五邑大学机电传动控制第1-2章机电传动

机电传动控制,第一章绪论第二章机电传动系统的动力学基础,第一章绪论,机电系统的组成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,第一章绪论,机电系统组成,第一章绪论,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广义上，要使生产设备、生产线、车间乃至整个工厂都实现自动化狭义上，控制电动机驱动生产机械，实现生产产品数量增加（效率）、质量提高（精度）、生产成本降低、工人劳动条件的改善以及能量的合理利用等。,第一章绪论,机电传动控制的发展机电传动的发展成组拖动：一台电机拖动多台设备单电机拖动：一台电机拖动一台设备多电机拖动：多台电机拖动一台设备,第一章绪论,机电传动控制系统的发展继电器-接触器控制：开关控制，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,控制精度差电机放大机控制：模拟量的闭环连续控制，控制简单,可靠性高,连续控制,拖动性能好大功率晶体管和晶闸管控制：特性好、反应快、可靠性高、体积小、重量轻数字控制（CNC）：晶闸管（电力电子技术）、微电子技术、计算机有机结合,第一章绪论,课程主要内容第一部分继电器接触器控制第6章继电器-接触器控制补充机床电路分析补充机床电器控制电路设计第二部分电机控制第3章直流电机的工作原理及特性第4章交流电动机的工作原理及特性第5章控制电动机第9章直流调速系统第10章交流自动调速控制系统第11章步进电动机控制系统第三部分PLC控制第7章可编程控制器原理与应用,第一章绪论,课程要求掌握继电器-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.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.,第一章绪论,参考阅读齐占庆主编.机床电气控制技术(第三版).北京:机械工业出版社.2004年6月.陈伯时主编.电力拖动自动控制系统(第三版).北京:机械工业出版社.2003年8月.程宪平主编.机电传动与控制(第二版).武汉:华中科技大学出版社.2003年9月.魏炳贵主编.电力拖动基础.北京:机械工业出版社.2000年8月.,第二章机电传动系统的动力学基础,单轴机电传动系统的运动方程多轴传动系统中转矩折算的基本原则和方法典型生产机械的负载特性机电传动系统稳定运行的条件以及实际系统稳定性分析,第二章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单轴拖动系统的组成,单轴机电传动系统运动方程式:,TM-电动机转矩;TL-负载转矩;J-转动惯量;GD2-飞轮转矩,且J=1/4(GD2);n-转速;-角速度.,定义式：,工程计算：,系统动态转矩Td工程计算式TM-TL=Td,传动系统的状态,TM,TL的正方向及性质,例：列出下图系统的运动方程式,并说明运动状态。,解:TM与n反向为负,TL与n反向为正,运动方程如下式;状态为减速.,例:提升重物过程如左图示,写出运动方程式.,解:(a)中,提升重物,TM为正,TL为正,运动方程式为:,(b)中,仍为提升重物,但TM为负,TL为正,运动方程式为:,思考题,图(a)中,要能提升重物,必须有TMTL,系统加速.,图(b)中,电动机转矩为负,也是制动转矩,系统减速提升,直至停止.,试分析图(a)和图(b)系统的运动状态.,2.2转矩.转动惯量和飞轮转矩的折算,实际拖动系统一般是多轴传动系统,该系统的运动方程式,是将其转矩等折算到一根轴上,再按2.1的方法列出运动方程式.折算时,可以折算到电动机轴上(高速轴),也可以折算至低速轴上.,旋转运动直线运动,多轴旋转运动折算至电动机轴上,1.负载转矩的折算,式中,速比,-传动效率;,2.转动惯量的折算,3.飞轮转矩的折算,式中,分别为电动机轴,中间传动轴,生产机械轴上的飞轮转矩.,式中,多轴直线运动折算到电动机轴上,1.负载转矩的折算提升时,3.飞轮转矩的折算,2.转动惯量的折算,要注意式上面几个式子中各个符号代表的物理意义.,下降时,计算举例,例3机电传动系统如图所示.已知每根轴的飞轮转矩和转速,负载转矩为98,电动机拖动转矩29.4,传动效率0.9,求生产机械轴上的加速度是多少?,由公式可得生产机械轴上的加速度为,解:这是折算到低速轴,同一转轴上负载转矩和转速之间的关系称为机电传动系统的负载特性，即生产机械的负载特性，或称生产机械的机械特性。为了便于和电动机的机械特性配合起来分析传动系统的运行情况，今后提及生产机械的负载特性时，除特别说明外，均值电动机转轴上的负载转矩和转速之间的函数关系,2.3生产机械的机械特性,1.恒转矩型负载特性1)特点:负载转矩为常数;2)分类:（a）反抗转矩,又称摩擦转矩，其特点：转矩大小恒定不变，且恒与n相反。（b）位能转矩，转矩大小恒定不变，且方向不变.举例:设备的提升机构,提升机的行走机构,皮带运输机,机床进给运动.,2.恒功率型负载特性特点:负载转矩与转速成反比,功率基本不变.举例:球磨机,碎石机,机床的主运动.,3.离心式通风机负载特性特点:负载转矩与转速的平方成正比.举例:水泵,通风机.风机,水泵电动机的容量占工业用户总用电量的70%.,4.直线型负载特性,2.4机电传动系统稳定运行的条件,1.机电传动系统稳定运行的含义,2.机电传动系统稳定运行的条件1)和两条特性曲线有交点,该交点称之为系统的平衡点.（必要条件）,2)当转速大于平衡点对应的转速时,有:TMTL;当转速小于平衡点对应的转速时,有:TMTL（充分条件）,稳定运行判别,例1,试判别右图所示三相异步电动机特性曲线与恒转矩负载特性曲线组成系统的稳定平衡点.分析:由机电传动系统稳定判据的两个条件,分别判别图中a点和b点是否满足稳定运行的条件.,解:1)有交点a和b;2)对于a点,当转速小于a点对应的转速时,电动机的转矩大于负载转矩,a点是平衡点;对于b点,当转速小于b点对应的转速时,电动机的转矩小于负载转矩,b点不是平衡点.(同学们可自己作一条b点以下的线),稳定判别举例,例2右图中b