机电传动控制讲稿(4.21)

1、第二章 旋转系统运动学基础1. 单轴拖动系统的组成：电机、联轴器、生产机械。2. 旋转系统的运动方程式：。3. 旋转系统的两种状态：稳态（）；动态（）。4. 以转速的方向为参考来确定转矩方向的正负。：与的正方向一致时为正； ：与的正方向相反时为正。5. 生产机械的负载特性：负载转矩和转速之间的函数关系。6. 电机的机械特性：电机电磁转矩和转速之间的函数关系。7. 负载特性分类：恒转矩负载特性、风机型负载特性、直线型负载特性、恒功 率型负载特性。8. 旋转系统稳定运行的含义：匀速且干扰消失后恢复原来的工作状态。9. 旋转系统稳定运行的条件：必要条件，电动机的输出转矩和负载转矩大 小相等，方向相反

2、。充分条件，系统受扰动时，系统受扰动时， 。第三章 直流电动机工作原理及特性3.1 基本工作原理1. 直流电机的组成可分为定子、转子和换向器三大部分。2. 直流电动机工作原理：通电导体在磁场中会受到电磁力的作用。3. 电刷的位置：被电刷短路的元件的感应的电动势最小。4. 电枢电动势：。5. 电磁转矩：。6. 转矩平衡方程式：。7. 电压平衡方程：。8. 直流电机的分类：按励磁方式分为他励式、并励式、永磁式、串励式和复励式。3.2机械特性1.机械特性的推导过程：，； ；。2.机械特性特点：(1)理想空载转速；(2)转速降落； (3)机械特性硬度：。3. 固有机械特性。4. 固有特性计算步骤：(1

3、)估算电枢电阻；(2) 求；(3)求理想空载转速；(4)求额定转矩。5. 人为机械特性：(1)电枢回路串电阻；(2) 改变电枢电压，；(3) 改变磁通，。6. 励磁一定要先来后走：如果不先来(1)空载时飞车；(2)负载时堵转。如果不后走(1)空载飞车，负载时堵转。3.3调节特性1. 电动机在一定负载转矩下，稳态转速随控制电压变化的关系。2. 调节特性：3.死区电压(启动电压)：3.4启动特性1.直流伺服电动机的启动要求：(1)启动时，电磁转矩要大(足够大)； (2)启动时，电枢电流不能太大(减少对电网的冲击)。2.电机启动时，很大。3.直流伺服电动机的启动方法：(1)用调压电源，调速物理过程：

4、(2) 电枢电路串电阻，逐级切除，其物理调速过程：3.5调速特性1. 改变电枢电路外串电阻，不变，变化；2. 改变电枢电压，不变；3. 改变磁通，调速物理过程：4. 改变电机转向的方法：励磁电流方向或电枢电流方向，两者只能改变其一。3.6制动特性(三本过)1. 与同向为电动状态，反向为制动状态。2. 制动状态分为反接制动、反馈制动和能耗制动。3. 反接制动：(1)电枢电压反接制动，物理调速过程：由交点1的位置可知，即反向，由于转速不能突变，所以，此时，根据，即较大，需串接电阻，。(2)倒拉反接制动，物理调速过程：由于转速不能突变，所以，由于是位能负载，。4. 反馈制动（发电制动），物理调速过程

5、：由于转速不能突变，所以，此时处于反馈制动(发电制动)状态5.能耗制动，物理调速过程：由于转速不能突变，所以， 第五章 交流电动机工作原理及特性5.1三相异步电动机的基本结构和工作原理1. 基本结构：定子+转子。2. 定子包括：定子铁心、定子绕组和机壳。3. 定子绕组为三相，对称排列，称为三相对称绕组。分别用AX、BY、CZ表示，其中， A、 B、C称为首端，而X、Y、Z称为末端。4. 三相绕组用于产生旋转磁场。5. 转子包括：转子铁心+转子绕组。6. 转子的作用是产生转子电流，即产生电磁转矩。7. 三相异步电动机的工作原理： (1)定子形成旋转磁场； (2)旋转磁场方向，超前相到滞后相； (

6、3)改变旋转磁场方向，任意两根对调； (4)旋转磁场的速度：； (5)极对数； (6)同步转速； (7)转子导条切割磁场。8. 转差率：9. 定子感应电流的频率：，转子感应电流的频率：5.2三相异步电动机的额定参数1. 三相异步电机的两种接法：星形（Y型）和三角形（形）。2. 线电压：两相绕组首端的电压；相电压：每相绕组首、尾之间的电压；星形， 三角形。3. 线电流：电网供电电流；相电流：每相绕组的电流。星形，三角形。4. 输入功率：，为功率因数。5. 额定功率：在额定运行情况下，电动机轴上输出的机械功率，。6. 额定电压：在额定运行情况下，定子绕组端应加的线电压。7. 额定频率：在额定运行情

7、况下，定子外加电压的频率。8. 额定电流：在额定频率、额定电压和轴上输出额定功率时，定子的线电流值。9. 额定转速：在额定频率、额定电压和电动机轴上输出额定功率时，电动机的转速。10. 额定功率因数：在额定频率、额定电压和电动机轴上输出额定功率时，定子相电流与相电压之间相位差的余弦。11. 额定效率：在额定频率、额定电压和电动机轴上输出额定功率时，电动机输出机械功率与输入电功率之比。12. 额定负载转矩：电动机在额定转速下输出额定功率时轴上的负载载矩。5.3三相异步电动机的转矩特性和机械特性1. 定子电路分析： 2. 转子电路分析： 3. 转矩特性： 4. 固有机械特性：(1) 理想空载点：；

8、(2) 额定工作点：；(3) 启动工作点：；启动能力系数；(4) 临界工作点：；过载能力系数：；5. 人为机械特性：(1)降低电动机电源电压：不变，不变，减小，减小；(2) 定子电路接入电阻或电抗；(3) 改变定子电源频率：，不变；(4) 转子电路串电阻：不变，不变，随电阻增大而增大。5.4 三相异步电动机的启动特性1. 启动特点：定子电流大，启动转矩小。2. 鼠笼式异步电动机的启动(1)直接启动：(2)定子串电阻或电抗器：启动力矩小，不经济。(3)Y-降压启动：启动电流、力矩小；正常运行为的异步电动机。(4)自耦变压器降压启动：；。3. 线绕式异步电动机的启动(1) 逐级切除启动电阻法；(2

9、) 频敏变阻器启动法。5.5 三相异步电动机的调速特性1. 调压调速；2. 转子电路串电阻；3. 改变磁极对数调速；4. 变频调速：(1)变频变压调速(基频以下调速)：，额定工作时励磁绕组容易烧坏；(2) 恒压弱磁调速(基频以上调速)5.6 三相异步电动机的制动特性1.制动：电磁转矩与转速方向相反，机械特性在第一三象限。2.反馈制动(发电制动)：电机转速高于同步转速，。3.电源反接制动：三相电源的相序突然改变，电流大，串接转子电阻。4.倒拉反接制动：(转子串接大电阻)，位能负载。5.能耗制动：交流电源变直流电源。5.7 单相异步电动机1. 单相异步电机磁场为脉动磁场。2. 脉动磁场分解成两个转

10、速相等而方向相反的旋转磁场。3. 无自启动能力，时，。4. 转向取决于启动时的转向。5. 单相异步电机启动方法：电容分相，产生一个旋转磁场。6. 转向如何改变？5.8 同步电动机1. 基本结构：定子+转子。2. 分类：按照转子不同分为隐极式和凸极式。3. 工作原理：定子励磁形成旋转磁场，转子励磁形成直流磁场，两磁场作用，转子以同步转速运行。4. 机械特性：恒转速。5. 同步电机的启动：异步启动。第8章 继电器-接触器控制8.1常用控制电器与执行电器1. 刀开关：Q或QG。2. 转换开关：QB。3. 接触器：在电磁力的作用下，能够自动地接通或断开主电路； 线圈+铁心+触头；触头分为常开和常闭两种

11、； 通电时，常开合，常闭开；断电时，常开开，常闭和；表示符号KM。4. 继电器：根据某种输入信号变化，接通或断开控制电路； 传感部分+触头；触头分为常开和常闭两种；5. 继电器分类：电流继电器KA、电压继电器KV、中间继电器K和热继电器FR。6. 主令电器：用来闭合和断开控制回路。按钮SB。7. 保护电器：熔断器、空气断路器QF、8.2 继电器接触器控制的基本线路1. 继电器-接触器控制电路：安装接线图和工作原理图两种表示方法。2. 原理图绘制规则(1) 主电路粗左上，控制电路细右下；(2) 控制线路电源线列两边，电器元件按动作顺序由上而下平行绘制；(3) 电器元件用标准图形和符号表示，各部分

12、分别画在完成作用的地方，各电器部件的状态处于未动作前的状态；(4) 同类电器在符号前或后加序号区分；(5) 两条以上导线连接处用小圆点表示电气连接，每一接点标一编号，左单右双，以线圈为界限。3. 电气系统中的基本保护：电流保护(熔断器、过电流继电器和自动开关)、过载保护(热继电器)、零压保护、互锁保护、零励磁保护。4. 基本控制线路(1) 直接启动控制线路：按下1SBKM得电KM常开主、辅助触头闭合(自锁）1SB断开电机启动2SB断开KM失电KM主辅触头断开2SB闭合电机停转。(2) 正反转控制线路：按下SBFKMF得电KMF主、辅助触头闭合(自锁）SBF断开电机正转SB1断开KMF失电KMF

13、主、辅触头断开SB1闭合电机停转。 按下SBRKMR得电KMR主、辅助触头闭合(自锁）SBR断开电机正转SB1断开KMR失电KMR主、辅触头断开SB1闭合电机停转。(3) 带互锁的正反转控制电路：按下SBFKMF得电KMF常开主、辅助触头闭合(自锁），常闭辅助触头断开(互锁)SBF断开电机正转SB1断开KMF失电KMF常开主、辅触头断开，常闭辅触头闭合SB1闭合电机停转。按下SBRKMR得电KMR常开主、辅助触头闭合(自锁），常闭辅助触头断开(互锁)SBR断开电机反转SB1断开KMR失电KMR常开主、辅触头断开，常闭辅触头闭合SB1闭合电机停转。(4) 带复合互锁的正反转控制电路：按下SBFK

14、MF得电KMF常开主、辅助触头闭合(自锁），常闭辅助触头断开(互锁)SBF断开电机正转按下SBRKMR得电、KMF失电KMF常开主、辅助触头断开，常闭辅助触头闭合SBR断开电机反转SB1断开KMR失电、KMF失电SB1闭合电机停转。(5) Y-降压启动控制电路：按下SB1KM1得电KM1主、辅助触头闭合(自锁）KT、KM3得电KT延时才动作KM1、KM3常开闭合，Y形启动延时后KT动作KM3失电，KM2得电自锁KM3断开电机运行。(6) 其它基本控制电路：点动控制、连续运行、过载保护、多点控制、顺序控制和行程控制。第13章 步进电动机传动控制系统13.1.1 步进电动机1. 步进电动机：电脉冲

15、角位移。2. 分类：反应式、永磁式和混合式步进电动机。3. 。4. 基本要求：启动、正反转和调速；不丢步、不越步；响应时间短；启动转矩大。13.1.2 反应式步进电动机的工作原理和基本特点1. 基本结构：定子+转子。2. 基本工作原理：磁通总是力图走磁阻最小的路径。3. 转速与脉冲频率相关；转向由控制绕组通电次序决定。4. 步距角：每通一个脉冲转子转过角度。三相单三拍30；三相双三拍30；三相六拍15。5. 齿距角：转子两个齿的夹角。6. 一定不能是整数；例题中转子齿数40，每个定子占个转子齿。7. 基本特点：(1)每循环一次,经过一个齿距；。 (2)齿距角；步距角。 (3)一个转子齿看成转子

16、的一对极，。 (4)转速。 (5)自锁。13.1.3 步进电动机的矩角特性和静态转矩1. 静止状态：某相绕组通入恒定电流，此时转子固定，如果受到扰动，磁拉力能使转子回 到原来位置。2. 单相通电：静转矩、失调角、矩角特性（为什么时转矩为零？此时A想吸1，又想吸4）、静态最大转矩(反映电机的带负载能力)、静稳定区。如何画出三相矩角特性？3. 三相有两相时通电最大转矩不变。4. 多相通电：13.1.4 步进电动机的单步运行状态1. 单步运行状态：在第二个脉冲来之前，前一步已经走完，转子静止。2. 空载运行：静稳定区，动稳定区。3.负载运行(位能负载)：可以正常运行，如果此时增大，且大于，失步，本来是要顺时针走，现在变成逆时针走。4. 最大负载能力为两条矩角特性曲线的交点，称为极限启动转矩。 三相单三拍：，三相六拍：5. 提高带负载能力：(1) 增加拍数 ;(2) 增加相数，使得增大。6.单步振荡：惯性引起。13.1.5 步进电动机的连续运行和动特性1. 运行矩频特性：（1