机电传动控制(第四版)第1,第2章

1、石家庄铁道学院1机电传动控制机电传动控制邓星钟邓星钟 主编主编华中科技大学出版社华中科技大学出版社石家庄铁道学院2第第1章章 概述概述石家庄铁道学院31.机电传动的目的和任务v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。v现代机电传动包括: v 1）拖动生产机械的电动机v 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。石家庄铁道学院4对机电传动系统的要求：v调整范围宽。v快速性。v准确性。v

2、协调性。v效率高。石家庄铁道学院52.机电传动发展的概况机电传动发展的概况石家庄铁道学院63.电气控制系统的发展概况电气控制系统的发展概况石家庄铁道学院7电气控制系统的发展概况电气控制系统的发展概况石家庄铁道学院84.“机电传动控制机电传动控制”课程的性质和任务课程的性质和任务石家庄铁道学院9石家庄铁道学院105.基础知识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1.5.1 电机的主要类型 石家庄铁道学院11v对电机的解释：电机不等于电动机 ，它包括变压器和发电机。v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

3、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。石家庄铁道学院12v1.5.2 电机理论中常用的基本电磁定律 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。石家庄铁道学院13电磁感应定律 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

4、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，则电磁感应定律可用下式表示： 式中负号代表愣次定律。NdtdNdtde石家庄铁道学院14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。石家庄铁道学院15v1.3.3 电机中铁磁材料的特性电机中铁磁材料的特性v电机材料的组成：v组成电路的导电材料v组成磁路的导磁材料v隔离用的绝缘材料v构成电机的结构材料 其中导磁材料对电机的影响最大。

5、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。石家庄铁道学院16v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： 良好的导电性 高的导磁性能与磁化曲线的非线性 磁滞现象和磁滞损耗 涡流损耗石家庄铁道学院17 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。 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0都接近于空气的导磁系数，而铁磁材料的导磁系数Fe比0大几百到几千倍。如电机中常用的

6、铁磁材料，其Fe约为0的6000倍，所以带铁芯的磁通比空芯线圈的磁通大得多。石家庄铁道学院18v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BH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。 铁磁材料在交变磁场的作用下反复磁化时，内部的磁畴不停地往返倒转，磁畴之间不停地互相摩擦而消耗能量引起损耗，这种损耗称为磁滞损耗。 由于硅钢片的磁滞回线较窄，磁滞损耗较小，所以电机和变压器的铁芯都用硅钢片。石家庄铁道学院19v涡流损耗 当

7、铁芯中的磁通发生交变时，据电磁感应定律，在铁芯内也会产生感应电动势，并产生感应电流。由于此电流在铁芯中的流动呈旋涡状，故称为涡流。此涡流在铁芯电阻上的损耗称为涡流损耗。 当铁芯中的磁通变化时，有磁滞损耗和涡流损耗两种损耗，合称为铁芯损耗。石家庄铁道学院20阅读书目阅读书目:石家庄铁道学院21第第2章章 机电传动系统的动力学基础机电传动系统的动力学基础石家庄铁道学院222.1 机电传动系统的运动方程式机电传动系统的运动方程式 MLdTTJd t23 7 5MLG Dd nTTd t石家庄铁道学院23MLdTTJdt23 7 5MLG Dd nTTd t石家庄铁道学院242.系统动态转矩系统动态转

8、矩Td讨论讨论:1)当当Td=0时时,系统为稳态系统为稳态;2)当当Td0时时,系统为动态系统为动态: (1) Td0,dn/dt=a0,系统加速系统加速; (2) Td0,dn/dt=a0,系统减速系统减速.因此因此,TM,TL有大小有大小,有方向有方向.2375dGD dnTdt石家庄铁道学院253.TM,TL的正方向及性质的正方向及性质nTMTLnTMTL2375MLG DdnTTdt石家庄铁道学院26举例举例2375MLGD dnTTdt2375MLGD dnTTdt石家庄铁道学院27思考题v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,

9、系统减速提升,直至停止.石家庄铁道学院282.2 转矩、转动惯量和飞轮转矩的折算转矩、转动惯量和飞轮转矩的折算旋转运动旋转运动 直线运动直线运动石家庄铁道学院29三轴旋转运动折算至电动机轴上三轴旋转运动折算至电动机轴上c1221LZMLJJJJjj11MnjnMLLnjn22221221LZMLGDGDGDGDjj2221MLGDGD GDjTTCLL石家庄铁道学院30三轴直线运动折算到电动机轴上三轴直线运动折算到电动机轴上9.55LMFVTn9.55LMFVTn212221LZMLMJJVJJmjJ2222212221365LZMLMGDGDGVGDGDjjn石家庄铁道学院31计算举例计算举例:石家庄铁道学院32石家庄铁道学院332.3 生产机械的机械特性生产机械的机械特性()Lnf T石家庄铁道学院34石家庄铁道学院35石家庄铁道学院362.4机电传动系统稳定运行的条件机电传动系统稳定运行的条件()Mnf T()Lnf T石家庄铁道学院37稳定运行判别举例稳定运行判别举例例例1： 试判别右图所示三相异试判别右图所示三相异步电动机特性曲线与恒转步电动机特性曲线与恒转矩负载特性曲线组成系统矩负载特性曲线组成系统的稳定平衡点的稳定平衡点.