电气传动及控制

控制含义：未达到某种目的，对某一对象施加所需的操作，含有调节、调整、管理、监督、运用、操作等意思。

拖动电动机：直流电动机、交流电动机、控制电机。

机电传动系统包括：电源、电气控制、电动机、传动机构、工作机构。

按供电电流制式不同，设备驱动方式有直流电力拖动和交流电力拖动。

拖动形式：成组拖动（一电机、一天轴、一组设备）单台电动机拖动（一电机、一设备）多台电动机拖动（一专门电机、单一运动部件）。

电气控制系统：继电器接触器控制系统、连续控制方式和自动控制系统、可编程序控制器、计算机数字控制系统。

Tm-Tl=J(dω/dt)=（GD²/375）·（dn/dt），J-电动机轴转动惯量，dω/dt-角加速度，GD²-飞轮转矩（飞轮惯量）。

ω=2πn/60，J=GD²/4g。

拖动转矩Tm和n同向为正号，即拖动转矩，相反为制动转矩；负载转矩Tl与n同向为负号，即拖动转矩，相反为制动转矩。

Tm-Tl＞0加速状态，Tm-Tl＜0减速状态，Tm-Tl=0稳定运行状态。

转速比：传动机构为齿轮：j=n1/n2=z1/z2（成反比）。

为皮带：j=n1/n2=D2/D1（成反比）。

为蜗杆蜗轮：j=n1/n2=Z2/Z1（成反比）。

卷扬机上升时：Tl=9.55*Fv/ηc*(nM电机转速)。

卷扬机上升时：Tl=9.55ηc*Fv/(nM电机转速)。

旋转运动总转动惯量：GDz²=GDM²+GD1²/j1²+GDL²/jL²。

直线运动总转动惯量GDz²=GDM²+GD1²/j1²+GDL²/jL²+365*Gv²/nM ²。

在系统总飞轮转矩中，电机轴上转矩最大，工作机构转矩折算值其次，传动机构轴折算值最小。

负载转矩特性Tl=f(n)。

恒转矩负载特性：Tl与n无关。

电气传动控制系统课程设计解密版|电气传动控制系统电气传动控制系统课程设计一、引言 MATLAB作为一个强大的数学及仿真软件，在科研与工程中被广泛使用。

对于我们自动化系的学生而言，不论是专业发展、学术科研还是今后参加工作，认真学习MATLAB都是有很大必要的。

利用MATLAB/Simulink验证“直流电动机转速/电流双闭环PID控制方案”可以熟悉MATLAB以及Simulink的使用方法，并掌握利用MATLAB分析控制系统性能的技巧。

二、实验原理与建模 1.系统建模 (1) 额定励磁下的直流电动机的动态数学模型图1给出了额定励磁下他励直流电机的等效电路，其中电枢回路电阻R和电感L包含整流装置内阻和平波电抗器电阻与电感在内，规定的正方向如图所示。

图1 直流电动机等效电路由图1可列出微分方程如下：（主电路，假定电流连续）（额定励磁下的感应电动势）（牛顿动力学定律，忽略粘性摩擦）（额定励磁下的电磁转矩）定义下列时间常数：——电枢回路电磁时间常数，单位为s；——电力拖动系统机电时间常数，单位为s；代入微分方程，并整理后得：式中，——负载电流。

在零初始条件下，取等式两侧得拉氏变换，得电压与电流间的传递函数（1）电流与电动势间的传递函数为（2） a) b) c) 图 2 额定励磁下直流电动机的动态结构图 a) 式（1）的结构图 b)式（2）的结构图 c)整个直流电动机的动态结构图 (2) 晶闸管触发和整流装置的动态数学模型在分析系统时我们往往把它们当作一个环节来看待。

这一环节的输入量是触发电路的控制电压Uct，输出量是理想空载整流电压Ud0。

把它们之间的放大系数Ks看成常数，晶闸管触发与整流装置可以看成是一个具有纯滞后的放大环节，其滞后作用是由晶闸管装置的失控时间引起的。

下面列出不同整流电路的平均失控时间：表 1 各种整流电路的平均失控时间（f=50Hz）整流电路形式平均失控时间Ts/ms 单相半波 10 单相桥式（全波） 5 三相全波 3.33 三相桥式，六相半波1.67 用单位阶跃函数来表示滞后，则晶闸管触发和整流装置的输入输出关系为按拉氏变换的位移定理，则传递函数为（3）由于式（3）中含有指数函数，它使系统成为非最小相位系统，分析和设计都比较麻烦。

第一章电气传动与自动控制第一节电力电子器件一、填空题1.电力电子技术是依靠电力电子器件实现电能的高效率的变换和控制。

2.按照载流子导电类型分，电力电子器件可分为双极型、单极性和混合型器件。

3.晶闸管是最古老的功率器件，也是目前容量最大的功率器件。

4.所谓半导体是指其导电性介于导体和非导体之间的物质。

5.半导体器件的特征是由带电粒子在半导体中如何运动来决定的。

6.载流子在半导体中的移动形成了电流。

7.半导体器件的基础是PN结，当在结的两端施加正向电压时，就有电流流过PN结。

8.当PN结的反向电压增大到一定程度后，其反向电流就会突然增大，这种现象叫PN结的反向击穿。

反向击穿分为雪崩击穿和齐纳击穿两种。

9.场效应晶体管是一种多数载流子导电的半导体器件。

10.目前耐压最高、电流容量最大的全控型电力电子器件之一是GTO。

11.晶闸管是一种只能控制其导通，而不能控制其关断的半控型器件。

12.IGBT的选择主要有三个方面需要考虑：额定电压、额定电流和开关速度。

13.IGBT常用的保护电路由两种：过电压保护和过电流保护。

14.功率MOSFET具有工作效率高、驱动功率小、无二次击穿等优点。

15.根据反向恢复时间，功率二极管可以分为普通整流功率二极管、快恢复二极管、超快恢复二极管和肖基特二极管等。

二、选择题1.高性能的高压变频调速装置的主电路开关器件采用（ B ）。

A、快速恢复二极管B、绝缘栅双极晶体管C、电力晶体管D、功率场效应晶体管2.（ D ）的本质是一个场效应管。

A、肖特基二极管B、电力晶体管C、可关断晶闸管D、绝缘栅双极晶体管3.晶体管串联型稳压电源中的调整管工作在（ C ）状态A、饱和B、截止C、放大D、任意4.电力晶体管（GTR）在使用时，要防止（ D ）A、时间久而失效B、工作在开关状态C、静电击穿D、二次击穿5.双向晶闸管的通态电流（额定电流）是用电流的（ A ）来表示的。

A、有效值B、最大值C、平均值6.双向晶闸管是用于交流电路中的，其外部有（ C ）电极。

电气传动系统的基本原理与设计电气传动系统是一种能够将电能转换成机械能并传递给机械装置的系统。

它由电源、电机、传动装置和控制系统组成。

本文将介绍电气传动系统的基本原理和设计要点。

一、基本原理1. 电源：电气传动系统的电源通常为交流电或直流电。

交流电源通过电网供给电动机，直流电源则通过电池或整流器提供电能。

2. 电机：电动机是电气传动系统的核心元件。

根据工作原理的不同，电动机可分为直流电机和交流电机。

直流电机具有扭矩调节方便、启动性能好的特点，适用于需要频繁启停和调速的场合。

而交流电机结构简单、成本低，稳定性好，适用于大功率传动系统。

3. 传动装置：传动装置将电动机的旋转运动转换成机械装置所需的直线或旋转运动。

传动装置常见的形式有齿轮传动、皮带传动和链传动。

齿轮传动适用于高转速和大功率传动；皮带传动适用于轻载荷和起动平稳的场合；链传动适用于中等转速和较大功率传动。

4. 控制系统：控制系统用于对电气传动系统的启停、调速和保护进行控制。

主要包括控制器、传感器和执行器等组件。

控制器接收来自传感器的反馈信号，并通过执行器对电动机的运行状态进行调整。

二、设计要点1. 负载分析：在进行电气传动系统设计之前，需要对传动装置所需驱动的负载进行分析。

负载分析包括负载类型、负载特性及其对传动系统的要求等方面。

根据负载的特点选择合适的电机和传动装置。

2. 功率匹配：电气传动系统的功率匹配是指电机输出功率与负载要求功率之间的匹配。

在设计过程中需要考虑传动装置的传动效率、负载的起动、制动和变速等特性，确保传动系统的运行稳定和效率高。

3. 选用合适的控制策略：根据传动系统的要求选择合适的控制策略。

常见的控制策略包括开环控制和闭环控制。

开环控制适用于负载要求不高的场合，闭环控制则适用于对运行精度要求较高的场合，可以通过传感器反馈信号对传动系统进行调整和控制。

4. 安全性设计：为确保电气传动系统的安全性，需要进行安全性设计。

主要包括电机过载保护、电气隔离、短路保护和接地保护等措施。

电气传动技术的原理和应用电气传动技术是现代工业生产中不可或缺的一个重要领域。

它以电能为动力源，通过电机的转化和控制来实现机械的运动和工艺生产过程中的各种动作。

电气传动技术的原理和应用是现代工业生产发展的重要推动力，本文将从电气传动技术的原理入手，系统介绍电气传动技术的应用现状和未来发展趋势。

一、电气传动技术的原理1.电气传动系统的基本构成电气传动系统包括电动机、变速器、传动轴系、工作机构以及控制系统等。

其中，电动机是整个电气传动系统的核心部件，它负责将电能转化为机械能。

电动机根据其结构和类型可以分为直流电动机、异步电动机和同步电动机等。

另外，电气传动系统的变速器也是非常重要的，它能够将电动机的驱动力根据需要调节为适宜的转速和扭矩，以满足机械的运动需要。

2.电气传动系统的工作过程电气传动系统的工作过程是将电能转换为机械能以完成一定的工作过程。

其过程可分为两个阶段：推进阶段和回收阶段。

在推进阶段，电能源经由电动机通过变速器等元件，最终转化为机械能使作动机构完成一定的工作任务。

在回收阶段，作动机构释放能量，通过电子线路、反力装置将能量回收到电动机，从而使电动机在未消耗过多电能的情况下维持工作。

二、电气传动技术的应用现状1.电气传动技术在工业生产中的应用电气传动技术在工业生产过程中是不可或缺的。

它在机械加工、卷绕、冲压、成型、组装、输送和起重等方面都起着重要的作用。

现代工业生产控制系统中的PLC技术的出现更是推进了电气传动技术的应用。

2.电气传动技术在船舶工业中的应用电气传动技术在船舶工业中应用广泛。

由于高功率柴油机在使用过程中燃油消耗非常大，因此电气传动技术的出现被广泛应用在大型涡轮电船中。

这类电船采用电动机作为动力源，将马达通过发电机转化的电能传送到电驱动器和螺旋桨上，达到推进的效果。

3.电气传动技术在交通运输领域中的应用电气传动技术在交通运输领域中也被广泛应用。

例如高速列车、地铁等公共交通工具采用电气传动技术，其由于无烟零污染，运行效率高、安全性能好而受到广泛的关注。

电气传动自动控制系统模拟试卷1：一、填空（共10分，每题2分）1. 常用的可控直流电源有旋转变流机组、、直流斩波器三种类型。

2. 晶闸管触发与整流装置的近似传递函数是。

3. 采用比例调节器的直流调速系统，考虑相同理想空载转速的情况，闭环静差率s cl与开环静差率s op的关系是s cl＝。

4. 一般来说，调速系统的动态指标以性能为主，而随动系统的动态指标以跟随性能为主。

5. 对于典型I型系统，开环放大倍数K越大，截止频率就越，系统响应就越，稳定性就越。

二、选择题（共10分，每题2分）1. 晶闸管整流器的失控时间和有关。

（A）整流器内阻（B）晶闸管电流（C）输入电压幅值（D）脉波数2. 试给出PI调节器的传递函数，并绘出用运算放大器的实现电路。

从频域特征上判断一个调速控制系统的性能（A）截止频率高，响应就慢（B）高频衰减快，抗干扰能力不强（C）低频段增益高，稳态精度（D）中频段越窄，稳定性越好3. 电压负反馈的调速系统不能抑制扰动。

（A）电网电压波动（B）调节器放大倍数变化（C）晶闸管内阻变化（D）负载波动4. 直流双闭环调速系统中通过变化就可以调整最大负载电流。

（A）速度给定（B）电网电压（C）电流调节器限幅（D）速度调节器限幅5. 典型I型系统可以无静差地跟踪信号（A）斜坡信号（B）阶跃信号（C）加速度信号（D）锯齿波信号三、简答题（共40分，每题5分）1. 试给出典型I型传递函数，并绘出其Bode图。

2. 在直流双闭环调速系统中，速度调节器有哪些作用？3. 调速系统的精度主要取决于哪些因素？4. 试绘出直流电动机的单闭环调速系统的静态结构图，结合该图说明闭环系统可以抑制哪些扰动。

5. 试绘出直流电机调压调速的机械特性和静特性。

6. 高频段小惯性环节如何近似处理？其近似条件是什么？7. 常见的交流调速方法有哪些？各有何特点？8. 试给出转速电流双闭环直流调速系统在稳态工作时的速度调节器和电流调节器输入和输出值。

电气传动实验报告一、实验目的本实验旨在通过搭建电气传动实验装置，实现电机的转速控制，并了解电动机的控制策略和参数调节方法。

二、实验原理1.电动机控制器原理电动机控制器是一个用于控制电机转速、转矩的设备，通常由电机驱动器和控制电路组成。

其中，电机驱动器负责将电能转变为机械能，通过控制电路实现对电机的控制。

2.闭环控制与开环控制闭环控制是通过测量电机转速或负载来实现对电机转速的控制。

开环控制则是根据实验设定的转速值直接给定电机的控制信号，不对转速进行反馈调节。

3.PID控制策略PID控制策略是一种常用的控制方法，通过调节比例、积分和微分三个参数来实现对电机转速的控制。

其中，比例项用于调节系统的动态响应速度，积分项用于消除系统静态误差，微分项用于增强系统的稳定性。

三、实验装置及步骤1.实验装置本次实验采用电机驱动器、电机、转速传感器以及控制电路等设备搭建电气传动实验装置。

具体连接方式如下：-电机驱动器通过电源与电机相连接，实现电能转化为机械能。

-转速传感器与电机相连，用于测量电机的实际转速。

-控制电路通过控制器与电机驱动器连接，在接收到转速传感器的反馈信号后，根据PID控制策略调整控制信号以实现对电机转速的控制。

2.实验步骤-打开电源，通过电控板将控制信号传输至电机驱动器。

-设置目标转速值并启动控制器。

-观察电机的实际转速与目标转速是否一致。

-若转速不一致，则通过调整PID控制策略的参数，改变控制信号，使得电机的转速逐渐达到目标转速。

-记录实际转速和目标转速的变化情况，并根据实际转速与目标转速的差异调整PID控制策略的参数。

四、实验结果与分析通过实验装置的搭建和实施实验步骤，得到了电机转速的实际结果。

将实际转速与目标转速进行对比分析，可以发现实际转速在一定时间内逐渐达到了目标转速。

通过调整PID控制策略的参数，可以进一步提高实际转速的控制精度。

五、实验总结本次电气传动实验通过搭建实验装置，实现了对电机转速的控制，并了解了电动机的控制策略和参数调节方法。

线材精轧电气传动与控制系统的工程设计与技术改造第1章 引 言1.1 课题的提出在线材的轧制中精轧是一个关键的工序，特别是精轧机组的转速直接影响线材的质量和成材率。

线材精轧的电气传动控制系统中，最关键的部分是线材精轧机的转速控制。

精轧区域设备较多，控制复杂且各执行机构动作频繁，采用PLC 能较好地实现控制。

本篇论文将围绕线材精轧区域设备的电气传动设计及技术改造展开。

第1章引言部分介绍了精轧工艺流程、主要设备及其电机的拖动方案；第2章介绍了精轧电气传动的供电方案；第3章介绍了精轧机电气主传动的全数字直流调速拖动方案；第4章介绍了飞剪、夹送辊、吐丝机的变频调速；第5章介绍了精轧PLC控制系统；第6章为结束语。

1.2 精轧的工艺平面布置与工艺流程1.2.1 精轧平面布置生产线以130mm方连铸坯为原料，经端进侧出三段连续式燃气加热炉加热，再经初轧6道次、中轧8道次、精轧10道次轧制出φ5.5mm成品线材（线速度55m/s），再经卧式吐丝机吐圈、散卷辊道风冷、收卷、压实、切头尾、打包、过磅、成品入库等工序，生产出合格线材。

精轧区域平面布置如图1。

1.2.2 精轧的工艺流程1.2.2 精轧的工艺流程1.2.2 精轧的工艺流程130mm方红钢坯经初轧及中轧轧制后，成φ20mm圆钢后，通过1#事故剪穿过导板进入精轧区。

红钢前进至30CN飞剪时被其切头，然后红钢穿过起套器、卡断剪，进入精轧机组，进行轧制，此时，起套器动作、活套打开（使红钢在轧制时产生套而不拉钢），经轧制成φ5.5~φ10mm后的红线材经穿水冷却经导板进入夹送辊、送红线材进入吐丝机，吐圈成散卷，经散卷辊道冷却由后步工序打包成成品线材。

当红钢尾通过30CN飞剪时切下钢尾，待整根红钢进入精轧机后起套器复位。

以下又重复上述过程，从而达到连续生产的目的。

1.3 精轧区域的主要工艺设备参数及性能1.3.1 30飞剪精轧机前飞剪采用鼓式飞剪，最大剪切断面φ21mm（合金钢φ17mm）、剪切速度3~8m/s、剪切温度>9000C、剪切钢种：普钢、优钢、低合金钢、弹簧钢等、剪刃回转半径400mm、减速比i=3.45、电动机：Y250M1—8 , 30KW。

电力传动自动控制系统2013-03-30第1章电力传动系统基础1.1 电力传动系统的目的、要求和分类主要讨论电力传动系统的基本概念及其发展概况。

一．电力传动及其基本组成1．传动以原动机带动生产机械运行，完成一定的生产任务。

古代动力的来源是人力、畜力。

后来出现了借助于风力、水力传动的生产机械。

再以后，发明了热机(蒸汽机、内燃机、柴油机)，就以高温蒸汽为动力。

直到十九世纪出现了电能，就以电能为动力带动生产机械，从此，人类从繁重的体力劳动中解放出来。

气动、液压传动、电动(电力传动或电气传动)电力传动以电动机作为原动机，带动生产机械运行。

早期的机械能来源于水力、蒸汽。

比如，水车、蒸汽机车等。

电、电机出现以后，由于电能具有变换、传输、分配、使用和控制都非常方便、经济，而且易于大量生产、集中管理和实现自动控制的优点，就由电力传动代替了水力和蒸汽。

在现代工业生产中，大量的生产机械采用电力传动，电力传动极为普遍，约占80%。

如机床、汽车、电车等。

2．电力传动系统的基本组成电力传动系统是电气与机械综合的系统。

由以下四部分组成：1)电动机及其供电电源——把电能转换成机械能2)传动机构——把机械能转化成所需要的运动形式并进行传递与分配3)工作机构——完成生产工艺任务(或称为执行机构)4)电气控制装置——控制系统按照生产工艺的要求来工作，并对系统起保护作用或进行更高层次的自动化控制。

工作机械的运动形式是多种多样的。

车床的主轴做旋转运动，龙门刨床的工作台做直线往复运动，吊车的卷扬机构做上下直线运动，冲剪床的执行机构做简谐运动。

在电力传动系统中，原动机是电动机，一般做旋转运动。

通过传动机构可获得各种不同形式的运动。

以车床为例的电力传动系统如图1-1所示。

图1-1 车床的电力传动系统示意图绘成方框图如图1-2所示。

— 1 —图1-2 电力传动系统方框图随着生产的发展，生产工艺对电力传动系统在准确性、快速性、经济性、先进性等方面提出愈来愈高的要求，因此，需要不断地进行改进和完善电气控制设备，使电力传动自动化得到不断发展。