制器(PLC) ❖ 是继电器常规控制技术与微机技术的结合,是一台按开
关量输入的工业控制专用计算机; ❖ 具有逻辑运算功能,定时/计数功能,数字运算功能,通信
10
❖ 1.5.2 电机理论中常用的基本电磁定律 ①全电流定律 凡导体中有电流流过时，就会产生与该载 流导体相交链的磁通，全电流定律就是揭露 电产生磁的本质，阐明电流与其电磁场的大 小及方向的关系。
11
②电磁感应定律
N 设有一匝数为N的线圈处在磁场中，它所交链的磁链
为
，则不论由于什么原因，当该线圈所交链的磁链
❖ 电机材料的组成： ❖ ①组成电路的导电材料 ❖ ②组成磁路的导磁材料 ❖ ③隔离用的绝缘材料 ❖ ④构成电机的结构材料
其中导磁材料对电机的影响最大。 各类电机都是以磁场作为媒介，通过电磁感应作用来实现能量 转换的，所以在电机里必须由引导磁能的磁路，为了有一定的励 磁电流下产生较强的磁场，电机和变压器的磁路都是用导磁性能 良好的铁磁材料组成。
发生变化时，在线圈内就有一感应电动势产生，这种现象
称为电磁感应。这一感应电动势的大小，和该线圈所链的
磁链变化率成正比；感应电动势的方向，是该电动势企图
在线圈内产生电流（即感应电流），该感应电流所建立的
磁通用来阻止线圈中磁通的变化。如果感应电动势的正方
向与磁通的正方向符合右手螺旋关系，则电磁感应定律可
1.5.1 电机的主要类型
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❖ 对电机的解释：电机不等于电动机 ，它包括变压器 和发电机。
❖ 电机是进行能量转换的一种机械，发电机将机械能 转换成电能，电动机将电能转换成机械能，变压器 则是把一种形式的电能转换成另一种形式的电能。 虽然是功能和结构不同，但其工作原理都是建立在 全电流定律、电磁感应定律和电磁力定律等基本的 电磁定律基础上的。
❖ 机电传动的目的和任务 ❖ 机电传动的发展概况; ❖ 电气控制系统的发展概况; ❖ “机电传动控制”课程的性质和任务. ❖ 基础知识
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1.机电传动的目的和任务
❖ 机电传动（又称电力传动或电力拖动）是指以电动机为原动 机驱动生产机械的系统之总称，它的目的是将电能转变为机 械能，实现生产机械的启动、停止及速度调节，实现各种生 产工艺过程的要求，保证生产过程的正常进行。
e 用d下 式表N 示d ：
dt
dt
式中负号代表愣次定律。 12
③电磁力定律 载流导体在磁场中将受到力的作用，这
种力是磁场与电流相互作用产生的，故称为 电磁力。若磁场与导体互相垂直，则作用在 导体上的电磁力为f=BIl
电磁力的方向由左手定则确定。
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❖ 1.3.3 电机中铁磁材料的特性
❖ 现代机电传动包括: ❖ 1）拖动生产机械的电动机 ❖ 2）控制电动机的一整套控制系统
也就是说，它是由各种控制元件组成的自动控制系统紧 密地联系在一起的。
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对机电传动系统的要求： ❖ 调整范围宽。 ❖ 快速性。 ❖ 准确性。 ❖ 协调性。 ❖ 效率高。
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2.机电传动发展的概况
1) 成组拖动 ❖ 一台电动机---一根天轴---一组生产机械设备 ❖ 机构复杂,损耗大,效率低,工作可靠性差. 2) 单台电动机拖动 ❖ 一台电动机---一台设备 ❖ 当生产机械设备运动部件较多时,机构仍复杂,满足不了生
产工艺要求. 3) 多台电动机拖动 ❖ 一台专门的电动机---同一台设备的每一个运动部件 ❖ 机构简单,控制灵活,便于生产机械的自动化. ❖ 举例:龙门刨床的刨台,左垂直刀架,右垂直刀架,侧刀架,横梁,
夹紧机构,都是分别由一台电动机拖动的.
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3.电气控制系统的发展概况
1) 继电器-接触器控制系统 ❖ 能对控制对象实现起动,制动,有级调速控制; ❖ 结构简单,动作可靠;控制速度慢,控制精度差. 2) 连续控制方式和自动控制系统 ❖ 20世纪30年代的电机放大机控制,40-50年代的磁放大
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3) 课程学习任务 ❖ 掌握继电器-接触器控制系统的工作原理和元件选择
, ❖ 掌握PLC的编程方法与应用, ❖ 掌握闭环控制系统的工作原理与性能及其应用场所源自文库 ❖ 了解电力拖动的一般知识, ❖ 了解最新电气控制技术在生产机械上的应用.
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5.基础知识
电机的种类很多，按其功能用途来分，可以归纳 如下
以带铁芯的磁通比空芯线圈的磁通大得多。
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❖ ③磁滞现象和磁滞损耗 在测取铁磁材料的磁化曲线时，改变外施励磁磁动势的
大小及方向，使磁场强度在±Hm 之间反复磁化，所得的B ～H关系曲线称为铁磁材料的磁滞回线。同一铁磁材料在不 同的Hm值下有不同的磁滞回线。把不同Hm值的磁滞回线的 顶点连接起来所得的曲线，称为基本磁化曲线。
一体化人才所需电知识的驱体.它将电机,电器,继电器-接 触器控制,PLC,电力电子技术,自动调速系统有机地结合在 一起. 2) 课程内容 全书13章,分为5个单元: ❖ (1)机电传动系统的动力学基础和过渡过程; ❖ (2)电机及继电器-接触器控制系统; ❖ (3)可编程序控制器; ❖ (4)电力电子技术的基本知识; ❖ (5)自动调速系统.
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❖ 铁磁材料包括铁、钴、镍及其合金（如硅钢 片），其电磁方面的特性简述如下： ①良好的导电性 ②高的导磁性能与磁化曲线的非线性 ③磁滞现象和磁滞损耗 ④涡流损耗
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① 良好的导电性 与铜、铝相比，其电阻率较大，但仍是一种较好导电性
能的导电材料。 ② 高的导磁性能与磁化曲线的非线性
实验表明，所有非铁磁材料的导磁系数μ0都接近于空气 的导磁系数，而铁磁材料的导磁系数μFe比μ0大几百到几千 倍。如电机中常用的铁磁材料，其μFe约为μ0的6000倍，所
功能. 4) 计算机数字控制系统 ❖ 1952年美国出现第一台数控铣床,1958年出现加工中
心,20世纪70年代CNC应用于数控机床和加工中心,80年 代出现了柔性制造系统(FMS); ❖ 提高了生产机械的通用性和效率,实现机械加工全盘自 动化.
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4.“机电传动控制”课程的性质和任务
1) 课程性质 该课程是机械类专业的一门必修的专业基础课,是机电
器控制和水银整流器控制,1958年以后的晶闸管-直流电动 机无级调速系统,80年代以来的新型电力电子元件-交流电 动机无级调速系统; ❖ 控制简单,可靠性高,连续控制,拖动性能好.
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电气控制系统的发展概况
3) 可编程序控制器(PLC) ❖ 是继电器常规控制技术与微机技术的结合,是一台按开
关量输入的工业控制专用计算机; ❖ 具有逻辑运算功能,定时/计数功能,数字运算功能,通信
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❖ 1.5.2 电机理论中常用的基本电磁定律 ①全电流定律 凡导体中有电流流过时，就会产生与该载 流导体相交链的磁通，全电流定律就是揭露 电产生磁的本质，阐明电流与其电磁场的大 小及方向的关系。
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②电磁感应定律
N 设有一匝数为N的线圈处在磁场中，它所交链的磁链
为
，则不论由于什么原因，当该线圈所交链的磁链
❖ 电机材料的组成： ❖ ①组成电路的导电材料 ❖ ②组成磁路的导磁材料 ❖ ③隔离用的绝缘材料 ❖ ④构成电机的结构材料
其中导磁材料对电机的影响最大。 各类电机都是以磁场作为媒介，通过电磁感应作用来实现能量 转换的，所以在电机里必须由引导磁能的磁路，为了有一定的励 磁电流下产生较强的磁场，电机和变压器的磁路都是用导磁性能 良好的铁磁材料组成。
发生变化时，在线圈内就有一感应电动势产生，这种现象
称为电磁感应。这一感应电动势的大小，和该线圈所链的
磁链变化率成正比；感应电动势的方向，是该电动势企图
在线圈内产生电流（即感应电流），该感应电流所建立的
磁通用来阻止线圈中磁通的变化。如果感应电动势的正方
向与磁通的正方向符合右手螺旋关系，则电磁感应定律可
1.5.1 电机的主要类型
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❖ 对电机的解释：电机不等于电动机 ，它包括变压器 和发电机。
❖ 电机是进行能量转换的一种机械，发电机将机械能 转换成电能，电动机将电能转换成机械能，变压器 则是把一种形式的电能转换成另一种形式的电能。 虽然是功能和结构不同，但其工作原理都是建立在 全电流定律、电磁感应定律和电磁力定律等基本的 电磁定律基础上的。