机电传动与控制

机电传动与控制教学大纲2023一、课程基本信息课程名称：机电传动与控制课程代码：＿____课程类别：专业核心课学分：＿____总学时：＿____理论学时：＿____实践学时：＿____二、课程性质与目标（一）课程性质本课程是机械设计制造及其自动化、电气工程及其自动化等专业的一门重要的专业核心课程。

它是一门综合性较强的课程，涉及机械、电气、控制等多个学科领域的知识，旨在培养学生综合运用机电知识解决实际工程问题的能力。

（二）课程目标1、知识目标了解机电传动系统的基本组成和工作原理。

掌握常用电机的工作原理、特性及选择方法。

熟悉电气控制电路的基本原理和设计方法。

理解可编程控制器（PLC）的工作原理及编程方法。

掌握机电传动系统的调速方法和制动原理。

2、能力目标能够正确选择和使用电机，并能对其进行简单的维护和故障诊断。

能够设计和分析简单的电气控制电路。

能够运用 PLC 进行控制系统的设计和编程。

能够对机电传动系统进行调速和制动控制的设计与调试。

3、素质目标培养学生的工程意识和创新思维能力。

提高学生的团队协作和沟通能力。

增强学生的责任心和敬业精神。

三、课程内容与要求（一）机电传动系统概述1、机电传动系统的组成和发展了解机电传动系统的组成部分，包括动力装置、传动机构、执行机构和控制系统。

熟悉机电传动系统的发展历程和趋势。

2、机电传动系统的运动方程式掌握机电传动系统的运动方程式，理解其物理意义。

能够运用运动方程式分析系统的运行状态。

3、机电传动系统的稳定运行理解机电传动系统稳定运行的条件。

学会分析系统在不同负载特性下的稳定运行情况。

（二）直流电机1、直流电机的工作原理和结构了解直流电机的工作原理和基本结构。

熟悉直流电机的励磁方式。

2、直流电机的电枢绕组和磁场掌握直流电机电枢绕组的构成和连接方式。

理解直流电机磁场的分布和特点。

3、直流电机的基本方程和运行特性推导直流电机的基本方程，包括电动势方程、电磁转矩方程和功率方程。

机电传动与控制(总10页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--习题及答案一、填空题1.多轴拖动系统折算为单轴系统时，转矩折算依据折算前后功率不变的原则，转动惯量和飞轮转矩与运动系统的动能有关，可根据动能守恒原则进行折算。

2.生产机械的典型机械特性可以归纳为以下几种：恒转矩型、恒功率型、离心式通风机型和直线型。

3.要有效地缩短机电传动系统过渡过程的时间，应设法减小转动惯量和提高动态转矩。

4.机电传动系统中，低速轴的转矩大，高速轴的转矩小。

5.生产机械对电动机调速系统提出的主要静态技术指标有调速范围、静差度、和平滑性。

6.直流电动机通过改变电源的正负极性来改变旋转方向，交流电动机通过改变定子三相交流电的通电相序来改变旋转方向。

7.直流电动机常用的调速方法有改变电枢电压U 、改变电枢电路外串电阻Rad 和改变电动机主磁通?。

8. 三异步电动机主要由定子和转子构成。

定子又称磁极，转子又称电枢。

9.一台三相异步电动机接入50Hz三相对称电源，额定运行时S=，则此时转子感应电流的频率为 2 Hz。

10.三相交流异步电动机按照转子的结构可分为绕线式异步电动机和鼠笼式式异步电动机。

11.三相鼠笼式异步电动机的制动方法有回馈制动、反接制动和能耗制动三种。

12.单相异步电动机无自启动能力，常采用电容分相法和罩极法进行启动。

13.测速发电机是一种将转速信号变换成电信号的元件，它的输出电压与转速成正比。

14.同步电动机常采用异步启动法进行启动。

15.晶闸管的导通条件是阳极加正向电压与控制极加正向电压，晶闸管由导通转变为阻断的条件是阳极正向电压降低到一定值（或断开或反向）。

16.变频调速系统可以分为交交变频调速与交直交变频调速两大类。

二、判断题1.要加快机电传动系统的过渡过程，应设法减小飞轮惯量和加大动态转矩。

（√）2.位能性恒转矩是一种转矩方向随转速方向的改变而改变的转矩。

交流电动机的常用电气制动方法有能耗制动和电源反接制动两种。

晶闸管的三个极分别叫阳极，阴极和控制极。

可编程序控制器一般采用对用户程序循环扫描的工作方式，工作时分读入现场数据、执行用户程序和刷新输出阶段三个阶段。

晶闸管的触发电路主要由同步电路、移相电路、脉冲形成电路和功率放大电路几部分子电路构成。

直流电动机调速系统，若想采用恒功率调速，则可改变Φ ，若想采用恒转矩调速，则可改变U 。

机电传动系统的发展经历了成组拖动、单电动机拖动和多电动机拖动三个阶段。

生产机械的机械特性指电动机轴上的负载转矩和转速之间的函数关系。

直流电动机的结构包括定子和转子两部分。

直流发电机按励磁方法来分类，分为他励、并励、串励和复励四种。

直流他励电动机的制动状态分为反馈制动、反接制动和能耗制动三种形式。

三相鼠笼式异步电动机的启动方式有全压启动和降压启动。

电气控制系统中常设的保护环节是短路保护、过电流保护、长期过载保护、零电压与欠电压保护和弱励磁保护。

晶闸管的导通条件是阳极加正向电压与控制极加正向电压。

交流异步电动机常用的调速方法有调压、改变极对数、变频。

异步电动机，运行在正向电动状态，现采用电源反接制动停车，则应把电动机三相电源的相序改变，当转速接近零时，应将电源切断。

伺服电动机是将电信号转换成轴上的转角或转速信号的控制电机。

可编程控制器硬件的核心部分是中央处理单元，存储器用来存放程序和数据，它分为系统程序存储器和用户程序存储器两大部分。

生产机械的典型机械特性恒转矩、离心通风机、直线和恒功率等几种。

实现多地点控制一台电动机启动停止时，应把启动按钮并联连接，停止按钮串联连接。

电动机所产生的转矩在任何情况下，总是由轴上的负载转矩和动态转矩之和所平衡。

机电传动系统中如果T M<T L，电动机旋转方向与TM相同，转速将产生的变化是减速。

起重机吊一个重物升降时，负载的机械特性是位能型恒转矩。

励磁绕组是属于直流电动机的定子部分。

位能转矩的作用方向恒定，与运动方向无关。

机电传动与控制课程标准一、课程概述一课程的性质与定位机电传动与控制课程是数控设备应用与维护专业的核心课程之一,全面系统地介绍了数控机床常用电机的类型和电机的传动与控制原理以及方法,通过本课程的学习,使学生理解并掌握数控机床电机传动和控制原理,初步具备数控机床伺服系统故障的分析和诊断能力,数控机床主轴和进给传动系统故障的分析和诊断能力,为数控机床故障诊断与维修奠定必需的理论基础;二与相关课程的关系1.先修课程学习本课程前应具备一定的电工电子技术基础等基本知识,做过电工基本操作等实训;它既是研究电机及电力拖动系统基础理论的学科,为后续课程准备必要的基础知识,又可以作为一门独立的基础应用课,直接为工农业生产服务;电机与拖动课程的理论性与实践性都很强,通过本课程学习,使学生掌握各种电机的基本结构与工作原理,独立分析电力拖动系统各种运行状态,掌握有关计算方法,合理地选择和使用电动机,为后续电力拖动自动控制系统等专业课打下坚实基础,为从事专业技术工作做好基本培养和锻炼;2.后续课程学习机电传动与控制是为了掌握各种电机的工作原理及应用方法,为以后数控设备的应用与维护打下基础;后续课程可安排数控机床电气与PLC、变频器原理与应用、数控机床故障诊断与维修等课程;三课程改革的理念由于现在社会自动化的程度越来越高,各类电机的应用日益广泛,该课程可实现一体化教学,加强实训;同时在上检测技术、数控机床电气与PLC、变频器原理及应用、数控机床故障诊断与维修等相关课程时,把有关电机控制的实训项目加进去;同时到工厂车间和参观和实习,了解各类电机的控制及应用;四课程设计的思路课程设计的总体思路是使学生掌握了解各类电机的工作原理及应用;先使学生掌握各种电机的基本结构与工作原理,然后结合相应的实训,更加深入的掌握各种电机的启动、制动、正反转以及调速的特点;二、课程目标一知识目标1掌握各类电机的工作原理；2掌握各类电机的启动、制动、正反转控制的方法；3理解各类电机的调速方法及特点；4了解各类电机的应用特点;二能力目标1培养学生基本的计算能力：电磁转矩计算、短路电流计算、继电保护整定计算、导线与电气设备选择计算；2培养学生具备基本的电机拖动控制系统的设计能力；3培养学生对电力拖动系统的安装与维护能力；4培养学生具备学习专业新技术、新设备应用能力；5培养学生与供配电设备及装置生产厂商沟通交流能力；8培养学生具备设备及装置说明书手册等的阅读能力；9培养学生掌握常用零部件企业技术标准,国家技术标准查阅理解能力;三素质目标1培养学生乐与思考、敢于实践、做事认真的工作作风；2培养学生好学、严谨、谦虚的学习态度；3培养学生健康向上、不畏艰难、不怕苦的工作态度；4学会一定的沟通、交际、组织、团队合作的社会能力；5具有一定的自学、创新、可持续发展的能力；6具有一定的解决问题、分析问题的能力；7具有良好的职业道德和高度的职业责任感;9与职业岗位直接接轨；三、课程内容与要求一课程总体设计四、课程教学条件一学生基础机电传动与控制是数控设备应用与维护专业的一门核心课程,具有理论性、实践性、应用面广的特点;该课程对学生在学习过程中要求前期必须学习过电工电子技术等课程,实训过电工基本操作,具有分析电气原理图的基本能力;二教师条件本课程是数控设备应用与维护专业的专业课程;是将电机学、电力拖动和控制电机等课程有机结合而成的一门课;教师的任务是使学生掌握直流电机、三相异步交流电机、同步电机、步进电机和直线电机的基本理论、主要结构、性能及应用;掌握电力拖动系统的运行特性,电机及拖动系统的选择,分析计算及实验方法;掌握各种控制电机的类别、构造及特点,各种控制电机在自动控制系统中的应用及发展方向;培养学生运算能力;在掌握电机理论的同时,要求学生重视在教学过程中安排的实验、实习,包括参观电机厂等实践教学环节;培养学生电机与电力拖动系统的基本的实验方法与技能;三校内实训条件校内实训条件表四校外实习条件为了让学生更好地将电机拖动知识和现实生产直接结合,我们和郑州控信科技有限公司、郑州煤矿机械厂、安阳鑫盛机床厂等大中型企业建立了良好的伙伴关系;五、课程考核1 合格标准：1、旷课不超过6节；2、平时成绩不低于20分；3、总分大于或等于60分；4、没有不诚信行为;2 成绩构成：课程考核由平时考核和期末考核组成,平时成绩占30%,期末成绩占70%;3 考核内容：学习态度、知识与技能、综合素质表现社会能力、方法能力、情感与价值观等考核方案：考核内容、标准与方式;课程考核方案框架1．选用教材1内容符合课程标准要求,教学目标明确,取材合适；2符合认识规律,逻辑性强；3文字、符号、公式、计量单位符合国家标注或惯例；4教材内容应体现先进性、通用性、实用性,要将本专业新技术、新方法、新成果及时地纳入教材,使教材更贴近本专业的发展和实际需要；5教材应配有多媒体课件;2．参考资料1、电机与电力拖动,西安电子科技大需出版社,孟宪芳编；2、电机与拖动基础,清华大学出版社,李发海编；3、电机及拖动基础,机械工业出版社,顾绳谷编；4、电机与电力拖动,电子工业出版社,李明编;。

单项选择题1、直流电动机调速系统，若想采用恒功率调速，则可改变（）.Φ.Ke.U2、一台直流他励电动机在稳定运行时，如果负载转矩＝常数，外加电压和电枢电路中的电阻不变，则减弱励磁（）。

.不变.增大.减少3、直流电器的线圈（）接入与其额定电压相等的交流电源使用。

.不能.能4、三相异步电动机在运行中断了一根电源线下，则电动机的转速（）。

.停转.减少.增大5、晶闸管触发电路中，（）的功能是调节触发脉冲发生的时刻。

.同步电路.移相控制.脉冲形成.脉冲功率放大6、拖动电梯的电动机应选择（）工作制电动机。

.以上均不正确.连续.短时.重复短时7、大功率二极管即整流二极管属于（）。

.可控型开关器件.不可控型开关器件8、 PLC的小型机的控制点一般在（）点之内。

.128.256.64.329、下图中，1、2分别为电动机和负载的机械特性，系统是否具有运行的稳定平衡点 ( ).有.没有10、交流变频调速系统中采用的逆变器属于（）。

.有源逆变.无源逆变11、我国标准工业电流频率为（）。

. E. 220HZ.50HZ.60HZ.380HZ12、三相异步电动机在相同电源电压下，空载启动比满载启动的启动转矩( ).大.小.相同13、直流电机的有源逆变电路，在逆变状态下时，电机工作于 ( ).电动状态.发电状态14、交流伺服电动机的基本结构中减去了直流伺服电动机中的（）部件，提高了运行的可靠性。

.定子.换向器.转子15、三相异步电动机中断了一根电源线后，（）启动。

.能.不能16、步进电动机驱动电源的功率放大电路中，高低压驱动线路的优点是（）。

.输出转矩高.功耗小.运行平稳性好.大功率管数量少17、电力电子器件根据其开通与关断可控性的不同分类不包括（）。

. D. 双极型器件.不可控型器件.半控型器件.全控型器件18、一般反应式步进电动机的步距角为（）度。

. C. 0.75-3.0.25-0.75.5-8.3-519、三相异步电动机带动一定负载运行时，若电源电压降低了，这时电动机的转矩会（）。

机电传动控制应用场景
机电传动控制是指通过电气和机械元件的协同工作，实现对机械设备运动和位置的控制。

这种控制方式在各种工业和日常生活中的应用非常广泛。

以下是一些机电传动控制应用场景的例子：
一、数控机床：在制造业中，数控机床广泛使用机电传动控制。

通过电机、传感器和控制系统的协同作用，数控机床可以实现精确的刀具运动、工件加工和雕刻。

二、自动化生产线：工业生产线中的各种机械装置通常采用机电传动控制，以实现自动化生产。

这包括装配线、包装线、食品加工线等。

三、电梯和升降机：电梯和升降机系统采用电机和传感器来实现楼层的精确控制，保障乘客的安全和舒适。

四、汽车控制系统：现代汽车的各种系统，如发动机控制、刹车系统、悬挂系统等，都采用了机电传动控制技术，提高了车辆的性能、安全性和燃油效率。

五、航空航天应用：飞机、卫星和宇宙飞船中使用了许多机电传动控制系统，用于飞行、导航、着陆和其他关键操作。

六、家用电器：家用电器如洗衣机、洗碗机、空调等也采用了机电传动控制，以实现不同工作模式、速度和温度的调节。

七、医疗设备：医疗领域中的一些设备，如手术机器人、影像设备等，也常常利用机电传动控制技术，以提高手术精度和医疗设备的性能。

这些应用场景表明了机电传动控制在现代社会中的关键作用，不仅提高了生产效率和工业制造的精度，还改善了日常生活和医疗领域的各种方面。