某大學(xué)理工鋼鐵冶金行業(yè)管理知識學(xué)

鋼

鐵

冶

金

學(xué)

蘭州理工大學(xué)材料學(xué)院中國冶金的輝煌歷史

發(fā)展與人文

千錘鋼、百煉鋼-------------千錘百煉煉、鍛--------------鍛煉模、范---------------------模范龍泉寶劍（歐冶子）----千錘百煉

灌鋼

原理及工藝比較

鋼----鐵碳----氧化鍛造---軋制

能源環(huán)保木----煤------焦------電電（煤、水、風(fēng)、太陽能、核、核聚變）

流程鐵礦石石灰石鐵礦粉原料堆場原料原料煉鐵原料堆場取料機在作業(yè)燒結(jié)機在生產(chǎn)燒結(jié)礦焦爐焦炭高爐系統(tǒng)高爐系統(tǒng)寶鋼高爐全貌萊鋼1880立高爐工程夜本鋼高爐寶鋼集團有限公司參考書1.曲英主編，《煉鋼學(xué)原理》，冶金工業(yè)出版社。2.徐文派主編，《轉(zhuǎn)爐煉鋼學(xué)》，冶金工業(yè)出版社。3.章天華等編，《煉鐵》，冶金工業(yè)出版社。4.成蘭伯.高爐煉鐵工藝及計算，冶金工業(yè)出版社，19915.陳新民主編，《火法冶金過程物理化學(xué)》，冶金工業(yè)出版社。王筱留，鋼鐵冶金學(xué)（煉鐵部分)（第二版），冶金工業(yè)出版社，20007.陳家祥，鋼鐵冶金學(xué)（煉鋼部分），冶金工業(yè)出版社，20048.煉鐵

章天華

冶金工業(yè)出版社

1986

9.鐵冶金學(xué)

文光遠

重慶大學(xué)出版

1993

10.煉鋼工藝學(xué)

高澤平

冶金工業(yè)出版社

200611.

電弧爐煉鋼工藝與設(shè)備

沈才芳

冶金工業(yè)出版社

200212.煉鋼學(xué)、煉鐵學(xué)北京科技大學(xué)主要授課內(nèi)容第一章：現(xiàn)代高爐煉鐵工藝第二章：高爐煉鐵原料第三章：高爐煉鐵基礎(chǔ)理論第四章：高爐爐料和煤氣運動第五章：高爐強化冶煉第六章：非高爐煉鐵第一章現(xiàn)代高爐煉鐵工藝1.1我國鋼鐵生產(chǎn)情況1.2煉鐵生產(chǎn)流程1.3高爐本體1.4高爐煉鐵原料及產(chǎn)品1.5高爐生產(chǎn)主要技術(shù)經(jīng)濟指標1.1我國鋼鐵生產(chǎn)情況78年1億噸，07年鋼產(chǎn)量4.89億噸，日本鋼鐵產(chǎn)量為1.2億噸。09年年產(chǎn)6億噸，10年7.4億噸（世界14.14億噸），11年6.83億噸,12年8億噸,2013年鋼材產(chǎn)量達10.6762億噸，同比增長11.4%；2014預(yù)計8億噸鋼廠2013年2012年變化（%）名次產(chǎn)量名次產(chǎn)量安賽樂米塔爾191.2188.23.4新日鐵住金248.2247.90.7河北鋼鐵345.8342.87.0寶鋼集團443.9442.72.8武鋼集團539.3636.47.9浦項636.4537.9-4.0江蘇沙鋼735.1732.38.7鞍鋼集團833.71030.211.6首鋼931.5831.40.3JFE1031.2930.42.52013年世界前10大鋼廠粗鋼產(chǎn)量和排名（單位：百萬噸）2001-2011年中國鐵礦石消耗量(萬噸)

2001-2011年中國粗鋼表觀消費量（萬噸）

20081996199820002002200420060.00.51.01.52.02.53.03.54.04.5礦石進口量鋼產(chǎn)量鋼產(chǎn)量和礦石進口量，億噸2007年鐵礦石原礦總量8.05億噸左右，進口鐵礦石總量為3.7億噸左右10年鐵礦石原礦總量10億噸左右，進口鐵礦石總量為6.2億噸左右，鐵礦石對外依存63%左右。項目2008年1-10月進口量比重2007年全年量比重全部進口量：37669

38309

其中：1、澳大利亞15535

41.2%14560

38.0%2、巴西8526

22.6%9763

25.5%3、印度7676

20.4%7937

20.7%4、南非1217

3.2%1223

3.2%5、烏克蘭627

1.7%228

0.6%6、印度尼西亞598

1.6%442

1.2%7、伊朗489

1.3%504

1.3%進口鐵礦石國家及量（萬噸）2013鐵礦石進口8.19億噸，較2012年的7.44億噸增長10.2%；進口總額1057.28億美元，同比增長10.4%。1.2煉鐵生產(chǎn)流程礦山精礦粉礦塊礦球團礦燒結(jié)礦焦化廠焦炭

制粉車間煤粉

熱風(fēng)爐

鼓風(fēng)機高爐鐵水爐渣高爐煤氣鑄造生鐵鑄鐵機煉鋼生鐵水泥廠轉(zhuǎn)爐軋鋼煉鋼廠發(fā)電廠噴吹燃料熔劑高爐的五大系統(tǒng)高爐的原料系統(tǒng)稱量料斗送風(fēng)系統(tǒng)送風(fēng)系統(tǒng)之——熱風(fēng)爐原料系統(tǒng)之一——上料皮帶爐頂布料1.3高爐本體:爐頂法蘭標高；：風(fēng)口中心線標高；：鐵口中心線標高；：爐底水冷管中心線標高；：鐵口中心線至料線零位之間的高度，稱為有效高度；：鐵口中心線至爐頂鋼圈（爐頂法蘭）之間的高度，稱為高爐全高；料線零位：是測定料面高度的基準點。鐘式爐頂：大鐘開啟時大鐘的底邊；無鐘爐頂：爐喉鋼磚的轉(zhuǎn)折點處或鋼磚頂部。礦石

焦炭塊狀帶焦炭天窗軟熔帶滴落帶風(fēng)口帶及回旋區(qū)渣鐵貯存區(qū)（爐缸區(qū)）爐身爐喉爐腰爐腹爐缸高爐內(nèi)型及各區(qū)域分布示意圖

焦炭疏松區(qū)死料柱高爐區(qū)域劃分鐵礦石焦炭熔劑高爐煤氣爐塵上渣鐵水、下渣鼓風(fēng)、煤粉爐腹爐缸爐腰爐身爐喉原料：1）鐵礦石燒結(jié)礦球團礦塊礦2）焦炭3）熔劑：螢石石灰石

白云石

硅石

錳礦4）煤粉5）鼓風(fēng)：噸鐵原料消耗：

鐵礦石：1.6-1.8t/tFe焦炭：250-500kg/tFe

煤粉：100-250kg/tFe熔劑：0-400kg/tFe

鼓風(fēng)：1700-2200Nm3/tFe（1）塊狀帶：礦焦保持裝料時的分層狀態(tài)，與布料形式及粒度有關(guān)，占BF總體積60%±（200~1100℃）

主要反應(yīng)：水分蒸發(fā)結(jié)晶水分解除CaCO3外的其它MCO3分解間接還原碳素沉積反應(yīng)（2CO=C+CO2）（2）軟熔帶：礦石層開始熔化與焦炭層交互排列，焦炭層也稱“焦窗”形狀受煤氣流分布與布料影響，可分為正V型，倒V型，W型

主要反應(yīng)：Fe的直接還原Fe的滲碳CaCO3分解收S（焦炭中的S向渣、金、氣三相分布）碳的氣化反應(yīng)：C+CO2=2CO區(qū)域劃分（3）滴落帶：主要由焦炭床組成，熔融狀態(tài)的渣鐵穿越焦炭床。

主要反應(yīng)：Fe、Mn、Si、P、Cr的直接還原，F(xiàn)e的滲C（4）回旋區(qū)：焦炭在鼓風(fēng)作用下一面做回旋運動一面燃燒，是高爐熱量發(fā)源地（C的不完全燃燒），高爐唯一的氧化區(qū)域。

主要反應(yīng)：

C+O2=CO2CO2+C=2COFe及合金元素的氧化（5）渣鐵貯存區(qū)（爐缸區(qū)）：渣鐵分層存在，焦炭浸泡其中。

主要反應(yīng)：渣鐵間脫S，Si、Mn等元素氧化還原（特點3個、主要冶煉過程3個）1.4高爐產(chǎn)品及副產(chǎn)品1)鐵水：C、Si、Mn、P、S，1450～1550℃。生鐵規(guī)格：煉鋼生鐵[Si]<1.25%：L04、L08、L10

；鑄造生鐵[Si]≥1.25%：Z14、Z18、Z22、Z26、Z30、Z34

。我國生鐵產(chǎn)品國家標準鐵種煉鋼生鐵鑄造生鐵牌號煉04煉08煉10鑄34鑄30鑄26鑄22鑄18鑄14代號L04L08L10Z34Z30Z26Z22Z18Z14Si≤0.45>0.45~0.85>0.85~1.25>3.2~3.6>2.8~3.2>2.4~2.8>2.0~2.4>1.6~2.0>1.25~1.6Mn一組二組三組≤0.3＞0.3~0.5＞0.5＜0.5＞0.5~0.9＞0.9~1.3P一級二級三級四級五級≤0.15＞0.15~0.25＞0.25~0.4≤0.06＞0.06~0.1＞0.1~0.2＞0.2~0.4＞0.4~0.9S特類一類二類三類≤0.02＞0.02~0.03＞0.03~0.05＞0.05~0.07≤0.03≤0.04≤0.050.040.050.062)

高爐煤氣

CO、CO2、N2、H2、CH4

2000m3/tFe左右（2560kg/tFe），70%以上燒熱風(fēng)爐。3)

爐渣

SiO2、CaO、Al2O3、MgO、MnO、FeO、S

（R=1.0～1.3）,200～500kg/tFe，溫度比鐵水高50～100℃。4)

爐塵

20～100kg/tFe。1.5高爐生產(chǎn)主要技術(shù)經(jīng)濟指標1）有效容積利用系數(shù)：每米3高爐有效容積每天生產(chǎn)的鐵水量（t/m3.d）（1.8-4.0）。

有效容積利用系數(shù)=日產(chǎn)量/高爐有效容積2）焦比K：冶煉一噸生鐵消耗的焦炭量（kg/t）（250-550）

焦比K=每天裝入高爐的焦炭量（kg

)/高爐每天出鐵量(t)3）煤比M：冶煉每噸生鐵消耗的煤粉量（kg/t）（80-230）

煤比K=每天裝入高爐的煤量（kg

)/高爐每天出鐵量(t)4）噴煤率=

5）綜合焦比：6)折算綜合焦比：

生鐵牌號折算系數(shù)生鐵牌號折算系數(shù)

煉鋼生鐵1.0Z141.14Z181.18Z221.22Z261.26Z301.30Z341.34

硅鐵2.0

錳鐵2.5

鏡鐵1.5各種生鐵的折算系數(shù)7)冶煉強度I(0.8-1.0)

每米3高爐有效容積每天消耗的（干）焦炭量：

8）綜合冶煉強度(0.9-1.15)

或9）爐缸燃燒強度：

每米2爐缸截面積每天消耗的焦炭量：10）焦炭負荷：一批爐料=批礦+批焦焦炭負荷=批礦/批焦=11）休風(fēng)率=規(guī)定的日歷作業(yè)時間=日歷時間-計劃大中修時間和封爐時間12）生鐵合格率13）煉鐵工序能耗：每月、年或季度內(nèi)（1）高爐生產(chǎn)系統(tǒng)：原料供給、高爐本體、渣鐵處理、鼓風(fēng)、熱風(fēng)爐、噴吹燃料、給排水、碾泥等；（2）輔助生產(chǎn)系統(tǒng)：機修、化驗、計量、環(huán)保等；（3）直接為煉鐵生產(chǎn)服務(wù)的附屬系統(tǒng)（廠內(nèi)食堂、浴室、保健站、休息室、生產(chǎn)管理和調(diào)度指揮系統(tǒng)等）所消耗的各種能源的實物消耗量，扣除回收利用的能源，并折算成標準煤（7000kcal/t或29300kJ/t）后與該段時間內(nèi)生鐵產(chǎn)量之比。我國重點企業(yè)的煉鐵工序能耗約500kg標準煤/噸鐵，噸鋼綜合能耗800~1000kg標準煤/噸鋼。謝謝觀看/歡迎下載BYFAITHIMEANAVISIONOFGOODONECHERISHESANDTHEENTHUSIASMTHATPUSHESONETOSEEKITSFULFILLMENTREGARDLESSOFOBSTACLES.BYFAITHIBYFAITH2009電子大賽電機部分培訓(xùn)一、直流電機（）匯報人姓名圖4為采用內(nèi)部集成有兩個橋式電路的專用芯片L298所組成的電機驅(qū)動電路。驅(qū)動芯片L298是驅(qū)動二相和四相步進電機的專用芯片，我們利用它內(nèi)部的橋式電路來驅(qū)動直流電機，這種方法有一系列的優(yōu)點。每一組PWM波用來控制一個電機的速度，而另外兩個I/O口可以控制電機的正反轉(zhuǎn)，控制比較簡單，電路也很簡單，一個芯片內(nèi)包含有8個功率管，這樣簡化了電路的復(fù)雜性，如圖所示IOB10、IOB11控制第一個電機的方向，IOB8輸入的PWM控制第一個電機的速度；IOB12、IOB13控制第二個電機的方向，IOB9輸入的PWM控制第二個電機的速度。

）

步進電機是利用電磁鐵的作用原理，將脈沖信號轉(zhuǎn)換為線位移或角位移的電機。每來一個電脈沖，步進電機轉(zhuǎn)動一定角度，帶動機械移動一小段距離。特點:（1）來一個脈沖，轉(zhuǎn)一個步距角。（2）控制脈沖頻率，可控制電機轉(zhuǎn)速。（3）改變脈沖順序，可改變轉(zhuǎn)動方向。應(yīng)用：由于步進電動機的這一工作職能正好符合數(shù)字控制系統(tǒng)要求，因此它在數(shù)控機床、鐘表工業(yè)及自動記錄儀等方面都有很廣泛的應(yīng)用二、步進電動機及其控制種類：勵磁式和反應(yīng)式兩種。勵磁式步進電機的轉(zhuǎn)子上有勵磁線圈，依靠電磁轉(zhuǎn)矩工作。反應(yīng)式步進電機的轉(zhuǎn)子上沒有勵磁線圈。依靠變化的的磁阻生成磁阻轉(zhuǎn)矩工作。應(yīng)用最廣泛，它有兩相、三相、多相之分。三相反應(yīng)式步進電動機的原理結(jié)構(gòu)圖如下：ABCIAIBIC

定子內(nèi)圓周均勻分布著六個磁極，磁極上有勵磁繞組，每兩個相對的繞組組成一相。采用Y連接，轉(zhuǎn)子有四個齒。定子轉(zhuǎn)子1、步進電機的結(jié)構(gòu)2、步進電機的工作原理

由于磁力線總是要通過磁阻最小的路徑閉合，因此會在磁力線扭曲時產(chǎn)生切向力，而形成磁阻轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動?，F(xiàn)以BCIAIBIC的通電順序，使三相繞組輪流通入直流電流，觀察轉(zhuǎn)子的運動情況。ABCA（1）三相單三拍（FLASH）CA'BB'C'A3412

A相繞組通電，B、C相不通電。氣隙產(chǎn)生以A-A為軸線的磁場，而磁力線總是力圖從磁阻最小的路徑通過，故電動機轉(zhuǎn)子受到一個反應(yīng)轉(zhuǎn)矩，在此轉(zhuǎn)矩的作用下，轉(zhuǎn)子必然轉(zhuǎn)到左圖所示位置：1、3齒與A、A′極對齊?！叭唷敝溉嗖竭M電機；“單”指每次只能一相繞組通電；“三拍”指通電三次完成一個通電循環(huán)。CA'BB'C'A3412

同理，B相通電時，轉(zhuǎn)子會轉(zhuǎn)過30角，2、4齒和B、B′磁極軸線對齊；當C相通電時，轉(zhuǎn)子再轉(zhuǎn)過30角，1、3齒和C′、C磁極軸線對齊。1C'342CA'BB'ACA'BB'C'A3412

這種工作方式下，三個繞組依次通電一次為一個循環(huán)周期，一個循環(huán)周期包括三個工作脈沖，所以稱為三相單三拍工作方式。按ABCA……的順序給三相繞組輪流通電，轉(zhuǎn)子便一步一步轉(zhuǎn)動起來。每一拍轉(zhuǎn)過30°(步距角)，每個通電循環(huán)周期(3拍)磁場在空間旋轉(zhuǎn)了360°而轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過90°(一個齒距角)。CA'BB'C'A3412CA'BB'C'A3412

A相通電，轉(zhuǎn)子1、3齒與A、A'對齊。

A、B相同時通電，A、A'磁極拉住1、3齒，B、B'磁極拉住2、4齒，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過15，到達左圖所示位置。按AABBBCC

CA的順序給三相繞組輪流通電。這種方式可以獲得更精確的控制特性。（2）三相六拍（FLASH）CA'BB'C'A3412B相通電，轉(zhuǎn)子2、4齒與B、B′對齊,又轉(zhuǎn)過15。3412CA'BB'C'AB、C相同時通電，C'、C

磁極拉住1、3齒，B、B'磁極拉住2、4齒，轉(zhuǎn)子再轉(zhuǎn)過15。三相反應(yīng)式步進電動機的一個通電循環(huán)周期如下：AABBBCC

CA，每個循環(huán)周期分為六拍。每拍轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過15（步距角），一個通電循環(huán)周期(6拍)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過90(齒距角)。與單三拍相比，六拍驅(qū)動方式的步進角更小，更適用于需要精確定位的控制系統(tǒng)中。AB通電CA'BB'C'A3412BC通電3412CA'BB'C'ACA通電CA'BB'C'A3412與單三拍方式相似，雙三拍驅(qū)動時每個通電循環(huán)周期也分為三拍。每拍轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過30(步距角)，一個通電循環(huán)周期(3拍)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過90(齒距角)。（3）三相雙三拍（FLASH）按ABBCCA的順序給三相繞組輪流通電。每拍有兩相繞組同時通電。

從以上對步進電機三種驅(qū)動方式的分析可得步距角計算公式：—步距角Zr

—轉(zhuǎn)子齒數(shù)m—每個通電循環(huán)周期的拍數(shù)實用步進電機的步距角多為3和1.5。為了獲得小步距角，電機的定子、轉(zhuǎn)子都做成多齒的。相數(shù)：產(chǎn)生不同對極N、S磁場的激磁線圈對數(shù)。常用m表示。拍數(shù)：完成一個磁場周期性變化所需脈沖數(shù)或?qū)щ姞顟B(tài)用n表示，或指電機轉(zhuǎn)過一個齒距角所需脈沖數(shù)，以四相電機為例，有四相四拍運行方式即AB-BC-CD-DA-AB，四相八拍運行方式即A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A.步距角：對應(yīng)一個脈沖信號，電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的角位移用θ表示。θ=360度/（轉(zhuǎn)子齒數(shù)*運行拍數(shù)），以常規(guī)二、四相，轉(zhuǎn)子齒為50齒電機為例。四拍運行時步距角為θ=360度/（50*4）=1.8度（俗稱整步），八拍運行時步距角為θ=360度/（50*8）=0.9度（俗稱半步）。3.步進電機的靜態(tài)指標術(shù)語定位轉(zhuǎn)矩：電機在不通電狀態(tài)下，電機轉(zhuǎn)子自身的鎖定力矩（由磁場齒形的諧波以及機械誤差造成的）靜轉(zhuǎn)矩：電機在額定靜態(tài)電作用下，電機不作旋轉(zhuǎn)運動時，電機轉(zhuǎn)軸的鎖定力矩。此力矩是衡量電機體積（幾何尺寸）的標準，與驅(qū)動電壓及驅(qū)動電源等無關(guān)。雖然靜轉(zhuǎn)矩與電磁激磁安匝數(shù)成正比，與定齒轉(zhuǎn)子間的氣隙有關(guān)，但過分采用減小氣隙，增加激磁安匝來提高靜力矩是不可取的，這樣會造成電機的發(fā)熱及機械噪音。1)步距角精度

步進電機每轉(zhuǎn)過一個步距角的實際值與理論值的誤差。用百分比表示：誤差/步距角*100%。不同運行拍數(shù)其值不同，四拍運行時應(yīng)在5%之內(nèi)，八拍運行時應(yīng)在15%以內(nèi)。2)失步

電機運轉(zhuǎn)時運轉(zhuǎn)的步數(shù)，不等于理論上的步數(shù)。稱之為失步。3)失調(diào)角

轉(zhuǎn)子齒軸線偏移定子齒軸線的角度，電機運轉(zhuǎn)必存在失調(diào)角，由失調(diào)角產(chǎn)生的誤差，采用細分驅(qū)動是不能解決的。4)最大空載起動頻率

4.步進電機動態(tài)指標及術(shù)語電機在某種驅(qū)動形式、電壓及額定電流下，在不加負載的情況下，能夠直接起動的最大頻率。5)最大空載的運行頻率

電機在某種驅(qū)動形式，電壓及額定電流下，電機不帶負載的最高轉(zhuǎn)速頻率。6)運行矩頻特性

電機在某種測試條件下測得運行中輸出力矩與頻率關(guān)系的曲線稱為運行矩頻特性，這是電機諸多動態(tài)曲線中最重要的，也是電機選擇的根本依據(jù)。如圖2所示：圖2力矩與頻率曲線圖環(huán)形分配器、功率放大器以及其它控制線路組合構(gòu)成步進電機的驅(qū)動系統(tǒng)，其方框圖如圖4，在下一節(jié)的方案選擇時，也是按照驅(qū)動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)來進行。5.步進電機驅(qū)動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖4步進電機驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖基本原理作用如下：

(1)控制換相順序

通電換相這一過程稱為脈沖分配。例如：三相步進電機的三拍工作方式，其各相通電順序為A-B-C,通電控制脈沖必須嚴格按照這一順序分別控制A,B,C相的通斷。

(2)控制步進電機的轉(zhuǎn)向

如果給定工作方式正序換相通電，步進電機正轉(zhuǎn)，如果按反序通電換相，則電機就反轉(zhuǎn)。

(3)控制步進電機的速度

如果給步進電機發(fā)一個控制脈沖，它就轉(zhuǎn)一步，再發(fā)一個脈沖，它會再轉(zhuǎn)一步。兩個脈沖的間隔越短，步進電機就轉(zhuǎn)得越快。調(diào)整單片機發(fā)出的脈沖頻率，就可以對步進電機進行調(diào)速。

主要元件：恒壓恒流橋式2A驅(qū)動芯片L298N、光電耦合器TLP521-4

工作電壓方式：直流

工作電壓：信號端4~6V、控制端5~36V

調(diào)速方式：直流電動機采用PWM信號平滑調(diào)速。

特點：

1、可實現(xiàn)電機正反轉(zhuǎn)及調(diào)速。

2、啟動性能好，啟動轉(zhuǎn)矩大。3、工作電壓可達到36V，4A。

4、可同時驅(qū)動兩臺直流電機。

5、適合應(yīng)用于機器人設(shè)計及智能小車的設(shè)計中。

實例一：用L298驅(qū)動兩臺直流減速電機的電路。引腳A，B可用于PWM控制。如果機器人項目只要求直行前進，則可將IN1，IN2和IN3，IN4兩對引腳分別接高電平和低電平，僅用單片機的兩個端口給出PWM信號控制A，B即可實現(xiàn)直行、轉(zhuǎn)彎、加減速等動作。

實例二：用L298實現(xiàn)二相步進電機控制。將IN1，IN2和IN3，IN4兩對引腳分別接入單片機的某個端口，輸出連續(xù)的脈沖信號。信號的快慢決定了電機的轉(zhuǎn)速。改變繞組脈沖信號的順序即可實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)。圖13L298驅(qū)動步進電機伺服電動機又稱執(zhí)行電動機。其功能是將輸入的電壓控制信號轉(zhuǎn)換為軸上輸出的角位移和角速度，驅(qū)動控制對象。伺服電動機可控性好，反應(yīng)迅速。是自動控制系統(tǒng)和計算機外圍設(shè)備中常用的執(zhí)行元件。伺服電動機可分為兩類：交流伺服電動機和直流伺服電動機三、伺服電動機及其控制1、交流伺服電動機

交流伺服電動機就是一臺兩相交流異步電機。它的定子上裝有空間互差90的兩個繞組：勵磁繞組和控制繞組，其結(jié)構(gòu)如圖所示。勵磁繞組控制繞組杯形轉(zhuǎn)子內(nèi)定子交流伺服電動機結(jié)構(gòu)圖~Uf~UcC其旋轉(zhuǎn)速度n為:n=60f(1-s)/p=n0(1-s)f:交流電源頻率(HZ)p:為磁級對數(shù)n0:電動機旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速(r/min),

n0=60f/ps:轉(zhuǎn)差率,s=(n0-n)/n0圖5—21.基本工作原理:交流伺服電動機以單相異步電動機原理為基礎(chǔ)，從圖5—2可以看出，勵磁繞組WF接到電壓為Uf的交流電網(wǎng)上，控制繞組WC接到控制電壓Uc上，當有控制信號輸入時，兩相繞組便產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。該磁場與轉(zhuǎn)子中的感應(yīng)電流相互作用產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子跟著旋轉(zhuǎn)磁場以一定的轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)動起來.放大器檢測元件控制信號+–+–控制繞組勵磁繞組+++–––11(b)相量圖交流伺服電動機的接線圖和相量圖(a）接線圖交流伺服電動機的接線圖和相量圖放大器檢測元件控制信號+–+–控制繞組勵磁繞組+++–––1勵磁繞組串聯(lián)電容C,是為了產(chǎn)生兩相旋轉(zhuǎn)磁場。適當選擇電容的大小，可使通入兩個繞組的電流相位差接近90,從而產(chǎn)生所需的旋轉(zhuǎn)磁場?？刂齐妷号c電源電壓頻率相同，相位相同或反相。勵磁繞組固定接在電源上，當控制電壓為零時，電機無起動轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)。放大器檢測元件控制信號+–+–控制繞組勵磁繞組+++–––1

若有控制電壓加在控制繞組上，且勵磁電流和控制繞組電流不同相、相位相差90度、幅值相等i1=Ikmsinωti2=Ikmsin(ωt-90)Bk=BmsinωtBj=Bmsin(ωt-90)因此便產(chǎn)生兩相旋轉(zhuǎn)磁場。在旋轉(zhuǎn)磁場的作用下，轉(zhuǎn)子便轉(zhuǎn)動起來。交流伺服電動機的特點：不僅要求它在靜止狀態(tài)下，能服從控制信號的命令而轉(zhuǎn)動，而且要求在電動機運行時如果控制電壓變?yōu)榱?，電動機立即停轉(zhuǎn)。如果交流伺服電動機的參數(shù)選擇和一般單相異步電動機相似，電動機一經(jīng)轉(zhuǎn)動，即使控制等于零，電動機仍繼續(xù)轉(zhuǎn)動，電動機失去控制，這種現(xiàn)象稱為“自轉(zhuǎn)”。什么是“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象？2.消除自轉(zhuǎn)現(xiàn)象的措施由三相異步電動機的特性可知，轉(zhuǎn)子電阻值對電動機的機械特性有較大的影響，如圖5—4所示。當轉(zhuǎn)子阻值增大到一定程度，例如圖中r23時，最大轉(zhuǎn)矩可出現(xiàn)在s=l附近。為此目的，把伺服電動機的轉(zhuǎn)子電阻r2設(shè)計得很大，使電動機在失去控制信號單相運行時，正轉(zhuǎn)矩或負轉(zhuǎn)矩的最大值均出現(xiàn)在Sm>1的地方，這樣可得出圖5—5所示的機械特性曲線。

圖5—5中曲線l為有控制電壓時伺服電機的機械特性曲線，曲線T+和T-為去掉控制電壓后，脈動磁場分解為正、反兩個旋轉(zhuǎn)磁場對應(yīng)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩曲線。曲線T為去掉控制電壓后單相供電時的合成轉(zhuǎn)矩曲線。從圖中可看出，它與異步電動機的機械特性曲線不同，是在第二和第四象限內(nèi)。當轉(zhuǎn)速n為正時，電磁轉(zhuǎn)矩T為負，當n為負時，T為正，即去掉控制電壓后，單相供電時的電磁轉(zhuǎn)矩的方向總是與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相反，所以，是一個制動轉(zhuǎn)矩。由于制動轉(zhuǎn)矩的存在，可使轉(zhuǎn)子迅速停止轉(zhuǎn)動，從而避免“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象。電機停止轉(zhuǎn)動所需要的時間，比兩相電壓Uf和Uc同時取消、單靠摩擦等制動方法所需的時間要短得多。這正是兩相交流伺服電動機在工作時，勵磁繞組始終接在電源上的原因。增大伺服電機轉(zhuǎn)子阻值r2，既有利于消除“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象，同時還使穩(wěn)定運行段加寬、啟動轉(zhuǎn)矩增大。目前通常采用高電阻材料制成的鼠籠導(dǎo)條，杯形

轉(zhuǎn)子的壁很薄，一般只有O．2～0．8mm，因而轉(zhuǎn)子阻值較大，且慣量較小。

圖5—6所示為幅值控