机电传动控制(全套完整版)

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由运动方程看 TM?TL?Jd??0 dt当干扰使n↑时,干扰消除后希望n↓这时如Tm-TL<0则负加速 当干扰使n↓时,干扰消除后希望n↑这时如Tm-TL>0则正加速

例:a,b两点

a点,当n↑时 Tm↓—Tm' 当干扰消除后由于在n'处Tm-TL<0,b点,当n↑时 Tm↑—Tm'' 当干扰消除后由于在n''处Tm-TL>0,到a点处平衡

n'nn''a所以n↓

b'TLTmTm''

所以n↑到n'''直

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第 2 次课 2 学时

上次课复习: 机电传动系统的运动方程、各种生产机械的特性、机电传动系统稳定运行的条件。 本次课题(或教材章节题目): §3.1直流电机的结构和工作原理§3.2直流发电机 §3.3直流电动机的机械特性 教学要求: 掌握直流电机的基本工作原理及特性,特别时直流电动机的机械特性。 重 点:直流电机的基本工作原理及特性。 难 点:直流电机的基本工作原理及特性。 教学手段及教具: 多媒体教学 讲授内容及时间分配: §3.1、§3.2——1学时 §3.3——1学时 课后作业 习题3.3、3.4、3.5、3.6 参考资料 第8页

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第三章直流电机的工作原理

电机的分类:

特点:

a发电机,电动机 b直流,交流、步进

直流电动机: 可以实现无级调速(优点),在传统的模拟控制系统中应用多 交流电动机: 简单、 便宜、但调速复杂 步进电动机: 用脉冲工作、易于数字控制 直流发电机: 一般用来为直流电动机配套;但可控硅取代很多的发电机

§3.1直流电机的基本结构和原理

§3.1.1直流电机的结构

主要部件:

作用: 其它:

励硅绕组(定子线圈)用来产生磁场 电枢绕组(转子线圈)通有工作电流 换向器 保持电枢绕组的电流方向不变 铁芯(定子、转子)导磁及支撑 简述 略

§3.1.2 直流电机的基本工作原理

以单个电枢绕组线圈为例说明

一、发电机(根据右手定则)

励磁绕组通电产生一磁场 >A点总与N极侧的一边相连 >B点总与N极侧的一边相连

>转子(电枢线圈)由原动机拖动, 以转速n转动 >这时,N边切割磁力线产生电势 指向外 S边切割磁力线产生电势 指向内 > AB两点就产生了电势E=KeΦn 当有负载RL时,就产生电流I >这时, E=KeΦn

二、电动机(根据左手定则)

> 在AB两点加电压,在电枢中产生电流I

> 则N边受力, S边反向受力,形成转矩 T=KmΦIa > 电枢转动后,切割磁力线产生反电势 E=KeΦn > 当n到一定值后, Ia=(U-E)/Ra 满足T后稳定下来。

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注: 在发电机中 E=KeΦn

当Ia?0时,

是输出电势

T=KmΦIa(负载转矩)为原动机负载,既Ia为负载

在电动机中 Tm=KmΦIa 为输出动力 Em=KeΦn 为反电势

当Tm 大 n↑ [TM-TL=J(dω/dt)] EM↑ (U-EM)↓ Ia=(U-EM)/Ra↓ TM↓

TM 是负载

§3.2 直流发电机

对于直流电机按其励磁方法分为以下几种情况: 他励:磁绕组有独立的电源与电枢无关 并励:励磁绕组与电枢并联 串励:励磁绕组与电枢串联 复励:有串也有并励

§3.2.1他励发电机

1.电原理图

由于独立Uf, If

所以负载电流I=电枢电流Ia 2. 空载特性

当发电机空载(Ia=0)及转速(n)不变时,输出电势与励磁电流的关系曲线 当If小时直线(不饱和)

If大时, 弯曲(开始饱和) If更大, 平直(饱和,Φ不变) 3. 外特性曲线

当发电机转速(n)和励磁(Φ)不变时,输出电压(U)与负载电流(I)之间的关系曲线

注:当Ia↑RaIa↑U=E-IaRa↓

§3.2.2并励发电机

1.电原理图:

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由于If<

由于事先没有励磁电压U所以If=0

当电枢转动时,没有磁场所以不会产生E。 并励发电应满足以下几个条件

(1)在磁极上有剩磁(弱的磁场)当n↑ 产生一个小E 产生一个小If (2)励磁磁场与剩磁场的方向相同 电压建立起来

(3)Rf不能太大 两方面, 一方面是线圈电阻,一是外接电阻

3. 并励发电机的工作点

一方面是空载曲线

一方面是是励磁电流曲线 当饱和弯曲后产生交点

共同决定

4. 外特性

与他励一样,但由于U↓If↓所以所以U↓得多

§3.2.3 复励发电机

1.电原理图

并励Ifb=U/Rfb 串励If=Ia

当I↑,Ia↑,U=E-IaRa↓,If=U/Rfb↓, ф↓ ф↑,U↑

所以,复励发电机在一定的工作范围内外特性比较平坦

§3.3 直流电动机的机械特性 I直流电动机由分为他励、并励、串励和变励

IM EU _

§3.3.1他励电动机的机械特性

>电原理图

由电路原理公式,推导出

n

n0 -n

说明:n0与输出转扭T无关所以称为理想空载转速;

U - RT = KeKeK= Δ

而Δn反映负载对转速的影响,是负载引起的转速误

>机械特性:

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