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机电考试改
第二章
折算原则:
折算前的多轴系统同折算后的单轴系统在能量关系上或功率关系上保持不变。
机电传动系统的负载特性:
1恒转矩负载特性:
特点是负载转矩为常数。
可以分为反抗性转矩和位能性转矩。
(1)反抗性转矩负载:
也称摩擦转矩,是由摩擦,非弹性体的压缩,拉伸于扭转等作用所产生的负载转矩,机床加工过程中切削所产生的负载转矩就是反抗性转矩。
它方向恒与运动方向相反。
(2)未能性负载转矩:
它是由物体的重力和弹性体的压缩,拉伸与扭转等作用所产生的负载转矩,未能性负载的作用方向是恒定的、
2直线性负载转矩特性:
这一类负载转矩Tl随n的增加成正比地增大,即Tl=Cn,C为常数
3恒功率性负载转矩特性;Tl与转速N反比,
4离心式通风机型负载特性
机电传动系统稳定运行的条件:
:
(1)电动机的机械特性曲线n=f(Tm)和生产机械的负载特性曲线n=f(Tl)有交点
(2)当转速大于平衡点多对应的转速时,Tm-Tl<0.即若干扰使转速上升,当干扰消除后有Tm-Tl<0:
而当转速小于平衡点多对应的转速时,Tm-Tl>0,即若干扰使转速下降,当干扰消除后应有Tm-Tl>0。
只有满足上述两个条件的平衡点是,才是拖动系统的稳定平衡点,
第三章直流电机的工作原理及其特性
发电机的电磁转矩是阻转矩,它与电枢转动的方向或原动机的驱动转矩方向相反。
电动机的电磁转矩是驱动转矩,它使电枢转动,
他励发电机工作原理:
外力推动发电机转动,带动导体切割一个固定磁场。
固定磁场叫定子,旋转导体叫转子。
产生电压的同时,导体受到阻力(反作用力),即推力的功转化成电能输出。
如果输入电能,转子会受推力转动,这个逆过程就是电动机。
他励电动机机械特性固有机械特性
人为机械特性:
1电枢回路中串联附加电阻:
,串接附加电阻后机械特性变软,电阻越大特性越软,。
2改变电枢电压:
不同的电枢电压时,可得一族平行于固有机械特性曲线的人为机械特性曲线,且均在固有机械特性下。
3改变磁通:
改变后的机械特性也固有机械特性相交,
直流他励电动机的启动特性
直流电动机不允许直接启动的。
启动方法,因为直流电动机不允许直接启动,因为启动电流过高奖损坏电机,启动方法有两种
(1)降压启动;在启动瞬间降低启动电压,随着转速的提高,反电动势的增大,在逐步提高供电电压,最后达到额定电压是,电动机达到所要求的转速,
(3)在电枢回路内串联外加电阻启动:
加外加启动电阻后启动电流将收到限制,随着电动机转速的升高,反电动势增大,在逐步切除外加电阻一直到全部切除,电动机达到所要求的转速。
直流他励电动机的调速特性
(1)速度调节:
电动机的速度调节就是在一定的负载条件下,人为地改变电动机的电路参数,以改变电动机稳定转速的一种技术,、
(2)速度变化:
是指由于电动机负载转矩发生变化而引起的电动机转速的变化,速度变化是在某一机械特性下,由于负载变化而引起的。
调速方法:
(1)改变电枢电路外电阻:
缺点:
机械特性软,电阻愈大则特性越软,稳定度低,在空载或是轻载是,调速范围不大,实现无级调速困难,在调速电阻上消耗大量电能等。
(2)改变电动机电枢供电电压;特点:
:
当电压连续变化时转速可以平滑无级调速,一般只能自在额定转速以下调节,调速特性与固有特性相互平行,机械特性硬度不变,调速的稳定度较高,调速范围较大,调速时因电枢电流与电压无关,属于恒转矩调速,适应于对恒转矩型负载。
可以靠调节电枢电压来启动电机,不用其它启动设备(3)改变电动机主磁通:
特点:
:
特点可以平滑无级调速,但只能弱词调速,即在额定转速以上调节,调速特性较软,且受电动机换向条件等的限制,调速范围不大,调速时维持电枢电压和电流步变,属恒功率调速
电动机的制动1反馈制动:
电动机的实际转速大于其理想空载转速,2反接制动;电源反接制动一般应用在生产机械要求迅速减速,停车和反向的场合以及要求经常正反转的机械上,。
倒拉反接制动
3能耗制动:
外施电枢电压突然降为零,而将电枢串联一个附加电阻短接起来,便能得到能耗制动状态。
优点不像电源反接制动哪样存在着电动机反向启动的危险,运行速度也较反接制动时稳定。
第四章机电传动过渡过程
加快机电传动过渡过程的方法:
1减少系统的飞轮转矩GD22增加动态转矩Td(1从电动机方面考虑,2从控制系统方面考虑)3增加力矩惯量比,4选择机械特性较硬的电动机5增加极对数,6采用强迫励磁方法。
第五章
转差率:
转差率是分析异步电动机运行情况的主要参数。
旋转磁场的产生:
当三项电流随时间的变化而不断的变化时,合成磁场的方向在空间也不断的旋转,这样就产生了旋转磁场。
旋转磁场的转速:
n=60(f)/p其中p为磁极对数,f为电源频率,任何两相以上的多项电流,流过相应的多项绕组,都能产生旋转磁场。
三项异步电动机的机械特性
固有机械特性:
;人为机械特性
三项异步电动机的启动特性,启动要求如下:
(1)有足够大的启动转矩,保证生产机械能正常启动,
(2)在满足启动转矩要求的前提下启动电流越小越好。
(3)要求启动平滑,既要求启动时平滑加速,以减小对生产机械的冲击。
(4)启动过程的功率损耗越小越好。
(1)
(2)是衡量电动机启动性能的主要技术指标。
鼠笼式异步电动机的启动方法:
可以允许直接启动,在不允许直接启动时,则采用限制启动电流的降压启动。
1直接启动,2电阻或电抗器降压启动,3Y—降压启动3自耦变压器降压启动。
4软启动
线绕异步电动机在转子电路中串入电阻的启动方法常用的有;逐级切除启动电阻法和频敏变阻器启动法。
逐级切除启动电阻法与频敏变阻器启动法相比,后者的优点是:
具有自动平滑调节启动电流和启动转矩的良好启动特性,且结构简单,运行可靠,无需经常维修,缺点:
功率因数低,因而启动转矩的增大受到限制,且不能做调速电阻。
频敏变阻器启动法适用于对调速没什么要求,启动转矩要求不大,经常正反转的线绕异步电动机的启动。
三相异步电动机的调速方法和特性,
1改变极对数调速P,2改变转差率调速S,3改变电源频率调速(变频调速)
改变极对数调速方法可以得到多级转动的电动机。
。
。
改变转差率调速又分为:
调压调速,转子电路串接电阻调速,,串级调速,电磁转差率离合器调速。
。
。
变频调速分为:
变压变频调速,恒压弱磁调速,变频调速的优点:
:
1调速范围广。
2调速平滑性好,3工作特性都能做到和直流调速系统不相上下的程度,4经济效益高。
单相异步电动机
定子绕组为单相,转子为一般鼠笼式,单相异步电动机特性:
1在脉动磁场作用下的单相异步电动机没有启动能力,即启动壮举为零。
2单相异步电动机一旦启动,它能自行加速到稳定运行状态,其旋转方向不固定,完全取决于启动时的旋转方向。
单相异步电动机启动方法:
1电容分项式异步电动机2罩极式单相异步电动机,
同步电动机优点:
调节同步电动机转子的直流励磁电流便能控制cos&的大小,即功率因数可调节。
。
缺点:
结构复杂,价格高,而且启动困难。
同步电动机的启动:
以前常采用异步启动法。
采用变频调速方法后,
第六章
交流伺服电动机特点:
1调速范围广。
伺服电动机的转速随控制电压改变,能在宽广的范围内连续调节。
2转子惯性小,即能实现迅速启动,停转。
3控制功率小,过载能力强,可靠性好。
、
自转:
交流电动机又励磁控制两项绕组,电动机转子开始转动以后再取消控制电压,虽然仅剩励磁电压单相供电,但它任将继续转动,即自转
消除自转的措施:
克服这一现象方法是把伺服电动机的转子电阻设计的
很大,使电动机在失去控制信号,即成单相运行时,正转矩或负转矩的最大值均出现在Sm>1 的地方.使其机械特性在二四象限。
当速度n 为正时,电磁转矩T 为负,当n 为负时,T 为正,即去掉控制电压后,单相供电似的电磁转矩的方向总是与转子转向相反,所以是一个制动转矩.可使转子迅速停止不会存在自转现象
两相交流伺服电动机的控制方法:
1幅值控制,2相位控制,3幅值—相位控制。
生产中幅值控制最多。
直流伺服电动机特点:
与普通直流电动机相同,但电枢铁芯长度与直径之比大一些,气隙较小,结构细长,以满足快速响应的要求。
优点:
对控制信号的响应迅速,机械特性硬,调速特性线性度好,,控制原理简单,使用方便。
永磁式直流力矩电动机的结构特点:
直流力矩电动机为了能在相同体积的电枢电压的前提下,产生比较大的转矩及较低的转速,一般都做成扁平状。
永磁式同步电动机启动困难的原因:
刚启动时,虽然合上电源,其定子产生旋转磁场,但转子具有惯性,跟不上旋转磁场的转动,定子旋转磁场时而吸引转子,时而又排斥转子,因此,作用在转子上的平均转矩为零,转子就转动不起来了,
。
所以为了使永磁式同步电动机能自行启动,在转子上一般都装有启动用的鼠笼式绕组,采用异步启动的方式。
计算电动机的旋转角速度:
直线电动机:
相当于把旋转异步电动机沿径向剖开,并将定子,转子圆周展开成平面。
一般常采用短初级长次级结构。
直线电动机的特点:
直线电动机有下列优点:
(1)直线电动机不需要中间传动机构,因为整个机构得到简化,提高了精度,减小了振动和噪声。
(2)响应快速,(3)散热良好,额定值高,电流密度可取很大,对启动的现在小,转配灵活性大,往往可将电动机的定子和动子分别与其他机体合成一体。
缺点:
与旋转电动机相比,它存在着效率和功率因数低,电源功率大及低速性能差等
第七章
测速发电机的用途:
1测速发电机的输出电压与转速成正比,因而可以用来测量转速,,2如果以转子旋转角度的参数变量,则可以作为机电微分,积分器。
交流测速发电机主要技术指标:
1剩余电压:
即但测速发电机的转速为零时的输出电压,产生原因是因为加工装配过程存在机械不对称,定子磁性材料性能不一致。
减小方法是在机加工和装配过程中提高机床精度,选择搞质量的各方特性材料,装配一套补偿绕组。
2线性误差。
3相位误差:
产生原因是励磁绕组有漏电感,增大转子电阻。
。
4输出斜率(灵敏度)
直流测速发电机与交流测速发电机的性能比较:
交流测速发电机的优点:
不需要电刷和换向器,结构简单,维护容易,惯量小,无滑动接触,输出特性稳定,精度高,摩擦转矩小,不产生无线电干扰,工作可靠,反正向旋转时输出特性对称。
缺点:
存在剩余电压和相位误差,且负载的大小和性质会影响输出电压的幅值和相位。
直流测速发电机:
优点:
没有相位波动,没有剩余电压,输出特性斜率比交流测速发电机大,线性误差小。
缺点:
有电刷和换向器,因而结构复杂,维护不方便,摩擦转矩大,有换向火花,产生无线电干扰信号,输出特性不稳定,且正反转时,输出特性不对称。
增量式光电脉冲编码器(光电测速计)
ab项作用:
1根据脉冲数可以得出被测轴的角位移,2根据脉冲频率可得被测轴转速,3根据A,B两项的超前滞后关系,可判断被测轴的转向,4根据A,B两项的90°相位差进行细分处理
特点优点:
传感器结构简单,检测可靠,精度高,其精度可达0.02%。
工作范围为0---7800r\min。
分辨率可达0.1rad\s.这种增量式光电码盘测速的精度可以比一般测速发电机的精度高几个数量级,而且为非接触检测,特别是它的输出而数字量,能共计算机控制使用。
绝对式光电编码器:
有透光和不透光的编码图案,编码方式可以有二进制编码,二进制码盘会导致粗大误差。
循环编码,循环码盘从根本上消除了粗大误差。
二至十进制编码,
特点:
非接触测量,精度高,可高速旋转,输出为数字量,便于计算机控制,而且可同时检测角位移和转速,缺点:
价格高,且安装较麻烦。
第十二章
简述矢量变换控制的基本思想;在异步电动机中能对负载电流和励磁电流分别加以控制,可以像控制直流电动机一样取控制异步电动机,以获得优越的调速性能
变频器的基本结构:
1整流器,2逆变器,3中间直流环节,4控制电路,
变频器的分类:
根据储能元件分为电压型和电流型,
按照不同的控制方式,交—直—交变频器分为:
1用可控整流器变压,用逆变器变频,2用不可控整流器整流,用斩波器变压,用逆变器变频。
3用不控整流器整流,用PWM逆变器同时变压变频。
十三章
步进电机:
是一种将电脉冲信号变换成相应的角位移或是直线位移的机电执行元件。
特点:
1改变脉冲顺序可以改变转动方向。
2控制脉冲频率可以控制电机转速。
3当输入一个电脉冲时,它便能转过一个固定的角度,这个角度就是步距角,4步进电机的位移量与输入脉冲数量严格成比例,
步进电机转子运动的速度主要取决于脉冲信号的频率,总位移量取决于总的脉冲信号数。
结构特点:
定子有六个磁极,每两个相对的磁极上饶有一相控制绕组,转子上装有四个吐齿,转子齿宽等于绕组断面的宽度。
通电方式:
单三拍,单双六拍,双三拍。
步距角步进电机主要性能指标和特性
主要特性:
1矩角特性,2启动惯频特性,,3运行频率特性。
4矩频特性:
步进电动机的主要性能指标:
1步距角,是步进电机的主要性能指标之一。
2精度:
,。
3最大静转矩。
。
4保持转矩或是定位转矩,。
5启动频率
步进电机步距角的细分控制
实际中为了提高数控设备等生产过程的控制精度,应减小脉冲当量,可采用的方法:
1减小步进电机的步距角。
2加大步进电机与传动丝杠间齿轮的传动比和减小传动丝杠的螺距。
3将步进电机的步距角进行细分。
步距角的细分控制:
细分常用的方法是用阶梯波控制:
实现阶梯波供电的方法有,1先放大后叠加。
2先叠加后放大。
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