《機電傳動控制》教案

機電傳動控制教學(xué)進(jìn)程2233445566778899121212121212121212121212121212222222222222222222222222222222）：重點：機電傳動系統(tǒng)的運動方程、各種參考資料傳動的分類（按機械動能傳遞方法）b.杠桿如：自行車驅(qū)動力、鏈傳動d.機構(gòu)等剎車、連桿機構(gòu)傳遞力或力矩b.液力傳動（3）機電傳動(電力拖動)（4）另外還有其它的傳動方式。注：有時，在一個生產(chǎn)機械中由幾種傳動形式聯(lián)合工作。2.機電傳動－（本課程研究的內(nèi)容）以電動機為原動機驅(qū)動生產(chǎn)機械的傳動系統(tǒng)服務(wù)對象：各種生產(chǎn)機械—————電動機—————————生產(chǎn)機械它是一種由電能轉(zhuǎn)變成機械能的傳動系統(tǒng)，所以有時也稱為電力傳動或電力拖動本課程所研究的就是這二部分內(nèi)容。傳動及控制所以課程名稱叫《機電傳動控制》4.機電傳動控制的任務(wù)———控制電動機驅(qū)動生產(chǎn)機械設(shè)備，實現(xiàn)具體的工作要求舉例：天車的吊起、制動機床切削過程電梯平穩(wěn)升降及定位軋機的換向等b.單電機拖動c.多電機拖動三個階段從控制系統(tǒng)的功率器件上分類：a.接觸器和繼電器時代b.電機放大機及磁放大機時代c.可控硅（晶閘管）另外，由于計算機技術(shù)的發(fā)展，又出現(xiàn)了b.數(shù)字控制（數(shù)控機床）1.《機械電子》專業(yè)是一個以機為主機電結(jié)合的專業(yè),課程設(shè)置（具了解）基本上是這樣的《電路基礎(chǔ)》《模擬電子》《數(shù)字電子》計算機技術(shù)《機電傳動控制》包括了所有應(yīng)掌握的強電內(nèi)容用以上四門課程取代了機械專業(yè)的《電工學(xué)》課程。（1）電機原理及特性:交、直、特殊、（2）電器及控制：接觸器，繼電器;保護(hù)及控制器（4）可控硅原理及應(yīng)用:晶閘管（5）調(diào)速系統(tǒng):實踐性比較強與生產(chǎn)實踐聯(lián)系較強（教學(xué)實驗）教學(xué)實驗建議開八個實際開出了五個我們目前條件可開六個但學(xué)時數(shù)的關(guān)系開五個三～七章十一、十二章十三章1.對于一個電動機輸出軸上的運動情況有Tm電機的輸出扭矩TL電機的負(fù)載扭矩J轉(zhuǎn)動慣量2.意義：Tm與TL之差將產(chǎn)生加速度TmTmTmTm升：Tm為正，TL正機械特性：生產(chǎn)機械轉(zhuǎn)軸（電機軸）上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速之間的函數(shù)關(guān)系。分為以下幾種特點：負(fù)載轉(zhuǎn)矩為常數(shù)，TL＝C可分為:反抗（摩擦）位能方向一定與n同號（總制動）nTLnTLnTL反抗轉(zhuǎn)矩位能轉(zhuǎn)矩離心風(fēng)機特性nTTTLLL直線型恒功率型當(dāng)電動機作為生產(chǎn)機械的原動機（動力源）時，兩個函數(shù)中的n為同一個參數(shù)。在運行中由運動方程式可知，要想穩(wěn)定運行，速度應(yīng)勻速不變及TL＝Tm時及是穩(wěn)定的一個條件,所以系統(tǒng)穩(wěn)定運行的條件之一是1、電動機和生產(chǎn)機械的機械特性曲線應(yīng)有交點1、電動機和生產(chǎn)機械的機械特性曲線應(yīng)有交點1a1ab另外，應(yīng)有抗干擾能力:當(dāng)有外來干擾時會引起n變化當(dāng)干擾消失后，n應(yīng)恢復(fù)原狀態(tài)所以另一個穩(wěn)定條件是:2、當(dāng)有外加干擾使n變化時，干擾消除后n應(yīng)能自行恢復(fù)到原狀態(tài)。這件條件的判斷原則是:a點，當(dāng)n↑時Tm↓—Tm'b點，當(dāng)n↑時Tm↑—Tm''aanbmLm所以n↓）：教學(xué)手段及教具：多媒體教學(xué)參考資料b直流，交流、步進(jìn)特點：直流電動機：可以實現(xiàn)無級調(diào)速（優(yōu)點）,在傳統(tǒng)的模擬控制系統(tǒng)中應(yīng)用多交流電動機：簡單、便宜、但調(diào)速復(fù)雜步進(jìn)電動機：用脈沖工作、易于數(shù)字控制直流發(fā)電機：一般用來為直流電動機配套；但可控硅取代很多的發(fā)電機主要部件：勵硅繞組（定子線圈）用來產(chǎn)生磁場電樞繞組（轉(zhuǎn)子線圈）通有工作電流換向器保持電樞繞組的電流方向不變鐵芯（定子、轉(zhuǎn)子）導(dǎo)磁及支撐其它：略以單個電樞繞組線圈為例說明一、發(fā)電機（根據(jù)右手定則）勵磁繞組通電產(chǎn)生一磁場>A點總與N極側(cè)的一邊相連>B點總與N極側(cè)的一邊相連>轉(zhuǎn)子（電樞線圈）由原動機拖動，>這時，N邊切割磁力線產(chǎn)生電勢指向外S邊切割磁力線產(chǎn)生電勢指向內(nèi)當(dāng)有負(fù)載RL時，就產(chǎn)生電流I二、電動機（根據(jù)左手定則）>在AB兩點加電壓，在電樞中產(chǎn)生電流I>則N邊受力,S邊反向受力，形成轉(zhuǎn)矩T＝KmΦIa>電樞轉(zhuǎn)動后，切割磁力線產(chǎn)生反電勢E＝KeΦn注:在發(fā)電機中E＝KeΦn是輸出電勢在電動機中Tm＝KmΦIa為輸出動力M對于直流電機按其勵磁方法分為以下幾種情況:他勵：磁繞組有獨立的電源與電樞無關(guān)并勵：勵磁繞組與電樞并聯(lián)串勵：勵磁繞組與電樞串聯(lián)復(fù)勵：有串也有并勵由于獨立Uf,If所以負(fù)載電流I＝電樞電流Ia當(dāng)If小時直線（不飽和）If大時，彎曲（開始飽和）If更大，平直（飽和，Φ不變）3.外特性曲線1.電原理圖：所以Ia≈I2.電壓建立過程由于事先沒有勵磁電壓U所以If＝0當(dāng)電樞轉(zhuǎn)動時，沒有磁場所以不會產(chǎn)生E。并勵發(fā)電應(yīng)滿足以下幾個條件（2）勵磁磁場與剩磁場的方向相同電壓建立起來（3）Rf不能太大兩方面，一方面是線圈電阻，一是外接電阻3.并勵發(fā)電機的工作點一方面是空載曲線一方面是是勵磁電流曲線共同決定當(dāng)飽和彎曲后產(chǎn)生交點4.外特性并勵I(lǐng)fb=U/Rfb所以，復(fù)勵發(fā)電機在一定的工作范圍內(nèi)外特性比較平坦If直流電動機由分為他勵、并勵、串勵和變勵>電原理圖由電路原理公式，推導(dǎo)出=n0-Δn說明：n0與輸出轉(zhuǎn)扭T無關(guān)所以稱為理想空載轉(zhuǎn)速;而Δn反映負(fù)載對轉(zhuǎn)速的影響,是負(fù)載引起的轉(zhuǎn)速誤MIaUE 差>機械特性:RR+UI不變時轉(zhuǎn)速(n)與扭矩(T)的關(guān)系曲線IfMUI由上式可知機械特性如圖Rf>機械特性硬度:β=dT/dn對于電機按值分類如下:軟β<10三種在生產(chǎn)中都有應(yīng)用>機械特性分固有機械特性和人為機械特性固有：在額定條件下（n）與(T)的關(guān)系人為：人為改變參數(shù)時得到的機械特性,如改變U，串聯(lián)電阻R等n0TnTnn由T（二）人為機械特性n這時n0不變，而Δn則增加，特性如圖nn0Un0n=T這時n0受電壓變化而改變，而Δn則因與電壓無關(guān)所以不變，特性如圖T由于磁飽和和線圈的原因只能減小Φ由2>當(dāng)Φ下降時n0上升,同時Δn也增加LLL>所以Φ↓不能太多這時Ia=If從而有起動扭矩大用于吊車電車的驅(qū)動有串，他(并)勵兩個繞組具有兩者的優(yōu)點，可根據(jù)要求來設(shè)計，串、并磁場強度來達(dá)到所需的值nMEUIa=If_T直流電機的基本工作原理、直流他勵電動機教學(xué)要求：掌握直流他勵電動機的啟動特性、調(diào)速特性和制動特性重點：直流他勵電動機的啟動特性、調(diào)速特性和制動特性難點：直流他勵電動機的啟動特性、調(diào)速特性和制動特性參考資料啟動初期n=0;E=KeΦn=0（反電動勢）結(jié)果可能會引起（2）產(chǎn)生很大的力矩，對負(fù)載產(chǎn)生沖擊（3）電路的保護(hù)器無法設(shè)計2.所以一般的直流電動機不允許直接啟動在啟動時設(shè)法限制電樞電流一般的有以下兩種方法（1）降壓啟動使U從小到大逐漸增加到U（2）電樞回路串聯(lián)電阻啟動注:對于降壓啟動需要電源電壓可調(diào)。3.電樞串聯(lián)電阻啟動KK段（串聯(lián)MEQ\*jc3\*hps31\o\al(\s\up12(阻）),當(dāng))啟動IfMEU時KMRfIa_時從T開始按a變化當(dāng)?shù)絋時，KM合，由于n不能突變，所以從A到B點產(chǎn)生沖擊T較大，這時，有較大的Ia和T如圖所示IfRfKKKMMM+ME UIaME 是指電動機的外負(fù)載（T）不變的情況下，人為的改變電動機的工作參數(shù)，使工作速度發(fā)n速度調(diào)節(jié)：因生產(chǎn)機械提出的變速要求：如汽車、車床TTLTTL'速度變化：由于T的變化引起（系統(tǒng)的特性決定）例如：自行車調(diào)整變速器（變速比）LLLLn＝——-所以調(diào)速的方式可以有以下三種，變電壓U;變磁通;變電阻Rn在電樞回路中串聯(lián)電阻Rd改變其機械特性，引起調(diào)速nL不同nnT4、不易實現(xiàn)無級調(diào)速(大功率變阻器Tn5、調(diào)速的設(shè)備比較簡單（分級調(diào)節(jié)）nU1U1TTLTTL所以β不變，是一組平行線2、不同的TL時，調(diào)速范圍一樣(Δn）4、通過專門的電源，可實現(xiàn)無級調(diào)速5、啟動不需其它的設(shè)備（用降既可實現(xiàn)〕6、電源設(shè)備，需要專門設(shè)計，現(xiàn)已配套用直流電動機的調(diào)速中，主要采用這種形式由電機人為特性可知：可以改變勵磁電流If特點：1、只能弱磁調(diào)速(φ↓)可以無級變速,調(diào)速范圍在額定nΝ之上3、調(diào)速范圍不大,受電機的允許最高轉(zhuǎn)速限制（機械，換向器等）4、適用于恒功率調(diào)節(jié)F拖動(電動):驅(qū)動負(fù)載運動(工作)制動:制止負(fù)載運動(減速)制動的用途:快速停車,與位能轉(zhuǎn)矩平衡,精確定位.分類:反饋制動,反接制動,能耗制動.原理:當(dāng)電動機工作在反饋制動狀態(tài)時,n>n0,位于二四相限TM反方向n=n0+Δn特點:轉(zhuǎn)速較高.舉例說明:放下重物原理:將電源反接產(chǎn)生制動(短時)時間長會引起反轉(zhuǎn)n二.倒拉反接制動原理:增大Ra,交點在四相限,反轉(zhuǎn)時才輸出足夠的扭矩Tm與負(fù)載平衡(位能扭矩)舉例:提升重物原理:樞斷電后,串聯(lián)電阻短路連接.特點:調(diào)整電阻大小可改變制動性能舉例:反抗轉(zhuǎn)矩不會反向啟動位能轉(zhuǎn)矩速度穩(wěn)定R1位能轉(zhuǎn)矩速度穩(wěn)定R1重點：異步電動機的工作原理、機械特性、啟動特性難點：異步電動機的工作原理、機械特性、啟動特性教學(xué)手段及教具：多媒體教學(xué)參考資料>交流電機分：異步電動機:三相>異步電動機：結(jié)構(gòu)簡單、便宜,是應(yīng)用最多的一種電動機>同步電動機：特性絕對硬β→∞,可以作為發(fā)電機使用定子、中間裝有定子繞組及定子、鐵芯、外殼轉(zhuǎn)子、有的裝繞組（有的是籠式）其它參見書略工作原理：基于定子線圈能夠產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場，假設(shè)有一個旋轉(zhuǎn)磁場來分析>轉(zhuǎn)子則切割磁力線而產(chǎn)生電流（右手定電流I方向）nNFFS0>電流在磁場中切割磁力線而產(chǎn)生力及力矩（左手定方向）>它與nNFFS0原因：轉(zhuǎn)子力矩Tm＝KmφIZ其中φ為旋轉(zhuǎn)磁場磁通φ轉(zhuǎn)子電流IZ=eZ/RZ其中RZ為轉(zhuǎn)子電阻φ力線的相對轉(zhuǎn)速0稱為理想空載轉(zhuǎn)速（同步轉(zhuǎn)速）>由以上分析可知Δn=n0-n不等于0是保證交流電機運轉(zhuǎn)的一個重要條件所以稱為異步電>對于一般的異步電機（籠型）轉(zhuǎn)子電阻RZ很小所以只需不大的S就能產(chǎn)生大的IZ和Tm以上是基于在電機中有一個旋轉(zhuǎn)磁場為根據(jù)分析的，這一節(jié)我們分析旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生一、由于三相電源，所以定子中有三相繞組（120夾角）由圖分析當(dāng)電角度ωt＝0時的合成磁場方向為0當(dāng)ωt＝0iA=0;iΒ=-A;iC=A磁場位置0度當(dāng)ωt＝120iA=A;iΒ=0;iC=-A磁場位置轉(zhuǎn)依此類推下去，可知當(dāng)三相交流電在定子繞組中產(chǎn)生三相電流后，則三相繞組電流的合成磁場是旋轉(zhuǎn)的。AAiAiBiCAAYiYZZXXZIπBBBB3X二、旋轉(zhuǎn)磁場的方向AAYCXBZYCAXZBYCAXZBAZYZBBX于ABC三繞組如果將任意兩根對調(diào)，則經(jīng)分析可知向反方向旋轉(zhuǎn)（請同學(xué)自己分析）作業(yè)>對于交流異步電動機當(dāng)需要反向時只需對調(diào)兩根電源線既可（三根中任意）三、旋轉(zhuǎn)磁場的極數(shù)與旋轉(zhuǎn)速度1、上面討論時在電機中有一對磁極（二極）它的極對數(shù)為p＝1這時電流變化一個周期，磁場轉(zhuǎn)一圈所以:磁場旋轉(zhuǎn)速度（同步）為各自串聯(lián)時，如圖這時各相繞組夾角60所以這時磁場旋轉(zhuǎn)速度=60f/2=1500{r/min}所以當(dāng)電源變化一個周期時，磁場只轉(zhuǎn)半圈既圈/2極對數(shù)及極數(shù)：極對數(shù)p極數(shù)（磁極數(shù)2p0人們通常以極數(shù)稱呼電機，各種極數(shù)的電機的n0在三相電機的接線盒中有六個端子D1、D2、D3、D4、D5、D6對于電動機有星形（Y）和三角形接法(Δ)對于星形Y對于Δ形對于一個電動機應(yīng)根據(jù)銘牌和電源決定接法電機繞組是220V時，應(yīng)Y接法一般的銘牌都給出了接法及對應(yīng)電壓過程略:結(jié)論:轉(zhuǎn)子電流頻率f2=Sf1轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動勢有效值切割旋轉(zhuǎn)磁場速度Δ0啟動時S=1E=4.44SfNΦ=4.44fNΦ常數(shù)轉(zhuǎn)子功率因數(shù)COSφ=R/222.額定功率:PN3.額定電壓:UN4.額定頻率:fN5.額定電流:IN6.額定轉(zhuǎn)速:nN7.工作方式:連續(xù),短時重復(fù),短時NN13.線繞轉(zhuǎn)子電動機的滑環(huán)靜止電壓和電流電動機的額定轉(zhuǎn)矩{P}N.M=9.55{P}W/{n}r/min所以要研究電動機的機械特性T－n的關(guān)系在每一磁極下面的轉(zhuǎn)子導(dǎo)線電流同方向在每一磁極下面的導(dǎo)線電流一半對一半**（一般的籠型電機的轉(zhuǎn)子電感比較?。┛煞譃楣逃袡C械特性和人為機械特性一、固有機械特性在額定條件下（電壓、頻率、接線方式）電機的固有T－n特性曲線對于曲線如圖它由四個特殊點決定稱為理想空載工作點n=n0額定工作點TNNnN電機額定轉(zhuǎn)速（r/min）SN額定轉(zhuǎn)差率S＝0.06~0.015啟動工作點，這時X20為轉(zhuǎn)子靜止電抗（1）電源電壓，U影響較大，U波動，T平方關(guān)系變化一般用啟動能力系數(shù)λst來表示電動機啟動能力的好壞異步電機工作的條件是啟動Tst≥負(fù)載TL臨界工作點由于TT∝U2所以電源波動對扭矩最大值影響很大在電機工作過程中：負(fù)載變化（沖擊）不能>Tm二、人為機械特性這時曲線變化如圖右2、定子電路串電阻電抗（感）這時由于阻抗的分壓作用使得U下降所以與上面區(qū)別是阻抗分壓與電流大小有關(guān)，這時定子電壓是變化的（1）U下降（2）串電阻3、改變電源頻率當(dāng)改變f時，n0變化但由于X1，X20都變化不能只改變f一般使U/f＝Const這時n∝fS∝1/fTst∝1/fTmax不變4、轉(zhuǎn)子串電阻只有線繞式的轉(zhuǎn)子能實現(xiàn)對于三相異步電動機啟時，應(yīng)保證:1、有足夠的啟動轉(zhuǎn)矩，T≥T能夠正常啟動ML2、啟動電流不會對電網(wǎng)造成大的沖擊---使電壓下降過多（影響其它電機工作）一般希望電流越小越好（在能啟動的情況下）另外:滿足啟動過程平滑、安全簡單、節(jié)能等實際上，當(dāng)電動機在啟動工作初期、轉(zhuǎn)子感生電動勢E大啟動電流也大達(dá)5～7倍一、直接啟動（全壓啟動）就是啟動時，電動機直接加電網(wǎng)電壓，這時啟動電流比較大所以不是所有的電機都可能這樣1、一般的，當(dāng)有獨立的變壓器供動力電時可以直接啟動2、當(dāng)與照明合用時，應(yīng)滿足以下關(guān)系啟動電流Ist/A（一般不允許電網(wǎng)電壓下降5%)直接啟動的經(jīng)驗數(shù)據(jù)表5.1二、電阻降壓啟動在定子中串聯(lián)電阻（或電抗器貴）過程：KM1合KM2斷降壓KM2合由人為特性，可知當(dāng)串電阻時，啟動力矩下降很快（平方）特點1）適用于空載啟動（輕載）（2）電阻耗能（電抗器太貴，體積大）三、Y-Δ啟動接線方法如圖右工作過程:>KM1合KM3合KM2開這時Y接法繞組電壓220V（啟動電壓）>KM3開KM2合KM1合這時Δ接法繞組電壓380V(工作電壓)這時啟動電流I是直接啟動的1/3啟動扭矩T是直接啟動的1/3特點：1、啟動電流小，所需設(shè)備簡單2、力矩小，適于空載啟動（輕載）4、有專門的Y－啟動器四、自耦變壓器降壓啟動聯(lián)接方法如圖右工作過程：>KM1開，KM2，KM3合變壓器降壓啟動對于自耦變壓器工作于降壓方式時＝KU1－IK*I2U1/U2=N1/N2=I2/I1=1/K圖示于單相的工作情況>由于U2＝KUI2＝K*I（I為全壓U時的工作電流）>這時，I1＝K*I2＝K2*I（原邊電流只有實際啟動電流的K2倍）當(dāng)KM1合，K2，KM3分時：電機正常工作1、在相同的啟動電流下，從電網(wǎng)吸取的電流減小，即T相同時，I下降2、自耦變壓器副邊有多個抽頭，所以啟動電壓可選3、啟動設(shè)備多且體積大，成本比較高4、不適于頻繁啟動（過電流工作）5、有一定的啟動轉(zhuǎn)矩（適用輕載）6、用在不能Y-Δ啟動的場合Y形接法工作的電機）重點：三相異步電動機的調(diào)速特性難點：三相異步電動機的調(diào)速特性教學(xué)手段及教具：多媒體教學(xué)參考資料>線繞電機，由于轉(zhuǎn)子繞組可在啟動時串聯(lián)電阻改善特性所以有比較大的啟動轉(zhuǎn)矩和比較小的啟動電流>它的啟動方法有兩種一、逐級切除啟動電阻法由人為特性我們知道1、與直流電機啟動類似用繼電器切換二、頻敏電阻法在三相轉(zhuǎn)子中串接－實心電抗器所以感應(yīng)電勢E高，同時鐵損（渦流發(fā)熱產(chǎn)生）大相當(dāng)于電阻R大損損↓所以稱實心電抗器為頻敏電阻損1、不用人工切換電阻（自動啟動）2。連續(xù)調(diào)節(jié)電阻變化啟動過程平滑3。由于電抗器的電感性質(zhì)，使啟動時功率因數(shù)Cosφ2略有下降單相電動機的研究基礎(chǔ)是：單相交變磁場可分解成兩個旋向相反大小相等的旋轉(zhuǎn)磁場。單相磁場的頻率為f時,其磁場轉(zhuǎn)速為:n0=60f/p與三相相同>當(dāng)轉(zhuǎn)子（籠型）放在磁場中時,由于受兩個方向相反大小相似的扭矩，所以不能轉(zhuǎn)動動。>由于反向電流的頻率高,所以XL電抗大（反電勢大于感應(yīng)電勢）無法產(chǎn)生電流。>同向電流則由于f2T小而加大，產(chǎn)生扭矩輸出。轉(zhuǎn)動起來2、啟動后的方向取決于啟動的方向。>在電機定子中加入一啟動繞組垂直于主繞組>聯(lián)接如圖:>由于電容移相作用，使BY中的電流超前于AX一個相角>則成為一個旋轉(zhuǎn)啟動磁場>所以應(yīng)使BY兩個頭對調(diào)即B－Y對調(diào)，由一組開關(guān)實現(xiàn)CB~~AY當(dāng)有電壓時：與的磁通相位上差則與啟動繞組的作用相當(dāng)，不能反轉(zhuǎn)。X可發(fā)電、和電動大容量的電力傳動系統(tǒng)中使用定子轉(zhuǎn)子勵磁繞組>定子旋轉(zhuǎn)磁場>轉(zhuǎn)子中加勵磁產(chǎn)生極對數(shù)與定子相同的磁極>旋轉(zhuǎn)磁場作用下轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動（）所以叫同步電機1、同步電機的轉(zhuǎn)速不隨負(fù)載而變化2、可以通過調(diào)整轉(zhuǎn)子勵磁電流補償功率因數(shù)（電網(wǎng)）3、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格貴1、當(dāng)靜止時，加勵磁后轉(zhuǎn)子產(chǎn)生磁極旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)一圈后產(chǎn)生－推－拉的兩次轉(zhuǎn)矩，所以不能2、同步電機啟動和采用異步啟動轉(zhuǎn)子上有籠型導(dǎo)體啟動時，勵磁繞組短路，或接一電阻，防止過電壓，當(dāng)接近后加勵磁進(jìn)入同步工作例題1：有一臺Y225M－4型三相異步電動機接法接法功率功率因數(shù)SNSNNNSSNNSGGN（2）采用Y-Δ換接啟動時，求啟動電流和起動轉(zhuǎn)矩？參考資料主要是應(yīng)用于自動控制系統(tǒng)中的一些執(zhí)行元件它們功率一般不大，完成控制信號的傳遞和變換精度體積高較小由于技術(shù)的完善：普通電機性能的提高已無十分嚴(yán)格的界線（一般的控制場合開環(huán)）伺服（隨動）隨控制信號而動（執(zhí)行）當(dāng)有控制信號轉(zhuǎn)信號大轉(zhuǎn)速上升當(dāng)無控制信號停特點（與普通電機相比）3、控制信號（功率）小一、定子：與單相電容式的異步電機的結(jié)構(gòu)相似勵磁繞組FW加勵磁電源控制繞組CW加控制信號二、轉(zhuǎn)子：籠型轉(zhuǎn)子：與異步相似空心杯型轉(zhuǎn)子：空心薄壁筒特點：細(xì)而長慣量小三、接線方式定子:FW串電容后接勵磁電源~CW接控制信號與單相類似>當(dāng)勵磁FW接固定電壓后>控制CW有信號時，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，轉(zhuǎn)動起來要求：當(dāng)CW沒有信號時應(yīng)不轉(zhuǎn)對于普通電機是不會停下來的這叫自轉(zhuǎn)現(xiàn)象需要消除它。>方法是增大轉(zhuǎn)子電阻R2>這時，負(fù)方向也類似>當(dāng)Uc＝0單相運行時兩個方向相反的旋轉(zhuǎn)磁場在轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生的合力矩與轉(zhuǎn)動方向相反（即制>當(dāng)Uc≠0時加強了一個方向的旋轉(zhuǎn)磁場的強度使合力矩變成了與轉(zhuǎn)動方向相同的方向從而轉(zhuǎn)>當(dāng)Uc相位改變180時，加強了另一個方向的旋轉(zhuǎn)磁場，使轉(zhuǎn)子反轉(zhuǎn)。一、控制特性>簡單方法如圖這時當(dāng)Uc變化時曲線如圖CUc↑方框圖：見書U~用直流伺服電機永磁式與普通直流相同只是轉(zhuǎn)子細(xì)長以減小轉(zhuǎn)動慣量（改善動態(tài)特性）電樞控制：改變電樞電壓U四、交、直流比較交流：結(jié)構(gòu)簡單可靠功率小直流：特性硬、線性好、結(jié)構(gòu)復(fù)雜（有換向器）當(dāng)工作中n不高時，可用減速器，但復(fù)雜,動態(tài)不好力矩電機就是能輸出低速大扭矩的伺服電機分類：交流力矩電機異步：與交流伺服同理，但形狀扁平（不細(xì)長）直流力矩電機當(dāng)磁極中的B（磁感應(yīng)強度一定時）單根F＝BIL＝BILL為有效長度aT=FND/2=((BINL)/2)Da>當(dāng)體積不變時由πD2L=C>當(dāng)銅量不變及導(dǎo)線總長度及直徑不變時結(jié)論：相同體積和用銅量（材料用量）情況下D越大扭二、轉(zhuǎn)速由反電勢ef=BLV（V為切割線速度）而電樞電壓平衡為U＝E＋I(xiàn)Ra0=(120/π)(Ua/NBLD)=K/D0↓適于低速大扭矩堵轉(zhuǎn)時不易損壞（制造時）精度高反應(yīng)快調(diào)速范圍寬應(yīng)用于小型而有恒速要求的裝置中如記錄紙，走紙機構(gòu)、電唱機、錄音機（高級）結(jié)構(gòu)：定子同異步轉(zhuǎn)子：無繞組分類：按轉(zhuǎn)子工作原理：永磁式（高速）磁阻式（低速）磁滯式一、結(jié)構(gòu)與大功率原理相同只是轉(zhuǎn)子用永久磁鐵來取代電磁勵磁二、啟動：與大功率一樣有籠型啟動繞組但這時由于有磁場會產(chǎn)生一定的制動轉(zhuǎn)矩，啟動時負(fù)載小>定子：有內(nèi)齒Zd導(dǎo)磁材料制造有三相繞組>轉(zhuǎn)子：有外齒Zr導(dǎo)磁材料制造>齒數(shù):Zr>Zd且不為整數(shù)倍二、工作原理>當(dāng)旋轉(zhuǎn)磁場在A點時，轉(zhuǎn)子與A對應(yīng)磁阻最小>當(dāng)旋轉(zhuǎn)磁場在B點時，磁場轉(zhuǎn)過角2π/Zd轉(zhuǎn)子齒與定子B齒對齊（磁場的作用使磁阻最?。?gt;旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速n0與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n之比由上可知當(dāng)Z與Z之差小時而Z大時就越低（-）~1轉(zhuǎn)子靜止時0000參考資料電動機的容量：工作中能輸出的功率>容量小1、過載運行：不能正常工作，啟動，沖擊2、發(fā)熱：壽命短損壞>容量?。豪速M：效率選擇容量的基本原則（1）發(fā)熱，電機工作中溫度上升不超過允許值（2）過載能力：1、電機的最大扭矩Tm>最大沖擊負(fù)載扭矩(交流異步電動機）2、最大電流Im〉最大負(fù)載電流（直流電動機）（3）啟動能力:有足夠的啟動能力,電機的的負(fù)載扭矩>啟動負(fù)載扭矩交流異步電動機TL<λstTN銅損:導(dǎo)線中流過電流時，在導(dǎo)線電阻上的損耗與I成正比（I2R）鐵損:在鐵芯中產(chǎn)生渦流后的損耗基本不變機械摩擦：軸承，換向器運動器件磨擦不變開始，溫差小，散熱差，溫升快中間溫差加大散熱量（熱平衡）升溫的快慢用一個參數(shù)T來衡量>發(fā)熱時間常數(shù)Th與發(fā)熱相反,但停機后冷卻風(fēng)扇不轉(zhuǎn)，所以散熱時間常數(shù)Th’>Th冷卻過程很慢當(dāng)電機發(fā)熱到一定值時，會產(chǎn)生b)加速絕緣老化，縮短電機壽命要求:電機長時間工作時，其發(fā)熱不應(yīng)超過一定的上限，由此，可以按這個標(biāo)準(zhǔn)去選擇電機在電機參數(shù)中,絕緣等級與上限有關(guān)電動機驅(qū)動負(fù)載持續(xù)時間不同，發(fā)熱狀況也不相同,可以分為:重復(fù)短時在不同的方式下，電機的容量是不同的（輸出功率可用來驅(qū)動的負(fù)載）NL的關(guān)系直接選擇就可以了2、確定電機后，根據(jù)電機啟動的工作方式有時要校驗啟動能力（與啟動方式有關(guān)）當(dāng)輕載啟動時，可不校驗>這時電機的發(fā)熱量是變化的，所以溫升也波動的>不能按最大或最小功率來選擇：>而按照等值法來計算電機功率>等值法：把變化的負(fù)載轉(zhuǎn)化成一恒定等效的負(fù)載，這時兩者的溫升相同。>負(fù)載圖：根據(jù)電機的工作強制的負(fù)載變化關(guān)系圖（直方圖）可以是功率（電流或扭矩）是時間變化關(guān)系圖（三種）（推導(dǎo)）這時電機的損耗為:其中，ΔP為鐵損及機械損耗（基本不變）對于等效負(fù)載損耗當(dāng)?shù)刃r，兩式相等效工作電流對直流電機T＝KmφI∝I所以等效工作扭矩所以當(dāng)機械特性硬時等效功率以上結(jié)果，可以用恒負(fù)載法來選電機T所以這時電機的選擇步驟為2、用等值法計算出等效扭矩或功率（TdPd）4、效驗啟動能力及最大負(fù)載過載能力，如不滿足應(yīng)修正或重選作業(yè)：6.9、7.4、7.6短時工作制：工作時間短，而停機時間長（如吸塵器等）短時工作的發(fā)熱：當(dāng)溫度沒達(dá)到穩(wěn)定值就開始冷卻,所以達(dá)不到最高溫度這時選用電機方法不同有專門用于短時工作的電動機類型NN它們的功率P和工作時間tNN如：P為20KWt為30min的電機在20KW下連續(xù)運行EQ\*jc3\*hps31\o\al(\s\up14(當(dāng)),1)NNNN由于溫升達(dá)不到穩(wěn)定值，所以這時可大于電動機額定功率即可過載運行（tS實際工作時間Th發(fā)熱時間常數(shù)）在短時工作過程中當(dāng)小時，發(fā)熱不主要，這時主要是電機的啟動能力和過載能力所以短時工作過程選擇連續(xù)工作制的普通電機步驟如下:3、校驗過載能力和啟動能力選擇電機的主要依據(jù)是過載能力2、當(dāng)工作為變化負(fù)載時，還應(yīng)先算出其等效功率Pd間歇時間to<（3～4）T’h用暫載率來表征工作性質(zhì)一、選重復(fù)短時工作制的電動機>這種電機的功率P與暫載率是相關(guān)的N>（同一電機）不同的暫載率功率不同EQ\*jc3\*hps31\o\al(\s\up22(另),驟)P為實際功率ε實際暫載率3、校驗:有必要的情況下可進(jìn)行過載能力和啟動能力校驗步驟如下:3、校驗啟動及過載能力>70％時，可按連續(xù)工作選擇4、當(dāng)在一次重復(fù)中負(fù)載有變化、則先計算等效負(fù)載Pd5、對于一次重復(fù)周期小于10min，當(dāng)周期長時，就按短時工作計算另外:電動機的額定值是在一定條件下（環(huán)境溫度、氣壓、濕度等）測得的教學(xué)要求：了解電動機種類、電壓、轉(zhuǎn)速、和結(jié)構(gòu)型式的選擇原則參考資料統(tǒng)計法：根據(jù)大量的統(tǒng)計規(guī)律所得出的經(jīng)驗公式對于機床車床等參見書2、脈動直流，有諧波分量發(fā)熱（鐵損，銅損）換向變壞電網(wǎng)中產(chǎn)生高次諧波干擾其它電器工作在電路中串聯(lián)平波電抗器（及電感）起濾波作用X=2πfL則f↑X↑原則：能滿足要求的前提下，選用價廉，易維護(hù)的電機包括:（調(diào)速要求、啟動能力、機械特性）（1）鼠籠式電機：適用于不調(diào)速的場合機械特性較硬價廉啟動條件要求高（2）線繞轉(zhuǎn)子電機：適用經(jīng)常啟動和制動的工作場合也可小范圍內(nèi)調(diào)速但以機械特性變軟為代價。（3）多級電機：可分級變速適用于分幾種速度工作的場合（4）同步電機：適用于恒速工作的場合，也可用于補償功率因數(shù)（5）直流電機：可用于大范圍無級調(diào)速的場合正反轉(zhuǎn)但需配專用電源（也可用交流變頻調(diào)速系統(tǒng)可取代）應(yīng)根據(jù)工作環(huán)境的電源情況當(dāng)大功率時3KV、6KV動力電電機的成本和生產(chǎn)機械減（加）速的成本當(dāng)有適合的電機時直接選當(dāng)不適合時，如低速工作時，綜合考慮（1）開啟式：要求環(huán)境清潔、干燥、價廉（2）防護(hù)式：下部通風(fēng),對環(huán)境較干燥和清潔（3）封閉式、自冷式、風(fēng)冷式、密閉式適用于一般的工件條件、有塵土、潮濕等（4）防爆式：適用于礦山、油庫等有易爆氣體存在的場合）：參考資料）：教學(xué)要求：熟悉各種控制電器的工作原理、作用、特點、表示符號和應(yīng)用場所教學(xué)手段及教具：多媒體教學(xué)§8.1.1——1學(xué)時§8.1.2——1學(xué)時參考資料用于拖動系統(tǒng)中的控制和保護(hù)如電機的啟動停止及反轉(zhuǎn)分級調(diào)速等一般的供電是500V以下,所以一般的電器也都是在這種電壓下工作的稱為低壓電器低壓電器：在500V（1200V）以下，用來接通或斷開電路實現(xiàn)控制、調(diào)節(jié)、保護(hù)功能的電器裝置>分類：動作性分非自動電器用途:控制電器保護(hù)電器執(zhí)行電器工作原理分:電磁式1、用途：用做電源開關(guān)，控制不頻繁的分?jǐn)嚯娏饕话闫鸶綦娫吹淖饔貌恢苯臃趾想娏鲃拥镀?，靜觸頭，小型刀開關(guān)還可安裝熔斷器手推柄、轉(zhuǎn)動、合閘規(guī)格按電流小型5A、10A……還分為刀閘開關(guān)、負(fù)荷開關(guān)（鐵殼）QQQ1、用途：在小電流的電路中，用來分?jǐn)啵ǜ綦x）電源，既取代刀開關(guān)，有時，還可以直接控制小型電動機因為它的體積小操作方便在機床中應(yīng)用廣泛a）它一般由多片組成，每一片是一極多片在一起形成多極開關(guān)b）在每一片中>有一個動觸片c）在軸與殼體之間有定位裝置當(dāng)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)到一個位置時，使動觸到中位時，都斷開單投時，只有兩個位置4、種類1）極數(shù)分單極（2）位置（投）兩位、三位（4）倒順開關(guān)（三位）0、I、II專門用于電動機的正反轉(zhuǎn)控制（5）電壓轉(zhuǎn)換開關(guān)I位X1－D1II位X1－D1X2－D2X2－D3X3－D3X3－D2輸入：X1、X2、X3三相電源輸出：D1，D2，D3三相繞組端子（按一定按法聯(lián)接的三個端子）（5）電壓轉(zhuǎn)換開關(guān)5、電路符號及代號符號：同刀開關(guān)在復(fù)雜的控制系統(tǒng)中，僅用手動控制是不能滿足需要，且動力的電流強度很大，出事故時不易實現(xiàn)裝置的保護(hù)，所以，現(xiàn)在大量使用了自動控制電器。繼電器－熱繼電器、電流繼電器、電壓繼電器、速度繼電器、壓力繼電器是一種電磁式電器是利用控制線圈的電信號、分?jǐn)唷⒑仙现饔|點接通工作電路。用途：主要用于各種電路及電機等執(zhí)行機構(gòu)的主電路快速、通、斷、實現(xiàn)控制及保護(hù)等功能交流接觸器：過斷交流負(fù)載直流接觸器：通斷直流負(fù)載工作原理：有主觸點電磁鐵：鐵芯、線圈、動（街鐵）鐵芯反力機構(gòu)：彈簧輔助觸點：由控制信號、控制電磁鐵的吸合，釋放，電磁鐵帶動主觸點通、斷（1）觸頭（電接觸部件）用來接通或斷開主電路的點接觸：小電流線接觸：指形，中大電流、流動接觸面接觸：大電流時>接觸電阻及消除:加有彈簧有超行程>觸點材料：最多是銀、銅電阻小。在小型、中型、接觸器中觸點用銅材鍍銀>觸點變化：當(dāng)觸點常時工作時，變化，氧化物電阻大，且溫度升高會加劇氧化作用。所以，小中型用鍍銀觸點（氧化后電阻不變化）大型用采用滾動接觸產(chǎn)生A)電弧不燒工作區(qū)B)去除氧化層作用>電弧的產(chǎn)生：空氣電離作用、高溫、燃燒>滅弧：直流與交流電弧>原理：使電弧拉長，冷卻加速b.磁吹滅弧利用－磁吹線圈產(chǎn)生磁場，使電弧中的載流子受到電磁力F（變流、直流、大功c.滅弧罩（縱縫滅?。├鋮s用于直流導(dǎo)磁好的柵片磁力吸弧柵片散熱分隔電壓用于交流接觸中>由硅鋼片疊成，減小渦流>在鐵芯的端面上裝有短路環(huán)，防止吸力過零,震動,噪聲由于電壓有過零，所以磁通也過零，這時吸力為零，產(chǎn)生振動一個繞在骨架上的線圈單獨成為一個零件特點：由于是交流電壓，所以工作中是電感性質(zhì)，直流電阻很小注意：當(dāng)鐵心開始吸合時，由于磁阻大，電感小，電流是工作電流的15倍所以：頻繁吸合工作時易發(fā)熱。當(dāng)卡住不能吸合時易燒壞。觸點種類：常開(動合)、常閉(動斷)主觸點輔助觸點此外，引進(jìn)型：3TB西門子B系列德國ABB2、直流接觸器用于分?jǐn)嘀绷麟娐?、接觸器符號、代號符號：分開畫線圈常開常閉觸點用途：主要用來傳遞信號和記憶各種狀態(tài)速度繼電器壓力繼電器熱繼電器時間繼電器、延時斷、延時通根據(jù)電流信號而動作過電流大時動作電樞電流代號KA用途：保護(hù)電器多用于直流控制系統(tǒng)中(零勵磁保護(hù)，電樞過載保護(hù))2、電壓繼電器根據(jù)電壓信號動作分為欠電壓電壓小時用途：保護(hù)電器代號KV異步機工作時，T∝U2所以保護(hù)用來保持某些狀態(tài)和傳遞控制信號如：當(dāng)一個電機工作時，中間吸合實現(xiàn)互鎖V電流繼電器動作時，觸點容量或組數(shù)不夠，由中間斷電器傳遞放IV代號K4、熱斷電器（熱保護(hù)器）用于保護(hù)電動機長時間過載發(fā)熱，d．不能用做短路保護(hù)（有慣性）見圖對于Y型可有可無對于型則斷相保護(hù)時接入線、電路，否則相電路符號線圈觸點代號KH另外，還有時間繼電器接觸器、繼電器）：教學(xué)要求：熟悉各種控制電器的工作原理、作用、特點、表示符號和應(yīng)用場所教學(xué)手段及教具：多媒體教學(xué)§8.1.3——1學(xué)時§8.1.3——1學(xué)時參考資料·概括地說：是一些發(fā)出控制信號的電器動、停止等）主令控制器）（1、功能：是一種由人操作的發(fā)訊電器，控制電路的通斷一般按鈕有一對常開，一對常閉代號KH形狀、方、圓、凸出、平面1、功能；轉(zhuǎn)（切）換不同的線路的工作狀態(tài)（與波段開關(guān)相似，多刀多位）2、結(jié)構(gòu)：內(nèi)部可以有多組觸點（開關(guān)）各個位置各觸點的通斷情況不一樣（有一定的順序組合）由凸輪實現(xiàn)各組觸點的通斷也可帶減速裝置1、一路有一個觸點，可接通一個回路12路（刀）32、為了表達(dá)清楚，還用狀態(tài)表來說明通斷情況3、有的種類可由機械減速來操作（自動順序工作）5、萬能開關(guān)：也是多路的開關(guān)，但通常只有2至3個位置（狀態(tài)）只能由手動切換符號：同主令電器1、功能：檢測機械的工作位置，關(guān)發(fā)出控制信號2、種類：機械式：滾輪，按鈕，微動，一、電磁鐵1、功能：把電能轉(zhuǎn)換成機械推（拉）力和位移2、原理：通電時，電磁力使磁阻減小的方向推（拉）銜鐵產(chǎn)生位移3、符號：與接觸器線圈相同代號：根據(jù)應(yīng)用對象而定一般用YA如液壓中（T、DT、K等）三相所用電源·制動用牽引、起重、專用（閥用）等（應(yīng)用場合）（1、交流電磁鐵：直流電阻R小，啟動工作電流I大，氣隙大電感小吸合后氣隙小電感大（電抗）電流小a．交流電磁鐵不能被卡住后長時間通電b．不宜頻繁吸、放（操作）當(dāng)失電時，有自感電動勢（很高）所以：b．吸力穩(wěn)定，壽命長，行程短二、電磁離合器直流電磁鐵推動三、電磁夾具，（方便、夾緊多工作、精度、主令電器、執(zhí)行電器教學(xué)要求：掌握繼電器-接觸器控制線路中基本控制環(huán)節(jié)的構(gòu)成和工作原理重點：繼電器-接觸器控制線路中基本控制環(huán)節(jié)的構(gòu)成和工作原理難點：繼電器-接觸器控制線路中基本控制環(huán)節(jié)的構(gòu)成和工作原理教學(xué)手段及教具：多媒體教學(xué)§8.2.1——0.5學(xué)時§8.2.2——1學(xué)時§8.2.3——0.5學(xué)時參考資料線路圖：用路來表示的接線關(guān)系實體接線圖（安裝線路圖）每一條線路都畫出來，每個點都畫出來，按照實際安裝形式，尺寸以一定比例這種圖不易讀，復(fù)雜，但表示真實用電器符號，按一定規(guī)則畫出來易讀試設(shè)計維修的依據(jù)1．主電路用粗線，控制電路用細(xì)線，分開畫，有時分多張圖紙，（繪制（支路）3．一個電器的各個部分分別畫出在用到的支路中4．各電器及部件用規(guī)定的符號表示，每個電器有一個代號（文字符號一個電器的各個部件用同一代號，同一類的不同電器以代號加序號區(qū)別。），原則：每根線路都應(yīng)編號一邊單號，一邊雙號7．必要時，應(yīng)畫出電磁動作順序表如：循環(huán)動作（二）保護(hù)裝置片式（保險片）說明:輕載K大,重載K小,也可根據(jù)實驗確定f．符號:如圖,代號:FU用于自動程度高的保護(hù).a.短路保護(hù):電流大于10倍整定值時,斷開.過電流脫扣器特點:貴,保護(hù)后可恢復(fù),有手柄開關(guān)符號:見圖,代號:QF或Q當(dāng)系統(tǒng)沒有適應(yīng)加裝,以防電壓恢復(fù)出問題.KMKKMKMKKMKMKM按控制信號（發(fā)迅）速度控制電流、溫度、壓力等行程開關(guān)時間繼電器速度繼電器相應(yīng)控制元件發(fā)迅裝置行程開關(guān)（1）按鈕式、碰塊按下（2）滑輪式、行程開關(guān)接觸式非接觸式碰塊接近（3）微動式、行程開關(guān)的芯>位移?。╔）>定位準(zhǔn)確（4）按近開關(guān)、電子式壽命長、可靠、貴、頻率高原理：電感L變化、電容式、霍爾元件2、行程控制基本線路發(fā)迅裝置為時間繼電器分為空氣式、電磁式、電子式等調(diào)節(jié)螺釘空氣（1）空氣式（氣囊式）時間繼電器定時誤差大（2）晶體管式時間繼電器通電延時：當(dāng)線圈接電后，觸點延時動作斷電延時：當(dāng)線圈斷電后，觸點延時動作（4）符號及代號KT通電延時_工_斷電延時_工_常閉－打開常開－閉合常閉－閉合常開－打開延時動作方向(1)定時工作(2)自耦降壓啟動注：時間繼電器是中間繼電器，觸點容量小，不能直接分合至主電路有延時觸點與瞬動觸點之分1、速度繼電器符號；代號：KR2、速度控制頻敏電阻啟動）：教學(xué)要求：熟悉接觸器、繼電器等控制電器；連接控制電機正反轉(zhuǎn)的控制電路重點：連接控制電機正反轉(zhuǎn)的控制電路難點：連接控制電機正反轉(zhuǎn)的控制電路教學(xué)手段及教具：實驗教學(xué)課后作業(yè)實驗報告參考資料教學(xué)要求：能分析較復(fù)雜的控制線路，并學(xué)會設(shè)計一些簡單的控制線路難點：分析、設(shè)計控制線路教學(xué)手段及教具：習(xí)題討論課后作業(yè)參考資料§8.3繼電器－接觸器控制線路舉例§8.4繼電器：接觸器、控制線路設(shè)計選擇控制方式設(shè)計原理圖選擇電器元件實體接線圈（安裝接線圈）(1)滿足要求(2)合理線路、布局、元件參數(shù)）(3)方便維修、操作）(4)安全有各種保護(hù)措施）(5)可靠：一個電路要經(jīng)過多次修改甚至試驗后才能定型設(shè)計位經(jīng)驗是一個重要的因素1、狀態(tài)記憶：電磁鐵等，要有繼電器來自鎖記憶3、互鎖關(guān)系：有時需按定位的中間繼電器觸點不夠多4、手動與自動：一般自動控制時，留有手動功能用主令開關(guān)等進(jìn)行狀態(tài)切換5、一個支路中：盡量安排一個接觸器或電磁線圈6、對容量大的電感就防干擾過電壓7、當(dāng)初步設(shè)計后，進(jìn)行簡化簡化接線壓縮觸點8、防止相互干擾寄生及競爭9、電器元件整定值應(yīng)符合工作要求10、畫接線圈及線號、與原理圖相符教學(xué)要求：了解可編程序控制器的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、主要特點和用途重點：可編程序控制器的工作原理難點：可編程序控制器的工作原理教學(xué)手段及教具：多媒體教學(xué)參考資料定義：為工業(yè)環(huán)境設(shè)計的數(shù)字運算的具有面向用戶的指定系統(tǒng)及可編程序的存儲器電子系統(tǒng)（工業(yè)計算機）解釋：1、數(shù)字運算操作－電子計算機機（內(nèi)部）2、為工業(yè)環(huán)境設(shè)計－工業(yè)計算機輸入－開關(guān)（或模擬）信號輸出－開關(guān)（或模擬）信號對用戶來說：只把機器看成是一組繼電器和觸點4、有可編程的存儲器（程序存儲器）編程的過程是把內(nèi)部的繼電器及觸點。按你的要求連接（接線）起來構(gòu)成系統(tǒng)的過程。所以說可編程序控制器的控制邏輯邏輯是由軟接線（軟件編程）實現(xiàn)的根據(jù)控制目標(biāo)的要求，可增加某些控制功能模擬量輸入，輸出，PID上行通信，I/O擴展模塊等等6、直接用于工業(yè)環(huán)境、抗干擾能力內(nèi)部為典型的計算機三總線結(jié)構(gòu)從微機的角度出發(fā):b．工作方式：掃描工作方式（有中斷、查詢等）2、存儲器分ROM和RAM1)ROM固化廠家的系統(tǒng)程序（控制CPU工作、掃描輸入輸出）2)RAM①用戶程序區(qū)存放用戶程序當(dāng)斷電時用電池起保護(hù)作用；②數(shù)據(jù)區(qū)：各輸入、輸出繼電器的狀態(tài)（及各繼電器的狀態(tài)）稱為數(shù)據(jù)表寄存器3、現(xiàn)場輸入接口現(xiàn)場的輸入信號、輸入端一般內(nèi)部有隔離防護(hù)措施（分交流和直流兩種）4、現(xiàn)場輸出接口接通或分?jǐn)嚯姶砰y；或接觸器的線圈-----開關(guān)信號CPU把這個結(jié)果寫到輸出接口電路中去,控制開關(guān)輸出。根據(jù)接口電路分為：繼電器輸出型、5、鍵盤及顯示器1)鍵盤主機沒有鍵盤，在編程器上可以進(jìn)行各種編程輸入及檢查操作。2)顯示器在編程器上可以顯示：PC工作狀態(tài)，編程的用戶程序，錯誤信息6、外存接口1)磁帶機：可用（錄音機）磁帶機來保存用戶程序：（備份）7、其它接口1、輸入信號：PC機對輸入信號進(jìn)行運算處理，產(chǎn)生輸出信號進(jìn)行控制分類：交流數(shù)字、開關(guān)量直流模擬、過程信號2、輸出信號：分類當(dāng)為①繼電器時：可控制交、直流電路；②晶體管時：可控制直流電路；③當(dāng)可控硅：可控制交流電路（直流開關(guān)不斷）輸出接點的保護(hù)軟定時：由程序設(shè)立，工作中不易改變硬定時：由擴展定時模塊提供，工作中可調(diào)1、數(shù)字信號，高速計數(shù)單元2、模擬信號A/D模塊教學(xué)要求：理解可編程序控制器的內(nèi)部等效繼電器電路重點：理解可編程序控制器的內(nèi)部等效繼電器電路難點：理解可編程序控制器的內(nèi)部等效繼電器電路教學(xué)手段及教具：多媒體教學(xué)課后作業(yè)參考資料對于使用者：可以把PC機的內(nèi)部數(shù)字寄存器，理解為相應(yīng)內(nèi)部繼電器；當(dāng)寄存器為1,即繼電器通，反之，斷。繼電器線圈：與計算機存儲器映射位的關(guān)系繼電器接點：與計算機存儲器映射位的關(guān)系所以，PC說明書只給出了內(nèi)部可用的繼電器編號。1、輸入繼電器（由輸入信號決定狀態(tài)的寄存器單元及輸入接口電路）2、輸出繼電器（由運算結(jié)果決定的輸出狀態(tài)寄存器單元及輸出接口電路））（6、特殊繼電器（表示一定特殊做含意的寄存器）7、數(shù)據(jù)通道（一組數(shù)字寄存器，16位或8位一組不能單獨使用）PC工作方式：根據(jù)用戶程序要求對輸入和輸出及中間繼電器的狀態(tài)，進(jìn)行邏輯運算，并操作輸出接口按運算結(jié)果改變的過程。1、圖形式語言梯形圖）具有和繼電器電原理圖相似的形式，所以使用方便、易學(xué)習(xí)。對于傳統(tǒng)的電器設(shè)計者入門很快。2、文字語言：為了輸入方便，而對梯形圖的文字表達(dá)。3、其它高級語言：功能表圖、發(fā)展方向注：編程的過程就相當(dāng)于對PC的繼電器進(jìn)行軟接線的過程。輸入電路用戶程序輸出電路F系列三菱立石）：教學(xué)要求：理解可編程序控制器的工作原理重點：理解可編程序控制器的工作原理難點：理解可編程序控制器的工作原理教學(xué)手段及教具：實驗教學(xué)課后作業(yè)參考資料教學(xué)要求：掌握C系列中小型可編程序控制器重點：C系列中小型可編程序控制器的難點：C系列中小型可編程序控制器的指令教學(xué)手段及教具：多媒體教學(xué)參考資料進(jìn)口：F系列（三菱）C系列（立石OMRON）S系列(西門子)TI(德州)書中介紹的F系列受實驗條件的影響，我們以立石(OMRON)C系列為例介紹:配置可擴展，主機有多種不同點數(shù)的規(guī)格擴展也有多種不同點數(shù)的規(guī)格小型或大型機，模塊化結(jié)構(gòu)，點數(shù)可由應(yīng)用情況確定。>開關(guān)量以一個點（存儲器的一位）來控制（繼電器）>運算中是以一個通道(16位或16個繼電器）為單位來進(jìn)行的(十六進(jìn)制)8個內(nèi)部（中間）通道：10CH～17CH，16×8=136個32個數(shù)據(jù)通道DM00CH～DM63CH注：通道號是數(shù)字運算及傳送的基本單位(16位)編號為××00~××15通道號繼電號例：輸入00CH中為0000～0015注：對于輸出通道為前12位有對應(yīng)輸出端如：①05CH中為0500～0511而0512～0515，做內(nèi)部繼電器使用。②一個繼電器是一個邏輯控制對象（單元）3、特殊繼電器18通道的高8個繼電器用于內(nèi)部特殊功能（標(biāo)志位）接點：指令中用到的繼電器的接點，常開;常閉狀態(tài)與決定于繼電器在程序中以繼電器編號來表示線圈：接線的控制目標(biāo)狀態(tài)取決于輸入線路它們都是指令的操作數(shù)。指令的組成形式與硬接線類似LD繼電器號(接點號)LDNOT繼電器號(接點號)AND繼電器號ANDNOT繼電器號例：電機正反轉(zhuǎn)編程，操作數(shù)支路起始第一個常開接點支路超始第一個常閉接點支路中串聯(lián)常開接點支路中串聯(lián)常閉接點支路并聯(lián)常開接點支路并聯(lián)常閉接點支路控制的繼電器線圈>基本指令有專用鍵>專用指令各種機型不一樣，C系列輸入為功能鍵FUN+功能號功能號00輸入方式FUN00功能:程序結(jié)束符掃描時，判斷是否結(jié)束。3、TR暫存繼電器有專用鍵對應(yīng)功能：用來引起一個分支。一個支路中可以用8個（TRO～TR7）OUTTROAND0001ANDNOT0501LDTROAND0002ANDNOT0500END注：一個支路不重復(fù)，不同支路可重復(fù)4、IL分支起點FUN02功能：設(shè)定分支的起點5、ILC分支結(jié)束FUN03功能與IL連用確定分支范圍①可以通用②復(fù)雜時不能實現(xiàn)（用TR）③不成對時可用，但檢查出錯，不影響使用。4455轉(zhuǎn)移結(jié)束功能：成對出現(xiàn)確定一段條件轉(zhuǎn)移程序當(dāng)0000OFF時不執(zhí)行（保持狀態(tài)）注：JMP與JME不成對時可用，檢查錯可節(jié)省時間功能：按輸入狀態(tài)移位指定通道，當(dāng)CPON一次，CH1～CH2中低向高移位一次;R為復(fù)位端LD0002LD0003O5CH末注：可多個通道連用，CH1<CH2KEEP0500（FUN11）CNT計數(shù)器，無功能號（有鍵）XXRXON并保持（SOFF也不變）SINRR當(dāng)計數(shù)器為0時，CNTXONINR#0005前沿及后沿微分前沿及后沿微分DIFDDIFD當(dāng)輸入ON時XON一個掃描周期注：可防鎖死改進(jìn)后12、TIM和TIMH定時TIM無功能號功能：按時間常數(shù)T定時T/10秒，注:T單位，0.1秒需脈沖時:TIMTIMTIMH功能：時間常數(shù)的單位為0.01S，則#0100時為1秒，TIMH，#0100時為10秒TIM。1809掃描時間監(jiān)控，T>100msON，T>130ms不工作1813常ON可恒控工作狀態(tài)指示1815加電復(fù)位，通電后ON第一個周期1903BCD碼錯誤，當(dāng)碼>1001時ON1904進(jìn)位標(biāo)志，當(dāng)運算進(jìn)借位時ON，可由STC置，CLR清輸入：提供接點通，斷信號；輸出：使用一個開關(guān)來控制目標(biāo)。>C系列-P型機的輸入為光電耦合器件（發(fā)光二極管）>輸入開關(guān)應(yīng)控制一個電源來驅(qū)動二極管，所以在回路中應(yīng)串接一個電源>分為輸入端（繼電器號）公共端（COM）>C系列P型機有帶24V直流輸入電源的機型>輸出端是一接觸點（開關(guān)）可用于控制電路>有時輸出端的公共端是幾個接點用一個>有時是一個觸點專用>當(dāng)合用COM時>則接點的控制電源應(yīng)一致③輸入線的長短與電源、直流、交流；⑤強電線不平行1、確定工作流程當(dāng)多個輸出共用一個COM端時，應(yīng)使這一控制組的電源一致3、分塊畫出梯形圖，再連接4、輸入及調(diào)試存入磁帶備份或?qū)懭隕PROM梯形圖編好后，為節(jié)省存儲空間及掃描時間，需化簡。例：①②ANDLD③ANDANDANDAND④ANDABCDTROETROFXANDANDANDCBEFDAOUTTR0AND0001⑤保證時序ABCXFXBABXDEDF0500ON工作一個掃描周期（微分）0500無法工作夾緊——正轉(zhuǎn)——放松——反轉(zhuǎn)輸出輸出放松輸入不翻譯，寫出程序清單放松到位夾緊到位）：教學(xué)要求：掌握C系列中小型可編程序控制器重點：C系列中小型可編程序控制器的難點：C系列中小型可編程序控制器的指令教學(xué)手段及教具：實驗教學(xué)課后作業(yè)實驗報告參考資料教學(xué)要求：掌握晶閘管的基本工作原理、特性和保護(hù)措施；基本可控整流電路的工作原理及其特點重點：基本可控整流電路的工作原理難點：基本可控整流電路的工作原理教學(xué)手段及教具：多媒體教學(xué)參考資料半導(dǎo)體技術(shù)集成電路—------------微電子學(xué)（弱電）兩個方面功率電力半導(dǎo)體器件——電力電子學(xué)(強電）功率半導(dǎo)體雙向晶閘管可關(guān)斷晶閘管場效率晶體管大功率晶體管（達(dá)林頓復(fù)合管）大功率二極管特點：1、用?。ū容^?。┑娜跣盘枺刂拼蠊β实碾娐罚妷?、電流）（與繼電器,接2、通、斷速度快（與繼電器比）3、損耗（發(fā)熱）小4、體積小成本低概括地說：是弱電控制強電的橋梁。數(shù)字控制是由于功率半導(dǎo)體的發(fā)展而高速發(fā)展起來）（是最早出現(xiàn)的功率半導(dǎo)體器件。由四層擴散了雜質(zhì)的半導(dǎo)體（P型或N型）組成。分為三個電極：陽極A、U2控制極U22、符號、代號VSAUUELEUdEUdEU當(dāng)SOFF時U=0、U2=Asinωt、UdU②當(dāng)UG=E時，正向?qū)?，反向不通③?dāng)導(dǎo)通后：UG0時，依然導(dǎo)通，直到Id<維持電注時阻斷。注：①當(dāng)Id可以是幾十（A）或上百（A）的電流，而對應(yīng)IG只需幾十（mA）就可實現(xiàn)控制；②對應(yīng)UG為幾伏（3V～10VU2為幾百至幾千伏；③當(dāng)VS導(dǎo)通后，UAK=1V左右（壓降）導(dǎo)通前UAK=U2（可達(dá)上千伏電源電壓）（可控硅）晶閘管可理解為一個脈沖觸發(fā)接通的受控開關(guān)。2、晶閘管的導(dǎo)通條件）；②UGK>觸發(fā)電壓（IG>觸發(fā)電流）有觸發(fā)信號；②UG是否有都關(guān)斷①UG消失②Id<維持電流UIIHU轉(zhuǎn)折電壓UUBSM伏安特性：陽極電壓與陽極電流的關(guān)系1、當(dāng)反壓時:2、當(dāng)正壓時:②當(dāng)U>UDSM時（正向擊穿>10ms）UDSM正向不重復(fù)峰值電壓；④規(guī)定：使正向電壓（6V）導(dǎo)通的Ig稱為觸發(fā)電流，Ug稱為觸發(fā)電壓1、斷態(tài)重復(fù)峰值電壓:URSM（晶閘管電壓值）工作中可承受的電壓最大值不應(yīng)超過URSM一般選擇時應(yīng)大于工作峰值1.5～2倍。2、反向重復(fù)峰值電壓：URRM(反壓值)工作中可能承受的最大反壓值，一般為3、額定平均通態(tài)電流（正向平均）IT：額定電流在<40℃和標(biāo)準(zhǔn)散熱條件下，全導(dǎo)通時(α=0可連續(xù)通過的工頻半波電流的平均值。33CTX/Y額定電壓（斷態(tài)重復(fù)）額定電流（額定平均通態(tài)電流）N型KK雙向型換向電流下降級數(shù)類型含意額定電壓額定電流），所以如以有效值選晶閘管時應(yīng)換算（K=1.57波形系數(shù)）如：KP10RGK正向小注：萬用表+極為負(fù)電池-極為正電池應(yīng)注意符號:代號:VS工作方式：當(dāng)UG≠0時，UMT1>UM相當(dāng)于兩個可控硅反向并聯(lián)工作，用于交流電路的控制。KKAA②導(dǎo)通壓降低（比晶閘管0.3V～0.8V③由于放大有限，所以Ib大，應(yīng)用中復(fù)合管（達(dá)林頓）放大倍數(shù)增加；⑤控制功率大，Ib連續(xù)且>IGIbIIccIIIbIbIIccIIIb6000V6000V可控硅的主要應(yīng)用是交流變直流整流。取代直流發(fā)電機組分為：單相半波單相橋式三相零式三相橋式當(dāng)控制角為α?xí)r，0<α<πGMT2UMT1U2UU注：這時θ=π-a導(dǎo)通角αUdUe+-L-+-L-U+R-U+R-這時a+θ>π,當(dāng)L上升，θ上升，Ud和Id下降輸出電壓不能滿足要求。三、續(xù)流二極管的作用U2d為一直流（平均值為）Uα-LRα-LRU+2VU兩只晶閘管與兩只二極管電流與電壓同相位當(dāng)加續(xù)流二極管后d=Ivs續(xù)流二極管UdIRUR2V2V1V2LV3LV31U22V1V21U2V1V3LR1U2V1V3LREV2一般加平波電抗器Ei）：教學(xué)手段及教具：多媒體教學(xué)參考資料晶閘管工作中需要觸發(fā)信號這工作由觸發(fā)電路完成常用觸發(fā)電路：單結(jié)晶體管、小晶閘管、晶體管（集成電路）（1）電壓和電流足夠大觸發(fā)電壓：4～10V觸發(fā)電流：滿足晶閘管的要求（不同管值不同）（2）觸發(fā)脈沖寬度（3）不觸發(fā)時，輸出電壓〈0.1s～0.2(V)可以負(fù)電壓輸出（4）觸發(fā)脈沖前沿要陡（<10μs）保證觸發(fā)時間的準(zhǔn)確性（5）觸發(fā)脈沖應(yīng)與主電路同步，應(yīng)能移相。用于中小功率的晶閘管電路中（50A）221、符號：由兩個PN結(jié)組成：代號：vuI發(fā)射極-e、I第一基極-b、2A第二基極-b2AUUbUUb11U當(dāng)b2（+b1（-）時Ubb一定）A點電壓UUPUPUDUAVUVUVIIIIIIP點為峰點（開始出現(xiàn)負(fù)阻特性的工作點）這時峰點電壓U峰點電流Ie上升Ue上升,線性）這一點稱為谷點（V）谷點電壓Uv谷點電流Iv，P-V之二、單結(jié)晶體管的自振蕩電路（1）電容充電：Ue=Uc上升SUPReECU2b1R當(dāng)Uc<Up時截止、無電流Uc油續(xù)充電上升UO充電放電（2）電容放電Uc=Up（3）電容放電結(jié)束當(dāng)電容放完電后，Uc<Uv（谷點）時，R的電流I<Iv。所以，截止，重新對電容充所以T=RCln[1/(1-η)]決定于R1、C（放電時間常數(shù)）一般C（0.1～1μF）R1（50～100Ω)（4）脈沖峰值電壓Uom當(dāng)UC=UP時,導(dǎo)通。UOM∝UP：而UP=UA+UD=Ubb+UD，所以UOM∝(≈)ηUbb+UD（5）峰點電壓UP與和Ubb成正比當(dāng)上升（或Ubb上升）時UP上升（6）R2為溫度補償電阻（200Ω左右）α三、單結(jié)晶體管觸發(fā)電路個同步脈沖信號。實際的觸發(fā)電路如圖所示。VVVR2RLeCUbRTURT——同步變壓器；DW——穩(wěn)壓二極管；RS——限流電阻；R——充電電阻；C——充電電容；R1——輸出電阻；2、UC3、4、觸發(fā)信號主電路電壓電流U5、調(diào)壓：當(dāng)改變R下降時，T下降（周期=）控制角α變小下降，θ增加上升。需均流：因為伏-安特性不一樣。均壓：因為伏-安特性不一樣。1、快速熔斷器熔斷時間（MS級）2、過電流繼電器動作時間3、整流移相當(dāng)I上升а上升3、壓敏電阻）：教學(xué)要求：掌握晶閘管的