自動化元件電機拖動緒論

1、自動化元件自動化元件第一章第一章 緒論緒論v 課程目的課程目的v 課程內(nèi)容課程內(nèi)容v 教學相關問題教學相關問題v 基本知識回顧基本知識回顧自動控制系統(tǒng)應用廣泛，從航空航天、工自動控制系統(tǒng)應用廣泛，從航空航天、工業(yè)生產(chǎn)到日常生活，無處不在！是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)到日常生活，無處不在！是現(xiàn)代工程中非常重要的技術。程中非常重要的技術。掌握和具備專業(yè)系統(tǒng)的思維、方法和技術掌握和具備專業(yè)系統(tǒng)的思維、方法和技術對自動控制系統(tǒng)進行分析、設計與創(chuàng)新！對自動控制系統(tǒng)進行分析、設計與創(chuàng)新！ 課程目的課程目的阿爾法磁譜儀南極科考支撐平臺四軸穩(wěn)定轉(zhuǎn)臺電視成像制導軋鋼熱軋生產(chǎn)自動化輸送線機器人焊接裝配數(shù)控機床電動自行車電風扇清

2、潔機器人機器狗汽車電子系統(tǒng)智能家居控制控制系統(tǒng)分解控制系統(tǒng)分解位置反饋位置反饋輸入信號輸入信號偏差偏差主要構成元件主要構成元件v執(zhí)行元件執(zhí)行元件驅(qū)動控制對象，控制或改變被控量。驅(qū)動控制對象，控制或改變被控量。v測量元件測量元件（傳感器、變送器），將被測量檢（傳感器、變送器），將被測量檢測出來并轉(zhuǎn)換成容易處理的量（如電壓）。測出來并轉(zhuǎn)換成容易處理的量（如電壓）。v放大元件放大元件將微弱信號放大，以便驅(qū)動執(zhí)行元將微弱信號放大，以便驅(qū)動執(zhí)行元件。如功率放大器。件。如功率放大器。v補償元件補償元件（校正元件）（校正元件） 為了確保系統(tǒng)穩(wěn)定并為了確保系統(tǒng)穩(wěn)定并使系統(tǒng)達到規(guī)定的性能指標，控制系統(tǒng)的設使系統(tǒng)

3、達到規(guī)定的性能指標，控制系統(tǒng)的設計者增加的元件。計者增加的元件。學習主要學習主要電磁類執(zhí)行元件和測量元件電磁類執(zhí)行元件和測量元件的結的結構、原理、特性及常用控制線路。構、原理、特性及常用控制線路。了解結構，熟悉原理，掌握特性，正確使了解結構，熟悉原理，掌握特性，正確使用！用！ 課程目的課程目的電磁元件在磁場參與下進行機械能與電能電磁元件在磁場參與下進行機械能與電能或電能與電能之間的轉(zhuǎn)換。包括拖動電機、或電能與電能之間的轉(zhuǎn)換。包括拖動電機、控制電機和電磁測量元件。控制電機和電磁測量元件。課程內(nèi)容主要包括：課程內(nèi)容主要包括：v直流電機直流電機v變壓器變壓器v交流電機交流電機v常用低壓電器及控制線路

4、常用低壓電器及控制線路v幾種特殊電機及測量元件幾種特殊電機及測量元件 課程內(nèi)容課程內(nèi)容課程特點課程特點v涉及知識面廣，機械、電磁、力學等綜涉及知識面廣，機械、電磁、力學等綜合作用。合作用。掌握基本定律，抓緊主要問掌握基本定律，抓緊主要問題。題。v專業(yè)基礎課，即是基礎理論課，又具有專業(yè)基礎課，即是基礎理論課，又具有專業(yè)性。專業(yè)性。理論與實踐結合，建立工程理論與實踐結合，建立工程的思想。的思想。課程之間的關系高等數(shù)學大學物理電路原理基礎理論專業(yè)技術橋梁運動控制過程控制電氣傳動電力系統(tǒng)自控原理電力電子電子技術檢測技術學習方法基本結構物理模型數(shù)學模型運行特性感性認識工程實物基本概念機電磁熱電磁關系基本

5、方法基本方程等效電路相 量 圖特殊問題知識拓展擴大視野基本原理工作原理性能高低特性好壞參考書目參考書目v電機原理及拖動（第電機原理及拖動（第2版）版）， 彭鴻才彭鴻才，機械，機械工業(yè)出版社工業(yè)出版社 v自動控制元件，馮越，姜艷姝，中國電力出自動控制元件，馮越，姜艷姝，中國電力出版社版社v現(xiàn)代電氣控制及PLC應用技術（第2版），王永華 ，北京航空航天出版社v電機及拖動基礎（第四版），顧繩谷，機械工業(yè)出版社考核方法考核方法必修，必修，2學分，學分，32學時學時實驗安排實驗安排期末考試成績（閉卷）期末考試成績（閉卷）+平時成績（作業(yè)平時成績（作業(yè)+課堂表現(xiàn)）課堂表現(xiàn)）v地點：四牌樓校區(qū)動力樓119v

6、交通：統(tǒng)一安排校車v人數(shù)：每次40人v時間：分三次左右完成基本知識回顧基本知識回顧v磁場磁場磁場強弱及方向：磁感應強度磁場強弱及方向：磁感應強度 ，簡稱磁密，簡稱磁密，表示為單位面積的磁通量。表示為單位面積的磁通量。1.電磁學基本知識：電磁學基本知識：SB v磁場強度磁場強度磁介質(zhì)中的磁場強弱，磁介質(zhì)中的磁場強弱， : 為磁導率。取決于磁路介質(zhì)，對鐵磁材料還為磁導率。取決于磁路介質(zhì)，對鐵磁材料還取決于其飽和程度。取決于其飽和程度。 BH HBv全電流定律（安培環(huán)路定律）全電流定律（安培環(huán)路定律）描述磁場強度與產(chǎn)生它的電流之間的關系。描述磁場強度與產(chǎn)生它的電流之間的關系。設空間有設空間有N根載流

7、導體，環(huán)繞載流導體的任根載流導體，環(huán)繞載流導體的任一磁通閉合回路中，磁場強度切線方向沿回一磁通閉合回路中，磁場強度切線方向沿回路的線積分等于回路包圍電流的代數(shù)和。路的線積分等于回路包圍電流的代數(shù)和。電流的符號由右手螺旋法則確定：導體電流的方向與積分路徑的方向呈右手螺旋關系時，該電流為正，反之為負lHdlI 1ni iiH lNI v磁路磁路磁通行經(jīng)的路徑。描述磁勢與磁通關系（可磁通行經(jīng)的路徑。描述磁勢與磁通關系（可與電路相比較，將磁通比擬為電流）與電路相比較，將磁通比擬為電流）磁動勢：磁動勢：F=Ni磁阻磁阻Rm=l /Sl為磁路的長度，S為磁路截面積則磁路歐姆定律為則磁路歐姆定律為=F/Rm

8、v鐵磁材料磁化特性鐵磁材料磁化特性 鐵磁性材料磁導率鐵磁性材料磁導率 是真空磁導率是真空磁導率 0 的的20006000倍。倍。 不是恒量，隨磁場強度不是恒量，隨磁場強度H變化。變化。當超過臨界溫度（居里點）時，磁導率降到真當超過臨界溫度（居里點）時，磁導率降到真空磁導率空磁導率 。 磁化特性用磁化特性用磁化磁化 曲線曲線表示表示 。 軟磁材料：軟磁材料： 磁滯回線狹窄，磁導率高。如磁滯回線狹窄，磁導率高。如硅鋼片、純鐵、鑄鋼等。常用來作電機、變硅鋼片、純鐵、鑄鋼等。常用來作電機、變壓器的鐵心。壓器的鐵心。 硬磁材料：硬磁材料：磁滯回線較寬，常用作永磁體。磁滯回線較寬，常用作永磁體。 磁滯損耗

9、：磁滯損耗：磁滯指磁滯指B的變化滯后于的變化滯后于H的變化。的變化。 鐵磁材料在交變磁場作用下反復磁化時將要鐵磁材料在交變磁場作用下反復磁化時將要發(fā)熱，引起的損耗。磁滯損耗與頻率發(fā)熱，引起的損耗。磁滯損耗與頻率f成正比成正比，磁滯回線，磁滯回線 的面積越大，磁滯損耗也越大。的面積越大，磁滯損耗也越大。 渦流損耗：渦流損耗：鐵磁材料處于交變的外磁場中時鐵磁材料處于交變的外磁場中時，鐵心中還會產(chǎn)生渦流，渦流在鐵心中引起，鐵心中還會產(chǎn)生渦流，渦流在鐵心中引起熱損耗。鐵心采用片狀的并有絕緣薄膜的材熱損耗。鐵心采用片狀的并有絕緣薄膜的材料疊壓而成，就是為了減少渦流損耗料疊壓而成，就是為了減少渦流損耗 。

10、 鐵心損耗（鐵耗）：磁滯損耗鐵心損耗（鐵耗）：磁滯損耗+渦流損耗。渦流損耗。v電磁感應定律電磁感應定律交變磁場會產(chǎn)生電場，使導體中產(chǎn)生感應電勢交變磁場會產(chǎn)生電場，使導體中產(chǎn)生感應電勢。定義線圈的總磁鏈定義線圈的總磁鏈 則感應電勢則感應電勢引起磁通變化的原因：引起磁通變化的原因：(1)交變電場引起磁通隨時間變化。交變電場引起磁通隨時間變化。(2)磁通不變，線圈位置改變，磁鏈相應變化。磁通不變，線圈位置改變，磁鏈相應變化。ii =W d= -det將磁鏈可以看成是時間和位移的函數(shù)，即將磁鏈可以看成是時間和位移的函數(shù)，即=(t,x)，則有：，則有：變壓器電勢：變壓器電勢：旋轉(zhuǎn)電勢：旋轉(zhuǎn)電勢：d=d

11、+dtxtx TRdd= -= -=+ddxeeettxt T= -te Rd= -= -dxeVxtx 導線切割磁力線導線切割磁力線電感不變的線圈電感不變的線圈e = Blvd-dIe = Lt磁場中的載流導體會受電磁力。磁場中的載流導體會受電磁力。均均均勻磁場中載流導體受到的力：均勻磁場中載流導體受到的力：方向：左手定則，手心對磁場方向：左手定則，手心對磁場方向，四指指向電流方向，大方向，四指指向電流方向，大拇指指向為電磁力方向。拇指指向為電磁力方向。如電機轉(zhuǎn)子半徑為如電機轉(zhuǎn)子半徑為r，則電磁轉(zhuǎn)矩為：，則電磁轉(zhuǎn)矩為： =FBlI=TBlIrv電磁力定律電磁力定律（1）基爾霍夫電流定律：）基爾霍夫電流定律：任何瞬時從節(jié)點流出的電流等于流入的電流。任何瞬時從節(jié)點流出的電流等于流入的電流。 （2）基爾霍夫電壓定律：）基爾霍夫電壓定律：任一電路中沿某一方向環(huán)繞一周，該回路內(nèi)所有電任一電路中沿某一方向環(huán)繞一周，該回路內(nèi)所有電勢的代數(shù)和等于所有電壓降的代數(shù)和。勢的代數(shù)和等于所有電壓降的代數(shù)和。（3）參考方向）參考方向規(guī)定電壓、電流的和回路參考方向，電量參考方向規(guī)定電壓、電流的和回路參考方向，電量參考方向與回路方向一致取正，反