版权说明:本文档由用户提供并上传,收益归属内容提供方,若内容存在侵权,请进行举报或认领
文档简介
1、电气传动自动控制系统电气传动自动控制系统Chp1,P1电气传动自动控制系统Electrical Drive and Control System哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学电气工程系电气工程系武健武健 2022年年6月月23日日电气传动自动控制系统电气传动自动控制系统Chp1,P2本课程的主要内容本课程的主要内容1.1.电力拖动基础电力拖动基础 (2020学时)学时)电机拖动系统动力学电机拖动系统动力学直流电动机启动、调速直流电动机启动、调速交流电动机原理、运行交流电动机原理、运行2. 直流电机拖动控制系统直流电机拖动控制系统(2020学时)学时)单闭环调速系统单闭环调速系统多环调速系统多环调
2、速系统3. 交流电机拖动控制系统交流电机拖动控制系统(1818学时学时)交流电机闭环调速系统交流电机闭环调速系统串级调速、矢量控制串级调速、矢量控制实验:12学时课程设计电气传动自动控制系统电气传动自动控制系统Chp1,P3本课程的主要参考书 邱阿瑞,电机与拖动基础,电子工业出版社,2001年 顾绳谷,电机及拖动基础,机械工业出版社 陈伯时,电气传动自动控制系统,机械工业出版社,2003年电气传动自动控制系统电气传动自动控制系统Chp1,P4什么是拖动? 气体拖动 汽缸、气阀、气体管路、气源;汽缸、气阀、气体管路、气源; 特点:干净、力矩较小、噪音小特点:干净、力矩较小、噪音小 应用:食品、药
3、品、包装行业应用:食品、药品、包装行业 液体拖动 液缸、液压阀、液压管路、液压泵、液压马达;液缸、液压阀、液压管路、液压泵、液压马达; 特点:力矩大,有油污特点:力矩大,有油污 应用:轮船、大型压机应用:轮船、大型压机 电力拖动 电机、电缆、电源、电机、电缆、电源、 特点:传送距离更远、调速性能更好特点:传送距离更远、调速性能更好 国民经济各行各业国民经济各行各业电气传动自动控制系统电气传动自动控制系统Chp1,P5什么是电力拖动?电气传动自动控制系统电气传动自动控制系统Chp1,P6电气传动自动控制系统电气传动自动控制系统Chp1,P7电气传动自动控制系统电气传动自动控制系统Chp1,P8电
4、气传动自动控制系统电气传动自动控制系统Chp1,P9电气传动自动控制系统电气传动自动控制系统Chp1,P10电气传动自动控制系统电气传动自动控制系统Chp1,P11电气传动自动控制系统电气传动自动控制系统Chp1,P12电力拖动系统的组成电动机控制设备传动机构生产机械 电 源电气传动自动控制系统电气传动自动控制系统Chp1,P13电机的分类变压器旋转电机直流电机伺服电动机、步进电动机、测速发电机回转变压器、自整角机、直线电动机电力变压器:升压、降压特种变压器:自耦、互感器动力电机微特电机感应电机同步电机交流电机静止电机感应电动机感应发电机直流电动机直流发电机同步电动机同步发电机电气传动自动控制
5、系统电气传动自动控制系统Chp1,P14电力拖动的类型电力拖动的类型 成组拖动成组拖动 由一台电动机通过一根长轴由一台电动机通过一根长轴(俗称俗称“天轴天轴”)拖动全车拖动全车间的一组生产机械间的一组生产机械。 从电动机到各个生产机械的能量传递以及在各生产机从电动机到各个生产机械的能量传递以及在各生产机械之间的能量分配完全用机械方法,靠天轴及机械传械之间的能量分配完全用机械方法,靠天轴及机械传动系统来实现。动系统来实现。 电动机远离生产机械,车间里有大量的天轴、长皮带电动机远离生产机械,车间里有大量的天轴、长皮带和皮带轮等。能量传递过程中的损耗大,效率低,灰和皮带轮等。能量传递过程中的损耗大,
6、效率低,灰尘大,劳动条件与卫生条件很差,而且不安全,易出尘大,劳动条件与卫生条件很差,而且不安全,易出事故。事故。 电气传动自动控制系统电气传动自动控制系统Chp1,P15 单机拖动:单电动机拖动单机拖动:单电动机拖动 由一台电动机单独拖动一台生产机械由一台电动机单独拖动一台生产机械。这样,电动机。这样,电动机与生产机械在结构上配合密切,可以用电气方法调节与生产机械在结构上配合密切,可以用电气方法调节每台生产机械的转速,从而进一步简化机械结构,提每台生产机械的转速,从而进一步简化机械结构,提高生产效率,而且易于实现生产机械运转的全部自动高生产效率,而且易于实现生产机械运转的全部自动化。化。 但
7、是,一台生产机械往往又具有几个不同的运动。例但是,一台生产机械往往又具有几个不同的运动。例如,车床,就有刀架的横向移动,纵向移动和主轴的如,车床,就有刀架的横向移动,纵向移动和主轴的转动。转动。 单电动机拖动方式不便于各种运动的分别调节,而且单电动机拖动方式不便于各种运动的分别调节,而且使传动机构复杂化。使传动机构复杂化。电气传动自动控制系统电气传动自动控制系统Chp1,P16 多机拖动:多电动机拖动多机拖动:多电动机拖动 由多台电动机分别拖动一台生产机械的各个运动部分由多台电动机分别拖动一台生产机械的各个运动部分。即每一个执行机构用单独的电动机拖动。即每一个执行机构用单独的电动机拖动。 这样
8、,生产机械的机械结构大为简化,克服了单机拖这样,生产机械的机械结构大为简化,克服了单机拖动的缺点。动的缺点。电气传动自动控制系统电气传动自动控制系统Chp1,P17电力拖动的发展概况 交、直流两大电力拖动系统。在电力拖动系统发展史上,一直是二者互为补充、相辅相成、交替发展。(十九世纪三十年代有了直流电,十九世纪末出现交流电) 直流电力拖动系统具有较好的技术性能,如起动性能和调速性能很好。因此,直流拖动在对起动、制动、正反转、调速等有较高要求的场合应用得很广泛。目前,直流电力拖动系统已基本完善,处于繁盛的阶段。 直流电动机结构复杂、价格较贵、维护困难,安装环境有一定限制(不能用于恶劣环境,如有爆
9、炸气体及尘埃的场合)。 由于以上直流电动机的缺点,使得直流拖动在很多场合受到限制。而交流电动机在以上几方面都优于直流电动机,并且考虑到电能的产生及输送多为交流电能,所以交流电力拖动系统收到人们的重视。 电气传动自动控制系统电气传动自动控制系统Chp1,P18为什么学习本课程? 电机的广泛应用; 见上面的例子见上面的例子 生产加工工艺指标要求对电机进行控制; 例如:轧钢、造纸、机床等例如:轧钢、造纸、机床等 多门知识的综合运用电气传动自动控制系统电气传动自动控制系统Chp1,P19本课程与其他课程的关系 本课程是自动化、电气工程专业的专业基础课 先修课程:物理学、电路、电机学、自动控制理论、电力
10、电子技术;电气传动自动控制系统电气传动自动控制系统Chp1,P20课程特点 “电气传动自动控制系统”是历来学生感到难学、怕学的课程,因为因其涉及到电、磁、机、控制系统等多方面的理论和相关知识,也是电类学生首次接触到的一门理论、实际紧密结合的课程。 在学习本课程时,一方面从态度上应从认识电机的重要性出发,提高学习的兴趣,从而能知难而进。另一方面,从方法上,应逐步和尽快适应和掌握其特点和学习方法。电气传动自动控制系统电气传动自动控制系统Chp1,P21课程学习任务 掌握常用交直流电机的基本理论 掌握分析电动机机械特性及各种运转状态的基本理论 掌握电力拖动系统中电动机各种调速方法的基本原理 掌握直流
11、电动机单闭环、多环调速系统的设计方法,电机与电力拖动系统的基本实验方法与技能, 并具有熟练的运算能力 掌握交流电动机的调速方法及双环调速系统的设计方法电气传动自动控制系统电气传动自动控制系统Chp1,P22第一章第一章 电力拖动系统基础电力拖动系统基础 在工农业生产中,各种生产机械一般都以电动机为动力,来完成对物体的加工、输送、压缩与分离等各项工作。这种以电动机为动力来拖动各种生产机械的工作方式,称为电力拖动(或电气传动)。 电力拖动系统一般由电动机、控制设备、传动机构、生产机械和电源组成,如图所示。 电源 电气 控制装置 PD M CL ZZ DJ 电气传动自动控制系统电气传动自动控制系统C
12、hp1,P23电力拖动系统基本分类 电动机通常是根据生产机械的工作要求来选用,主要有 直流电动机直流电动机 异步电动机异步电动机 同步电动机同步电动机 直流电动机为动力的拖动系统称为直流电力拖动系统,简称直流拖动系统 交流电动机为动力的拖动系统称为交流电力拖动系统,简称交流拖动系统。电气传动自动控制系统电气传动自动控制系统Chp1,P24单轴电力拖动系统 电磁转矩T的正方向与转速n (rad/s)的正方向相同 负载转矩TL的正方向与转速n的正方向相反。 电气传动自动控制系统电气传动自动控制系统Chp1,P25电力拖动系统的基本运动方程 采用牛顿第二定律(旋转运动) J为转动惯量ldTTJdt2
13、60n 2375lGD dnTTdtgGDDgGmJ44222电气传动自动控制系统电气传动自动控制系统Chp1,P26动态转矩与惯性转矩动态转矩与惯性转矩 当TTL时,即速度导数0,电力拖动系统处于恒速运行的稳定状态(或静止); 当TTL时,即速度导数0,电力拖动系统处于加速运行的过渡过程; 当TTL时,即速度导数0,电力拖动系统处于减速运行的过渡过程。电气传动自动控制系统电气传动自动控制系统Chp1,P27电力拖动系统做直线运动时 dtdvmFFL电气传动自动控制系统电气传动自动控制系统Chp1,P28电力拖动系统运动分析电力拖动系统运动分析 电动机的转矩电动机的转矩 已知电动机的轴上(输出
14、)功率,可以计算出电动机的转矩: P电动机的轴上(输出)功率,单位为瓦特(W) 若电动机功率的单位是千瓦(kW),则mNnP.PT559mNnPT 9550电气传动自动控制系统电气传动自动控制系统Chp1,P29电机转矩方向的规定 电机产生与正向旋转一致的转矩为正,当电机作为电动机工作时,产生正转矩,带动生产机械工作; 电机在制动状态工作时,产生负转矩,它与系统转向相反,起制动作用。电气传动自动控制系统电气传动自动控制系统Chp1,P30负载转矩负载转矩 负载转矩的符号, 生产机械工作机构的负载转矩与转速之间的关系TL=f(n),称为负载的转矩特性。 负载的转矩特性可以归纳为以下三种典型类型:
15、考虑到运动方程式中,TL前已有负号,所以取: 负载转矩与运动正方向相反的为正, 负载转矩与运动正方向相同的为负。 电气传动自动控制系统电气传动自动控制系统Chp1,P311.恒转矩负载恒转矩负载(constant torque load)的转矩特性的转矩特性 恒转矩负载的转矩特性,就是指负载转矩TL与转速n无关,即当转速n变化时,负载转矩TL保持常值不变(|TL|=const)。恒转矩负载有以下两类: (1) 反抗性恒转矩负载反抗性恒转矩负载 其特点是工作机构转矩的绝对值大小是恒定不变的,转矩的性其特点是工作机构转矩的绝对值大小是恒定不变的,转矩的性质是阻碍运动的制动性转矩,即:质是阻碍运动的
16、制动性转矩,即:n0时,时,TL0(常数常数);n0时,时,TL0(也是常数也是常数),且,且TL的绝对值相等。的绝对值相等。 (2) 位能性恒转矩负载位能性恒转矩负载 其特点是工作机构转矩的绝对值大小是恒定不变的,而且方向其特点是工作机构转矩的绝对值大小是恒定不变的,而且方向不变,当不变,当n0时,时,TL0,转矩的性质是阻碍运动的制动性转矩;,转矩的性质是阻碍运动的制动性转矩;当当n0时,时,TL0,是帮助运动的拖动性转矩。,是帮助运动的拖动性转矩。 电气传动自动控制系统电气传动自动控制系统Chp1,P32恒转矩负载的转矩特性 nnTLTL00(a)(b)反抗性恒转矩负载反抗性恒转矩负载位
17、能性恒转矩负载位能性恒转矩负载电气传动自动控制系统电气传动自动控制系统Chp1,P332. 通风机负载的转矩特性通风机负载的转矩特性 通风机、水泵、油泵和螺旋桨等,其转矩的大小与转速的平方成正比,即TLn2。 电气传动自动控制系统电气传动自动控制系统Chp1,P343. 恒功率负载的转矩特性恒功率负载的转矩特性 恒功率负载的转矩特性,是指负载的转速与转矩的乘积为常数,即负载的机械功率 P=TLL=TL2nL/60=常数。 实际上负载转矩与转速称反比,TL1/n。 电气传动自动控制系统电气传动自动控制系统Chp1,P35 恒转矩负载、通风机负载以及恒功率负载都是从各种实际负载中概括出来的典型的负
18、载形式,实际的负载可能是以某种典型为主或几种典型的结合。 例如,实际的通风机主要是通风机负载特性,但是其轴承摩擦又是反抗性的恒转矩负载特性,只是运行时后者数值较小而已。 电气传动自动控制系统电气传动自动控制系统Chp1,P36电力拖动系统稳定运行的条件电力拖动系统稳定运行的条件 电动机的电磁转矩与转速之间的关系n=f(T)称为机械特性。 不同的电动机有不同性质的机械特性,可以用数学表达式表示,也可以画成机械特性曲线。分析电力传动系统的稳定运行问题时,认为电动机的机械特性已知。 电气传动自动控制系统电气传动自动控制系统Chp1,P37稳定条件 为使电力拖动系统正常工作,系统必须是稳定的。所谓稳定
19、,是指系统受到干扰后(如负载变化,或电压、电阻等电气参量变化),有回到稳定平衡状态的能力。 从电力拖动系统的运动方程式可知,系统稳定运行即恒速不变的必要条件是动态转矩为零。 电气传动自动控制系统电气传动自动控制系统Chp1,P38工作点 把电动机的机械特性与负载转矩特性画在同一坐标平面上。两条特性的交点,称为工作点。 系统受到干扰后,若能回到原来工作点上继续稳定运行,则该工作点为稳定工作点。否则,为不稳定的工作点。 电力传动系统在电动机的机械特性与负载转矩特性的交点上,并不一定都能稳定运行,也就是说,TTL仅仅是系统稳定运行的必要条件,而不是充分条件。 系统要想稳定运行,还需要电动机与负载的两
20、条特性在交点TTL处配合得好。 电气传动自动控制系统电气传动自动控制系统Chp1,P39稳定运行的充要条件 对于一个电力拖动系统,稳定运行的充分必要条稳定运行的充分必要条件件是 电气传动自动控制系统电气传动自动控制系统Chp1,P40多轴电力拖动系统的简化多轴电力拖动系统的简化 实际的电力拖动系统,大多数电动机是通过传动机构与工作机构相连,而不是直接联接的。 由于许多工作机构为完成工艺过程需要较低的速度,而电动机为提高其经济技术指标做成高速的,因此,在电动机轴与工作机械轴之间加入了减速装置。 电气传动自动控制系统电气传动自动控制系统Chp1,P41 它由电动机、齿轮减速机构和卷筒等组成,其中齿
21、轮为二级减速机构,其速比为j1,j2,传动效率为1,2。这个系统中有三根转速不同的转轴,其转速分别为n,nb和nf。三根轴上的转矩、飞轮惯量也都不一样。 分析该三轴系统时,应分别对每一根转轴列写出它的转动方程式,三个转动方程式联立求解,便可得出系统的运行状态。 电气传动自动控制系统电气传动自动控制系统Chp1,P42折算的目的 对于多轴电力传动系统,上述方法是相当麻烦的。为了简化多轴系统的分析和计算,通常把负载转矩和系统飞轮惯量等折算到电动机轴上来,变多轴系统为等效的单轴系统,列写一个转动方程式进行计算,其结果与联立求解多个方程式的结果完全一样。 电气传动自动控制系统电气传动自动控制系统Chp1,P43转矩的折算转矩的折算 把作用在卷筒上的转矩Tf折算到电动机轴上,应该使折算前后的功率保持不变。在折算中用效率来考虑传动机构中的损耗, 电气传动自动控
温馨提示
- 1. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 2. 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
- 3. 本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
- 4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
- 5. 人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
- 6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
- 7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
最新文档
- 机房组网络课程设计
- 机场消防课程设计
- 七年级信息技术上册《计算机的软件》说课稿
- 机器人系统课程设计
- 建筑工地安全管理方案
- 本地聚氨酯防水施工方案
- 木桩加固施工方案
- 木条挂瓦施工方案
- 2024至2030年支架幕项目投资价值分析报告
- 朝阳餐饮承包方案
- 培训需求调研问卷
- 2023-2024年高二年级上学期期中试题:文言文阅读(解析版)
- 2024年留学机构项目资金筹措计划书代可行性研究报告
- 【六年级】上册道德与法治-(核心素养目标)9.1 知法守法 依法维权 第一课时 教案设计
- 2024年江苏苏州张家港市人社局招聘公益性岗位(编外)人员2人历年高频难、易错点500题模拟试题附带答案详解
- 2024年电梯安全总监安全员考试题参考
- 学习解读2024年《关于深化产业工人队伍建设改革的意见》课件
- 2024年中国汽车基础软件发展白皮书5.0-AUTOSEMO
- 车站调度员(高级)技能鉴定理论考试题及答案
- 浪潮人力岗在线测评题
- 统编版2024新版道德与法治七年级上册11.2《树立正确的人生目标》教学设计
评论
0/150
提交评论