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机电传动控制(全套完整版)

————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：

机电传动控制教案

学院、系：机械电子工程学院机电系

任课教师：任有志

授课专业：机械设计制造及其自动化课程学分：

课程总学时：60学时

课程周学时：

2006年2月20日

机电传动控制教学进程

周次课

次

章节计划学时教学手段教学环境

2 3 3 4 4

5 5

6 6

7 7 8

8 9 9 10

12 12

16 16 1

§1.1§1.2§1.3§2.1

§2.3§2.4

§3.1§3.2 §3.3

§3.4§3.5§3.6

§5.1§5.2§5.3§5.4

§5.4§5.5§5.7§5.8

§6.1§6.2§6.3 §6.4

§6.5

§6.7§7.1§7.2 §7.3

§7.4§7.5 §7.6

电动机原理习题讨论课

§8.1

§8.2

实验课继电器接触器控

制实验

习题讨论课：§8.3 §8.4

§9.1

§9.2

实验课：可编程序控制器

认识实验

§9.3 §9.3

实验课：可编程序控制器

编程练习

§10.1 §10.2

§10.3§10.5 §10.6

实验课：晶闸管特性及触

发原理

§11.1 §11.2

§11.3 §11.4

§12.1

§13.1 §13.2

§13.3

§13.4

实验课

题讨论课

讲授

辅导

讲授

指导

辅导

讲授

指导

讲授

指导

讲授

指导

讲授

指导

辅导

多媒体教室

机电实验室

多媒体教室

机电实验室

多媒体教室

机电实验室

多媒体教室

机电实验室

多媒体教室

机电实验室

多媒体教室

第 1 次课 2 学时上次课复习：

本次课题（或教材章节题目）：§1.1目的和任务§1.2发展概况§1.3内容安排§2.1运动方程式§2.3生产机械的机械特性§2.4稳定条件

教学要求：了解机电传动的目的、任务和发展概况，掌握机电传动系统的运动方程、各种生产机械的特性和机电传动系统稳定运行的条件。

重点：机电传动系统的运动方程、各种生产机械的特性、机电传动系统稳定运行的条件。

难点：机电传动系统的运动方程、机电传动系统稳定运行的条件。

教学手段及教具：多媒体教学

讲授内容及时间分配：

§1.1、§1.2、§1.3——0.5学时

§2.1、§2.3、§2.4——1.5学时

课后作业习题2.10、2.11

参考资料

第一章概述

§1.1机电传动的目的和任务

1.传动——运动的传递（能量）

传动的分类（按机械动能传递方法）

（1）机械传动 a.齿轮

b.杠杆如：自行车驱动力、链传动

c.皮带

d.机构等刹车、连杆机构

传递力或力矩（机械能）

（2〕流体传动 a.液压与气动（压力能）

b.液力传动（流体动能）

（3）机电传动(电力拖动)

（4）另外还有其它的传动方式。

注：有时，在一个生产机械中由几种传动形式联合工作。

2.机电传动－（本课程研究的内容）

以电动机为原动机驱动生产机械的传动系统

服务对象：各种生产机械

电能机械能

—————电动机—————————生产机械

它是一种由电能转变成机械能的传动系统，所以有时也称为电力传动或电力拖动

3. 机电传动控制

目前：由于生产技术的不断发展，生产机械的自动化程度和生产精度不断提高，所以要求机电传动系统不仅完成能量转换的工作还要对传动过程进行控制。

本课程所研究的就是这二部分内容。传动及控制

所以课程名称叫《机电传动控制》

4. 机电传动控制的任务

———控制电动机驱动生产机械设备，实现具体的工作要求

举例：天车的吊起、制动

机床切削过程

电梯平稳升降及定位

轧机的换向等

§1.2机电传动发展概况

简单的可以分为：a.成组拖动（传动）

b.单电机拖动

c.多电机拖动

三个阶段

从控制系统的功率器件上分类：

a.接触器和继电器时代

b.电机放大机及磁放大机时代

c.可控硅（晶闸管）

另外，由于计算机技术的发展，又出现了

a.模拟控制

b.数字控制（数控机床）

§1.3 内容安排

1.《机械电子》专业是一个以机为主机电结合的专业,课程设置（具了解）基本上是这样的《电路基础》电学基础

《模拟电子》电子技术（弱电）《数字电子》

计算机技术

《机电传动控制》

包括了所有应掌握的强电内容

用以上四门课程取代了机械专业的《电工学》课程。 2.本门课包括以下几个方面：（1）电机原理及特性: 交、直、特殊、三～七章

（2）电器及控制：接触器，继电器;保护及控制器八章（3）可编程序控制器：（PC ）原理及应用九章（4）可控硅原理及应用: 晶闸管十章

（5）调速系统: 交流、直流,电力拖动十一、十二章（6）步进电机调速系统: 自动化十三章

3.课程特点综合性比较强（面宽）实践性比较强与生产实践联系较强（教学实验）

4.教学实验计划开五个：

5.学时安排：

由于作者建议用90学时讲授，实际他用大约70学时我们目前安排了60个学时。教学实验建议开八个实际开出了五个我们目前条件可开六个但学时数的关系开五个

第二章机电传动的动力学基础

§2.1运动方程式

1.对于一个电动机输出轴上的运动情况有

T T J

d dt k dn

dt M

- = = ω

T m 电机的输出扭矩 T L 电机的负载扭矩 ω 为角速度 J 转动惯量 n 为转速

k 为常数

2.意义：T m 与T L 之差将产生加速度当T m >T L 时，加速当T m

当T m =T L 时，匀速（平衡） 3.T m 与T L 的正反。以转速的方向为准（n ）

T m ：与n 同向时为正（拖动）反之为负（制动） T L ：与n 反向时为正（制动）反之为负（拖动）解释：提升重物升：T m 为正，T L 正

降：T L 为负，T m 负（制动）第5页2个图

§2.3生产机械的机械特性

机械特性：生产机械转轴（电机轴）上的负载转矩和转速之间的函数关系。分为以下几种

§2.3.1 恒转矩机械特性

特点：负载转矩为常数，T L ＝C 可分为: 反抗（摩擦）与n 同号（总制动）

位能

方向一定

反抗转矩位能转矩

离心风机特性

例切削力吊重物

T m T L

升

T m T L 降

T L

§2.3.2 离心风机特性

特点：Tc=cn 2与转速平方成正比

§2.3.3 直线型特性

特点:TL ＝cn

§2.3.4 恒功率型特性

特点:TL ＝c/n

直线型

恒功率型

§2.4 机电传动系统的稳定运行条件

电动机的机械特性是Tm=f(n) 曲线及驱动扭矩和转速的函数关系

生产机械的机械特性是T L ＝f(n)曲线及负载扭矩和转速的函数关系

当电动机作为生产机械的原动机（动力源）时，两个函数中的n 为同一个参数。

在运行中由运动方程式可知，要想稳定运行，速度应匀速不变及TL ＝Tm 时及是稳定的一个条件,所以系统稳定运行的条件之一是 1、电动机和生产机械的机械特性曲线应有交点此处：Tm=T L （匀速）

例：曲线1和2，附合这个条件,有a 、b 交点曲线1和3，不附合

另外，应有抗干扰能力:

当有外来干扰时会引起n 变化当干扰消失后，n 应恢复原状态所以另一个稳定条件是:

2、当有外加干扰使n 变化时，干扰消除后n 应能自行恢复到原状态。这件条件的判断原则是: 当n ↑TmTL

T L

机电传动控制课后习题答案

第二章机电传动系统的动力学基础从运动方程式怎样看出系统是处于加速，减速，稳态的和静态的工作状态。 T M-T L>0说明系统处于加速，T M-T L<0 说明系统处于减速， T M-T L=0说明系统处于稳态（即静态）的工作状态。试列出以下几种情况下（见题图）系统的运动方程式，并说明系统的运动状态是加速，减速，还是匀速？（图中箭头方向表示转矩的实际作用方向） T M T T M=T L T M< T L T M-T L>0说明系统处于加速。 T M-T L<0 说明系统处于减速 T M T L T M T L T M> T L T M> T L 系统的运动状态是减速系统的运动状态是加速 T M T L T T L

T M= T L T M= T L 系统的运动状态是减速系统的运动状态是匀速为什么低速轴转矩大，高速轴转矩小？因为P= Tω,P不变ω越小T越大，ω越大T 越小。为什么机电传动系统中低速轴的GD2逼高速轴的GD2大得多? 因为P=Tω，T=G?D2/375. P=ωG?D2/375. ,P不变转速越小GD2越大，转速越大GD2越小。一般生产机械按其运动受阻力的性质来分可有哪几种类型的负载？可分为1恒转矩型机械特性2离心式通风机型机械特性3直线型机械特性4恒功率型机械特性,4种类型的负载. 在题图中，曲线1和2分别为电动机和负载的机械特性，试判断哪些是系统的稳定平衡点？哪些不是？交点是系统的稳定平衡点. 交点是系统的平衡点交点是系统的平衡交点不是系统的平衡点

第三章为什么直流电记得转子要用表面有绝缘层的硅钢片叠压而成？直流电机的转子要用表面有绝缘层的硅钢片叠加而成是因为要防止电涡流对电能的损耗.. 一台直流发电机，其部分铭牌数据如下：P N =180kW, U N =230V,n N =1450r/min, η N =%，试求： ①该发电机的额定电流； ②电流保持为额定值而电压下降为100V时，原动机的输出功率（设此时η= η N ） P N =U N I N 180KW=230*I N I N =782.6A 该发电机的额定电流为782.6A P= I N 100/η N P= 已知某他励直流电动机的铭牌数据如下：P N =, U N =220V, n N =1500r/min, η N =%, 试求该电机的额定电流和转矩。 P N =U N I N η N 7500W=220V*I N * I N =38.5A T N =n N = 为什么直流电动机直接启动时启动电流很大？电动机在未启动前n=0,E=0,而R a 很小,所以将电动机直接接入电网并施加额定电压时,启动电流将很大.I st =U N /R a 直流串励电动机能否空载运行?为什么？串励电动机决不能空载运行,因为这时电动机转速极高,所产生的离心力足

机电传动控制实验大纲

《机电传动与控制》实验教学大纲课程代码：18044333 课程性质：非独立实验课课程分类：专业课程实验学时：8学时适用专业：机械制造设计及其自动化开课单位：矿业工程系一、实验教学目标机电传动与控制是机械设计制造及其自动化专业的一门专业必修课程，作为实践环节的本实验课，其地位是认识不同类型电机，了解电机控制方法以及实际对电机控制回路进行接线。通过实验更好地提高学生的实验操作技能和解决实际问题的能力，使学生对实验课的地位得到应有的认识，使学生理解组成机电系统的各个部分是如何工作的，进一步提高学生的动手、动脑能力和理论应用能力，为后继课程的学习打下坚实的基础。二、主要仪器设备名称电力拖动试验台液压试验台 GE实验室柔性生产线三、实验基本要求对布置的实验题目能够进行分析，结合实验器材，自行设计方案，在实验装置上调试，实现规定的操作，并写出合乎规范的实验报告。 ①实验前必须预习与实验相关的教材内容，了解实验内容，弄清实验原理。 ②实验中，必须熟练掌握单片机实验系统的硬件的连接及使用，并能熟练使用相应的实验软件，认真调试程序。 ③每次实验学生必须完成相应的实验要求才能离开实验室。

④实验完成后必须有该次实验的相应实验报告，报告内容包括：实验目的，实验原理，实验连线图 ⑤每次实验成绩按10分计，依据实验前的预习，实验时的考勤，实验中的操作，实验后的报告等各部分的完成情况来计分。四、实验项目设置与内容序号实验名称实验学时每组人数实验类型开出要求 1 机电控制系统与传动系统认知实验 2 1 认知必做 2 液压控制回路的搭建 2 1 综合必做 3 三相异步电动机基本控制线路 2 2 验证必做 4 三相异步电动机的正反转控制线路 2 2 验证必做五、实验考核根据实际操作能力和实验报告综合评定成绩。实验满分为20分，计入《机电传动与控制》课程的总成绩。六、教材及主要教学参考书程宪平，机电传动与控制，华中科技大学出版社，2011年7月（教材）执笔人：李瑾

《机电传动控制与PLC技术》---实验教学大纲

《机电传动控制与PLC技术》课程实验教学大纲课程名称机电传动控制与PLC技术课程学时 40 课程学分 2.5 课程属性专业选修课适用专业自动化、电气工程及其自动化专业课程性质非独立设置的实验课程先修课程电机学、电机与拖动、工厂供电等一、课程简介本课程主要介绍常用控制电器的结构、原理、用途及型号电气控制的基本线路典型生产设备电气控制系统 PLC的基本原理三菱PLC的基本指令及顺序控制指令、功能指令 PLC的通信与联网技术 PLC正确选用及PLC控制系统的简单设计。二、课程实验目的 1、进行实验基本技能的训练 2、巩固、加深并扩大所学的基本理论知识培养解决实际问题的能力 3、培养实事求是、严肃认真细致踏实的科学作风和良好的实验习惯为将来从事生产和科学实验打下必要的基础。三、实验方式及基本要求电气控制实验要求3-4人一组按要求完成规定的实验项目 PLC实验要求单人单机实验按要求完成规定的实验项目。要求能独立完成规定的实验项目学会继电接触器控制线路的分析和设计方法会观察实验现象会设计简单的控制险路有解决简单控制线路故障的能力掌握编程器、编程软件的使用能阅读和分析实际PLC程序与梯形图能进行简单的程序设计运行、调试、维护可编程序控制器系统。四、实验报告要求实验报告是实验工作的全面总结要用简明的形式将实验结果完整和真实的表达出来报告要求简明扼要字迹工整分析合理。图表整齐清楚线路图要用铅笔及绘图仪器绘制不应徒手描画。报告包括以下几项内容 1、实验名称、专业、班级、姓名、同组者名称、实验台号、实验日期、交报告日期。 2、实验目的 3、实验线路图 4、实验设备

机电传动控制实验指导书(最新)

机电传动控制实验指导书实验一、继电—接触器控制三相异步电动机一、实验目的 1．熟悉继电—接触器断续控制系统的电路原理图、元件布局图和接线图的读图方式；2．掌握三相异步电动机主回路和控制回路的接线方法； 3．了解继电—接触器断续控制电路的组成二、实验使用仪器、设备 1．DB电工实验台； 2．三相异步电动机二台； 3．万用表一台； 4．专用连接线一套。三、实验要求实现三相异步电动机的正、反转、点动、互锁、连锁控制。满足以下具体要求： (1) M1可以正、反向点动调整控制； (2) M1正向起动之后，才能起动M2； (3) 停车时，M2停止后，才能停M1； (4) 具有短路和过载保护； (5) 画出主电路和控制电路。四、实验参考电路

五、实验步骤 1．按布局图要求将各元器件定位； 2．按接线图要求，以正确的规格电线连接各器件；3．按接线图要求，连接电动机的定子线圈； 4．自查并互查连接线； 5．合上电源，调试电路； 6．观察电动机的运行情况。六、实验注意事项 1．操作前切断总电源； 2．接线完毕，必须检查接线情况，并做好记录；3．在指导老师认可后，方能接通电源。七、思考题 1．熔断器与热继电器可否省去其中任何一个？为什么？2．熔断器与热继电器的规格可否随意选择？为什么？3．连接电线的规格可否随意选择？为什么？ 4．交流接触器可否带直流负载？为什么？

实验二、PLC控制三相异步电动机一、实验目的 1．了解PLC——AC电动机断续控制系统的电路原理图、元件布局图和接线图的读图方式；2．掌握继电—接触器逻辑电路与PLC梯形图的转换方式； 3．熟悉PLC控制系统的接线方法； 3．了解PLC断续控制电路的组成。二、实验使用仪器、设备 1．PLC模拟实验台； 2．三相异步电动机二台； 3．万用表一台； 4．专用连接线一套。三、实验要求实现PLC对三相异步电动机的正、反转、点动、互锁、连锁控制。满足以下具体要求： (1) M1可以正、反向点动调整控制； (2) M1正向起动之后，延时5分钟再可起动M2； (3) 停车时，M2停止后，延时2分钟再可停M1； (4) 主电路同实验一。四、实验参考电路与梯形图 1．电路

《机电传动控制》部分简答题

第二章 2-1从运动方程式中怎样看出系统是处于加速的、减速的、稳定的和静止的工作状态。 T M>T L加速运动 T M

机电传动控制(全套完整版)

机电传动控制教案学院、系：机械电子工程学院机电系任课教师：任有志授课专业：机械设计制造及其自动化课程学分：课程总学时：60学时课程周学时： 2006年2月20日

机电传动控制教学进程周次课次章节计划学时教学手段教学环境 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 9 9 10 10 11 11 12 12 13 13 14 14 15 15 16 16 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 §1.1§1.2§1.3§2.1 §2.3§2.4 §3.1§3.2 §3.3 §3.4§3.5§3.6 §5.1§5.2§5.3§5.4 §5.4§5.5§5.7§5.8 §6.1§6.2§6.3 §6.4 §6.5 §6.7§7.1§7.2 §7.3 §7.4§7.5 §7.6 电动机原理习题讨论课 §8.1 §8.1 §8.2 实验课继电器接触器控制实验习题讨论课：§8.3 §8.4 §9.1 §9.2 实验课：可编程序控制器认识实验 §9.3 §9.3 实验课：可编程序控制器编程练习 §10.1 §10.2 §10.3§10.5 §10.6 实验课：晶闸管特性及触发原理 §11.1 §11.2 §11.3 §11.4 §12.1 §13.1 §13.2 §13.3 §13.4 实验课题讨论课 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 讲授讲授讲授讲授讲授讲授讲授讲授辅导讲授讲授讲授指导辅导讲授讲授指导讲授指导讲授讲授指导讲授讲授讲授讲授讲授讲授指导辅导多媒体教室多媒体教室多媒体教室多媒体教室多媒体教室多媒体教室多媒体教室多媒体教室多媒体教室多媒体教室多媒体教室多媒体教室机电实验室多媒体教室多媒体教室多媒体教室机电实验室多媒体教室机电实验室多媒体教室多媒体教室机电实验室多媒体教室多媒体教室多媒体教室多媒体教室多媒体教室多媒体教室机电实验室多媒体教室

机电传动控制实验报告

《机电传动控制》实验报告天津理工大学机械工程学院 2014年9月

实验一直流他励电动机调速实验一、实验目的 1.深入了解直流他励电动机的调速性能； 2.进一步学习PLC 控制系统硬件电路设计和程序设计、调试。二、实验原理 1.直流他励电动机的调速原理、调速方法电动机的调速就是在一定的负载条件下，人为地改变电动机的电路参数，以改变电动机的稳定转速。从直流他励电动机机械特性方程式 T K K R R K U n t e ad a e 2φφ+-= 可知，改变串入电枢回路的电阻Rad ，电枢供电电压U 或主磁通Φ，都可以得到不同的人为机械特性，从而在负载不变时可以改变电动机的转速，以达到速度调节的要求，故直流电动机调速的方法有以下三种。（1）改变电枢回路外串电阻Rad 如图7.1所示为串电阻调速的特性曲线，从图中可看出，在一定的负载转矩T L 下，串入不同的电阻可以得到不同的转速，如在电阻分别为R a 、R 3、R 2、R 1的情况下，可以得到对应于A 、C 、D 和E 点的转速n A 、n C 、n D 和n E 。在不考虑电枢回路的电感时，电动机调速时的机电过程（如降低转速）见图中沿A →B →C 的箭头方向所示，即从稳定转速n A 调至新的稳定转速n C 。这种调速方法存在不少缺点，如机械特性较软，电阻愈大则特性愈软，稳定度愈低；在空载或轻载时，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。

图7.1 电枢回路串电阻调速的特性曲线（2）改变电动机电枢供电电压U 改变电枢供电电压U可得到人为机械特性，如图7.2所示，从图中可看出，在一定负载转矩T L下，加上不同的电压U N、U1、U2、U3、…，可以得到不同的转速n a、n b、n c、n d、…，即改变电枢电压可以达到调速的目的。这种调速方法的特点是： ①当电源电压连续变化时，转速可平滑无级调节，一般只能在额定转速以下调节； ②调速特性与固有特性互相平行，机械特性硬度不变，调速的稳定度较高，调速范围较大； ③当T L=常数时，稳定运行状态下的电枢电流Ia与电压U无关，且Φ=ΦN，故电动机转矩T=KtΦN Ia不变，属于恒转矩调速，适合于对恒转矩型负载进行调速； ④可以靠调节电枢电压来启动电动机，而不用其他启动设备。图7.2 改变电枢供电电压调速的特性

机电传动与控制第五版答案第四章

第四章 5.1 有一台四极三相异步电动机，电源电压的频率为50H Z，满载时电动机的转差率为0.02求电动机的同步转速、转子转速和转子电流频率。 n0=60f/p S=(n0-n)/ n0 =60*50/2 0.02=(1500-n)/1500 =1500r/min n=1470r/min 电动机的同步转速1500r/min.转子转速1470 r/min, 转子电流频率.f2=Sf1=0.02*50=1 H Z 5.2将三相异步电动机接三相电源的三根引线中的两根对调，此电动机是否会反转？为什么？如果将定子绕组接至电源的三相导线中的任意两根线对调,例如将B,C两根线对调,即使B相遇C相绕组中电流的相位对调,此时A相绕组的电流导前于C相绕组的电流2π/3因此旋转方向也将变为A-C-B向逆时针方向旋转,与未对调的旋转方向相反. 5.3 有一台三相异步电动机，其n N=1470r/min,电源频率为50H Z。设在额定负载下运行，试求： ①定子旋转磁场对定子的转速； 1500 r/min ②定子旋转磁场对转子的转速； 30 r/min ③转子旋转磁场对转子的转速；

30 r/min ④转子旋转磁场对定子的转速； 1500 r/min ⑤转子旋转磁场对定子旋转磁场的转速。 0 r/min 5.4当三相异步电动机的负载增加时，为什么定子电流会随转子电流的增加而增加？因为负载增加n减小,转子与旋转磁场间的相对转速( n0-n)增加,转子导体被磁感线切割的速度提高,于是转子的感应电动势增加,转子电流特增加,.定子的感应电动使因为转子的电流增加而变大,所以定子的电流也随之提高. 5.5 三相异步电动机带动一定的负载运行时，若电源电压降低了，此时电动机的转矩、电流及转速有无变化？如何变化？若电源电压降低, 电动机的转矩减小, 电流也减小. 转速不变. 5.6 有一台三相异步电动机，其技术数据如下表所示。试求：①线电压为380V时，三相定子绕组应如何接法？ ②求n0,p,S N,T N,T st,T max和I st； ③额定负载时电动机的输入功率是多少？ ①线电压为380V时，三相定子绕组应为Y型接法.

中南大学机电传动控制实验报告

机电传动控制实验报告姓名：张泽超学院：机电工程学院班级：机械1301 学号： 0801130313 日期： 2016.6.15

一交流电机的点动与自动控制 1、电路原理图如下： 2、实验步骤: 1,断开实验台总电源开关 2,打开电脑,运行机电传动软件,先选择实验项目,然后根据软件中显示的原理图,在实验台上接线 3,按照原理图接线,接触器选用交流单元的接触器; 4,确定接线无误后,合上电源开关,就可开始进行实验 5,软件中点击<测试>--<运行>即可监测电机的扭矩和转速,5分钟后将自动弹出保存对话框,请确定并保存实验结果

3、实验过程: 按下原理图中对应的按钮,电机即可能到相应的动作 4、实验心得该实验原理和操作都很简单，我们小组十分钟就做完了，运行也是正确的，给我们下面做实验也打好了基础，包括基本连线和基本设备，以及安全事项。

二、交流电机的能耗制动 1、电路原理图 2、实验步骤 1,断开实验台总电源开关 2,打开电脑,运行机电传动软件,先选择实验项目,然后根据软件中显示的原理图,在实验台上接线 3,按照原理图接线,接触器选用交流单元的接触器; 4,确定接线无误后,合上电源开关,就可开始进行实验 5,软件中点击<测试>--<运行>即可监测电机的扭矩和转速,5分钟后将自动弹出保存对话框,请确定并保存实验结果

3、实验过程: 按下原理图中对应的按钮,电机即可能到相应的动作 4、实验心得能耗制动这个实验的原理接线图有一点复杂，所以我们组采取两个人分别接线主电路和控制电路。第一次接完运行后发现机器运行不了。证明我们接线有错误了。排查之后又重新连线，发现控制电路连错了。然后纠正后才能有正确的实验现象。总之，实验要认真的做，细心排查。

机电传动控制答案

习题与思考题第二章机电传动系统的动力学基础说明机电传动系统运动方程中的拖动转矩，静态转矩和动态转矩。拖动转矩是由电动机产生用来克服负载转矩，以带动生产机械运动的。静态转矩就是由生产机械产生的负载转矩。动态转矩是拖动转矩减去静态转矩。从运动方程式怎样看出系统是处于加速，减速，稳态的和静态的工作状态。 TM-TL>0说明系统处于加速，TM-TL<0 说明系统处于减速，TM-TL=0说明系统处于稳态（即静态）的工作状态。试列出以下几种情况下（见题图）系统的运动方程式，并说明系统的运动状态是加速，减速，还是匀速？（图中箭头方向表示转矩的实际作用方向） TM TL TL TM N TM=TL TM< TL TM-TL<0说明系统处于减速。 TM-TL<0 说明系统处于减速 T M T L T M T L T M> T L M>L 系统的运动状态是减速系统的运动状态是加速 T M T L T T L T M= T L T M= T L 系统的运动状态是减速系统的运动状态是匀速多轴拖动系统为什么要折算成单轴拖动系统？转矩折算为什么依据折算前后功率不变的原

则？转动惯量折算为什么依据折算前后动能不变的原则？因为许多生产机械要求低转速运行，而电动机一般具有较高的额定转速。这样，电动机与生产机械之间就得装设减速机构，如减速齿轮箱或蜗轮蜗杆，皮带等减速装置。所以为了列出系统运动方程，必须先将各转动部分的转矩和转动惯量或直线运动部分的质量这算到一根轴上。转矩折算前后功率不变的原则是P=Tω, p不变。转动惯量折算前后动能不变原则是能量守恒MV=ω2 为什么低速轴转矩大，高速轴转矩小？因为P= Tω,P不变ω越小T越大，ω越大T 越小。为什么机电传动系统中低速轴的GD2比高速轴的GD2大得多? 因为P=Tω，T=G?D2/375. P=ωG?D2/375. ,P不变转速越小GD2越大，转速越大GD2越小。如图（a）所示，电动机轴上的转动惯量J M=, 转速n M=900r/min; 中间传动轴的转动惯量J L=16kgm2,转速n L=60 r/min。试求折算到电动机轴上的等效专惯量。折算到电动机轴上的等效转动惯量:j=Nm/N1=900/300=3,j1=Nm/Nl=15 J=JM+J1/j2+ JL/j12=+2/9+16/225= .如图（b）所示，电动机转速n M=950 r/min，齿轮减速箱的传动比J1= J2=4，卷筒直径D=,滑轮的减速比J3=2，起重负荷力F=100N,电动机的费轮转距GD2M= m2, 齿轮，滑轮和卷筒总的传动效率为。试球体胜速度v和折算到电动机轴上的静态转矩T L以及折算到电动机轴上整个拖动系统的飞轮惯量GD2z.。 ωM=*2n/60= rad/s. 提升重物的轴上的角速度ω=ωM/j1j2j3=4*4*2=s v=ωD/2=2*=s T L=ηC n M=*100**950= GD2Z=δGD M2+ GD L2/j L2 =*+100*322 = 一般生产机械按其运动受阻力的性质来分可有哪几种类型的负载？可分为1恒转矩型机械特性2离心式通风机型机械特性3直线型机械特性4恒功率型机械特性,4种类型的负载. 反抗静态转矩与位能静态转矩有何区别，各有什么特点？反抗转矩的方向与运动方向相反,,方向发生改变时,负载转矩的方向也会随着改变,因而他总是阻碍运动的.位能转矩的作用方向恒定,与运动方向无关，它在某方向阻碍运动，而在相反方向便促使运动。在题图中，曲线1和2分别为电动机和负载的机械特性，试判断哪些是系统的稳定平衡点？哪些不是？交点是系统的稳定平衡点. 交点是系统的平衡点

电动机控制实验指导

东莞理工学院自编教材机电传动控制实验指导 ——基于DRlab虚拟实验平台王卫平黄泳波李帅编写东莞理工学院机电工程系 2007年7月

目录实验一实验平台的了解 (2) 实验二电器基本元件的认识实验 (6) 实验三直流电机特性实验 (8) 实验四步进电机传动控制系统实验 (9) 实验五直流电机速度调节和方向控制实验 (10) 实验六直流电机位置PID控制实验 (11)

实验一实验平台的了解一、实验目的 1．了解实验平台的基本构成 2．了解虚拟仪器实验平台DRlab的工作原理二、实验设备简介 1．软件简介 DRLab实验室的核心是DRVI可重组虚拟仪器实验平台和DRLink可重组计算机实验平台。DRVI可重组虚拟仪器实验平台由德普施科技自主研发；DRLink是在DRVI可重组虚拟仪器实验平台的基础上开发德可重组计算机控制平台，具有所有DRVI所具有的优点和特色；DRVI/DRLink实验平台是基于软件总线和软件芯片技术结构，采用软件总线开放结构和COM/DCOM组件的即插即用特性，具有PC开放结构、模块化、组件化的特点，是面向用户的可在线编程、调试和重组的新型虚拟实验技术。DRVI/DRLink平台实验组建过程没有编译、链接环节，支持软件模块热插/拔和即插即用，系统开发平台和运行平台一体化，实验环节功能可根据需要完全由用户自己设计、定义，而不是仅能由专业开发人员定义。 2．软件功能 1）可视化、图形化编程 DRVI/DRLink是一个可视化、图形化的支持软件芯片插接的操作平台，该操作平台提供了虚拟仪器软件面包板、软件芯片插件组、快捷工具、嵌入式Web服务器、VBScript脚本语言、浏览器信息栏等功能支持。如图所示。 2）开放性软件平台为方便进行功能扩展和二次开发，DRLab系列软件平台提供了三重扩展方式：采用VC设计DLL扩展插件，通过添加扩展件的方式添加到“用户定义软件芯片扩展插件组”中使用采用VBScript设计ActiveX扩展插件，通过“扩展件”菜单中的“添加VB ActiveX控件”功能添加到软件平台上使用使用VBScript脚本芯片，用Signal VBScript中的函数进行编程，设计用户自定义芯片，完成特殊功能 3）丰富的软件芯片集 DRLab系列软件平台提供从操作按钮、信号源、硬件控制、曲线显视到信号分析处理、微积分环节、振荡环节、PID调节环节等共计200个软件芯片，利用这些软件芯片可很方便的搭建各种测试控制环节。 4）形像的虚拟仪器仿真面板使用期DRVI 虚拟仪器平台可以很方便的搭建各种虚拟仪器，比如频谱分析仪、数字滤波器、频率计、双踪示波器、数字万用表、噪声测试仪等等。 3. 运动控制台

《机电传动控制》教学大纲

《机电传动控制》教学大纲大纲说明课程代码：3335030 总学时：48学时(讲课42学时，实验6学时) 总学分：3 课程类别：专业模块选修课适用专业：机械设计制造及其自动化预修要求：《电工技术》、《电子技术》、《自动控制原理》一、课程的性质、目的、任务： 1．性质《机电传动控制》是机械设计制造及其自动化专业的专业方向模块选修课。 2．目的《机电传动控制》是机械设计制造及其自动化专业的一门专业选修课，属专业技术基础课，其目的是培养机械设计制造及其自动化专业的学生掌握机电传动控制技术，掌握实际的工程应用能力，学会解决工业电气控制中实际问题的能力。增强学生的就业竞争能力。 3．任务二、本课程的主要任务是使学生： 1．掌握用系统的观点如何分析机电传动控制系统。 2．具备分析、设计机电传动控制系统的能力。 3．正确运用理论解决实际问题的能力。三、课程教学的基本要求：本课程的教学环节包括：课堂讲授、课外作业、实验和考试等。通过各个教学环节重点培养学生分析 1．教学方法和教学手段的建议：本课程教学环节包括：课堂讲授、工程应用实例讨论、课外作业和实验等。通过各个教学环节的教学重点培养学生的自学能力、理论联系实际的能力和解决实际工程问题的能力。采用启发式教学，鼓励学生开展课堂讨论，提出不同方法。采用电子教案、多媒体教室；适当引入计算机辅助电子设计软件；使学生建立机算机仿真在概念。实验是本课程的重要教学环节，通过实验，深化和扩展对课程内容的理解，培养实际动手的能力。 2．实验要求: 实验是《机电传动控制》课程的重要教学环节，通过实验，加深学对课程内容的理解，掌握对机电传动控制的实际运用能力。实验要求学生实验前认真准备，完成实验预习报告（对设计性实验需提交实验方案）；实验时积极思考，多动手，学会正确使用常用的机床电器和电动机等电器的使用方法，能正确联接电路，了解机电传动中常见的传动方式，学会电动机传动系统的参数调整方法；实验后要对实验现象和实验数据认真整理分析，编写出整洁的实验报告。 3．课程习题要求

机电传动控制冯清秀版课后习题答案

课后习题答案第一章

第二章答：运动方程式：dt d J T T L M ω=- d L M T T T =-Td>0时：系统加速； Td=0 时：系统稳速；Td<0时，系统减速或反向加速答：拖动转矩：电动机产生的转矩Tm 或负载转矩TL 与转速n 相同时，就是拖动转矩。静态转矩：电动机轴上的负载转矩TL ，它不随系统加速或减速而变化。动态转矩：系统加速或减速时，存在一个动态转矩Td ，它使系统的运动状态发生变化。答：a 匀速，b 减速，c 减速，d 加速，e 减速，f 匀速答：在多轴拖动系统情况下，为了列出这个系统运动方程，必须先把各传动部分的转矩和转动惯量或直线运动部分的质量都折算到电动机轴上。由于负载转矩是静态转矩，所以可根据静态时功率守恒原则进行折算。由于转动惯量和飞轮转矩与运动系统动能有关，所以可根据动能守恒原则进行折算。答：忽略磨擦损失的情况下，传动系统的低速轴和调速轴传递的功率是一样的，即P1＝P2而P1＝T1ω1，P2＝T2ω2所以T1ω1＝T2ω2，当ω1＞ω2时， T1＜T2 答：因为低速轴的转矩大，所设计的低速轴的直径及轴上的齿轮等零件尺寸大，质量也大，所以GD2大，而高速轴正好相反。答： j1=ωM/ω1= nM/n1=900/300=3 jL=ωM/ωL= nM/nL=900/60=15 )(8.21516325.22 22211m kg j J j J J J L L M Z ?=++=++ = 答：min)/(4.594495021r j j n n M L =?== )/(37.02604.5924.0603s m j Dn v L =???==ππ TL=(η1nM)=×100××950)= 2 2 22 365M M Z n Fv GD GD +=δ 2 222 32.1~16.195037.010036505.1)25.1~1.1(m N GD Z ?=??+?= 答：恒转矩型、泵类、直线型、恒功率型。答：反抗性恒转矩负载恒与运动方向相反。位能性恒转矩负载作用方向恒定，与运动方向无关。答：（d ）不是稳定运动点，其余都是稳定运行点。

机电传动控制

直流电动机的工作原理：当电枢在磁场中转动时，线圈中也要产生感应电动势e，这个电动势的方向与电流或外加电压的方向总是相反，所以称为反电势，它与发电机中电动势的作用是不同的。直流电机主要由定子、转子、换向器三部分组成。主磁极用以生产气隙磁场，以便电枢绕组在此磁场中转动而感应电势。产生磁场可以有两种方法，其一是采用永久磁铁作主磁极，这样的电机称为永磁直流电机，极大部分的微、小型直流电机都采用这种方法；其二是由励磁绕组通以直流电流来建立磁场，几乎所有的中、大型直流电机的主磁极都采用这种方法。对于第二种方法，主磁极包括主磁极铁芯和套在铁芯上的励磁绕组两部分。主磁极铁芯靠近电枢的扩大部分称为极掌（或极靴）。电枢铁芯用作电机磁的通路及嵌置电枢绕组。为了减少涡流损耗，电枢铁芯一般用0.5或0.35毫米厚的涂有绝缘漆的硅钢片叠压而成。电枢绕组用以感应电势和通过电流，使电机实现机电能量转换。电枢绕组由许多用绝缘导线绕成的线圈组成。各线圈以一定规律焊接到换向器上而连接成一整体。换向器的作用对发电机而言，是将电枢绕组内感应的交流电势转换成电刷间的直流电势。对电动机而言，则是将从电源输入的直流电流转换成电枢绕组内的交变电流。并保证每个磁极下电枢导体内电流的方向不变，以产生方向不变的电磁转矩。电刷的作用有二，其一是把转动的电枢与外电路相连接，使电流经电刷流入电枢或从电枢流出；其二是它与换向器配合而获得直流电压。电刷装置由电刷、刷握、刷杆座和汇流条等部件构成。根据电机励磁方式的不同，直流电机有他他励、并励、串励、复励励、并励、串励、复励和永磁等形式并励发电机电压能建立的条件：首要条件是发电机的磁极要有剩磁。其次是励磁电流所产生的磁场的方向与剩磁磁场的方向相同。励磁回路的电阻应小于与电机运行转速相对应的临界电阻。在复励发电机的这两个励磁绕组中通人电流后，它们产生磁场的方向通常是相同的。在并励发电机中，其端电压随着负载电流的增大而下降。但在复励发电机中，当负载电流增大时，串励绕组能自动增加磁通，以补偿端电压的下降。

机电传动控制实验指导书

《机电传动控制》实验指导书常熟理工学院机械工程学院周自强孟涛编 2010年3月1日

目录实验1 三相异步电动机变频调速实验 (3) 实验2 步进电机基本参数设定及PLC控制实验 (5)

实验1 三相异步电动机变频调速实验一、实验目的 1）熟悉变频器使用方法和基本参数设定的含义。 2）熟悉变频器使用的基本过程。二、实验原理本实验分为PU模式和外部模式两种情况：（1）PU模式（2）外部模式

三、实验设备 1）机电传动控制综合实验台。四、实验内容（1）进行PU模式的变频调速实验 ●首先将参数Pr.79 设定为“1”； ●调整频率设定值（频率设定值不要超过60Hz），按下“Run”按钮启动电机；重新设定频率，并观察电机运转情况。（2）进行外部模式的变频调速实验 ●外部运行模式（Pr.79 设定值“0”（初始值），“2”） ●根据附录中的参数设定方法对高、中、低三个速度段的频率进行设定； ●根据图2所示进行变频装置端子接线，确认电机变频器连接正常；

操作相应的速度按钮，并观察电机的运转情况。五、实验报告 1）画出变频调速的基本电路原理图。 2）写出实验过程和参数设定的主要内容。六、思考题异步电机的转速和变频器的频率之间是什么关系？变频调速在低速时的特性如何？实验2 步进电机基本参数设定及PLC控制实验一、实验目的 1）熟悉步进电机工作原理。 2）熟悉步进电机控制程序编写方法。二、实验原理实验原理如图所示：

1）机电控制综合实验台。 2）五相步进电动机及其驱动器。四、实验内容 1）按图3电路接线。 2）编写正、反转控制程序，SA8断开时正转，SA8闭合时反转。 3）运行程序，验证程序的正确性。 4）修改运行步数为250步。运行程序，记录角度和时间。五、实验报告 1）绘制梯形图。 2）列出角度和步数的关系式，角速度和脉冲周期的关系式。

机电传动控制期末试题

机电传动控制复习提纲第一章机电传动的动力学基础 1.机电传动运动方程的几种形式 2.1、2.2、2.3题 2.飞轮矩、转动惯量的折算 2.7、2.8 3.机电传动系统稳定平衡点的判断 2.11 第三章直流电机的工作原理与特性 1.基本方程电动势方程：E k e n 电磁转矩方程：T k t I a 电枢回路电动势平衡方程：U E I aR 2.固有机械特性与人为机械特性（电枢串接电阻、改变电枢电压、改变磁通）的曲线与特点 3.计算题类型：3.10、3.15；分析题类型：3.21 第四章机电传动系统的过渡过程（略）

第五章交流电动机的工作原理及特性 1.固有机械特性（式5.27）与人为机械特性（降低电源电压、定子回路串接电阻或电抗、改变电源频率、转子回路串接电阻） 2.交流电机启动方法 3.三相异步电动机调速特性（式5.36） 4.单相异步电动机工作原理 5.计算题类型：5.6、5.11 第六章控制电机 1.两相交流伺服电机消除自转的方法第七章机电传动控制系统中常用的检测元件略第八章继电器-接触器控制 1.继电器-接触器控制的基本线路（直接启动、转子串接电阻启动、正反转控制、Y—△接法降压启动）例题：8.18 第九章PLC控制 1.PLC基本结构 2.PLC等效继电器 3.梯形图编程 4.例题：三相异步电机启停控制、三相电机正反转控制、三相电机Y-△启动控制、搬运机械手控制

《机电传动控制》复习重点第2xx机电传动的动力学基础机电传动系统的运动方程式会判断驱动力矩和负载力矩的正负号并能够根据该方程式判断机电系统的运动状态动态转矩的概念机电传动的负载特性什么是负载特性：电动机轴上的负载转矩与转速之间的关系 4种典型的负载特性曲线恒转矩负载包括反抗性恒转矩负载和位能性负载机电传动稳定运行的条件充分必要条件掌握判断稳定工作点的方法第三章直流电机的工作原理及特性直流电机既可以用作电动机也可以用作发电机任何电机的工作原理都是建立在电磁力和电磁感应的基础上的直流电机做发电运行和电动运行时都会产生电动势E和电磁转矩T，但是不同的运行方式下其作用是不同的电势平衡方程力矩平衡方程并励发电机电压建立的三个条件是什么？

机电传动控制实验指导书

DDSZ-1型电机及电气技术实验指导书 1认识实验一、实验目的 1、学习电机实验的基本要求与安全操作注意事项。 2、认识在直流电机实验中所用的电机、仪表、变阻器等组件及使用方法。 3、熟悉他励电动机（即并励电动机按他励方式）的接线、起动、改变电机转向与调速的方法。二、预习要点 1、如何正确选择使用仪器仪表。特别是电压表电流表的量程。 2、直流电动机起动时，为什么在电枢回路中需要串接起动变阻器？不串接会产生什么严重后果？ 3、直流电动机起动时，励磁回路串接的磁场变阻器应调至什么位置？为什么？若励磁回路断开造成失磁时，会产生什么严重后果？ 4、直流电动机调速及改变转向的方法。三、实验项目 1、了解DD01电源控制屏中的电枢电源、励磁电源、校正直流测功机、变阻器、多量程直流电压表、电流表及直流电动机的使用方法。 2、用伏安法测直流电动机和直流发电机的电枢绕组的冷态电阻。 3、直流他励电动机的起动、调速及改变转向。四、实验设备及控制屏上挂件排列顺序 1 2、控制屏上挂件排列顺序

D31、D42、 D51、 D31、D44

五、实验说明及操作步骤 1由实验指导人员介绍 DDSZ-1型电机及电气技术实验装置各面板布置及使用方法, 讲解电机实验的基本要求，安全操作和注意事项。 2、用伏安法测电枢的直流电阻 (1) 按图2-1接线，电阻 R 用D44上1800Q 和180Q 串联共1980 Q 阻值并调至最大。 A 表选用D31上的直流安培表。开关 S 选用D51挂箱上的双刀双掷开关。 (2) 经检查无误后接通电枢电源，并调至 220V 。调节R 使电枢电流达到 0.2A (如果电流太大，可能由于剩磁的作用使电机旋转，测量无法进行；如果此时电流太小，可能由于接触电阻产生较大的误差)，迅速测取电机电枢两端电压 U 和电流I 。将电机转子分别旋转三分之一和三分之二周，同样测取 U 、丨三组数据列于表 2-1中。 (3) 增大R 使电流分别达到0.15A 和0.1A ，用同样方法测取六组数据列于表 2-1中。取三次测量的平均值作为实际冷态电阻值 1 1 1 R a1 =3(R a11 R a12 R a13 )尺2 =^(^21 R J 22 R a23) R a3 (民31 R a32 R a33) 3 3 3 (4) 计算基准工作温度时的电枢电阻序号 U (V) I (A) R (平均)(Q ) Ra (Q ) R aref (Q) 1 R a11 = R a1= R a12= R a13= 2 R a21 = R a2= R a22= R a23= 3 R a31 = R a3= R a32= R a33= R a 室温 _________ C 表中: J(R a1 R a2 R a3) 3 表2-1 图2-1测电枢绕组直流电阻接线图

【机电传动控制】机械手控制

实验二搬运机械手的控制一、实验目的掌握应用PLC技术设计工艺生产控制系统的思想和方法，掌握PLC的编程技巧和程序调试方法，训练解决工程实际控制问题的能力。二、实验仪器设备 1、THPLC－2型可编程序控制器模拟实验箱。其中配备的主机为日本三菱FX1N－40MR型可编程序控制器，实验面板中设有多个实验区，本实验对应的实验区为“机械手动作的模拟”实验区。 2、个人计算机。 3、FX-422CAB型RS-422缆线或FX-422CAB-150型RS-422缆线。 4、FX系列PLC编程软件SWOPC-FXGP/WIN-C。三、控制要求有一搬运工件的机械手，其操作是将工件从左工作台搬到右工作台，工艺流程示意图如下面附图所示。机械手通常位于原点。SQ1为下限位开关，SQ2为上限位开关，SQ3、SQ4分别为右限位开关和左限位开关。机械的上下左右移动以及工件的夹紧，均由电磁阀驱动气缸来实现。电磁阀YV1控制机械手下降，YV2负责夹紧工件，YV3使机械手上升，YV4控制机械手右移，YV5控制机械手左移。搬取工件时，按下启动按钮1SB，则： ①机械手先由原点下降，碰到下限位开关SQ1后，停止下降； ②夹紧电磁阀YV2动作将工件夹紧，为保证工件可靠夹紧，机械手在该位置等待3s； ③待夹紧后，机械手开始上升，碰到上限位开关SQ2后，停止上升； ④改向右移动，移到右限位开关SQ3位置时，停止右移； ⑤改为下降，至碰到下限位开关SQ1时，停止下降； ⑥机械手将工件松开，放在右工作台上，为确保可靠松开，机械手在该位置停留2s； ⑦然后上升，碰到上限位开关SQ2后，停止上升； ⑧改为左移，回到原点，压在左限位开关SQ4和上限位开关SQ2上，各电磁阀均失电，机械手停在原位。再按下启动按钮时，又重复上述过程。四、系统配置根据控制要求画出PLC的I/O分配表或I/O分配图；由于所采用的实验箱中，已将PLC输入输出端外接的开关、按钮和信号灯的部分线路连接好，放置于实验模板内，因此，实验时只要将PLC主机与“机械手动作的模拟”实验模板两者的外接插孔用连接线按需要插接好即可。五、程序设计要求采用两种编程方法进行程序设计： 1、设计梯形图（用基本指令和移位功能指令），列写出相应的指令表； 2、设计状态转移图，画出相应的梯形图（用步进指令和基本指令），写出相应的指令表。参考程序如附图。六、程序的写入、运行与调试采用FX系列PLC编程软件SWOPC-FXGP/WIN-C进行程序的写入。