机电传动控制教学课件

机电传动控制
沈阳理工大学机械学院
主讲：陈白宁
第一章 概 述
1．1 机电传动控制的目的与任务 一、机电系统的组成
驱动运动部件的原动机 （这里指的是各种电动机） 之总称
控制电动机的系统
机电系统完成生 产任务的基础
驱动生产机械的电 动机和控制电动机 的一整套电气系统
二、机电传动控制的任务 ➢ 将电能转换为机械能； ➢ 实现生产机械的启动、停止以及速度的调节； ➢ 完成各种生产工艺过程的要求； ➢ 保证生产过程的正常进行。
2．位能转矩 , 其特点为：
✓转矩大小恒定不变； ✓方向不变
二、离心式通风型机械特性
TL Cn2
其中：C为常数。
三、直线型机械特性 TL Cn
其中：C为常数。
四、恒功率型机械特性
恒功率型机械特性的负载转矩TL的大小与速度n的大小成正比，
即
TL
C n
其中：C为常数
2.4 机电系统稳定运行的条件 一、机电系统稳定运行的含义 1. 系统应能以一定速度匀速运行；
2.6 如图2.3(a)所示，电动机轴上的转动惯量TM=2.5kg·m2，转速 nM＝900r／min；中间传动轴的转动惯量J1=2kg·m2，转速n1＝300r ／min；生产机械轴的转动惯量JL＝16kg·m2，转速nL=60r／min。 试求折算到电动机轴上的等效转动惯量。
2.7 如图所示，电动机转速nM＝950r／min，齿轮减速箱的传动 比j1= j2=4，卷简直径D=0.24m， 滑轮的减速比j3=2，起重负荷力 F=100N，电动机的飞轮转矩GDM2=1.05N·m2，齿轮、滑轮和卷筒 总的传动效率为0.83。试求提升速度v和折算到电动机轴上的静态转 矩TL以及折算到电动机轴上整个拖动系统的飞轮惯量GDZ2
符合稳定运行条件的平衡点称为稳定平衡点。
分析举例1
异步电动机 的机械特性
交点a
生产机械 的机械特 性
分析举例2，曲线1为异步电动机的机械特性，曲线2为异步电
动机拖动的生产机械的机械特性。
异步电动机 的机械特性
生产机械的 机械特性
n TL TL’
2.3 试列出以下几种情况下(见题图2.3)系统的运动方程式，并针 对各系统说明： 1） TM、TL的性质和符号并代入运动方程 2） 运动状态是加速、减速还是匀速？
第二章 机电传动系统的运动学基础 ✓单轴机电传动系统的运动方程式； ✓多轴传动系统中转矩折算的基本原则和方法；
✓ 了解几种典型生产机械的负载特性； ✓ 了解机电传动系统稳定运行的条件以及学会分析实际 系统的稳定性。
2.1 单轴拖动系统的运动方程式 一、单轴拖动系统的组成
电动机
电动机的驱动对象
系统结构图
单电机拖动：一台电机拖动一台设备
多电机拖动：多台电机拖动一台设备
二．机电传动控制系统的发展
1．继电器—接触器控制:开关量的逻辑控制
2．电机放大机控制：模拟量的闭环连续控制 3．大功率晶体管和晶闸管控制：特性好、反应快、高可靠 、体积小、重量轻 4．数字控制（NC）：晶闸管（电力电子技术）、微电子技 术、计算机有机结合
2.动态（T TL时）：
T TL时：
T TL时：
Td
J d
dt
0
Td
J
d
dt
0,
传动系统加速运动。 传动系统减速运动。
T TL 时传动系统处于加速或减速运动的这种状态被称为动态。
四、T、TL 、n的参考方向 以ω（或n）的转动方向为参考来确定转矩的正负。 拖动转距促进运动；制动转距阻碍运动。
三、机电传动控制的目的
从广义上讲，机电传动控制的目的就是要使生产设备、生产 线、车间乃至整个工厂都实现自动化。
从狭义上讲，则指控制电动机驱动生产机械，实现生产产品数 量的增加（效率）、质量的提高（精度）、生产成本的降低、工人 劳动条件的改善以及能量的合理利用等。
1.2 机电传动控制的发展 一、机电传动的发展 成组拖动：一台电机拖动多台设备
1. T的符号与性质
当T的方向与n同向时，符号与n相同；T为 拖动转矩 当T的方向与n反向时，符号与n相反；T为制动转矩
2. TL的符号与性质
当TL的方向与n同向时，符号与n相反；TL为 拖动转矩
当TL的方向与n反向时，符号与n相同；TL为制动转矩
例：如图所示电动机拖动重物上升和下降。 设重物上升时速度n的符号为正，下降时n的符号为负。
TL
9.55cFN vm/s n r / min
2．3 生产机械的机械特性 在同一轴上，负载转矩和转速之间的函数关系，称为生产机
械的机械特性。 一、恒转矩型机械特性
恒转矩型机械特性根据其特点可分为反抗转矩和位能转矩两种。 分别如图所示：
1．反抗转矩：又称摩擦性转矩，其特点如下：
✓转矩大小恒定不变； ✓恒与n反向。
2.10 在题2.10图中，曲线1和2分别为电动机和负载的机械特性， 试判定那些是系统的稳定平衡点？那些不是？
第三章 直流电机的工作原理及特性
重点掌握：
联轴器
转距方向
二、运动方程式
T
TL
J
d
dt
……运动方程式
TNm
TL
Nm
GD2 N •m2 375
d n r / min dts
T TL Td ……转矩平衡方程式
三、传动系统的状态
1.稳态（T TL时）:
Td
J
d
dt
0
，ω为常数，传动系统以恒速运动。
T =TL时传动系统处于恒速运动的这种状态被称为稳态。
2．2 多轴拖动系统的简化 一、多轴拖动系统的组成
二、负载转矩的折算 ---按功率守恒的原则
1.对旋转运动：
TL
TL'L cMBiblioteka TL'c j
2．2 多轴拖动系统的简化 二、负载转矩的折算 ---按功率守恒的原则
2.对直线运动（上升）：
TL
9.55FN vm/s n c r / min
3.对直线运动（下降）：
2. 系统受某种外部干扰（如电压波动、负载转矩波动等）使运 行速度发生变化时，应保证在干扰消除后系统能恢复到原来的运行 速度。
二、机电系统稳定运行的条件 1. 必要条件 电动机的输出转矩T和负载转矩TL大小相等，方向相反。 n=f(T)和n=f(TL)必须有交点，交点被称为平衡点。
2. 充分条件 系统受到干扰后，要具有恢复到原平衡状态的能力，即： 当干扰使速度上升时，有 T<TL ； 当干扰使速度下降时，有T>TL 。这是稳定运行的充分条件。