机电传动控制总复习

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院,机电传动控制总复习,课程共讲了8章的内容：,1.绪论；,2.机电传动系统的动力学基础；,3.直流电机的工作原理和特性；,5.交流电机的工作原理和特性；,8.继电器-接触器控制线路；,9.可编程控制器；,10.晶闸管及其基本线路；,13.步进电动机传动控制系统；,HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院,总复习,1 绪论,什么是机电传动，机电传动控制系统的发展，机电传动控制的目的和任务。,课程是机械类专业的一门主干技术基础课，学习时要注意理论联系实际。,HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院,总复习,2 机电传动系统的动力学基础,2.1 机电传动系统的运动方程式,T,M,和,T,L,既有大,小也有方向（正,负）,在确定,n,的正方,向后,取,T,M,与,n,相同的,方向为正向,取,T,L,与,n,相反的,方向为正向,HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院,总复习,2 机电传动系统的动力学基础,2.2 转矩、转动惯量和飞轮转矩的折算,若机电传动为多轴系统，须将各量折算到同一轴上才能列出整个系统的运动方程式，一般折算到电动机轴上。,转矩折算依据系统静态时功率不变的原则，转动惯量和飞轮转矩折算依据系统存储的动能不变的原则。,HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院,总复习,2 机电传动系统的动力学基础,2.3 机电传动系统的负载特性,2.4 机电传动系统稳定运行的条件,（1）,两机械特性有交叉点；,（2）n,为在平衡点处的转速变化，,当,n0,时，,T,M,T,L,T,M,-T,L,0,；,当,nT,L,T,M,-T,L,0,HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院,总复习,3 直流电机的工作原理及特性,3.1 直流电机的基本结构和工作原理,发电机依电磁感应定理（右手定则）,电动机依安培电磁力定律（左手定则）,HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院,总复习,3 直流电机的工作原理及特性,3.2 直流发电机,（a）他励,（b）并励,（c）串励,（d）复励,常用的是他励和并励,HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院,总复习,3 直流电机的工作原理及特性,3.3 直流电动机的机械特性,HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院,总复习,3 直流电机的工作原理及特性,3.4,直流他励电动机的启动特性,启动时,n=0 E=0,启动电流,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，须设法减少启动电流,常用启动方法有两种：,降压启动和电枢回路外接电阻启动。,HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院,总复习,3 直流电机的工作原理及特性,3.5,直流他励电动机的调速特性,1.改变电枢供电电压U；,2.改变电枢电阻R,ad,；,3.改变磁通。,HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院,总复习,3 直流电机的工作原理及特性,3.6,直流他励电动机的制动特性,直流他励电动机制动形式有：,反馈制动,反接制动,能耗制动,电源反接,倒拉反接,HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院,总复习,5 交流电动机的工原理及特性,5.1 三相异步电动机的结构和工作原理,基于定子旋转磁场和转子电流的相互作用,HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院,总复习,5 交流电动机的工原理及特性,5.2 三相异步电动机的定子电路和转子电路,定子每相绕组的感应电势,转子每相绕组的感应电势,转子每相绕组的电流,转子每相电路的功率因数,HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院,总复习,5 交流电动机的工原理及特性,5.3 三相异步电动机的,转距与机械特性,n=f(T)机械特性曲线,改变定子电压U、定子电源频率f、电子电路传入电阻或电抗、转子电路传入电阻或电抗等，都可得到异步电动机的人为机械特性,HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院,总复习,5 交流电动机的工原理及特性,5.4 三相异步电动机的启动特性,三相异步电动机的启动要求:,要有足够大的启动转矩，启动要快、平滑，启动,电流要小，启动时安全、可靠、操作简便，功耗小等。,各种启动方法都有其各自的优缺点，要根据实际情况选择,HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院,总复习,5 交流电动机的工原理及特性,5.5 三相异步电动机的调速,交流调速,变极对数调速改变鼠笼式电动机定子绕组极对数,变转差率调速,调压调速改变定子电压,转子电路串电阻调速线绕式,串级调速线绕式,电磁转差离合器调速,变频调速改变定子电源的频率,HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院,总复习,5 交流电动机的工原理及特性,5.6 三相异步电动机的制动特性,制动形式有：,反馈制动,反接制动,能耗制动,电源反接,倒拉反接,实际应用时，应根据实际需要选择适宜的制动方法,HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院,总复习,5 交流电动机的工原理及特性,5.7 单相异步电动机,（1）在脉冲磁场作用下的单相异步电动机没有启动能力，启动转矩为零；,（2）一旦启动，能自行加速到稳定运行状态，转向不固定，取决于启动转向；,单相异步电动机是一中采用单相电源供电的异步电动机,电容分相式异步电动机,电容分相启动电动机,电容分相运转电动机,HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院,总复习,5 交流电动机的工原理及特性,5.8 同步电动机,同步电动机的最大特点是转速恒定，功率因数可调，可用以改善电网的功率因数。一般启动困难，需采用异步启动,HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院,总复习,8 继电器-接触器控制,8.1 常用控制电器与执行电器,（1）非自动电器,刀开关，转换开关，行程开关,（2）自动电器,接触器，继电器，自动开关,一.按动作性质分：,（1）控制电器,接触器、继电器、磁力启动器等,（2）保护电器,熔断器，热继电器，电流继电器等,（3）执行电器,电磁阀，电磁离合器等,二.按用途分：,生产机械中所用的控制电器多属低压电器（500V）,HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院,总复习,8 继电器-接触器控制,8.2 继电器-接触器控制的常用基本线路,控制电路中常用的保护装置,常用的保护装置有：短路保护、过电流保护、过载保护、零电压和欠电压保护、弱磁保护、超速保护和各种连锁保护。,HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院,总复习,8 继电器-接触器控制,8.2 继电器-接触器控制的常用基本线路,必须掌握基本控制环节和基本控制方法（原则）,（1）基本控制环节,基本控制环节主要有：启动、正反转、点动、各种连锁及顺序（程序）运转等的控制，这时最基本的。,（2）基本控制方法,基本控制方法主要有：按行程原则、时间原则、速度原则和电流原则等实现控制的方法。,8.3 生产机械中常用的几种自动控制方法,HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院,总复习,9 可编程控制器,9.1 基本结构、工作原理和主要特点,结构上由CPU、存储器、输入输出、编程器等组成；,工作原理是以扫描工作周期的方式运行的，每次扫描工作周期后信号由锁存器并行输出去驱动输出继电器，使输出端子上的信号变为本次工作周期运行结果的实际输出；,特点是应用灵活、扩展性好、通用性强等；,HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院,总复习,9 可编程控制器,9.2 可编程控制器的内部等效继电器电路,F-40M型可编程控制器内部等效继电器有输入继电器、输出继电器、时间继电器、计数器、辅助继电器和特殊继电器六类；,HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院,总复习,9 可编程控制器,9.3 可编程控制器的编程和指令系统,PLC的编程方法有很多，F-40M型PLC主要采用常用的编程方法，即先绘出继电器梯形图，再写出其指令语句表。继电器梯形图与传统的继电器控制原理电路图在形式上是类似的，但它仅仅是一个等效的程序；,HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院,总复习,9 可编程控制器,9.3 可编程控制器的编程和指令系统,PLC的指令系统对不同的PLC是不同的，F-40M型PLC指令共有20条，指令语句由指令和地址号组成，其格式为：,指令 地址号,如：LD X400,HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院,总复习,9 可编程控制器,9.4 可编程控制器的应用,1.用于开关量逻辑控制,2.用于闭环过程控制,3.PLC配合数字控制,4.用于工业机器人控制,5.用于组成多级控制系统,HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院,总复习,10 晶闸管及其基本线路,10.1 电力半导体器件,电力电子器件根据其开通与关断可控性的不同可分为三类：,（1）不可控型器件，如整流二极管,（2）半控型器件 普通的SCR,（3）全控型器件 GTR、GTO、P-MOSFET等,HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院,总复习,10 晶闸管及其基本线路,10.1 电力半导体器件,晶闸管的工作原理：,（1）晶闸管具有正、反向阻断能力；,（2）晶闸管阳极和控制极同时加正向电压时才导通；,（3）导通后，控制极失去控制作用，欲关断，需把阳极正向电压降到一定值（断开或反向）。,HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院,总复习,10 晶闸管及其基本线路,10.2 可控整流电路,单相半波电路最简单，但各项指标都较差，只适用于小功率和输出电压波形要求不高的场合。单相桥式电路各项性能较好，只是电压脉动频率较大，故最适合小功率的电路。单相全波电路由于元件所承受的峰值电压较高，又需采用带中心抽头的变压器，所以较少使用；,HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院,总复习,10 晶闸管及其基本线路,10.3 逆变电路,利用晶闸管电路把直流电变成交流电，这种对应于整流的逆向过程，称之为逆变，把整流电变成交流电的装置，叫做逆变器。,HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院,总复习,13 步进电动机传动控制系统,13.1步进电动机,步进电动机是一种将电脉冲信号变换成相应的角位移或直线位移的机电执行元件。,步进电动机的转速,HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院,总复习,13 步进电动机传动控制系统,13.2 步进电动机的环形分配器,为使步进电动机按一定的通电方式工作，需用环形分配器将控制脉冲按规定方式分配到电动机的每相绕组。,分硬件环分和软件环分，使用时根据情况而定。,HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院,