《机电传动控制》讲义1课件

机电传动控制2006－2007学年第二学期——本课程为机械类专业的电气类课程（3）强电部分：设备驱动和控制。（1）设备组成：机械部分、电气部分。（2）电气部分：强电部分、弱电部分。课程内容定位——本课程重点研究设备驱动与控制本课程的主要内容电机与拖动基础知识；机电传动控制技术机电传动控制中继电器-接触器控制交直流调速控制伺服驱动控制步进电机控制考试方式与成绩评定100分制，期末考试、实验与平时成绩考查相结合，比例为70：30。第一章机电传动控制概论第一节概述一、什么是机电传动控制机电传动又叫电气传动、电力传动或电力拖动是指以电动机为原动机，将电能转变为机械能的传动技术机电传动控制就是实现对机械运动的电气控制和调节。现代机电设备和装置一般由工作机构、传动机构、原动机和自动控制系统四个主要部分组成。原动机（电动机）传动机构工作机构自动控制系统（电子、电气控制）机电传动机电传动控制机电系统二、为什么要用机电传动？电气控制系统和机电传动系统能比较方便地集成能充分发挥电子设备的信息处理能力，实现复杂的控制功能。要想很好地使用电子和电气设备进行自动控制必须使用机电传动系统。机电传动控制系统是机电一体化系统的核心机电传动系统体积较小，结构简单，配置布署方便；传动效率高，节省能源，清洁、不污染环境；机电传动系统能适应高精度、高转速、高负载等的应用要求，应用范围广。各种传动方式的比较类型操作力动作快慢环境要求构造负载变化影响操作距离无级调速工作寿命维护体积气压传动小~中较快适应性好简单较大中距离较好长一般中等液压传动中～极大较慢不怕振动复杂有一些短距离良好一般要求高较大电传动电气小~大快要求高稍复杂几乎没有远距离良好较短要求较高较小电子最小最快要求特高最复杂没有远距离良好短要求更高小机械传动小~大一般一般一般没有短距离较困难一般简单大项目

气动液压电传动机械驱动力调整容易容易困难困难速度调整容易很容易稍困难困难速度稳定性较差，需采取专门措施良好次于液压，优于气动很好控制精度较差高一般一般控制距离中短短不限短过载保护容易较容易，过载会引起油温升高，功耗大长期过载会烧毁电动机稍困难传动系统效率<30%<70%<90%90%左右传输时能量损失较小较大小小防爆性好用非可燃油才能防火应采取措施，但成本高好防尘性好要防止油被污染灰尘对性能有影响防湿性应排除冷凝水小要特殊保护措施小抗震性一般一般差一般抗磁性好好可能引起误操作抗腐蚀性较好好差较差温度影响小中大小对环境污染对空气污染小，要防止噪声要防漏油和噪声污染小，要防噪声要防噪声寿命长较长电器控制低于气动，电子控制最长长价格便宜较贵电器控制便宜，电子控制较贵一般控制减速器电动机织布机普通机床电力机车飞机装甲车辆四、机电传动及控制的发展史三条主线：电机，电气、电子技术，信息技术电机：1820年，丹麦著名物理学家奥斯特发现了电流的磁效应，电流能够产生磁场.1821年，英国科学家法拉第(Faraday)总结了载流导体在磁场内受力并发生机械运动的现象，法拉第的试验模型可以认为是现代直流电动机的雏形。1824年，法国科学家阿拉果（Arago）发现了旋转磁场，为电磁感应现象的发现和交流感应电动机的发明奠定了基础。阿拉果实验：用一个铜盘靠近正在往复摆动的指南针，出现了阻尼作用使摆动立刻变慢。转动着的铜盘又可以带动靠近的磁针跟着转动，还发现了这种作用的大小与盘子的导电性能有关系。1831年，法拉第发现了电磁感应现象，确定了电磁感应的基本定律，取得了磁感应生电的重大突破，并发明了单极直流电机。

法拉第与最早的发电机——法拉第盘1832年，人们知道了单相交流发电机。由于生产上没什么需要，加上当时科学水平的限制，人们对交流电还不很了解，所以交流电机实质上没什么发展。1833年，法国发明家皮克西（Pixii）制成了第一台旋转磁极式直流发电机。楞次证明了电机的可逆原理。

皮克斯发明的直流发电机1845年，英国物理学家惠斯通(CharleWheatstone1802～1875年)用电磁铁代替永久磁铁，井取得了专利权。这是增强发电机输出功率的一个重要措施。1850年，美国发明家佩奇（Page）制造了一台10马力的直流电动机，用来驱动有轨电车。1851年的伦敦博览会和1855年的巴黎博览会上，丹麦工程师希奥尔特用蓄电池给电动机励磁。电机的励磁技术从他励发展到自励，最终地解决了加强励磁的问题。1864年，英国物理学家麦克斯韦（Maxwell）提出了麦克斯韦方程组，创立了完整的经典电磁学理论体系，为电机电磁场分析奠定基础。1867年，麦克斯韦对自励现象作出了数学分析，是电机理论中的第一篇经典论文。德国工程师西门子（Siemens）制造了第一台自馈式发电机，甩掉了伏打电池。Siemens和他的自励发电机1870年，比利时发明家格拉姆（Gramme）提出了发电机环形闭合电枢绕组的结构很快取代了T型绕组。由于对这二种结构进行对比的结果，终于使电动机的可逆原理为公众所接受，从此发电机和电动机的发展合二为一。1871年，凡．麦尔准发明了交流发电机。1879年，德国制造出第一列电力驱动列车。

德国制造的第一列电力驱动列车(1879)2519世纪末，三相制、三相感应电动机、三相同步发电机、三相变压器、三相输电方式被发明。1900年，英国人帕森斯研制成功1000kW、

50Hz汽轮发电机。

1904年，意大利试验成功地热发电。

1908年，美国建成第一条110kV输电线路。

1912年，德国建成第一座潮汐电站。

1920年，苏联建成第一座热电站。

1923年，美国建成第一条220kV输电线路。

1925年，美国制成第一台100MW汽轮发电机组。

1929年，美国建成第一座抽水蓄能电站(7MW)。261937年，美国建成第一条287kV超高压输电线路。

1957年，美国建成第一台超临界火力发电机组，

125MW。1970年，法国制成第一台燃气－蒸汽联合循环发电机组。

1979年，美国建成第一座海水温差发电站。

1990年，美国建成第一条750kV超高压直流输电线路，2400km，6000MW。

1990年，前苏联建成第一条1150kV特高压直流输电线路，1936km，5000MW。

1991年，巴西建成世界最大水电站尹泰普水电站，12600MW。单电机拖动：一台电机拖动一台生产机械。一台电气拖动一台机床，较之成组拖动简化了传动机构，缩短了传动线，提高了传动效率。例：传统中小型机床多电机拖动：一台生产机械的每一个运动部件分别由一台电机拖动。采用了多电机拖动以后，不但简化了机械结构，提高了传动效率，而且易于实现各运动部件的自动化。多电机拖动是现代机床最基本的拖动方式。例：多轴联动数控机床。交、直流无级调速电气无级调速具有可灵活选择最佳切削速度和极大简化机械传动结构的优点。由于直流电动机具有良好的启动、制动和调速性能，可以很方便地在宽范围内实现平滑无级调速，所以30年代以后直流调速系统在重型和精密机床上得到广泛应用。80年代以后，由于半导体变流技术的发展，使得交流电动机调速系统有突破性进展。机电传动控制系统的发展继电器、接触器开关控制系统它所使用的控制器件结构简单、价廉、控制方式直观、易掌握、工作可靠、易维护，因此在机床控制上得到长期、广泛的应用。它的缺点是体积大、功耗大、控