机电传动课件.ppt

机电控制，张海根主编，高等教育出版社，校长： anwande，简介，电机和拖动基础知识；继电器-接触器控制，PLC控制；步进电动机控制；Ac/DC速度控制；伺服驱动器控制等。机电传动控制是对生产机械中电气传动控制相关问题的研究和解决。主要介绍了机电传动控制原理及常用控制电路和控制电路的设计。主要包括：机电传动系统配置：电机电气控制电路传动部件工作机制，电机和拖动基础知识，生产机械：工作机制，传动机构，原同步和控制系统。电动机、电气拖动：电动机驱动机构、电气自动控制部分包括电气控制部分和电气操作部分，例如电动机启动、制动、反向、调速、快速定位。机电传动控制开发工艺，1)手动电气控制执行装置容量小，适用于单运行。2)继电器-接触器自动控制由继电器、接触器、按钮、行程开关组成。优点：结构简单，价格低廉，维护方便，抗干扰能力强，自动化，集中控制，远距离控制。缺点：控制形式固定、通用性和灵活性差，接触开关动作的操作频率低，电击时容易损坏，可靠性差。3)在顺序控制器生产过程中，随着几种开关控制过程的广泛存在，生产过程和过程的频繁变化，继电器接触器控制电路无法满足需求，出现了由集成电路组成的顺序控制器。特点：程序更容易，程序存储量大，通用性好，广泛应用于各种机械设备和自动在线。4) PLC在20世纪60年代末出现了具有计算能力和功率输出功能的可编程控制器。PLC是专用的微型电子计算机，由大型集成电路、电子开关、电源输出设备等组成。特点：可替代大量继电器，功耗小，体积大。交直流调速、调速是影响电气控制技术发展的另一个因素。交流电机结构简单，容易制造，成本低，可维修性广为使用。交流电动机调速：直流电动机调速：直流电动机具有良好的启动、制动特性和调速性能，可以在大范围内调节平滑速度，因此，对调速性能要求高，需要精确控制速度的设备以前曾使用过直流拖动。由于变频技术的出现和高压大功率管的出现，交流电机无极调速系统发展迅速，它是利用交流变频等实现电机速度的无极调速。没有刷子和换向器，与直流电动机相比，容易维修，寿命长是开发的未来。伺服驱动控制，沿着机械设备各轴驱动命令运动的变速器称为伺服系统。包括产生动力组合和驱动力矩以及控制运动的各种驱动程式。精密的定位和定位系统。伺服系统可以根据调节原理分离环和闭环。闭环系统分为直流和交流伺服系统。开环系统通常使用步进电动机。步进电机控制，步进电机是将脉冲信号转换为直线或角度位移的执行元件。简单的系统，轻松的控制，轻松的服务，所有数字控制。第一章机电传动管制，电机驱动生产机械运动的方式称为机电驱动。由控制电动机运行的各种电气组件组成。将电能转换为机械能，拖动加工机构，完成生产机器规定的任务。使用实现电动机和工作机构之间的运动连接，并根据工作机构的需要切换速度和方向。电机自动控制、间歇控制：控制系统处理的信号是间歇变更的开闭量。感应电动机的继电器接触器控制系统。连续控制：控制系统处理的信号连续变化的模拟。像直流电动机调速系统。数字控制：控制系统处理的信号是离散数字的数量。就像机床的数控系统。，1.1三相异步电动机，1.1.1三相异步电动机工作原理，图1-1三相异步电动机结构图1-轴承盖；双端顶盖；3-接线盒；4-冷却筋；5-定子铁芯；6-定子绕组；7轴，8转子；9风扇，10盖；11-轴承；12支架，1。三相异步电动机的基本结构，定子是固定不变的部分，由固定芯、定子绕组、固定座组成。定子绕组在插槽中放置对称三相绕组U1U2、V1V2、W1W2。转子是由转子芯、转子绕组和铰链组成的旋转部分。转子绕组有保持架和绕组类型。a)固定架绕组；b)转子形状，图1-3笼绕组结构，笼架转子绕组。将铜条插入笼转子芯槽，两端用环连接。或在罐中铸造铝液体，用保持架铸造。绕组转子绕组与定子绕组一样，三相，各相终端连接，起始端通过滑环、刷子与外部电源连接。2 .感应电动机的工作原理、保持架和绕组在转子的结构上不同，工作原理相同。电动机定子三相绕组U1U2、V1V2、W1W2可以合并为星形或三角形。(1)假设将定子绕组连接到星形类型，并连接到三相电源，绕组将流向三相对称电流。如果将第一磁场N-S顺时针旋转180度(旋转磁场n0等于一对p=1时)，由三相电流共同产生的合成磁场由于电流的交变而在空间中不断旋转，从而形成旋转磁场。例如，(2)旋转磁场切割转子导体，并检测其中的电动势和电流。电动势的方向可以由右手规则确定。转子导体电流和旋转磁场相互作用，电磁力f施加在导体上。电磁力f的方向可以由左手规则确定。电磁力产生电磁旋转距离，使电机转子旋转。转子旋转的方向与磁场旋转的方向相同。磁场旋转的方向与通过绕组的三相电流的相顺序有关。调整连接三相电源的三相绕组的两相对，可以改变转子的旋转方向。三相交流电流的最大到达顺序(相顺序)确定电动机旋转。ABC电流ABC定子绕组(随时间旋转)，ABC电流ACB定子绕组(同样旋转)，B，C两相对齐，(3)旋转磁场的极对数和转速，每个相位绕组有两个线圈绕组，其起始端之间存在600空间角度差时产生的旋转磁场有两个极(p=2)。(p=3，表示300空间角度。旋转磁场的速度n0称为同步速度，大小是电流频率，磁场的极对数。根据工作原理，转子的速度n必须小于旋转磁场的速度n0(即异步)。两者的差异程度用波动率s表示。在额定负载下，一般感应电动机的公差比率约为1%到9%。定子相电压，绕组电阻，漏磁电感。1.1.2三相异步电动机特性分析、三相异步电动机的定子和转子周围电磁关系与变压器类似，如图所示。转子绕组电阻，漏磁电感。其中感应电动机电磁转矩为，(N1，N2是定子和转子绕组的灯数)，m1是转子的质量；s是变化率。F1是电源频率。转子速度n=0时，即s=1时，转子绕组漏磁电感。如果电动机结构参数固定，电源电压不变，则根据电磁转矩得到转矩与滑动率的关系曲线T=f(s)，这称为电动机的机械特性。T=f(s)曲线，与扭矩最大值对应的公差比率sc称为临界公差比率。顺序，1。在固有机械特性、额定电压和频率下指定的布线方式、设置、转子电路的外部电阻和电抗0的速度n和电磁转矩t之间的异步电动机。，三相感应电动机的固有机械特性，1)起点a (n=0 (s=1)起始转矩T=Tst反映感应电动机直接启动时的皮带载荷能力。启动电流Ist=(47)IN，2)额定工作点b(正常运行时的工作点)，nB=nN，TB=TN，IB=IN。3)同步速度点h，负载，转子电流为零的理想空载点。4)最大扭矩点p，此点处的扭矩称为临界点，此点处的滑动率称为临界滑动率。三相异步电动机的机械特性，2 .可以人为地更改机械特性，特定参数，以获得其他机械特性。变更参数后取得的机械性质称为人为机械性质。(1)降低电源电压具有人为的机械特性，因此，通过对应于不同电源电压的人为特性，通过一组同步速度点的曲线簇，电压减少得太多，最大扭矩小于负载扭矩时，电动机死机。另外，负载转矩不变，电磁转矩也不变，电压降低，电机速度降低，偏差率增加，电流因转子电动势的增加而增加，定子电流增加。(2)转子电路螺纹对称电阻时人为的机械特性，外螺纹电阻增加临界滑动率，但最大扭矩和同步速度保持不变。外螺纹电阻会增加启动扭矩。对应于其他转子电阻的人类特性，因此可以有选择地将适当的电阻连接到转子电路，以便在启动瞬间产生最大转矩。改善电动机的启动性能。但是，如果进一步增加阻力，启动扭矩反而会减小。因为过度的电阻会导致转子电流减少太多。(3)改变与不同定子电源频率人为特性相对应的定子电源频率。改变定子电源频率f1会根据频率改变同步速率。即，(4)改变极日志，普通异步电动机的极日志是固定的。但是，多速度异步电动机的极代数是可变的，并且变为绕组的连接方法。如图所示。2绕组串行p=2，2绕组并行p=1，在保持电源频率f1的情况下改变极对数p，同步速度随p的增加而减少，三角形连接方法，操作时1，2，3电源，4，5，6为空，电动机低速操作。星形连接、运行时1、2、3连接、4、5、6连接电源、电动机高速运行。为了防止马达旋转方向变更，电源上的顺序必须在从一个连接变更为另一个连接时变更。马达从三角形连接变更为星形连接时，极代数减少了一半。相位电压为1.1.3感应电动机的启动和制动，1 .感应电动机的启动，笼式感应电动机：直线感应电动机：直接启动，降压启动，转子串电阻器启动，电动机从静止状态加速到稳定速度。(1)直接启动，直接额定电压启动，全压启动。由于启动电流大，仅适用于“小容量”电动机。所谓“小容量”电机，通过、(2)降压启动、降压启动：定子电路的串联电阻或阻抗、降低各相绕组电压的方法，限制启动电流的启动方法。将alpha设置为全压启动电流与降压启动电流之比，即或，缺点：机械特性增大了软消耗能量，只适用于不经常启动的电动机。(3)可以围绕直线电动机转子串联电阻启动，围绕直线电动机转子串联电阻启动，增加启动转矩，限制启动电流。可以实现大容量电动机的重载启动。启动时n=0，所有阻力访问，即启动阻力为R10。随着速度的增加，速度沿曲线1发生变化，转矩t逐渐下降并减小到T2，接触器触点S1关闭，RS1被修剪，电动机的工作点从曲线1跳到曲线2。最后，起动电阻全部消除，电机转子绕组直接短路，电机工作点沿固有特性曲线4变化。马达工作稳定，直到电磁扭矩t与负载扭矩TL平衡。，与感应电动机的转矩和电压的平方成正比，因此考虑到电压的允许下降，一般最大启动转矩T1在启动时考虑皮带负载容量和快速性，选择切换转矩T2，启动系列越多，平滑平均转矩越大。通常选择级别3或级别4。2 .三相异步电动机制动，异步电动机制动方法包括能耗、反向连接、反馈制动。(1)消除能量制动，交流电源，然后从定子绕组通过直流，形成一定磁场。转子导体切割磁场，产生与转向相反的制动转矩，导致速度急剧下降。对于笼型异步电动机，提高高速制动距离的直流励磁增加；对于线性异步电动机，使用转子串接电阻的方法。(2)反折制动，1)转子反转的反折制动保持转子的旋转磁场不变，从而反转转子。异步电动机具有位能负载，可以增加转子电路的电阻，从而增加机械特性的斜率。随着转子电阻的增加，特性梯度增大。将特性从曲线1更改为曲线2，然后更改为曲线3。马达的启动扭矩Tst小于负载扭矩TL。负载扭矩可拖曳马达翻转，以使马达扭矩与速度方向相反，从而起到制动的作用。2)定子以相反的方向制动，异步电动机在电状态下运行时，使定子二相绕组末端重合，使定子旋转磁场的方向发生变化，起到与电机转矩相反的制动作用。在图中，属性曲线1是框架异步电动机的机械特性，曲线2是线型异步电动机的机械特性。这个接头在速度降到零的时候必须及时切断电源。否则，电动机将反转。如果感应电动机速度超过旋转磁场同步速度，转子绕组导体的移动速度大于旋转磁场速度，转子中感应电动势方向发生变化，转子电流方向也发生变化。马达扭矩t的方向也发生变更，旋转速度反转，产生制动效果。这时异步电动机将轴的机械能或存储在系统中的动能反馈给电网。3)发电反馈制动，1.2常用低压电器，电气：用于连接和断开电路，控制、调整、切换、监视和保护电路或电气装置的电气部件。低压电器：在AC 1200V或DC 1500V以下工作的电器。机电传动间歇控制系统中常用的低压电器类型如下：1)执行电：接受来自控制电路的开关信号，连接或分离电动机主电路，直接生成机器所需机械动作的电器。接触器，电磁离合器等。2)测试电器将电气或非电气模拟设备转换为开关设备。3)控制电器以实现交换机逻辑运算和延迟、计数。4)保护架在线路发生故障或设备的运行状态超出规定范围的情况下，可以立即断开电路的电器。将电磁能量转换为机械能的电组件。广泛应用于机械制动、牵引和流体传动的逆止阀。也是电磁离合器、接触器和继电器的主要组件。其构成如图所示。1.2.1执行器，执行器主要是电子，主要是接触器，电磁铁，电子离合器。1 .电磁铁，辅助触点，2。接触器，接触器是用于连接和断开交流/直流主电路和许多控制电路的自动开关。默认结构为电磁下降、触点、断路器、触点：主触点。辅助移动触点；辅助移动触点，灭弧装置：小容量；双制动桥触点大容量；中断、文字符号、线圈、主触点、辅助移动(组合)触点、1.2.2测试电气、测试电气产品将模拟值转换为开关量。模仿可以是电流、电压等功率，也可以是温度、常数、速度、压力等非电动势。1 .按钮开关，1-按钮帽2-重置弹簧3-移动触点4-移动触点5-移动触点，按钮开关图形和文本，移动按钮，移动按钮，复合按钮，2。行程开关，也称为极限开关，是将运动信号转换为电路中的阻塞信号的主要命令仪器，因为机械运动零件的碰撞。，1-压力干燥；2-瞬时弹簧；3-移动接点4-移动接点；-重置弹簧、移动接触、移动接触、行程开关的图形和文本、行程开关有三种：直线、车轮和微动。3 .电流和电压继电器，电流继电器：反映电路的电流变化。过流继电器：线圈电流高于