基本控制電路原理

1、基礎(chǔ)控制電路及常用工業(yè)分析重慶能源職業(yè)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文）論文（設(shè)計）題目：基本控制電路及常用工業(yè)控制分析 班 級： 20132341 姓 名： 李伏洪 學(xué) 號： 20132341020 指導(dǎo)教師： 裴子春 時間： 2016 年 5 月 日摘要本文主要講，基本電路的概念?；镜奈锢砹考霸陔娐分杏玫降牡刃Фɡ砗突鶢柣舴蚨?。介紹了，電路的連接方式：串聯(lián)電路和并聯(lián)電路，常用的銑床的電路分析和工作原理。講述了電磁和電磁感應(yīng)原理。關(guān)鍵詞：基本電路、 物理量、 等效定理、 基爾霍夫定律、 工業(yè)分析。目錄目錄摘要2一：基本控制電路51：電路的基本概念51.1：電路的功能51.2實際電路與電路模型5二：電

2、路的基本物理量51：電流52：電壓63;功率與能量64;電阻元件與歐姆定律64.1 電阻64.2歐姆定律6三：基爾霍夫定律73.1基爾霍夫定律分類73.2基爾霍夫電流定律的定義73.3基爾霍夫電壓定律的定義74等效電源定理74.1戴維寧定理75電路的連接(串連、并連、混連)75.1串聯(lián)電路75.2電源的并聯(lián)85.3混聯(lián)電路86電磁和電磁感應(yīng);96.1磁的基本知識96.2電流的磁效應(yīng)96.3電磁感應(yīng)97.1 主電路分析108參考文獻(xiàn)11一：基本控制電路 1：電路的基本概念1.1：電路的功能大體上分為兩類：一類是實現(xiàn)電能的傳輸和分配，二類是用來轉(zhuǎn)換處理各種信號。第一類是指電力的產(chǎn)生到消耗的過程，把

3、電能從發(fā)電廠通過電網(wǎng)把電能送到用戶(發(fā) 輸 變配 用)。第二類是設(shè)計各種不同的電路，來完成如：整流,放大，濾波，變換，取樣，記憶等各種預(yù)期的功能。1.2實際電路與電路模型1.2.1實際電路是由若干電器元件按應(yīng)用的需要組合起來構(gòu)成電流通路的整體。電路是由電源,負(fù)載，和轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)三個部分組成。電源：是將其他形式的能量轉(zhuǎn)換成電能的裝置。負(fù)載：是統(tǒng)指用電設(shè)備的總稱。轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)：起著傳輸，控制，分配電能的作用。1.2.2：電路模型是將如電阻器，電容器，電感線圈，晶體管，變壓器，運(yùn)算放大器和電源設(shè)備當(dāng)成理想元件，這些理想元件成為實際元件的模型。二：電路的基本物理量1：電流電流的形成：導(dǎo)體中的自由電子在電場力的

4、作用下作有規(guī)則定向運(yùn)動就形成電流。電流具備的條件;一是要有電位差，二是電路形成一個閉合的回路。電流強(qiáng)度;電流的大小用電流強(qiáng)度來表示，電流強(qiáng)度用(I)來表示，I是指單位時間(t)內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量（Q）。電流強(qiáng)度的單位是 安用字母-A表示，常用單位有：千安（KA）,安（A），毫安（mA），微安（uA） 1KA=1000A 1A=1000mA 1mA=1000uA直流電流(恒定電流)的大小和方向不隨時間的變化而變化，DC表示直流電。2：電壓2.1.1 電壓的形成:物體帶電后具有一定的電位，在電路中任意兩點之間的電位差，稱為該兩點的電壓。2.1.2電壓的方向：一定是高電位指向低電位；且電位隨參

5、考點的變化而改變。2.1.3電壓的單位是-伏特用字母-U表示，常用單位有千伏（kV），伏（V）， 毫伏(mV)， 微伏（uV）換算是1KV=1000V 1V=1000mv 1mv=1000uv3;功率與能量3.1.1 功率（power）是量度電路中能量的轉(zhuǎn)換速率的一個物理量。電路在單位時間內(nèi)所消耗的能量定義為瞬時功率，即 P=dW/dt直流電路的瞬時功率為 P=UI功率的單位是瓦【特】(W),電能的單位是焦【耳】（J）在生活和工程中還常用千瓦時（kW .h）作電能的單位，1Kw .h)俗稱為1度(電) 1kW .h=1000W*3600s=3.6MJ電功率單位名稱為 “瓦”或 “千瓦”,用符號

6、 “W”或 “KW”表示;也可稱 “馬力.1馬力=736W 1KW = 1.36馬力4;電阻元件與歐姆定律4.1 電阻4.1.1電阻的定義: 自由電子在物體中移動受到其它電子的阻礙,對于這種導(dǎo)電所表現(xiàn)的能力就叫電阻.4.1.2電阻的單位是 “歐姆”,用字母 “R”表示.4.1.3電阻的計算方式為: 其中l(wèi)為導(dǎo)體長度,s為截面積,為材料電阻率銅=0.017鋁=0.0284.2歐姆定律4.2.1 歐姆定律是表示電壓、電流、電阻三者關(guān)系的基本定律.4.2.2部分電路歐姆定律: 電路中通過電阻的電流，與電阻兩端所加的電壓成正比,與電阻成反比,稱為部分歐姆定律.計算公式為 U = IR全電路歐姆定律:

7、在閉合電路中(包括電源),電路中的電流與電源的電動勢成正比,與電路中負(fù)載電阻及電源內(nèi)阻之和成反比,稱全電路歐姆定律.計算公式為 其中R為外電阻,r0為內(nèi)電阻,E為電動勢三：基爾霍夫定律3.1基爾霍夫定律分類：，基爾霍夫電流定律（Kirchhoffs Current Law KCL）；基爾霍夫電壓定律（Kirchhoffs Voltage Law KVL）3.1.1相關(guān)術(shù)語：(1)支路（branch）:電路中每一個二端元件稱為一條支路。(2)節(jié)點（node）:兩條或兩條以上支路的連接點稱為節(jié)點。(3)回路(loop):電路中由支路組成的任一閉通路稱為回路。(4)網(wǎng)孔（mesh）:平面電路中，回路

8、內(nèi)部不含其他支路的回路稱為網(wǎng)孔。3.2基爾霍夫電流定律的定義;在集總參數(shù)電路中，任一時刻，流出(或流入)任一節(jié)點或封閉面的各支路電流的代數(shù)和為零。或者說，任一節(jié)點，流入該節(jié)點的電流等于該節(jié)點的電流。電流定律的實質(zhì)上是電荷守恒原理的體現(xiàn)。KCL即適用于線性電路，也適用非線性電路。3.3基爾霍夫電壓定律的定義：在集總參數(shù)電路中，在任一時刻，沿任一回路巡行一周，各元件電壓的代數(shù)和為零。4等效電源定理4.1戴維寧定理：任何線性有源二端網(wǎng)絡(luò)N，對其外部而言，都可以等效成一個戴維寧電源。該電源的電壓值等于網(wǎng)絡(luò)N二端子間的開路電壓U0c,其串聯(lián)的電阻Ro(稱輸出電阻或等效內(nèi)阻)等于網(wǎng)絡(luò)N內(nèi)部獨立源為零時二端

9、子間的等效電阻。5電路的連接(串連、并連、混連)5.1串聯(lián)電路電阻串聯(lián)將電阻首尾依次相連,但電流只有一條通路的連接方法.電路串聯(lián)的特點為電流與總電流相等,即I = I1 = I2 = I3總電壓等于各電阻上電壓之和,即 U = U1 + U2 + U3總電阻等于負(fù)載電阻之和,即 R = R1 + R2 + R3各電阻上電壓降之比等于其電阻比,即 , , 5.1.1電源串聯(lián): 將前一個電源的負(fù)極和后一個電源的正極依次連接起來.特點: 可以獲得較大的電壓與電源.計算公式為E = E1 + E2 + E3 + Enr0 = r01 + r02 + r03 + r0n5.1.2電阻的并聯(lián): 將電路中若

10、干個電阻并列連接起來的接法,稱為電阻并聯(lián).并聯(lián)電路的特點: 各電阻兩端的電壓均相等,即U1 = U2 = U3 = = Un; 電路的總電流等于電路中各支路電流之總和,即I = I1 + I2 + I3 + + In; 電路總電阻R的倒數(shù)等于各支路電阻倒數(shù)之和,即.并聯(lián)負(fù)載愈多,總電阻愈小,供應(yīng)電流愈大,負(fù)荷愈重.通過各支路的電流與各自電阻成反比,即5.2電源的并聯(lián)：把所有電源的正極連接起來作為電源的正極，把所有電源的負(fù)極連接起來作為電源的負(fù)極，然后接到電路中，稱為電源并聯(lián)并聯(lián)電源的條件：一是電源的電勢相等；二是每個電源的內(nèi)電阻相同并聯(lián)電源的特點：能獲得較大的電流，即外電路的電流等于流過各電源

11、的電流之和5.3混聯(lián)電路定義: 電路中即有元件的串聯(lián)又有元件的并聯(lián)稱為混聯(lián)電路混聯(lián)電路的計算: 先求出各元件串聯(lián)和并聯(lián)的電阻值,再計算電路的點電阻值;由電路總電阻值和電路的端電壓,根據(jù)歐姆定律計算出電路的總電流;根據(jù)元件串聯(lián)的分壓關(guān)系和元件并聯(lián)的分流關(guān)系,逐步推算出各部分的電流和電壓. 電流的熱效應(yīng)、短路電流的熱效應(yīng)定義: 電流通過導(dǎo)體時,由于自由電子的碰撞,電能不斷的轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?這種電流通過導(dǎo)體時會發(fā)生熱的現(xiàn)象,稱為電流的熱效應(yīng).電與熱的轉(zhuǎn)化關(guān)系其計算公式為 其中Q為導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量,W為消耗的電能.短路定義: 電源通向負(fù)載的兩根導(dǎo)線,不以過負(fù)載而相互直接接通.該現(xiàn)象稱之為短路.短路分析: 電

12、阻(R) 變小,電流(I)加大,用公式表示為 短路的危害: 溫度升高,燒毀設(shè)備,發(fā)生火災(zāi);產(chǎn)生很大的動力,燒毀電源,電網(wǎng)破裂.保護(hù)措施: 安裝自動開關(guān);安裝熔斷器.6電磁和電磁感應(yīng);6.1磁的基本知識任一磁鐵均有兩個磁極,即N極(北極)和S極(南極).同性磁極相斥,異性磁極相吸.磁場: 受到磁性影響的區(qū)域,顯示出穿越區(qū)域的電荷或置于該區(qū)域中的磁極會受到機(jī)械力的作用;也可稱磁鐵能吸鐵的空間,稱為磁場.磁材料: 硬磁材料永久磁鐵;軟磁材料電機(jī)和電磁鐵的鐵芯.6.2電流的磁效應(yīng)定義: 載流導(dǎo)體周圍存在著磁場,即電流產(chǎn)生磁場(電能生磁)稱電流的磁效應(yīng).磁效應(yīng)的作用: 能夠容易的控制磁場的產(chǎn)生和消失,電

13、動機(jī)和測量磁電式儀表的工作原理就是磁效應(yīng)的作用.通電導(dǎo)線(或線圈)周圍磁場(磁力線)的方向判別,可用右手定則來判斷:通電直導(dǎo)線磁場方向的判斷方法: 用右手握住導(dǎo)線,大拇指指向電流方向,則其余四指所指的方向就是磁場的方向.線圈磁場方向的判斷方法: 將右手大拇指伸直,其余四指沿著電流方向圍繞線圈,則大拇指所指的方向就是磁場方向.通電導(dǎo)線在磁場中受力的方向,用電動機(jī)左手定則確定: 伸出左手使掌心迎著磁力線,即磁力線透直穿過掌心,伸直的四指與導(dǎo)線中的電流方向一致,則與四指成直角的大拇指所指方向就是導(dǎo)線受力的方向.6.3電磁感應(yīng)感應(yīng)電動勢的產(chǎn)生: 當(dāng)導(dǎo)體與磁線之間有相對切割運(yùn)動時,這個導(dǎo)體就有電動勢產(chǎn)生

14、.磁場的磁通變化時,回路中就有電勢產(chǎn)生,以上現(xiàn)象稱為電磁感應(yīng)現(xiàn)象.由電磁感應(yīng)現(xiàn)象產(chǎn)生的電動勢叫感應(yīng)電動勢.由感應(yīng)電動勢產(chǎn)生的電流叫感應(yīng)電流.自感: 由于線圈(或回路)本身電流的變化而引起線圈(回路)內(nèi)產(chǎn)生電磁感應(yīng)的現(xiàn)象,叫自感現(xiàn)象.由自感現(xiàn)象而產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢叫做自感電動勢.互感: 在同一導(dǎo)體內(nèi)設(shè)有兩組線圈,電流通過一組線圈時,線圈內(nèi)產(chǎn)生磁通并穿越線圈,而另一組則能產(chǎn)生感應(yīng)電動勢.這種現(xiàn)象叫做互感7常用工業(yè)分析概述：X62W萬能銑床是一種運(yùn)動形式較復(fù)雜的一種精加工機(jī)床。其機(jī)械獨立運(yùn)動方式由三個部分組成。即：主軸運(yùn)動、進(jìn)給運(yùn)動、冷卻運(yùn)動。 主軸是在空載時直接啟動，為完成順銑與逆銑功能，要求有正反

15、轉(zhuǎn)兩種運(yùn)行方式。為提高工作效率要求停車采用反接制動。進(jìn)給分為縱向、橫向、和垂直三個運(yùn)行方向。主要通過機(jī)械操作手柄來實現(xiàn)運(yùn)動方向的改變，滿足加工需要。同時，為提高生產(chǎn)效率和對機(jī)械裝置的保護(hù)，須有快速移動和限位控制。冷卻泵只要求正轉(zhuǎn)運(yùn)行。通過帶動冷卻泵，供給銑削用的冷卻液。為了保證主軸和進(jìn)給變速時變速箱內(nèi)齒輪易于嚙合，減少齒輪端面的沖擊，要求有變速沖動（即電動機(jī)稍微轉(zhuǎn)動一下）。7.1 主電路分析主軸運(yùn)動（M1）1.主軸啟動（KM3）由倒順開關(guān)SA5實現(xiàn)順銑和逆銑。合上電源開關(guān)QS，主軸電機(jī)啟動運(yùn)行，其工作電流路徑為：電源FU1KM3SA5FR1M1，電動機(jī)M1運(yùn)行（正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)）2.反接制動（KM2）合上電源開關(guān)QS，主軸電機(jī)M1反接制動，其工作電流路徑為：電源FU1KM2RSA