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机电传动课件.ppt

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机 电 传 动 控 制,张 海 根 主 编,高等教育出版社,主 讲 : 安 万 德,绪 论,电机与拖动基础知识;继电器-接触器控制、PLC控制;步进电机控制;交直流调速控制;伺服驱动控制等。,机电传动控制是研究解决与生产机械的电器传动控制有关的问题。 主要阐述机电传动控制原理和常用控制电路及其控制电路的设计。,主要介绍:,机电传动系统组成:电动机+电气控制电路+传动部件+工作机构,① 电机与拖动基础知识,生产机械:由工作机构、传动机构、原动机及控制系统组成。,电动机,,电力拖动:电动机+传动机构,电气自动控制部分包括:使电动机起动、制动、反向、调速、快速定位等电气控制部分和电气操作部分。,② 机电传动控制的发展过程,1) 用手动电器来控制执行电器适用于容量小,操作单一的场合 2) 用继电器—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、抗干扰强,可实现自动化,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,由于触点开关动作工作频率低,触电易损坏,可靠性差。,3) 顺序控制器生产过程中由于大量存在一些开关量控制的程序控制过程,而生产工艺及流程经常变化,因而继电接触器控制电路不能满足需求,集成电路组成的顺序控制器应运而生。特点:具有程序变成更容易、程序存储量大,通用性强,广泛用于各种机械设备及自动线上。,4)PLC20世纪60年代末,出现了具有运算功能和功率输出能力的可编程控制器。PLC由大规模集成电路、电子开关、功率输出器件等组成的专用微型电子计算机。特点:可代替大量的继电器,功耗小,体积。,③ 交直流调速控制,速度调节是影响电气控制技术发展的另外一个因素。,交流电动机结构简单、制造容易、造价低以及容易维修等特点广泛应用。,交流电动机调速:,直流电动机调速:,直流电动机具有良好的起动、制动特性和调速性能,能在很宽的范围内进行平滑调速,所以对调速性能要求较高及速度需要精确控制的设备以往都采用直流拖动。,由于变频技术的出现和高压大功率管的问世,交流电动机无极调速系统有了迅速发展,它是利用改变交流电的频率等来实现电动机转速的无极调速。因无电刷与换向器,较直流电动机易于维护,且寿命长由发展前途。,④ 伺服驱动控制,驱动机械设备各坐标轴追随指令运动的传动装置称为伺服系统。包括机械传动部件和产生主动力矩以及控制其运动的各种驱动装置。是一种精密的位置跟踪与定位系统。,伺服系统按调节原理可分开环和闭环。闭环系统又分为直流和交流伺服系统。开环系统一般利用步进电动机。,⑤步进电机控制,步进电动机是一种将脉冲信号转换成直线或角位移的执行元件。系统简单、控制容易、维修方便、控制为全数字化。,第一章 机电传动断续控制,电动机带动生产机械运动的方式称为机电传动。,由各种 电器元件组成, 用以控制电动 机的运转。,,电能转换 为机械能,用 以拖动工机构 完成生产机械 所规定的任务。,用来实现电 动机与工作机构 的运动连接,并 根据工作机构的 需要完成速度和 方向的变换。,,,电动机的自动控制方式,断续控制:控制系统处理的信号为断续变化的开关量。如异步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为连续变化的模拟量。如直流电动机的调速系统。数字控制:控制系统处理的信号为离散的数字量。如机床的数控系统。,1.1 三相异步电动机,1.1.1 三相异步电动机的工作原理,图1-1 三相异步电动机的结构图 1-轴承盖;2-端盖;3-接线盒;4-散热筋;5-定子铁心;6-定子绕组;7-转轴;8-转子;9-风扇;10-罩壳;11-轴承;12机座,1. 三相异步电动机的基本结构,定子是静止不动的部分,由定子铁心、定子绕组和机座组成。定子绕组在槽中放置着对称的三相绕组U1U2、V1V2、W1W2。,转子是旋转部分,由转子铁心、转子绕组和转轴组成。,转子绕组有笼型和绕组型两种型式。,a)笼型绕组;b)转子外形,图1-3 笼型绕组结构图,笼型的转子绕组做成笼状。,笼型转子铁心的槽中放入铜条,其两端用环联接。或者在槽中浇铸铝液,铸成一笼型。,绕组型转子绕组同定子绕组 一样也是三相,每相终端联在一 起,始端通过滑环、电刷与外部电源相联。,2. 异步电动机的工作原理,笼型和绕组型只是在转子的结构上不同,工作原理是一样。,电动机定子三相绕组U1U2、V1V2、W1W2可以联成星型也可以联成三角形。,(1)旋转磁场的产生,假定将定子绕组联接成星型,并接在三相电源上,绕组中便通入三相对称电流。,主磁场N-S顺时针旋转180度(旋转磁场n0在一对极p=1时),三相电流共同产生的合成磁场将随着电流的交变而在空间不断地旋转,即形成旋转磁场。,如,(2)旋转磁场的旋转方向,旋转磁场切割转子导体,便在其中感应出电动势和电流。,电
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