现代电气传动及控制技术的发展
现代电气传动及控制技术的发展
1 电气传动技术概述
电气传动技术,是指用电动机把电能转换成机械能,去带动各种类型的生产机械、交通车辆以及生活中需要运动的物品的技术。是通过合理使用电动机实现生产过程机械设备电气化及其自动控制的电气设备及系统的技术总称。
一个完整的电气传动系统包括三部分:控制部分、功率部分、电动机。
２电气传动优点
（1）电机的效率高,运转比较经济；
（2）电能的传输和分配比较方便;
（3）电能容易控制，因此现在电气传动已经成为绝大部分机械的传动方式,成为工业化的重要基础。传动方式的一种,有机械式如摇臂之类,有压力如液压传动,而通过控制电机来传动的方式就是电气传动。
3 电气传动技术的发展史
电气传动技术诞生于２0世纪初的第二次工业革命时期，电气传动技术大大推动了人类社会的现代化进步。它是研究如何通过电动机控制物体和生产机械按要求运动的学科。随着传感器技术和自动控制理论的发展,由简单的继电、接触、开环控制，发展为较复杂的闭环控制系统。自从人类发明并掌握各种机械帮助自己劳动以来，就需要有推动机械的原动力,除人力本身外，最初使用的是畜力、水力和风力，后来又发明了蒸汽机、柴油机、汽油机，19世纪才发明电动机。20世纪60年代，特别是80年代以来，随着电力电子技术、现代控制理论、计算机技术和微电子技术的发展,逐步形成了集多种高新技术于一身的全新学科技术一现代电气传动技术。
4 电气传动的主体——电动机
电动机分为交流电动机和直流电动机。二者的结构、工作原理不同，所需的电气传动装置也不同。电气传动可分为两类:直流电气传动和交流电气传动。由于历史上最早出现的是以蓄电池形式供电的直流电动机,所以直流传动也是唯一的电气传动方式。
直到１885年意大利都灵大学发明了感应电动机,而后出现了交流电，解决了三相制交流电的输变问题交流电气传动才出现。2０世纪80年代之前,直流电
气传动在高性能的电气传动领域占绝对统治地位。此后,随着电力电子技术和计算机控制技术的发展，以及现代控制理论的应用，交流电气传动得到了快速发展,静动态性能可以与直流电气传动相媲美。因此交流电气传动在高性能的电气传动领域所占比例逐年上升，目前已处于主导地位。
4.1 直流电动机传动
直流电动机的转速n 的表达式为：
式中: Ｕa- 电动机电枢两端的电压;Ia -电动机电枢回路电流； Ｒ －电动机回路电阻; Ke －电动机电势常数； φ －电动机励磁磁通。 直流电气传动控制技术的发展经历了以下演变过程：开环控制→单闭环控制→多闭环控制；分立元件电路控制→小规模集成电路控制→大规模集成电路控制; 模拟电路控制→数模电路混合控制→数字电路控制;硬件控制→软件控制。 ４.2 交流电动机传动
交流电动机分异步电动机和同步电动机两大类。
按照异步电动机的基本原理，从定子传入转子的电磁功率Pm 可分为两部分：一部分是拖动负载的有效功率P １＝（1－s) Pm ，另一部分是转差功率Ps ＝ｓＰｍ。转差功率是评价调速系统效率高低的一种标志,因此交流异步电动机调速方式分三类：
一是转差功率消耗型调速, 即把全部转差功率转化成热能消耗掉。该调速方式结构简单，但效率低,而且转速越低,效率越低;
二是转差功率回馈型调速,即转差功率的一部分转化成热能消耗掉，大部分则通过变流装置回馈电网或转化为机械能予以利用。该调速方式结构复杂,但效率比第一类高;
三是转差功率不变型调速，即无论转速高低,消耗的转差功率基本不变。该调速方式结构复杂，但效率最高。在异步电动机的各种调速方式中,效率最高、性能最好、应用最广泛的是变压变频调速方式。它是一种转差功率不变型调速，可以实现大范围平滑调速。
同步电动机没有转差，当然也没有转差功率，所以同步电动机调速只能是转差功率不变型调速。而同步电动机转子极对数固定，因此只能采用变压变频调速
Φ-=e a
a K RI U n
方式。
交流电气传动控制模式的发展经历了以下演变过程：转速开环的恒压频比控制→转速闭环转差频率控制→矢量控制→解耦控制→模糊控制;分立元件电路控制→小规模集成电路控制→大规模集成电路控制；模拟电路控制→数字电路控制;硬件控制→软件控制。
5 现代电气传动的物质基础——电子电力器件
1957年世界上第一只晶闸管（ＳCR)的问世标志着电力电子学的诞生,从此，电力电子器件的发展日新月异。从20世纪60年代第一代半控型电力电子器件一晶闸管(SCR)发明至今，已经历了第二代有自关断能力的全控型电力电子器件ＣＴR，GTO,MＯSFＥＴ，第三代复合场控制器件一IＧBＴ,SIT,MCＴ等和正蓬勃发展的第四代模块化功率器件一功率集成电路(PIＣ),如智能化模块IPM和专用功率器件模块ASＰM等。
６智能化传动系统
电气传动正面临着一场革命，是说它正在向智能化迈进。上百年来研究电动机只是实现了自动化,现在再进入到一个智能化,也就是一个系统优化的问题。优化的焦点是把微电子技术、电力电子技术、传感技术融人到电气传动的领域，这三者构成“大电子体系”，只有这样的大电子体系,才能带动、改造传动产业升级换代。这样的融入能把物料流、能源流、信息流三者汇流在一起,形成当代的智能化传动系统。
7 人工智能在电气传动领域的发展概况
人工智能控制技术一直没能取代古典控制方法。但随着现代控制理论的发展,控制器设计的常规技术正逐渐被广泛使用的人工智能软件技术（人工神经网络、模糊控制、模糊神经网络、遗传算法等)所替代。这些方法的共同特点是:都需要不同数量和类型的必须的描述系统和特性的“a priori”知识。由于这些方法具有很多优势，因此工业界强烈希望开发、生产使用这些方法的系统,但又希望该系统实现简单、性能优异。
由于控制简单，直流传动在过去得到了广泛的使用。但由于它们众所周知的限制以及DSＰ技术的进步，直流传动正逐渐被高性能的交流传动所取代。但最近，许多厂商也推出了一些改进的直流驱动产品,但都没有使用人工智能技术。
确信，一旦使用人工智能后,直流传动技术的性能得到进一步的提高。
在将来，智能技术在电气传动技术中占相当重要的地位,特别是自适应模糊神经元控制器在性能传动产品中将得到广泛应用。但是,还有很多研究工作要做，现在还只有少数实际应用的例子（学术研究组实现少,工业运用的就更少了），大多数研究只给出了理论或仿真结果,因此，常规控制器在将来仍要使用相当长一段时间。
8 电气传动自动化技术发展总趋势及主要的发展方向
电气传动自动化技术发展总趋势是：交流变频调速逐步取代直流调速、无触点控制取代有接点逻辑控制、全数字控制与数模复合控制并存。电气自动化技术的发展是由用户的需求和相关学科的技术发展所推动的，他直接涉及改善电气传动的性能、价格、尺寸、能源消耗与节约设计,调试等方面。其主要发展方向有：（1）实现高水平控制；
(2）开发清洁电能的变流器;
（3)系统化；
(4)CAD技术;
(5）缩小装置尺寸。
9 总结
虽然使用人工智能技术的实际产品和应用还不多,但不久的将来,人工智能技术在电气传动领域将会取得重要的地位,特别是自适应模糊神经控制器将在高性能驱动产品中得到广泛使用。
在电气传动技术的发展过程中，虽然各个学科所起的作用不同,但它们相互促进、交叉融合。现代电气传动技术将能源流、信息流有机结合,向交流化、高频化、集成化、数字化、智能化、网络化和绿色。
参考文献:
[１］电力电子器件与交流调速技术的进展电气自动化1991年第1期
[２] 交流电机调速度技术的发展和我们的对策电气传动1９89年第５期
［3] 现代电力传动智能化发展趋势电气传动1993年第3期
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电力电子与电气传动概述
电力电子与电气传动概述 电气C142张启文 1 电力电子与电气传动主要内容 电力电子与电气传动包括电力电子技术与电气传动两大部分。 电力电子技术的主要内容：电力电子器件及其应用，即应用电力电子器件实现电力变换：AC/DC、DC/DC、DC/AC、AC/AC。 电气传动的主要内容：直流调速与交流调速 信息电子技术——信息处理 电力电子技术——电力变换 电子技术一般即指信息电子技术，广义而言，也包括电力电子技术。 电力电子技术——使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术，即 应用于电力领域的电子技术。 2、电力电子技术的发展概况 1904年：电子管问世 1930-1947：水银整流器时代 1957-1970：晶闸管时代 1985-2000：IGBT及功率集成器件和发展时代 电力电子技术的发展史是以电力电子器件的发展史为纲的。
3、电力电子技术的应用 一般工业： 交直流电机、电化学工业、冶金工业交通运输： 电气化铁道、电动汽车、航空、航海电力系统： 高压直流输电、柔性交流输电、无功补偿电子装置电源： 为信息电子装置提供动力 家用电器： “节能灯”、变频空调 其他： UPS、航天飞行器、新能源、发电装置 AC/DC可控整流：将交流电变为直流电 有源逆变：将直流电变为交流电回送电网 交流调压：将固定的交流电变为可调的交流电 变频：将频率固定的交流电变为频率可调的交流电 直流斩波：将固定的直流电变为可调的直流电
4、就业前景 (一)应用逐渐多元化，顺应时代趋势 电力传动系统是电力电子器件典型的应用领域，在国民经济中占有极其重要的地位，具有广阔的发展前景。电力电子作为节能，自动化、智能化、机电一体化的基础正朝着应用技术高频化、硬件结构模块化、产品性能绿色化的方向发展。譬如，风能是正在开发中的具有广阔前景的新能源之一。它对寻求新能源，改善生态环境，发展偏远地区经济，都具有重大的意义。 在当今积极提倡环保节能的国际大环境下，现代电力电子技术是21世纪各国竞相发展的强国兴邦技术之一，随着与微电子技术的不断融合，其应用范围日益广泛，并且有向各行业渗透的趋势，面临来自环境和资讯等方面的严峻挑战，现代电力行业急需一批既懂电力工程技术，又懂电力电子与电气传动技术的高层次复合型人才。 (二)无处不在的新兴学科 近几十年来，电力电子技术得到迅猛发展，应用范围极其广泛，在各级工业、交通运输、电力系统、通信系统、计算机系统、新能源系统以及家电产品等国民经济和人民生活的各个领域都有重要的应用：大到航天飞行器中的特种电源、远程特高压电压传输系统，小到家用的空调、冰箱和计算机电源，电力电子及电力传动技术可以说是无处不在。可以毫不夸张地说，只要是需要电能的地方，就需要电力电子和电力传动。电气传动技术也正在向智能化迈进，具有巨大的研究价值和广泛的应用前景，从而也为广大毕业生提供了源源不断的就业机会。 5、就业方向 本专业适合到电力系统、电气工程及其相关领域的高校、科研单位及企业从事教学、研发、管理、生产等方面的工作。例如，研究新型电力电子器件、电能的变换与控制、电力电子电源、电力传动及其自动化等理论技术和应用。
电气传动技术题库整理
7265电气传动技术及应用 单项选择题 1.机电传动系统稳定工作时，如果T M大于T L，电动机旋转方向与T M相同，转速将产生的变化是?加速。 2.机电传动系统稳定工作时，如果T M=T L，电动机旋转方向与T M相同，转速将产生的变化是?匀速。 3.如果某三相异步电动机的极数为4级，同步转速为1800转/分，那么所接三相电源的频率为?60赫兹。 4.消除交流伺服电动机“自转”现象的方法是?增加转子导条的电阻。 5.起重机吊一个重物升降时，负载的机械特性?位能型恒转矩。 6.以下励磁绕组是属于直流电动机的定子部分。 7.鼠笼式异步电动机不采用?逐级切除启动电阻方法启动。 8.步进电动机的转速?与电源脉冲频率成正比。 9.一台他励直流电动机拖动恒转矩负载，当电枢电压降低时，电枢电流和转速将?电枢电流不变，转速减小。 10.一台单相变压器，如果它的变压比为20，当它正常工作时，副边电流为100A，那么它的原边绕组中的电流应为?5安。 11.设计在50赫兹电源上运行的三相异步电动机现改为在电压相同频率为60赫兹的电网上运行，其电动机的?Tst减小，Tmax减小。 12.变压器空载损耗?主要为铁损耗。 13.绕线式异步电动机采用转子串电阻启动时，所串电阻愈大，启动转矩?不一定。 14.一台直流发电机由额定运行状态转速下降为原来的50%，而励磁电流和电枢电流保持不变，则?电枢电势下降50% 。 15.直流电动机在串电阻调速过程中，若负载转矩不变，则?输入功率不变。 16.不是三相异步交流电动机固有机械特性曲线的四个特殊点之一的是?负载工作点。 17.一台三相异步电动机运行时转差率为s=0.25，此时通过气隙传递的功率有?25%的转子铜耗。 18.复励直流电机的励磁绕组和电枢绕组是?一部分串联其他的并联。 19.一台变压器原边接在额定电压的电源上，当副边带纯电阻负载时，则从原边输入的功率?既有有功功率，又有无功功率。 20.绕线式三相异步电动机，转子串合适电阻起动时?起动转矩增大，起动电流减小。 21.三相交流异步电动机采用能耗制动时，应采取的方法是?切断三相电源，并在定子二相绕组中通入直流电。 22.设电动机某一转动方向的转速n为正，则约定电动机转矩T M与n_一致__的方向为_正向_。 23.变压器空载电流小的原因是?变压器的励磁阻抗很大。 24.不能用于交流鼠笼式异步电动机的调速控制方法是?串级调速。 25.直流电动机采用降低电源电压的方法起动，其目的是?为了减小起动电流。 26.三相异步电动机运行时，转子突然被卡住，电动机电流将?增加。 27.变压器采用从副边向原边折合算法的原则是?保持副边磁通势不变。 28.一台变压器原设计的频率为50Hz，现将它接到60Hz的电网上运行，当额定电压不变时，铁芯中的磁通将?减少。 29.额定电压为220/110V的单相变压器，高压边漏阻抗X1=0.3Ω，折合到副边后大小为?0.075Ω。 30.额定电压为220/110V的单相变压器，短路阻抗Z k=0.01+j0.05Ω，负载阻抗为0.6+j0.12Ω，从原边看进去总阻抗大小为?0.61+j0.17Ω。 31.某三相电力变压器带电阻电感性负载运行，负载系数相同的情况下，cosΦ2越高，电压变化率 ΔU?越小。 32.额定电压为10000/400V的三相电力变压器负载运行时，若副边电压为410V，负载的性质是?电阻电容。 33.下列说法正确的是?变压器短路试验的目的是为了测取变压器的rsh，xsh，zsh。 34.变压器在?铜损等于铁损时，效率最高。 35.如果将额定电压为220/36V的变压器接入220V的直流电源，则将发生什么现象？没有电压输出，原绕组过热而烧毁
电气传动技术应用报告
2009秋机电一体化（工业控制PLC）专科 《电气传动技术及应用》 课程设计任务书 姓名：xxx 学号：xxxxxxxx 校区：南汇分校 上海电视大学 2011年12月
一、课程设计概述 电气传动技术课程是本专业的一门专业课，主要讲述交、直流电动机原理及其应用，是一门实践性很强的课程，通过电气传动技术的课程设计，掌握在工厂设备中电动机的选择、校验和计算。 课程设计模拟工厂常用的生产流水线，设计一条电动机驱动的输送带，根据加工工艺要求，在输送带上的工件大小和重量是变化的，输送的位置和距离根据不同的要求，有所变化，要求正确的选择电动机的额定功率、转速、工作制以及考虑生产现场的实际条件，需要采取的措施。 二、课程设计任务 有一条生产流水线的输送带如下图所示，在装料点0，按生产节拍依次装上各种电动机的零配件：A转子、B定子、C前端盖、D后端盖、E底座。分别要求送到工位1、工位2、工位3、工位4、工位5进行加工装配。输送带采取带上无零配件的空载启动，在传送中，自动控制系统使输送带上始终只有一个零配件，而且两个零配件传送过程中无间隔、停顿。各种零配件依次送完后，再重复循环传送，…。传动系统设计参数： 空载负载力矩T L0 = 400N·m 输送带的输送速度ν= 12m/min； 输送带的加速度dv/dt = s2； 电源供电电压3相380V、变压器容量20Kva 电压波动安全系数。
传动系统的减速装置第一级减速采用皮带轮，第二和第三级采用齿轮减速箱，参数见表1： 工艺要求送料的次序和位置见表2： 假设四极交流电动机转速1470 r/min、六极970 r/min，功率以分档，Tst/T N=，Tmax/T N=2，电源电压波动安全系数。（计算中保留两位小数点）
电气传动技术期末复习资料
9.一台他励直流电动机拖动恒转矩负载，当电枢电压降低时，电枢电流和转速将A、电枢电流不变，转速减小。 10.一台单相变压器，如果它的变压比为20，当它正常工作时，副边电流为100A，那么它的原边绕组中的电流应为5安。 85.一台三相笼型异步电动机的数据为P N = 20kW，U N = 380V，λT=1.15，k i=6，定子绕组为三角形联结。当拖动额定负载转矩起动时，若供电变压器允许起动电流不超过12I N，最好的起动方法是直接起动。 86.一台三相异步电动机拖动额定转矩负载运行时，若电源电压下降10%，这时电动机的电磁转矩T em=T N。 83.一台直流电动机起动时，励磁回路应该比电枢回路先接入。 14.一台直流发电机由额定运行状态转速下降为原来的50%，而励磁电流和电枢电流保持不变，则C、电枢电势下降。 17.一台三相异步电动机运行时转差率为s=0.25，此时通过气隙传递的功率有A、25%的转子铜耗。 19.一台变压器原边接在额定电压的电源上，当副边带纯电阻负载时，则从原边输入的功率A、既有有功功率，又有无功功率。 28.一台变压器原设计的频率为50Hz，现将它接到60Hz的电网上运行，当额定电压不变时，铁芯中的磁通将C、减少。 39.一台50Hz三相异步电动机的转速为720r/min，该电机的级数和同步转速为C、8极，750r/min。 43.一台额定电压为220V的直流串励电动机，如果接在交流220V的电源上，此时电动机将产生B、方向恒定的电磁转矩。 44.一台980转/分的三相异步电动机，其极对数为C、3。 50.一台三相变压器的联结组别为Yd11，表示变压器的一、二次绕组接法为C、一次绕组为星形、二次绕组为三角形。 65.一台三相笼型异步电动机是否全压启动要看电动机容量与A、供电变压器的容量的关系。 51.三相变压器并联运行的条件是必须具有相同的联结组、电压比和B、各变压器的相电压应相等。 45.三相异步电机转子绕组感应电动势的频率f2与定子绕组感应电动势的频率f1的关系是A、f2=sf1。 46.三相异步电动机的最大电磁转矩T m与定子端电压U1C、平方成正比。 21.三相交流异步电动机采用能耗制动时，应采取的方法是C、切断三相电源，并在定子二相绕组中通入直流电。 26.三相异步电动机运行时，转子突然被卡住，电动机电流将A、增加。 64.三相异步电动机启动运行时，要求A、有足够大的启动转矩。 62.三相异步电动机的转差率是转差与A、同步转速的比值。 75.三相笼型异步电动机减压启动可采用定子绕组串电阻减压启动，星形三角形减压启动或B、自耦变压器减压启动的方法。 87.三相绕线转子异步电动机拖动起重机的主钩，提升重物时电动机运行于正向电动状态，若在转子回路串接三相对称电阻下放重物时，电动机运行状态是倒拉反接制动运行。74.直流伺服电动机的结构，原理和一般B、直流电动机基本相同。 81.直流电动机处于制动运行状态时，其电磁转矩与A、转速方向相反，电动机吸收机械能变成电能。 15.直流电动机在串电阻调速过程中，若负载转矩不变，则B、输入功率不变。 25.直流电动机采用降低电源电压的方法起动，其目的是B、为了减小起动电流。 42.直流他励电动机重载运行时，若不慎将励磁回路断开，电机转速将D、迅速减少直至停止。 29.额定电压为220/110V的单相变压器，高压边漏阻抗X1=0.3Ω，折合到副边后大小为D、0.075Ω。 30.额定电压为220/110V的单相变压器，短路阻抗Z k=0.01+j0.05Ω，负载阻抗为0.6+j0.12Ω，从原边看进去总阻抗大小为A、0.61+j0.17Ω。 32.额定电压为10000/400V的三相电力变压器负载运行时，若副边电压为410V，负载的性质是C、电阻电容。 23.变压器空载电流小的原因是B、变压器的励磁阻抗很大。 12.变压器空载损耗B、主要为铁。 27.变压器采用从副边向原边折合算法的原则是D、保持副边磁通势不变。 34.变压器在A、铜损等于铁损时，效率最高。 38.变压器短路实验所测损耗C、全部为铜耗。 40.变压器的短路损耗主要为B、主要为铜耗。 41.变压器短路实验常在高压侧进行，其原因是A、高压侧电流较小，便于测量。 48.变压器带负载运行时，二次绕组磁动势对一次绕组磁动势A、起去磁作用。 76.变频调速中变频器的作用是将交流供电电源变成A、变压变频的电源。 78.变频器在安装接线时，尤其要注意是A、交流电源进线绝对不能接到变频器输出端。 58.同步电动机异步起动时，励磁绕组应C、通过大电阻短路。 72.同步电动机的启动方法有异步启动法、辅助启动法及C、变频启动法。 71.同步电机的转子磁极上装有励磁绕组，由C、直流电励磁。 77.异步电动机变频调速的基本原理是通过改变电动机B、定子电源的频率，改变异步电动机同步转速，从而改变异步电动机转速。 79.异步电动机软启动器主要用于D、异步电动机启动控制。 69.异步电动机常用的电气制动方法有反接制动、能耗制动和B、回馈制动。 60.异步电动机的额定功率是指电动机在额定工作状态运行时的B、轴上输出的机械功率。 61.异步电动机的工作方式（定额）有连续、短时和B、断续等三种。 53.电压互感器相当于A、空载运行的降压变压器。 54.电流互感器的运行情况与B、变压器的短路运行相似。 67.电动机采用自耦变压器减压启动，当启动电压是额定电压的70%时，电网供给的启动电流是额定电压下启动时启动电流的B、0.49倍。 1.机电传动系统稳定工作时，如果T M大于T L，电动机旋转方向与T M相同，转速将产生的变化是B、加速。 2.机电传动系统稳定工作时，如果T M=T L，电动机旋转方向与T M相同，转速将产生的变化是C、匀速。 16.不是三相异步交流电动机固有机械特性曲线的四个特殊点之一的是B、负载工作点。 24.不能用于交流鼠笼式异步电动机的调速控制方法是C、串级调速。 7.鼠笼式异步电动机不采用B、逐级切除方法启动。 63.鼠笼异步电动机的最大电磁转矩对应的临界转差率S m与定子电压的大小C、无关。 57.他励电动机具有D、硬机械特性，这种特性特别适用于当负载变化时要求转速比较稳定的场合。 80.他励直流电动机的启动一般可采用电枢回路串电阻启动及C、减小电枢电压启动。 35.如果将额定电压为220/36V的变压器接入220V的直流电源，则将发生什么现象？D、没有电压输出，原绕组过热而烧毁 3.如果某三相异步电动机的极数为4级，同步转速为1800转/分，那么所接三相电源的频率为C、60赫兹。 56.当磁通恒定时，直流电动机的电磁转矩和电枢电流成A、正比关系。 47.当A、K>1，N1>N2，U1>U2时，变压器为降压变压器。 20.绕线式三相异步电动机，转子串合适电阻起动时D、起动转矩增大，起动电流减小。 68.绕线式电动机的启动方法有转子绕组串接电阻启动法和B、频敏电阻器启动法。 13.绕线式异步电动机采用转子串电阻启动时，所串电阻愈大，启动转矩D、不一定。 11.设计在50赫兹电源上运行的三相异步电动机现改为在电压相同频率为60赫兹的电网上运行，其电动机的D、T st减小，T max减小。 22.设电动机某一转动方向的转速n为正，则约定电动机转矩T M与n____一致____的方向为__正向___。 4.消除交流伺服电动机“自转”现象的方法是A、增加转子导条的电阻。 5.起重机吊一个重物升降时，负载的机械特性B、位能型恒转矩。 6.以下C、励磁绕组是属于直流电动机的定子部分。 8.步进电动机的转速D、与电源脉冲频率成正比。 18.复励直流电机的励磁绕组和电枢绕组是D、一部分串联其他的并联。 31.某三相电力变压器带电阻电感性负载运行，负载系数相同的情况下，cosΦ2越高，电压变化率ΔU A、越小。 33.下列说法正确的是A、变压器短路试验的目的是为了测取变压器的r sh，x sh，z sh。 36.用一台电力变压器向某车间的异步电动机供电，当开动的电动机台数增多时，变压器的端电压将B、降低。 37.做变压器空载实验所测的数值，可用于计算A、励磁阻抗。 82.串励电动机的反转宜采用励磁绕组反接法，因为串励电动机的电枢两端电压很高，励磁绕组两端的A、电压很低，反接法应用较容易。 49.油浸式三相电力变压器的主要附件有油箱、储油柜、干燥器、防爆管、温度计、绝缘套管及C、分接头开关和气体继电器等。 52.在中、小型电力变压器的定期检查维护中，若发现变压器箱顶油面温度与室温之差超过B、55℃，说明变压器过载或变压器内部已发生故障。 59.改变直流电动机转向，可采取D、仅改变励磁电流方向措施。 66.某4极三相笼型异步电动机，额定功率10kW，额定转速1460r/min，额定电压380V，△联接，功率因数0.88，额定效率80%，I ST/I N=6.5。电动机采用Y—△减压启动时的启动电流为D、46.8A。 70.单相异步电动机启动一般有电阻分相启动、电容分相启动和D、罩极启动。 73.若被测机械的转向改变，则交流测速发电机输出电压的D、相位改变180°。 55.对直流发电机和电动机来说，换向器作用不相同。对直流发电机来说，换向器作用是完成A、交流电动势、电流转换成直流电动势、电流。 84.与固有机械特性相比，人为机械特性上的最大电磁转矩减小，临界转差率没变，则该人为机械特性是异步电动机的降低电压的人为机械特性。
现代运动控制系统及其应用
136.现代运动控制系统及其应用 内容来源网络，由深圳机械展收集整理！ 运动是以为控制对象，以控制器为核心，以电力电子、功率变换装置为执行机构，在控制理论指导下组成的电气传动控制系统。运动控制系统多种多样，但从基本结构上看，一个典型的现代运动控制系统的硬件主要由上位计算机、运动控制器、功率驱动装置、电动机和反馈检测装置和被控对象等几部分组成，如图1所示。电动机及其功率驱动装置作为执行器主要为被控对象提供动力，特别设计应用于伺服系统的电机称之为伺服电机，通常内含位置反馈装置，如光电编码器。目前主要应用于工业界的伺服电机包括电机、永磁交流伺服电机与感应交流伺服电机，其中以永磁交流伺服电机占大多数。 运动控制器是以中央逻辑控制单元为核心、以传感器为信号敏感元件、以电机或动力装置和执行单元为控制对象的一种控制装置。其功能在于提供整个伺服系统的闭路控制，如位置控制、速度控制和转矩控制等。 运动控制器的分类 目前市场上的运动控制器根据不同的方法有不同的分类。 按被控对象分类： 根据应用场合被控对象的不同可分为步进电机运动控制器、伺服电机运动控制器和既可以对步进电机进行控制又可以对交流伺服电机进行控制的运动控制器。 按结构进行分类： 基于计算机标准的运动控制器 基于总线的运动控制器是利用计算机硬件和操作系统，并结合用户开发的运动控制应用
程序来实现的，具有高速的数据处理能力。总线形式上主要有isa接口、pci接口、vme接口、和usb接口等。这种运动控制器大都采用或微机芯片作为cpu，可完成运动规划、高速实时插补、伺服滤波控制和伺服驱动、外部i/o之间的标准化通用接口功能，同时随控制器还提供功能强大的运动控制软件库：c语言运动函数库、windows dll动态链接库等，可供用户根据不同的需求，在dos或windows等平台下自行开发应用软件，组成各种控制系统。 例如美国deltatau公司的pmac多轴运动控制器，采用motorola公司的高性能dsp5600x作为cpu，可以最多同时控制8根轴，与各种类型的主机、放大器、电机和传感器一起完成各种功能。英国阿沃德公司的trio运动控制卡、固高科技(深圳)有限公司的gt 系列运动控制器产品和美国ni公司的ni系列运动控制器等都是这类产品。 从用户使用的角度来看，这些基于的运动控制器之间的差异主要是硬件接口(输入/输出信号的种类、性能)和软件接口(运动控制函数库的功能函数)。 soft型开放式运动控制器 基于soft型开放式运动控制器[3>提供给用户很大的灵活性，它的运动控制软件全部装在计算机中，而硬件部分仅是计算机与伺服驱动和外部i/o之间的标准化通用接口，如同计算机中可以安装各种品牌的声卡、cdrom和相应的驱动程序一样。用户可以在windows 平台和其他操作系统的支持下，利用开放的运动控制内核，开发所需的控制功能，构成各种类型的高性能运动控制系统，从而提供给用户更多的选择和灵活性。 这种控制器的典型产品有美国mdsi公司的open cnc、德国pa(power automation)公司的pa8000nt，美国soft servo公司的基于网络的运动控制器和国内的固高科技有限公司的go系列运动控制器产品等。soft型开放式运动控制的特点是开发、制造成本相对较低，能够给予系统集成商和开发商更加个性化的开发平台。此类产品的价格国内产品普遍要低于国外产品，但在技术性能上也存在一定差距。
电气传动课程设计报告-
电气传动课程设计 班级：06111102 姓名：古海君 学号：1120111573 其它小组成员： 余德本 梁泽鹏 王鹏宇 2014．10．2
摘要 本次课程设计要求设计并调试出直流双闭环调速系统。通过搭建电流环（内环）和转速环（外环）使系统稳态无静差，动态时电流超调量小于5%，并且空载启动到额定转速时的转速超调量小于10%。系统的驱动装置选用晶闸管，执行机构为直流伺服电动机。 本文首先明确了课程设计任务书，对其中的相关概念进行分析。之后对课题的发展状况进行调研，了解双闭环调速系统在现代工业中的应用意义和价值。然后对实验条件作了详细介绍，包括实验台各个组成部分以及实验设备的选型和工作原理。以上内容均为课程设计准备工作，之后重点记录了实验的测试、仿真和调试过程。其中，测试部分详细介绍了各个电机参数和系统参数测试方法和数据结果，并利用这些数据计算调节器的参数；仿真部分利用matlab软件通过已经求得的参数得出计算机仿真结果，并观察是否满足任务书要求；调试部分是核心，给出了现场调试全部过程并配以图片加以说明。文章最后给出测试结果从而得出结论，并论述了实验注意事项并加以总结。 转速电流双闭环直流调速系统是性能优良，应用广泛的直流调速系统,，它可以在保证系统稳定性的基础上实现转速无静差，并且具有调速范围广、精度高、动态性能好和易于控制等优点。转速电流双闭环直流调速系统的控制规律、性能特点和设计方法是各种交、直流电力拖动自动控制系统的重要基础，值得更加深入的学习研究。
目录 一、课程设计任务书 (1) 二、课题的发展状况研究意义 (1) 三、设备选型 (2) 四、实验台简介 (4) 五、参数测试 (7) 六、参数设计…………………………………………………… 13 七、系统调试…………………………………………………… 16 八、系统测试结果……………………………………………… 23 九、实验室安全及实验过程注意事项………………………… 24 十、总结和心得体会…………………………………………… 25 参考文献 (25) 附1：实验过程中遇到问题及解决方法 (26) 附2：小组分工，个人主要工作及完成情况 (27)
《电气传动技术及应用》课程设计
上海开放大学 普陀分校 《电气传动技术及应用》——课程设计 系别：信息与工程系 专业：机电一体化 班级： 学生姓名： 指导教师： 日期：
设计编号： 目录 设计任务书 一、课程设计概述 (2) 二、课程设计任务 (2) 三、课程设计要求 (3) 设计步骤 一、电动机空载运行 (4) 二、电动机负载运行 (5) 三、电动机负载运行时间及负载图 (6) 四、电源电压波动时，电动机的功率选择........ (8) 五、当供电电源变压器容量为一定时，电动机起动方式的选择 (9) 课程设计小结 (10)
一、课程设计概述 电气传动技术课程是本专业的一门专业课，主要讲述交、直流电动机原理及其应用，是一门实践性很强的课程，通过电气传动技术的课程设计，掌握在工厂设备中电动机的选择、校验和计算。 课程设计模拟工厂常用的生产流水线，设计一条电动机驱动的输送带，根据加工工艺要求，在输送带上的工件大小和重量是变化的，输送的位置和距离根据不同的要求，有所变化，要求正确的选择电动机的额定功率、转速、工作制以及考虑生产现场的实际条件，需要采取的措施。 二、课程设计任务 有一条生产流水线的输送带如下图所示，在装料点0，按生产节拍依次装上各种电动机的零配件：A转子、B定子、C前端盖、D后端盖、E底座。分别要求送到工位1、工位2、工位3、工位4、工位5进行加工装配。输送带采取带上无零配件的空载启动，在传送中，自动控制系统使输送带上始终只有一个零配件，而且两个零配件传送过程中无间隔、停顿。各种零配件依次送完后，再重复循环传送，…。传动系统设计参数： = 1000N·M 空载负载力矩 T L0 输送带的输送速度ν= 7.5米/分； 输送带的加速度 dv/dt = 0.05M/S2； 电源供电电压 3相380V、变压器容量13KVA 电压波动安全系数 0.75。
现代电气传动及控制技术的发展
现代电气传动及控制技术的发展 1 电气传动技术概述 电气传动技术,是指用电动机把电能转换成机械能,去带动各种类型的生产机械、交通车辆以及生活中需要运动的物品的技术。是通过合理使用电动机实现生产过程机械设备电气化及其自动控制的电气设备及系统的技术总称。 一个完整的电气传动系统包括三部分:控制部分、功率部分、电动机。 ２电气传动优点 （1）电机的效率高,运转比较经济； （2）电能的传输和分配比较方便; （3）电能容易控制，因此现在电气传动已经成为绝大部分机械的传动方式,成为工业化的重要基础。传动方式的一种,有机械式如摇臂之类,有压力如液压传动,而通过控制电机来传动的方式就是电气传动。 3 电气传动技术的发展史 电气传动技术诞生于２0世纪初的第二次工业革命时期，电气传动技术大大推动了人类社会的现代化进步。它是研究如何通过电动机控制物体和生产机械按要求运动的学科。随着传感器技术和自动控制理论的发展,由简单的继电、接触、开环控制，发展为较复杂的闭环控制系统。自从人类发明并掌握各种机械帮助自己劳动以来，就需要有推动机械的原动力,除人力本身外，最初使用的是畜力、水力和风力，后来又发明了蒸汽机、柴油机、汽油机，19世纪才发明电动机。20世纪60年代，特别是80年代以来，随着电力电子技术、现代控制理论、计算机技术和微电子技术的发展,逐步形成了集多种高新技术于一身的全新学科技术一现代电气传动技术。 4 电气传动的主体——电动机 电动机分为交流电动机和直流电动机。二者的结构、工作原理不同，所需的电气传动装置也不同。电气传动可分为两类:直流电气传动和交流电气传动。由于历史上最早出现的是以蓄电池形式供电的直流电动机,所以直流传动也是唯一的电气传动方式。 直到１885年意大利都灵大学发明了感应电动机,而后出现了交流电，解决了三相制交流电的输变问题交流电气传动才出现。2０世纪80年代之前,直流电
人工智能控制技术在电气传动领域的运用
人工智能控制技术在电气传动领域的运用 阎巍娟 (郑州纺织机械股份有限公司，河南省郑州市450000) 摘要: 本文论述了人工智能在电气传动领域的发展概况。其中主要包括模糊控制、神经网络和遗传算法的应用特点及发展趋势等。 关键词: 神经网络控制;模糊神经元控制;自适应控制 1引言 人工智能控制技术一直没能取代古典控制方法。但随着现代控制理论的发展，控制器设计的常规技术正逐渐被广泛使用的人工智能软件技术(人工神经网络、模糊控制、模糊神经网络、遗传算法等)所替代。这些方法的共同特点是:都需要不同数量和类型的必须的描述系统和特性的“a priori”知识。由于这些方法具有很多优势，因此工业界强烈希望开发、生产使用这些方法的系统，但又希望该系统实现简单、性能优异。在将来，智能技术在电气传动技术中占相当重要的地位，特别是自适应模糊神经元控制器在性能传动产品中将得到广泛应用。但是，还有很多研究工作要做，现在还只有少数实际应用的例子(学术研究组实现少，工业运用的就更少了)，大多数研究只给出了理论或仿真结果，因此，常规控制器在将来仍要使用相当长一段时间。 2人工智能控制器的优势 人工智能控制器可分为监督、非监督或增强学习型屯种。常规的监督学习型神经网络控制器的拓朴结构和学习算法已经定型，这就给这种结构的控制器增加了限制，使得计算时间过长，常规非人工智能学习算法的应用效果不好。采用自适应神经网络和试探法就能克服这些困难，加快学习过程的收敛速度。常规模糊控制器的规则初值和模糊规则表是既定”a-priori"型，这就使得调整困难，当系统得不到’'a-priori"(既定)信息时，整个系统就不能正常工作。而应用自适应AI控制器，例如使用自适应模糊神经控制器就能克服这些困难，并且用DSP比较容易实现这些控制器。 总而言之，当采用自适应模糊神经控制器，规则库和隶属函数在模糊化和反模糊化过程中能够自动地实时确定。有很多方法来实现这个过程，但主要的目标是使用系统技术实现稳定的解，并且找到最简单的拓朴结构配置，自学习迅速，收敛快速。 3人工智能在电气传动控制中的运用 这一部分主要讨论人工智能在交直流传动中运用的进展。值得指出的是这是一个广阔的领域，在过去二年中，研究活动极快的增长，本文只是概括一下人工智能在电气传动中的运用这一领域的进展，不可能覆盖研究的每一个可能领域。AI控制器在直流传动中运用的大多数研究集中于模糊逻辑应用，在人工神经网络和其它智能控制的研究还很少。下面主要讨论模糊、神经元和模糊神经元和模糊神经元控制器在交直流传动中的应用。 3.1人1:智能在直流传动中的运用 模糊逻辑控制应用 主要有两类模糊控制器，Mamdani和Sugeno型。到目前为止只有Mamdani模糊控制 器用于调速控制系统中。限于篇幅本文不详绥讨论其中的原因。值得注意的是这两种控制器都有规则库，它是一个if-then模糊规则集。但Sugeno控制器的典型规则是”如果X是A，并且Y是B，那么Z=f(x,y)"。这里A和B是模糊集;Z=f(x,y)是x,y的函数，通常是输人变量x,y的多项式。当f是常数，就是零阶Sugeno模型，因此Sugen。是Mamdani控制器的特例。 Mamdani控制器由下面四个主要部分组成:
NMCL-II型现代电机电力电子及电气传动教学试验平台是根据电机学
NMCL-II型现代电机电力电子及电气传动教学实验平台是根据《电机学》、《电力拖动》、《电力电子技术》、《电力拖动自动控制系统》、《自动控制理论》、《计算机控制技术》等课程研制而成的，可根据课程内容的实际需要灵活选用组件完成相关实验。该实验平台充分考虑了学生的操作习惯，并结合教材的典型线路，使得学生在学习理论知识后，能够迅速地在实验台上完成实验，加深对理论的理解。 产品特点： 实验项目齐全，综合性强，并且充分反映了《电机学》、《电力拖动》、《电力电子技术》、《电力拖动自动控制系统》、《自动控制理论》、《计算机控制技术》等课程的最新发展趋势，紧密追踪工业发展方向。 实验装置具有良好的兼容性和可扩展性。实验台采用平台式设计，即实验中所要用到的各类仪表和电源基本上采用固定式，实验项目采用组件式，可以根据用户的需求进行选配，并且日后可方便扩展。 实验设备具备完善的人身安全体系。具有电流型漏电保护器、隔离变压器、电压型漏电保护器等多重人身安全措施，采用全封闭新型手枪式导线，可以完全杜绝学生触摸到金属部分。 各测量仪表、电源均有过量程和短路保护。特别是电力电子技术及其相关实验，除了在线路中设计有各种保护电路外，还采用了高低压两种导线，两种导线采用不同形式不同线径，不能互插，有效地避免了高压串入低压线路可能造成控制电路的损坏。 产品使用的实验电机均为小型电机，经过特殊设计，其参数和特性可模拟中小型电机。同时可节约实验用房，减少基建投资，实验时噪声小，改善实验环境。 新技术、新器件得到了大量的采用。高性能变频调速系统采用数字信号处理器（DSP）作为核心控制器，采用高分辨率的光电编码器作为转速反馈元件，采用LEM传感器作为电流检测元件，可完成SPWM、空间矢量、磁场定向、直接转矩与等变频调速实验。 实验台中所用到的元器件均采用国内名优、军工企业、外资企业、合资企业的产品，产品性能可靠。
电气传动技术应用报告.doc
2009 秋机电一体化（工业控制PLC）专科 《电气传动技术及应用》 课程设计任务书 姓名：xxx 学号：xxxxxxxx 校区：南汇分校 上海电视大学 2011 年 12 月
一、课程设计概述 电气传动技术课程是本专业的一门专业课，主要讲述交、直流电动机原理及其应用，是一门实践性很强的课程，通过电气传动技术的课程设计，掌握在工厂设备中电动机的选择、校验和计算。 课程设计模拟工厂常用的生产流水线，设计一条电动机驱动的输 送带，根据加工工艺要求，在输送带上的工件大小和重量是变化的， 输送的位置和距离根据不同的要求，有所变化，要求正确的选择电动机的额定功率、转速、工作制以及考虑生产现场的实际条件，需要采 取的措施。 二、课程设计任务 有一条生产流水线的输送带如下图所示，在装料点0，按生产节拍依次装上各种电动机的零配件：A 转子、B 定子、C 前端盖、D 后端盖、 E 底座。分别要求送到工位 1、工位 2、工位 3、工位 4、工位 5进行加工装配。输送带采取带上无零配件的空载启动，在传送中，自动控制系统使输送带上始终只有一个零配件，而且两个零配件传送过程中无间隔、停顿。各种零配件依次送完后，再重复循环传送，。传动系统设计参数： 空载负载力矩T L0 = 400N·m 输送带的输送速度ν= 12m/min ； 输送带的加速度dv/dt = s2； 电源供电电压 3 相 380V、变压器容量 20Kva 电压波动安全系数。
L1 L2 L3 L4 L5 装工工工工工 料位位位位位 0 1 2 3 4 5 工件ν T L T L0 7 电 动 3 5 6 机 4 装配输送机及传动布置 1 2 传动系统的减速装置第一级减速采用皮带轮，第二和第三级采用 齿轮减速箱，参数见表1： 表 1 名称GD2(N·m2) 传动参数传动效率 0 电动机6(初选) 1 带轮⑴ 1 ￠ 70 η1= 2 带轮⑵ 4 ￠245 3 齿轮⑶ 1 17 齿 η2= 4 齿轮⑷ 5 80 齿 5 齿轮⑸ 3 19 齿 η3= 6 齿轮⑹9 89 齿 7 送带轮70 ￠200mm 工艺要求送料的次序和位置见表2： 工艺六工位 1 工位 2 工位 3 工位 4 工位 5 2 距离工步 1 A 转子1200 / 150 L1=5M 工步 2 B 定子1800 / 300 L2=9M 工步 3 C 前端盖200/50 L3=11M 工步 4 D 后端盖300 / 60 L4=12M 工步 5 E 底座800/120 L5=15M 假设四极交流电动机转速1470 r/min、六极 970 r/min ，功率以分档，Tst/T N=，Tmax/T N=2，电源电压波动安全系数。（计算中保留两位小数点）
电气传动技术与应用总复习(含计算题步骤)
选择题 1、电动机所产生的转矩在任何情况下，总是由轴上的负载转矩和_动态转矩_之和所平衡。 2、电力拖动系统稳定工作时，如果T e >T L ，电动机旋转方向与T e 相同，转速将产生的变化是 加速 3、电力拖动系统稳定工作时，如果T e 2009级机电实用技术专业 《电气传动技术及应用》 课程设计任务书 姓名 学号 上海电视大学 南汇分校 2011年11月 一、课程设计概述 电气传动技术课程是本专业的一门专业课，主要讲述交、直流电动机原理及其应用，是一门实践性很强的课程，通过电气传动技术的课程设计，掌握在工厂设备中电动机的选择、校验和计算。 课程设计模拟工厂常用的生产流水线，设计一条电动机驱动的输送带，根据加工工艺要求，在输送带上的工件大小和重量是变化的，输送的位置和距离根据不同的要求，有所变化，要求正确的选择电动机的额定功率、转速、工作制以及考虑生产现场的实际条件，需要采取的措施。 二、课程设计任务 有一条生产流水线的输送带如下图所示，在装料点0，按生产节拍依次装上各种电动机的零配件：A转子、B定子、C前端盖、D后端盖、E底座。分别要求送到工位1、工位2、工位3、工位4、工位5进行加工装配。输送带采取带上无零配件的空载启动，在传送中，自动控制系统使输送带上始终只有一个零配件，而且两个零配件传送过程中无间隔、停顿。各种零配件依次送完后，再重复循环传送，…。传动系统设计参数： 空载负载力矩T L0 ＇= 1000N·m 输送带的输送速度ν= 7.5m/min； 输送带的加速度dv/dt = 0.05m/s2； 电源供电电压3相380V、变压器容量13Kva 电压波动安全系数0.75。 传动系统的减速装置第一级采用减速采用皮带轮，第二和第三级采用齿轮减速箱，参数见表1： 工艺要求送料的次序和位置见表2： 假设四极交流电动机转速1470 r/min、六极970 r/min，功率以0.1Kw分档，Tst/T N=1.2，Tmax/T N=2，电源电压波动安全系数0.75。（计算中保留两位小数点） 一、课程设计概述 电气传动技术课程是本专业的一门专业课，主要讲述交、直流电动机原理及其应用，是一门实践性很强的课程，通过电气传动技术的课程设计，掌握在工厂设备中电动机的选择、校验和计算。 课程设计模拟工厂常用的生产流水线，设计一条电动机驱动的输送带，根据加工工艺要求，在输送带上的工件大小和重量是变化的，输送的位置和距离根据不同的要求，有所变化，要求正确的选择电动机的额定功率、转速、工作制以及考虑生产现场的实际条件，需要采取的措施。 二、课程设计任务 有一条生产流水线的输送带如下图所示，在装料点0，按生产节拍依次装上各种电动机的零配件：A转子、B定子、C前端盖、D后端盖、E底座。分别要求送到工位1、工位2、工位3、工位4、工位5进行加工装配。输送带采取带上无零配件的空载启动，在传送中，自动控制系统使输送带上始终只有一个零配件，而且两个零配件传送过程中无间隔、停顿。各种零配件依次送完后，再重复循环传送，…。传动系统设计参数： 空载负载力矩 T L0 = 1000N·M 输送带的输送速度ν=7.5米/分； 输送带的加速度 dv/dt = 0.05M/S2； 电源供电电压 3相380V、变压器容量13KVA 电压波动安全系数 0.75。 传动系统的减速装置第一级采用减速采用皮带轮，第二和第三级采用齿轮减速箱，参数见表1： 表1 名 称 GD 2(N ·m 2) 传动参数 传动效率 0 电动机 5(初选) 1 带轮⑴ 1 ￠60 η1=0.87 2 带轮⑵ 3 ￠248 3 齿轮⑶ 1 18齿 η2=0.91 4 齿轮⑷ 4 89齿 5 齿轮⑸ 2 20齿 η3=0.9 6 齿轮⑹ 7 101齿 7 送带轮 56 ￠254mm 工艺要求送料的次序和位置见表2： 表2： (N ·M / N ·M 2) 距离 工艺2 工位1 工位2 工位3 工位4 工位5 工步1 E 底座 900 /120 L1=5M 工步2 A 转子 1000 / 150 L2=8M 工步3 B 定子 2000 /300 L3=11M 工步4 D 后端盖 300 / 60 L4=14M 工步5 C 前端盖 200 / 30 L5=15M 假设四极交流电动机转速1470 r/min 、六极970 r/min ，功率以0.1KW 分档，Tst/T N =1.2，Tmax/T N =2。（计算中保留两位小数点） 1 2 6 5 3 4 7 0 ν T L0 T L 工件 装配输送机及传动布置 L5 L4 L3 L2 装料0 工位1 工位2 工位3 工位4 工位5 电动机 L1南汇电大电气传动技术及应用课程设计任务书
电气传动技术及应用