机电传动控制(第1、2章)机电传动控制的目的与任务
机电传动控制重点内容总结
E Ken TM KmIa
直流他励电动机的机械特性 机械特性的一般形式
n
U
K e
Ra
K e
Ia
n
U
K e
Ra
Ke K M
2
T
固有机械特性
人为机械特性
n
U
K e
第十三章 步进电动机控制系统
步进电动机的结构与工作原理
齿数、相数 通电方式 步距角 主要特性
第十四章 电机的选择
• 电机容量的选择原则 • 电机的发热和冷却 • 不同工作制下电机容量的选择 • 等效功率，力矩的折算 • 电机种类，电压，转速，结构的选择
工作原理
旋转磁场的旋转速度 旋转磁场的旋转方向 转子的旋转速度
三相交流电动机的额定参数
定子绕组的连接方法 额定参数 连接方法的选用
n0
60 f p
S n0 n n0
三相交流电动机的转矩特性
Sm
R2 X 20
n0 nm n0
特点
恒转矩调速特性 恒功率调速特性
直流他励电动机的制动特性 反馈制动产生的原因、制动过程与特点 反接制动产生的原因、制动过程与特点 能耗制动作用与特点
第四章过渡过程
• 过渡过程分析 • 机电时间常数 • 加快过渡过程的方法
第五章 交流电动机的工作原理及特性
三相交流电动机的基本结构和工作原理 基本结构 定子 转子
Ra
Ke K M
2
T
U E Ia Ra
机电传动控制(01)概述
返回
课程的性质和任务
基于常用的拖动方式， 基于常用的拖动方式，机电传动控制系 统需解决如下问题： 统需解决如下问题： 对单台电动机，需解决： ► 对单台电动机，需解决： 1、电动机的启动、停止； 、电动机的启动、停止； 2、电动机的正反转； 、电动机的正反转； 3、电动机的制动； 、电动机的制动； 4、对电力拖动系统的保护。 、对电力拖动系统的保护。
继续
1、成组拖动 、
► 什么是成组拖动 ► 成组拖动的缺点 1、电动机的功率因素低，且传动效率低，能耗高； 、电动机的功率因素低，且传动效率低，能耗高； 2、劳动条件差，易造成事故； 、劳动条件差，易造成事故； 3、一旦电动机发生事故，将造成许多机器停车。 、一旦电动机发生事故，将造成许多机器停车。
课程的性质和任务
基于常用的拖动方式， 基于常用的拖动方式，机电传动控制系 统需解决如下问题： 统需解决如下问题： 对多台电动机，需解决电动机如何协调地工作， ► 对多台电动机，需解决电动机如何协调地工作， 以满足生产工艺的要求，实现生产过程的自动化。 以满足生产工艺的要求，实现生产过程的自动化。 ► 如何通过调整电动机的工作速度来改变机器的 工作速度，以满足机器的工艺要求。 工作速度，以满足机器的工艺要求。
返回
2、单电机拖动 、
► 什么是单电机拖动 ► 单电机拖动的缺点 1、对运动部件较多时，电动机的功率因素较低， 、对运动部件较多时，电动机的功率因素较低， 且传动效率较低，能耗较高； 且传动效率较低，能耗较高； 2、机器的机械结构复杂，传动件多。 、机器的机械结构复杂，传动件多。
机电传动控制(第四版)第1,第2章
10
石家庄铁道学院
对电机的解释：电机不等于电动机 ，它包括变压器 和发电机。
电机是进行能量转换的一种机械，发电机将机械能 转换成电能，电动机将电能转换成机械能，变压器 则是把一种形式的电能转换成另一种形式的电能。 虽然是功能和结构不同，但其工作原理都是建立在 全电流定律、电磁感应定律和电磁力定律等基本的 电磁定律基础上的。
15
石家庄铁道学院
铁磁材料包括铁、钴、镍及其合金（如硅钢
片），其电磁方面的特性简述如下： ①良好的导电性 ②高的导磁性能与磁化曲线的非线性 ③磁滞现象和磁滞损耗 ④涡流损耗
16
石家庄铁道学院
① 良好的导电性 与铜、铝相比，其电阻率较大，但仍是一种较好导电性 能的导电材料。 ② 高的导磁性能与磁化曲线的非线性 实验表明，所有非铁磁材料的导磁系数μ0都接近于空气
22当转速大于当转速大于bb点对应的转速时转速时即在即在bb点上方作一条点上方作一条虚线虚线与这两条曲线有交点与这两条曲线有交点其中其中与负载特性曲线的交点与负载特性曲线的交点位于与电动机特性曲线交点位于与电动机特性曲线交点的右侧的右侧即电动机转矩小于负即电动机转矩小于负载转矩载转矩
石家庄铁道学院
机电传动控制
32
石家庄铁道学院
2.3 生产机械的机械特性
1.恒转矩特性 1)特点:负载转矩为常数; 2)分类:反抗转矩, 位能转矩. 举例:设备的提升机构, 提升机的行走机构, 皮带运输机, 机床进给运动.
n f (TL )
33
石家庄铁道学院
2.恒功率特性 特点:负载转矩与转速成反比, 功率基本不变.
举例:球磨机, 碎石机, 机床的主运动.
7
4.“机电传动控制”课程的性质和任务
(完整版)机电传动控制(第5版)-1
4
8
6V
SB1 SB3 SA2
11
SA1 0
5
79
FR1
FR2
1U 1V1W
2U 2V2W
3U 3V3W
SB2 KM1
103
KM1
3MM～
3MM～
MM
13U～
202
6
10
PE
7.5KW
90W
250W
HL EL KM1 KA2 KA1 QF
1450r/min 3000r/min 1360r/min
3 10 X 6 X 5 X
KM1
11 14 17
31 32
KM5 KM4
103
18
26
19 FR2
HL1 HL2 EL KM1 KT1 KM2 KM3 KM4
3 8 X 12 12 4 X 11 4 X 11 5 X 12
310 X 13 4 X 4 X 5 X
3
445
KM5 KT2 KT3 YA1
5 X 12 1212 12 5 X 14 12 5
PE
4KW
1.5KW
1440r/min 1400r/min
FR2
3U 3V 3W
3MM～3
4U 4V 4W
MM4
31U～
0.75KW 1390r/min
90W 2760r/min
TC 1 FU3 2
3
110V 101 FU4
SB1 FR1 4
SB5
SQ4 SB6 SB7
KT3
KT2
SB4
7 12 20
27 30
SQ5 33
24V
102
201 FU5 6V 202
机电传动控制第五版课后答案--最全版
机电传动控制第五版课后答案--最全版机电传动控制是一门涉及机械、电气和控制等多领域知识的重要学科，对于相关专业的学生和从业者来说，掌握这门课程的知识至关重要。
而课后习题的答案则是检验学习成果、加深理解的重要工具。
以下为您提供机电传动控制第五版的课后答案，希望能对您的学习有所帮助。
第一章绪论1、机电传动控制的目的是什么？答：机电传动控制的目的是将电能转变为机械能，实现生产机械的启动、停止、调速、反转以及各种生产工艺过程的要求，以满足生产的需要，提高生产效率和产品质量。
2、机电传动系统由哪些部分组成？答：机电传动系统通常由电动机、传动机构、生产机械、控制系统和电源等部分组成。
电动机作为动力源，将电能转化为机械能；传动机构用于传递动力和改变运动形式；生产机械是工作对象；控制系统用于控制电动机的运行状态；电源则为整个系统提供电能。
3、机电传动系统的运动方程式是什么？其含义是什么？答：运动方程式为 T M T L ＝J(dω/dt) 。
其中，T M 是电动机产生的电磁转矩，T L 是负载转矩，J 是转动惯量，ω 是角速度，dω/dt 是角加速度。
该方程式表明了机电传动系统中电动机的电磁转矩与负载转矩之间的平衡关系，当 T M ＞ T L 时，系统加速；当 T M ＜ T L 时，系统减速；当 T M ＝ T L 时，系统以恒定速度运行。
第二章机电传动系统的动力学基础1、为什么机电传动系统中一般需要考虑转动惯量的影响？答：转动惯量反映了物体转动时惯性的大小。
在机电传动系统中，由于电动机的转速变化会引起负载的惯性力和惯性转矩，转动惯量越大，系统的加速和减速过程就越困难，响应速度越慢。
因此，在设计和分析机电传动系统时，需要考虑转动惯量的影响，以确保系统的性能和稳定性。
2、多轴传动系统等效为单轴系统的原则是什么？答：多轴传动系统等效为单轴系统的原则是：系统传递的功率不变，等效前后系统的动能相等。
3、如何计算机电传动系统的动态转矩？答：动态转矩 T d ＝ T M T L ，其中 T M 是电动机的电磁转矩，TL 是负载转矩。
机电传动控制课程总结
第三章 电气控制线路分析与设计
（一）主要内容 1、电气控制线路的分析方法。 2、电气控制线路分析举例。 3、电气控制系统设计内容及要求。 4、电气控制系统设计举例。
机械工程学院
（二）教学目的
1、了解电气控制线路的几种分析方法。 2、掌握用查线读图法和逻辑代数法分析电气控制线 路。 3、了解电气控制系统设计的内容及要求。 4、掌握电气控制系统设计的两种常用方法。
机械工程学院
第六章 交直流电机无级调速控制
（一）主要内容 1、交直流电机无级调速的基础知识。 2、交直流电机无级调速系统。 3、变频器原理及应用。
机械工程学院
（二）教学目的
1、了解交直流电机无级调速的基础知识。 2、了解交直流电机无级调速的常见系统。 3、了解变频器原理及应用。
机械工程学院
和同学们说几句话
1、课堂讲授内容是个人对这门前沿技术的理解，纯 属一管之见。希望同学们独立思考，勇于提出不同意见， 勇于实践。
2、工程问题不是数学问题，没有唯一解。一个好的 工程设计，就是抓住了客观事物的主要矛盾，处理好了事 物各要素间的对立统一关系，从而达到了趋利避害的合理 状态 。
机械工程学院
3、“对自己学习的课程不要厌倦，要喜欢它。各门 知识都有艰难和有趣的两面性，开始时难以理解，一旦领 悟，便豁然开朗。忘掉它是学习，而要当成游戏法则，就 会很有兴趣了。”
3、掌握梯形图PLC控制系统设计
（一）主要内容 1、PLC控制系统设计的原则和步骤。 2、PLC的选择。 3、PLC控制系统的设计文件。 4、PLC控制系统设计举例 。
机械工程学院
（二）教学目的
1、了解PLC控制系统设计的原则和步骤。 2、熟悉PLC控制系统的设计文件。 3、掌握简单PLC控制系统设计的方法。
机电传动控制教学课件
机械特性方程
机械特性的硬度
dT Δ T 100%
dn Δ n
（1）绝对硬特性 （2）硬特性>10 （3）软特性<10
二、固有机械特性
在额定条件（额定电压UN和额定磁通 N )下和电枢电路内不外
接任何电阻时的 n=f(T)
即:
n UN
Ra
T
Ke N 9.55(Ke N )2
固有特性的计算方法： (1) 估算电枢电阻Ra
4）Φ≤ΦN，n≥nN
3．5 直流他励电动机的制动特性
1．制动与启动 启动：电动机速度从静止加速到某一稳定转速的一种运动状态；
制动：电动机速度是从某一稳定转速开始减速到停止或是限制 位能负载下降速度的一种运转状态。
2. 制动与自然停车 1）自然停车：电动机脱离电网，靠很小的摩擦阻转矩消耗机 械能使转速慢慢下降，直到转速为零而停车。 2）制动：电动机脱离电网，外加阻力转矩使电动机迅速停车。
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；
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
《机电传动控制》课程教学大纲(本科)
机电传动控制Electro-mechanical Driving Control课程编号：03410084学分：2学时：32（其中：讲课学时：26 实验学时：6 上机学时：课外：）先修课程：电工技术、电子技术适用专业：机械设计制造及自动化教材：《机电传动控制》，冯清秀邓星钟，华中科技大学出版社，2011年6月一、课程的性质与任务机电传动控制是机械电子工程、机械设计制造与自动化专业的一门专业基础课程。
通过学习，使学生掌握机械装备的电气传动与控制系统的设计、使用和维护，掌握机电一体化技术所需的强电控制知识，包括电机、传动控制、可编程序控制器、接触器-继电器控制、电力电子技术基础等方面的基础知识，并为学习后续课程垫定基础。
通过实验，使学生了解和掌握机械装备的电气传动和控制系统设计、使用，掌握实验的基本方法和技能，学会使用有关设备和仪器，以及实验数据的处理方法，着重培养学生的实际动手能力及综合运用所学知识分析和解决一般技术问题的能力。
二、课程目标及对毕业要求及其指标点的支撑（一）课程目标课程目标1:能够在充分了解直流电动机、交流电动机和控制电动机工作特性的基础上，选择合适类型的电动机并建立相应的机电控制系统，使之能工作在稳定平衡的工作状态之下，完成对应的控制目标。
课程目标2：能够基于科学原理并采用科学方法，制定电动机性能测试及控制方面的实验方案, 并能对实验数据进行科学的分析和处理。
课程目标3：能够正确认识在充分了解电动机及其控制系统在生产和实际生活中的应用及其对于客观世界和社会的影响，并理解应承担的责任。
（二）课程目标与专业毕业要求指标点的对应关系本课程支撑专业培养计划中毕业要求2、毕业要求4和毕业要求6：1.毕业要求2-2：能够针对机械设计、制造及其自动化领域或系统的复杂工程问题，选择正确、可用的数学模型。
占该指标点达成度的20%；2.毕业要求4-2：能够基于科学原理并采用科学方法对机械零件、结构、装置、系统制定实验方案。
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三、机电传动控制的目的 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。 四、机电传动控制的任务 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．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．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 Cn
2
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的大小成反比， C 即 TL 其中：C为常数 n
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
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．计算机数字控制（CNC）：晶闸管（电力电子技术）、 微电子技术、计算机有机结合
转距方向
二、运动方程式
d T TL J dt
……运动方程式
GD T T 375
2 Nm L Nm
N m 2
d nr / min d s t
T TL Td
……转矩平衡方程式
三、传动系统的状态
1.稳态（T TL时） : d
Td J dt
机 电 传 动 控 制
第一章
概
述
1．1 机电传动控制的目的与任务
一、机电传动系统的定义 机电传动是以电动机为原动机驱动生产机械的系统的总称。 机电传动系统包括： 1. 拖动生产机械的电动机 2. 控制电动机的控制系统
二、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
机电系统完成生 产任务的基础 控制电动机的系统 驱动生产机械的电 动机和控制电动机 的一整套电气系统
c nr / min
3.对直线运动（下降）： TL
9.55 c F N vm / s nr / 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：
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。
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
cM
TL L
'
c j
TL
'
2.对直线运动（上升）：TL 9.55F N vm / s
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. 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。
2.7 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· 2，齿轮、滑轮和卷筒 m 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
四、T、TL 、n的参考方向 以n （或ω ）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。 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
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.动态（T TL时）：
d 传动系统加速运动。 T TL时： Td J 0 dt 传动系统减速运动。 T TL时： Td J d 0, dt 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。
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
联轴器
系统结构图
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。
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？
2.6 如图2.3(a)所示，电动机轴上的转动惯量TM=2.5kg· 2，转速 m nM＝900r／min；中间传动轴的转动惯量J1=2kg· 2，转速n1＝300r m ／min；生产机械轴的转动惯量JL＝16kg· 2，转速nL=60r／min。 m 试求折算到电动机轴上的等效转动惯量。
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？