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文檔簡介
第一章第一章第一章第一節(jié)電力電子技術(shù)基礎(chǔ)
第二節(jié)計(jì)算機(jī)與數(shù)字通信基礎(chǔ)知識
第三節(jié)電氣控制技術(shù)
第四節(jié)電動機(jī)調(diào)速技術(shù)
第五節(jié)儀器儀表與測量
第六節(jié)液壓傳動基礎(chǔ)知識第一章第一節(jié)電力電子技術(shù)基礎(chǔ)
第二節(jié)計(jì)算機(jī)與數(shù)字通信基礎(chǔ)第一節(jié)電力電子技術(shù)基礎(chǔ)圖1-1晶閘管的結(jié)構(gòu)和符號
a)結(jié)構(gòu)b)符號第一節(jié)電力電子技術(shù)基礎(chǔ)圖1-1晶閘管的結(jié)構(gòu)和符號
a)結(jié)第一節(jié)電力電子技術(shù)基礎(chǔ)一、晶閘管及其可控整流技術(shù)
1.晶閘管的結(jié)構(gòu)和符號
2.晶閘管的特性
1)不僅具有反向阻斷能力,同時(shí)還有正向阻斷能力。
2)正向?qū)ǖ臈l件是:陽極加正向偏置電壓,同時(shí)門極加正向觸發(fā)電壓。
3)晶閘管一旦導(dǎo)通,門極就失去了控制作用。
4)晶閘管要重新關(guān)斷,必須設(shè)法使其陽極電流減小到低于維持晶閘管持續(xù)導(dǎo)通的電流。第一節(jié)電力電子技術(shù)基礎(chǔ)一、晶閘管及其可控整流技術(shù)
1.晶閘第一節(jié)電力電子技術(shù)基礎(chǔ)圖1-2晶閘管的伏安特性曲線第一節(jié)電力電子技術(shù)基礎(chǔ)圖1-2晶閘管的伏安特性曲線第一節(jié)電力電子技術(shù)基礎(chǔ)(1)正向特性
1)IG=0時(shí),當(dāng)陽極正向電壓小于某一數(shù)值范圍時(shí),陽極電流(即正向漏電流)很小,晶閘管處于正向阻斷狀態(tài);當(dāng)正向電壓超過某一個(gè)值時(shí),正向漏電流急劇加大,晶閘管導(dǎo)通,此時(shí)的陽極電壓叫做正向轉(zhuǎn)折電壓UBO,晶閘管的這種開通方式叫做晶閘管硬開通,正常情況下是不允許的。第一節(jié)電力電子技術(shù)基礎(chǔ)(1)正向特性
1)IG=0時(shí),當(dāng)陽第一節(jié)電力電子技術(shù)基礎(chǔ)2)IG>0時(shí),晶閘管仍有一定的正向阻斷能力,但使它由正向阻斷狀態(tài)轉(zhuǎn)為正向?qū)顟B(tài)所需的陽極電壓比UBO要低得多,且IG越大,所需的陽極電壓越低;即只要晶閘管的陽極加上適當(dāng)?shù)恼螂妷?,再在門極上加上適當(dāng)?shù)挠|發(fā)電壓,晶閘管就可以觸發(fā)導(dǎo)通,這就是晶閘管具有的可控導(dǎo)通特性。
(2)反向特性晶閘管的反向特性與二極管相似,也有反向阻斷區(qū)和反向擊穿區(qū)。
3.晶閘管的參數(shù)和型號
(1)晶閘管的參數(shù)第一節(jié)電力電子技術(shù)基礎(chǔ)2)IG>0時(shí),晶閘管仍有一定的正向第一節(jié)電力電子技術(shù)基礎(chǔ)1)正向斷態(tài)重復(fù)峰值電壓UDRM:是指在額定結(jié)溫、門極斷路和晶閘管正向阻斷的情況下,允許重復(fù)加在晶閘管上的最大正向峰值電壓,一般取值比UBO低100V。
2)反向重復(fù)峰值電壓URRM:是指在額定結(jié)溫和門極斷路的情況下,允許重復(fù)加在晶閘管上的反向峰值電壓,一般取值比反向擊穿電壓UBR低100V。
3)通態(tài)平均電流IT(AV):在環(huán)境溫度不超過40℃和規(guī)定的散熱條件下,允許流過的工頻正弦半波電流在一個(gè)周期內(nèi)的平均值,簡稱為正向電流。
4)通態(tài)(峰值)電壓UT:是指晶閘管通以某一規(guī)定倍數(shù)的額定通態(tài)平均電流時(shí)的瞬態(tài)峰值電壓。第一節(jié)電力電子技術(shù)基礎(chǔ)1)正向斷態(tài)重復(fù)峰值電壓UDRM:是第一節(jié)電力電子技術(shù)基礎(chǔ)5)維持電流IH:是指在規(guī)定的環(huán)境溫度和門極斷路的情況下,維持晶閘管持續(xù)導(dǎo)通的最小陽極電流;它是晶閘管由導(dǎo)通到關(guān)斷的臨界電流。
(2)晶閘管的型號
4.晶閘管可控整流電路圖1-3單相半控橋式整流電路
a)電路b)波形第一節(jié)電力電子技術(shù)基礎(chǔ)5)維持電流IH:是指在規(guī)定的環(huán)境溫第一節(jié)電力電子技術(shù)基礎(chǔ)(1)單相半控橋式整流
1)電路組成:如圖1-3a所示,該電路主要由整流變壓器、晶閘管、二極管和負(fù)載電阻等組成。
2)工作原理:通過分析加到晶閘管兩端的電壓和觸發(fā)脈沖的瞬時(shí)極性,判斷晶閘管的導(dǎo)通情況,從而得到負(fù)載上的電壓波形,進(jìn)而得出輸出電壓的數(shù)值關(guān)系并依此選用晶閘管。
例1-1如圖1-3所示,最大輸出電壓是110V,輸出電流是50A,求:交流電源電壓的有效值U2;當(dāng)α=60°時(shí),輸出電壓的平均值是多少?
解當(dāng)α=0°時(shí)電路有最大輸出電壓,由式(1-1)可得第一節(jié)電力電子技術(shù)基礎(chǔ)(1)單相半控橋式整流
1)電路組成第一節(jié)電力電子技術(shù)基礎(chǔ)(2)三相半波可控整流電路
1)工作原理:如圖1-4所示,當(dāng)觸發(fā)延遲角α=0°時(shí),輸出電壓的平均值最大,晶閘管相當(dāng)于普通整流二極管;當(dāng)0°<α≤30°時(shí),輸出電壓的波形是連續(xù)的;當(dāng)30°<α≤150°時(shí),輸出電壓的波形是不連續(xù)的。第一節(jié)電力電子技術(shù)基礎(chǔ)(2)三相半波可控整流電路
1)工作第一節(jié)電力電子技術(shù)基礎(chǔ)圖1-4三相半波可控整流電路
a)電路b)波形第一節(jié)電力電子技術(shù)基礎(chǔ)圖1-4三相半波可控整流電路
a)第一節(jié)電力電子技術(shù)基礎(chǔ)2)電路的輸出電壓和電流:當(dāng)0°<α≤30°時(shí),輸出電壓的平均值為UL=1.17U2cosα;當(dāng)30°<α≤150°時(shí),輸出電壓的平均值為UL=0.68U2[1+cos(α+30°)]。
(3)負(fù)載類型對晶閘管的影響
1)電感性負(fù)載的影響:當(dāng)負(fù)載為電感性負(fù)載時(shí),由于流過電感的電流發(fā)生變化,電感中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,它使得負(fù)載電流的變化滯后于電壓的變化;當(dāng)交流電壓過零點(diǎn)時(shí)晶閘管本應(yīng)關(guān)斷,但由于這時(shí)的電流仍大于維持電流,使得晶閘管在電源電壓過零點(diǎn)時(shí)不能自行關(guān)斷。第一節(jié)電力電子技術(shù)基礎(chǔ)2)電路的輸出電壓和電流:當(dāng)0°<α第一節(jié)電力電子技術(shù)基礎(chǔ)圖1-5電感性負(fù)載電路第一節(jié)電力電子技術(shù)基礎(chǔ)圖1-5電感性負(fù)載電路第一節(jié)電力電子技術(shù)基礎(chǔ)2)反電動勢負(fù)載的影響:反電動勢負(fù)載對晶閘管整流輸出電壓的影響如圖1-6所示。圖1-6反電動勢負(fù)載電路
a)電路b)波形5.晶閘管觸發(fā)電路第一節(jié)電力電子技術(shù)基礎(chǔ)2)反電動勢負(fù)載的影響:反電動勢負(fù)載第一節(jié)電力電子技術(shù)基礎(chǔ)(1)對觸發(fā)信號的要求晶閘管對觸發(fā)信號的要求是:觸發(fā)脈沖的上升沿要陡;要有足夠的功率和一定的寬度、幅度;必須和晶閘管的陽極電源同步;觸發(fā)脈沖要有一定的移相范圍。
(2)觸發(fā)脈沖的輸出方式觸發(fā)脈沖有直接輸出和變壓器輸出兩種輸出方式。
1)直接輸出:觸發(fā)電路與晶閘管的門極直接連接稱為直接輸出。
2)變壓器輸出:它的優(yōu)點(diǎn)是觸發(fā)電路與主電路之間實(shí)現(xiàn)了電氣隔離;缺點(diǎn)是脈沖變壓器要消耗一部分觸發(fā)脈沖功率,使輸出脈沖的幅度和前沿受損。第一節(jié)電力電子技術(shù)基礎(chǔ)(1)對觸發(fā)信號的要求晶閘管對觸發(fā)第一節(jié)電力電子技術(shù)基礎(chǔ)(3)單結(jié)晶體管觸發(fā)電路常用的觸發(fā)電路為單結(jié)晶體管觸發(fā)電路。圖1-7單結(jié)晶體管觸發(fā)電路
a)圖形符號b)電路c)特性曲線第一節(jié)電力電子技術(shù)基礎(chǔ)(3)單結(jié)晶體管觸發(fā)電路常用的觸發(fā)第一節(jié)電力電子技術(shù)基礎(chǔ)1)發(fā)射極電壓UE小于峰點(diǎn)電壓UP時(shí),單結(jié)晶體管截止,只有很小的發(fā)射極電流。
2)發(fā)射極電壓UE等于峰點(diǎn)電壓UP時(shí),單結(jié)晶體管導(dǎo)通,導(dǎo)通后UE隨IE的增大而降低,呈現(xiàn)負(fù)阻特性。
3)當(dāng)UE下降到最低點(diǎn)(即谷點(diǎn))以后,UE隨著IE的增加而緩慢上升,進(jìn)入飽和狀態(tài)。
4)UE<UV(谷點(diǎn)電壓)時(shí),單結(jié)晶體管重新變?yōu)榻刂?。圖1-8單結(jié)晶體管觸發(fā)電路
a)電路b)波形第一節(jié)電力電子技術(shù)基礎(chǔ)1)發(fā)射極電壓UE小于峰點(diǎn)電壓UP時(shí)第一節(jié)電力電子技術(shù)基礎(chǔ)(4)晶體管觸發(fā)電路采用脈沖變壓器輸出的晶體管觸發(fā)電路,如圖1-9所示。圖1-9晶體管觸發(fā)電路第一節(jié)電力電子技術(shù)基礎(chǔ)(4)晶體管觸發(fā)電路采用脈沖變壓器第一節(jié)電力電子技術(shù)基礎(chǔ)(5)集成觸發(fā)電路晶閘管集成觸發(fā)電路種類較多,如KC系列、TC系列等集成觸發(fā)器。圖1-10由TC782構(gòu)成的小功率晶閘管應(yīng)用電路第一節(jié)電力電子技術(shù)基礎(chǔ)(5)集成觸發(fā)電路晶閘管集成觸發(fā)電第一節(jié)電力電子技術(shù)基礎(chǔ)6.晶閘管的保護(hù)
(1)過電流保護(hù)當(dāng)流過晶閘管的電流超過其額定通態(tài)平均電流時(shí)稱為過電流。圖1-11過電流保護(hù)電路第一節(jié)電力電子技術(shù)基礎(chǔ)6.晶閘管的保護(hù)
(1)過電流保護(hù)第一節(jié)電力電子技術(shù)基礎(chǔ)(2)過電壓保護(hù)當(dāng)加在晶閘管兩端的電壓超過其額定電壓時(shí),稱為過電壓。圖1-12阻容保護(hù)電路第一節(jié)電力電子技術(shù)基礎(chǔ)(2)過電壓保護(hù)當(dāng)加在晶閘管兩端的第一節(jié)電力電子技術(shù)基礎(chǔ)圖1-13壓敏電阻保護(hù)電路7.晶閘管的選擇和檢測
(1)晶閘管的選擇
1)晶閘管電壓等級的選擇,可按下面的經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行估算:第一節(jié)電力電子技術(shù)基礎(chǔ)圖1-13壓敏電阻保護(hù)電路7.晶閘第一節(jié)電力電子技術(shù)基礎(chǔ)2)晶閘管電流等級的選擇,一般按電路最大工作電流來選擇
(2)晶閘管的檢測判別晶閘管的好壞和對應(yīng)電極的依據(jù)是利用其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和特性,使用萬用表的電阻擋來進(jìn)行判別。
1)晶閘管電極的判別。
2)晶閘管好壞的判別。
二、變頻技術(shù)
1.變頻器的分類
(1)按變換的環(huán)節(jié)劃分
1)交-交變頻器:也稱為直接變頻器。第一節(jié)電力電子技術(shù)基礎(chǔ)2)晶閘管電流等級的選擇,一般按電路第一節(jié)電力電子技術(shù)基礎(chǔ)2)交-直-交變頻器:也稱為間接變頻器。
(2)按電壓的調(diào)制方式劃分
1)PAM(脈沖幅度調(diào)制):它是通過改變輸出脈沖幅度來調(diào)節(jié)輸出電壓的大小和波形的一種調(diào)制方式。
2)PWM(脈沖寬度調(diào)制):它是通過改變輸出脈沖的寬度或者是占空比來調(diào)節(jié)輸出電壓的大小和波形的一種調(diào)制方式。
(3)按直流環(huán)節(jié)的儲能環(huán)節(jié)方式劃分
1)電流型:其直流環(huán)節(jié)的儲能元件是電感。
2)電壓型:其直流環(huán)節(jié)的儲能元件是電容器。
2.變頻器的構(gòu)成與工作原理第一節(jié)電力電子技術(shù)基礎(chǔ)2)交-直-交變頻器:也稱為間接變頻第一節(jié)電力電子技術(shù)基礎(chǔ)圖1-14PWM型交-直-交變頻器的接線圖第一節(jié)電力電子技術(shù)基礎(chǔ)圖1-14PWM型交-直-交變頻器第一節(jié)電力電子技術(shù)基礎(chǔ)3.變頻技術(shù)的發(fā)展方向
(1)交流變頻向直流變頻方向轉(zhuǎn)化直流變頻是以數(shù)字轉(zhuǎn)換電路代替交流變頻中的交流轉(zhuǎn)換電路,使負(fù)載電動機(jī)始終處于最佳運(yùn)行狀態(tài)。
(2)控制技術(shù)由PWM(脈寬調(diào)制)向PAM(脈幅調(diào)制)方向發(fā)展采用PWM控制方式的電動機(jī)轉(zhuǎn)速受到上限轉(zhuǎn)速的限制,如壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速一般不超過7000r/min。
(3)功率器件向高集成智能功率模塊發(fā)展智能功率模塊(IPM)是將功率器件的配置、散熱乃至驅(qū)動問題在模塊中加以解決,因而易于使用,可靠性高。第一節(jié)電力電子技術(shù)基礎(chǔ)3.變頻技術(shù)的發(fā)展方向
(1)交流變第二節(jié)計(jì)算機(jī)與數(shù)字通信基礎(chǔ)知識一、計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識
1.硬件系統(tǒng)圖1-15計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)構(gòu)成第二節(jié)計(jì)算機(jī)與數(shù)字通信基礎(chǔ)知識一、計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識
1.硬件第二節(jié)計(jì)算機(jī)與數(shù)字通信基礎(chǔ)知識(1)主機(jī)計(jì)算機(jī)最主要的部分就是主機(jī),主機(jī)內(nèi)部有主板、CPU、內(nèi)存、硬盤、光驅(qū)、顯卡、聲卡、電源等。
1)中央處理器(CPU):CPU用來直接處理計(jì)算機(jī)的大部分?jǐn)?shù)據(jù),它處理數(shù)據(jù)速度的快慢直接影響著整機(jī)性能的發(fā)揮。圖1-16常見Intel的CPU外形
1、6—基板2、7—產(chǎn)品品牌及型號3—金屬蓋4—散熱裝置支撐墊
5—產(chǎn)品標(biāo)簽8—核心部件第二節(jié)計(jì)算機(jī)與數(shù)字通信基礎(chǔ)知識(1)主機(jī)計(jì)算機(jī)最主要的部第二節(jié)計(jì)算機(jī)與數(shù)字通信基礎(chǔ)知識2)內(nèi)存與硬盤:內(nèi)存和硬盤都是計(jì)算機(jī)用來存儲數(shù)據(jù)的,它們的單位為字節(jié)(Bytes),常用B表示。圖1-17內(nèi)存和硬盤
a)內(nèi)存b)硬盤第二節(jié)計(jì)算機(jī)與數(shù)字通信基礎(chǔ)知識2)內(nèi)存與硬盤:內(nèi)存和硬盤都第二節(jié)計(jì)算機(jī)與數(shù)字通信基礎(chǔ)知識3)驅(qū)動器:驅(qū)動器分為硬盤驅(qū)動器(簡稱為硬驅(qū))、軟盤驅(qū)動器(簡稱為軟驅(qū))和光盤驅(qū)動器(簡稱為光驅(qū))。
4)光盤:光盤是計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)運(yùn)輸和存儲的得力助手。
5)電源(見圖1-18):計(jì)算機(jī)內(nèi)部所需電壓不超過12V,而供電電壓是220V。圖1-18計(jì)算機(jī)電源第二節(jié)計(jì)算機(jī)與數(shù)字通信基礎(chǔ)知識3)驅(qū)動器:驅(qū)動器分為硬盤驅(qū)第二節(jié)計(jì)算機(jī)與數(shù)字通信基礎(chǔ)知識6)主板:主板上有一排排的插槽,呈棕色和白色,長短不一,聲卡、顯卡、內(nèi)存條等設(shè)備就是插在這些插槽里與主板聯(lián)系起來的。圖1-19顯卡第二節(jié)計(jì)算機(jī)與數(shù)字通信基礎(chǔ)知識6)主板:主板上有一排排的插第二節(jié)計(jì)算機(jī)與數(shù)字通信基礎(chǔ)知識7)聲卡:聲卡是計(jì)算機(jī)內(nèi)專用的聲音處理芯片。
8)顯卡:把影像信息由二進(jìn)制碼轉(zhuǎn)化為我們看得見的影像的計(jì)算機(jī)部件就是顯示卡,簡稱顯卡。
(2)顯示器計(jì)算機(jī)顯示器常見的有傳統(tǒng)CRT顯示器和液晶顯示器兩種,規(guī)格有14in、15in和17in等幾種。
(3)鍵盤鍵盤上有很多按鍵,各個(gè)按鍵有著不同的功能,按鍵每受一次敲擊,就給計(jì)算機(jī)的中樞神經(jīng)系統(tǒng)送去一個(gè)信號,計(jì)算機(jī)就是根據(jù)這些信號的指示來執(zhí)行一個(gè)又一個(gè)任務(wù)。
(4)鼠標(biāo)像鍵盤一樣,它是給計(jì)算機(jī)的中樞送信號、下指令的。第二節(jié)計(jì)算機(jī)與數(shù)字通信基礎(chǔ)知識7)聲卡:聲卡是計(jì)算機(jī)內(nèi)專用第二節(jié)計(jì)算機(jī)與數(shù)字通信基礎(chǔ)知識(5)音箱和傳聲器計(jì)算機(jī)的音箱通常有一對,有的音箱沒有電源線,只要和計(jì)算機(jī)相連,打開計(jì)算機(jī),也就給音箱通上了電,叫做無源音箱;有的音箱備有自己的電源線,叫做有源音箱。
(6)不間斷電源(UPS)計(jì)算機(jī)如果遇到突然斷電的情況,比如突然停電,就會丟失所有沒有存盤的數(shù)據(jù),這往往會造成很糟糕的后果。
2.軟件系統(tǒng)
(1)程序計(jì)算機(jī)本身只能完成一些很簡單的基本操作,如加法、減法、傳送數(shù)據(jù)、發(fā)送控制電壓脈沖等,這些簡單的基本工作叫做計(jì)算機(jī)指令。第二節(jié)計(jì)算機(jī)與數(shù)字通信基礎(chǔ)知識(5)音箱和傳聲器計(jì)算機(jī)的第二節(jié)計(jì)算機(jī)與數(shù)字通信基礎(chǔ)知識(2)軟件軟件就是一大段程序,具有專門且完善的功能。
(3)軟件分類軟件包括系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。
(4)驅(qū)動程序給計(jì)算機(jī)安裝聲卡等新硬件時(shí),只把它們與計(jì)算機(jī)的其他硬件連接起來是不夠的,必須把新硬件“驅(qū)動”一下,它才能工作。
二、數(shù)字通信基礎(chǔ)
1.數(shù)字通信系統(tǒng)的基本模型第二節(jié)計(jì)算機(jī)與數(shù)字通信基礎(chǔ)知識(2)軟件軟件就是一大段程第二節(jié)計(jì)算機(jī)與數(shù)字通信基礎(chǔ)知識圖1-20數(shù)字通信系統(tǒng)模型框圖2.數(shù)字通信系統(tǒng)各部分的作用第二節(jié)計(jì)算機(jī)與數(shù)字通信基礎(chǔ)知識圖1-20數(shù)字通信系統(tǒng)模型第二節(jié)計(jì)算機(jī)與數(shù)字通信基礎(chǔ)知識(1)信息源信息源一般指的是由電傳機(jī)、紙帶讀出機(jī)等送來的數(shù)字基帶信號。
(2)信源編(譯)碼器信源編碼器的主要作用是進(jìn)行降低信號多余度,其目的是減少碼元數(shù)目和降低碼元速率。
(3)信道編(譯)碼器信道編碼器又稱為抗干擾編碼器和糾錯(cuò)編碼器。
(4)加(解)密器它的位置可以在信道編(譯)碼器的前面,也可以在信道編(譯)碼器的后面。第二節(jié)計(jì)算機(jī)與數(shù)字通信基礎(chǔ)知識(1)信息源信息源一般指的第二節(jié)計(jì)算機(jī)與數(shù)字通信基礎(chǔ)知識(5)數(shù)字調(diào)制(解調(diào))器前面得到的數(shù)字信號都是基帶信號,數(shù)字調(diào)制器是將數(shù)字基帶信號經(jīng)過各種不同的調(diào)制變?yōu)檫m合于信道傳輸?shù)念l帶信號。圖1-21數(shù)字調(diào)制的波形
a)基帶信號b)ASK信號
c)FSK信號d)PSK信號第二節(jié)計(jì)算機(jī)與數(shù)字通信基礎(chǔ)知識(5)數(shù)字調(diào)制(解調(diào))器前第二節(jié)計(jì)算機(jī)與數(shù)字通信基礎(chǔ)知識3.數(shù)字通信系統(tǒng)的主要優(yōu)缺點(diǎn)
1)抗噪聲性能好。
2)數(shù)字通信中可以采用信道編碼技術(shù)使錯(cuò)碼率降低。
3)數(shù)字通信便于加密。
4)數(shù)字信號便于處理、存儲、交換,便于和計(jì)算機(jī)等設(shè)備第二節(jié)計(jì)算機(jī)與數(shù)字通信基礎(chǔ)知識3.數(shù)字通信系統(tǒng)的主要優(yōu)缺點(diǎn)第三節(jié)電氣控制技術(shù)一、繼電器—接觸器控制
1.繪制、識讀繼電器—接觸器電氣控制電路圖的原則
(1)電路圖電路圖是根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動形式對電氣控制系統(tǒng)的要求,采用國家標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一規(guī)定的電氣圖形符號和文字符號,按照電氣設(shè)備的工作順序,詳細(xì)表示電路、設(shè)備或成套裝置的全部基本組成的連接關(guān)系,而不考慮其實(shí)際位置的一種簡圖。
1)電源電路畫成水平線,三相交流電源相序L1,L2,L3自上而下依次畫出,中性線N和保護(hù)地線PE依次畫在相線之下。第三節(jié)電氣控制技術(shù)一、繼電器—接觸器控制
1.繪制、識讀繼第三節(jié)電氣控制技術(shù)2)主電路是指流過大電流的動力裝置及控制、保護(hù)電器支路,它由主熔斷器、接觸器的主觸頭、熱繼電器的熱元件以及電動機(jī)等組成。
3)輔助電路一般包括控制主電路工作狀態(tài)的控制電路、顯示主電路工作狀態(tài)的指示電路、提供機(jī)床設(shè)備局部照明的照明電路等。
4)電路圖中,各電器的觸頭位置都按電路未通電或電器未受外力作用時(shí)的常態(tài)位置畫出。
5)電路圖中,不畫出各元器件的實(shí)際外形,而采用國家標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一規(guī)定的電氣圖形符號畫出。第三節(jié)電氣控制技術(shù)2)主電路是指流過大電流的動力裝置及控制第三節(jié)電氣控制技術(shù)6)電路圖中,同一電器的各元器件不按它們的實(shí)際位置畫在一起,而是按其在電路中所起的作用分別畫在不同電路中,但它們的動作卻是相互關(guān)聯(lián)的,因此必須標(biāo)注相同的文字符號。
7)畫電路圖時(shí),應(yīng)盡可能減少線條和避免線條交叉。
8)電路圖采用電路編號法,即對電路中的各個(gè)連接點(diǎn)用字母或數(shù)字編號。
(2)接線圖接線圖是根據(jù)電氣設(shè)備和元器件的實(shí)際位置和安裝情況繪制的,只用來表示電氣設(shè)備和元器件的位置、配線方式和接線方式,而不明顯表示電器動作原理。第三節(jié)電氣控制技術(shù)6)電路圖中,同一電器的各元器件不按它們第三節(jié)電氣控制技術(shù)1)接線圖中一般表示出電氣設(shè)備和元器件的相對位置、文字符號、端子號、導(dǎo)線號、導(dǎo)線類型、導(dǎo)線截面積、屏蔽和導(dǎo)線絞合等。
2)所有的電氣設(shè)備和元器件都按其所在的實(shí)際位置繪制在圖紙上,且同一電器的各元器件根據(jù)其實(shí)際結(jié)構(gòu),使用與電路圖相同的圖形符號畫在一起,并用點(diǎn)畫線框上,其文字符號以及接線端子的編號應(yīng)與電路圖中的標(biāo)注一致,以便對照檢查接線。
3)接線圖中的導(dǎo)線分為單根導(dǎo)線、導(dǎo)線組(或線扎)和電纜,用連續(xù)線和中斷線來表示。第三節(jié)電氣控制技術(shù)1)接線圖中一般表示出電氣設(shè)備和元器件的第三節(jié)電氣控制技術(shù)(3)布置圖布置圖是根據(jù)元器件在控制板上的實(shí)際安裝位置,采用簡化的外形符號(如正方形、矩形、圓形等)而繪制的一種簡圖。
2.電氣控制電路中的電氣聯(lián)鎖裝置
(1)多地控制對大型機(jī)床或因操作環(huán)境的需要,常會在兩個(gè)或兩個(gè)以上操作地點(diǎn)各安裝一套控制按鈕。
(2)聯(lián)鎖控制為使機(jī)床設(shè)備按規(guī)定的工藝要求、安全可靠地進(jìn)行工作,常常要求一些電器和生產(chǎn)部件按一定順序工作或有相互制約功能。
1)互鎖控制:當(dāng)生產(chǎn)機(jī)械的兩個(gè)或兩個(gè)以上部件同時(shí)運(yùn)動會發(fā)生事故時(shí),應(yīng)采用互鎖控制電路。第三節(jié)電氣控制技術(shù)(3)布置圖布置圖是根據(jù)元器件在控制板第三節(jié)電氣控制技術(shù)2)按先決條件制約的聯(lián)鎖電路:當(dāng)要求生產(chǎn)機(jī)械或其中一部分機(jī)構(gòu)只有滿足一定條件時(shí)才允許起動時(shí),一般采用這種聯(lián)鎖電路。
3)自鎖控制:多用于機(jī)床的點(diǎn)動及連續(xù)工作狀態(tài)的控制。
(3)順序控制按工藝要求,使機(jī)械設(shè)備及電動機(jī)的起動或停止必須按照一定的順序來完成,這種控制方式稱為電動機(jī)的順序控制。
1)在主電路中實(shí)現(xiàn)順序控制。第三節(jié)電氣控制技術(shù)2)按先決條件制約的聯(lián)鎖電路:當(dāng)要求生產(chǎn)第三節(jié)電氣控制技術(shù)圖1-22順序控制電路第三節(jié)電氣控制技術(shù)圖1-22順序控制電路第三節(jié)電氣控制技術(shù)2)在控制電路中實(shí)現(xiàn)順序控制。
3.準(zhǔn)確停止系統(tǒng)
4.雙速電動機(jī)控制電路的分析圖1-23雙速電動機(jī)的控制電路第三節(jié)電氣控制技術(shù)2)在控制電路中實(shí)現(xiàn)順序控制。
3.準(zhǔn)確第三節(jié)電氣控制技術(shù)二、單片機(jī)控制
1.單片機(jī)的定義、分類和特點(diǎn)
(1)單片機(jī)的定義單片機(jī)是把CPU、存儲器、I/O接口及其他功能的電路集成到一個(gè)芯片上的單芯片微型計(jì)算機(jī),也稱為MCU(微控制器)。
(2)單片機(jī)的分類
1)MASKROM類:程序在芯片封裝過程中用掩膜工藝制作到ROM區(qū)中,如80C51,適合于大批量生產(chǎn)。
2)EPROM類:紫外線可擦寫存儲器類,如87C51(價(jià)格較貴)。第三節(jié)電氣控制技術(shù)二、單片機(jī)控制
1.單片機(jī)的定義、分類和第三節(jié)電氣控制技術(shù)3)ROMless
4)OTPROM類:可一次性寫入程序。
5)FlashROM類:可多次編程寫入存儲器,如89C51、89S51等,其成本低,開發(fā)調(diào)試方便,可重復(fù)編寫程序。
(3)單片機(jī)的主要特點(diǎn)由于單片機(jī)具有體積小、成本低、運(yùn)用靈活、易于產(chǎn)品化、較高的性價(jià)比、抗干擾能力強(qiáng)、溫度適應(yīng)范圍寬等優(yōu)點(diǎn),使其在控制領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用,單片機(jī)已經(jīng)成為工業(yè)控制領(lǐng)域中不可缺少的器件之一。
2.單片機(jī)中的一些常用術(shù)語第三節(jié)電氣控制技術(shù)3)ROMless
4)OTPROM類:第三節(jié)電氣控制技術(shù)(1)總線指能為多個(gè)部件服務(wù)的信息傳送線。
(2)匯編是能完成一定任務(wù)的機(jī)器指令的集合。
(3)二進(jìn)制數(shù)和16進(jìn)制數(shù)
1)二進(jìn)制數(shù):只有0和1兩個(gè)數(shù)碼,基數(shù)為二。
2)16進(jìn)制數(shù):采用0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F等16個(gè)數(shù)碼,其中A~F相應(yīng)的十進(jìn)數(shù)為10~15,基數(shù)是16。
(4)指令是計(jì)算機(jī)所能執(zhí)行的一種基本操作的描述,是計(jì)算機(jī)軟件的基本單元。
(5)存儲器用來存放計(jì)算機(jī)中的所有信息,包括程序、原始數(shù)據(jù)、運(yùn)算的中間結(jié)果及最終結(jié)果等。第三節(jié)電氣控制技術(shù)(1)總線指能為多個(gè)部件服務(wù)的信息傳送第三節(jié)電氣控制技術(shù)(6)中斷中斷是單片機(jī)實(shí)時(shí)處理內(nèi)部或外部事件的一種內(nèi)部機(jī)制。
(7)存儲器用來存放程序和數(shù)據(jù)的裝置。
1)RAM(隨機(jī)存取存儲器):主要用來存放各種輸入數(shù)據(jù)、輸出數(shù)據(jù)、中間結(jié)果、最終結(jié)果以及與外存交換的信息等,當(dāng)?shù)綦姾?,RAM中所存儲的信息都將消失。
2)ROM(只讀存儲器):ROM通過特別手段可將信息存入其中,并能長期的保存被存儲的信息。
(8)位(bit)和字節(jié)(Byte)第三節(jié)電氣控制技術(shù)(6)中斷中斷是單片機(jī)實(shí)時(shí)處理內(nèi)部或外第三節(jié)電氣控制技術(shù)1)位:是計(jì)算機(jī)中所能表示的最基本和最小的數(shù)據(jù)單位。
2)字節(jié):相鄰8位二進(jìn)制數(shù)碼被稱為一個(gè)字節(jié),即1B=8bit。
(9)串行傳送和并行傳送
1)串行傳送:指數(shù)據(jù)的各位分時(shí)傳送,只需一條數(shù)據(jù)線,外加一條公共信號地線和若干條控制信號線。
2)并行傳送:指數(shù)據(jù)的各位同時(shí)傳送,每一條數(shù)據(jù)都需要一條傳輸線。
(10)D-A轉(zhuǎn)換和A-D轉(zhuǎn)換第三節(jié)電氣控制技術(shù)1)位:是計(jì)算機(jī)中所能表示的最基本和最小第三節(jié)電氣控制技術(shù)1)D-A轉(zhuǎn)換:是將二進(jìn)制數(shù)量轉(zhuǎn)換成與其量值成正比的電流信號或電壓信號。
2)A-D轉(zhuǎn)換:是將模擬量轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字量,再送計(jì)算機(jī)進(jìn)行
3.單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)和構(gòu)成
(1)8051單片機(jī)系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)(見圖1-24)圖1-248051單片機(jī)系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)第三節(jié)電氣控制技術(shù)1)D-A轉(zhuǎn)換:是將二進(jìn)制數(shù)量轉(zhuǎn)換成與其第三節(jié)電氣控制技術(shù)1)一個(gè)8位的微處理器(CPU):即8051單片機(jī)的CPU能處理8位二進(jìn)制數(shù)或代碼。
2)256B數(shù)據(jù)存儲器和4KB程序存儲器:
①內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器(RAM):它是一個(gè)多用多功能數(shù)據(jù)存儲器,有數(shù)據(jù)存儲、通用工作寄存器、堆棧、位地址等空間。8051單片機(jī)芯片共有256個(gè)RAM單元,其中后128個(gè)單元被專用寄存器占用,能作為供用戶使用的寄存器只是前128個(gè)單元,用于存放可讀寫的數(shù)據(jù)。因此通常所說的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器就是指前128個(gè)單元,簡稱內(nèi)部RAM,地址范圍為00H~FFH(256B)。第三節(jié)電氣控制技術(shù)1)一個(gè)8位的微處理器(CPU):即80第三節(jié)電氣控制技術(shù)②內(nèi)部程序存儲器(ROM):8051單片機(jī)內(nèi)部有4KB的ROM,用于存放程序、原始數(shù)據(jù)或表格。因此稱之為程序存儲器,簡稱內(nèi)部RAM,地址范圍為0000H~FFFFH(64KB)。
3)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器:8051單片機(jī)共有2個(gè)16位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器,以實(shí)現(xiàn)定時(shí)或計(jì)數(shù)功能,并以其定時(shí)或計(jì)數(shù)結(jié)果對計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制。
4)并行I/O口:8051單片機(jī)共有4個(gè)8位的并行I/O口(P0、P1、P2、P3)以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸入輸出。第三節(jié)電氣控制技術(shù)②內(nèi)部程序存儲器(ROM):8051單第三節(jié)電氣控制技術(shù)5)串行口:8051單片機(jī)有一個(gè)全雙工的通用異步串行口,以實(shí)現(xiàn)單片機(jī)和其他設(shè)備之間的串行數(shù)據(jù)傳送。
6)中斷控制系統(tǒng):8051單片機(jī)的中斷功能較強(qiáng),能滿足不同控制應(yīng)用的需要。
7)時(shí)鐘電路:8051單片機(jī)芯片的內(nèi)部有時(shí)鐘電路,但硅晶體和微調(diào)電容需外接。
(2)8051單片機(jī)的引腳功能8051單片機(jī)有標(biāo)準(zhǔn)的40引腳雙列直插式集成電路芯片形式,引腳分布如圖1-25所示。第三節(jié)電氣控制技術(shù)5)串行口:8051單片機(jī)有一個(gè)全雙工的第三節(jié)電氣控制技術(shù)1)P0.0~P0.7:P0口8位雙向口線(引腳的32~39號端子)。
①擴(kuò)展外部存儲器時(shí),當(dāng)作數(shù)據(jù)總線(D0~D7為數(shù)據(jù)總線
②擴(kuò)展外部存儲器時(shí),當(dāng)作地址總線(A0~A7為地址總線
③不擴(kuò)展時(shí),可作一般的I/O使用,內(nèi)部無上拉電阻,但應(yīng)在外部接上拉電阻。
2)P1.0~P1.7:P1口8位雙向口線(引腳的1~8號端子)。第三節(jié)電氣控制技術(shù)1)P0.0~P0.7:P0口8位雙向口第三節(jié)電氣控制技術(shù)3)P2.0~P2.7:P2口8位雙向口線(引腳的21~28號端子)。
①擴(kuò)展外部存儲器時(shí),當(dāng)作地址總線使用。
②作為I/O口使用,其內(nèi)部接有上拉電阻。
4)P3.0~P3.7:P3口8位雙向口線(引腳的10~17號端子)。
①作為I/O使用(其內(nèi)部有上拉電阻)。
②作為串行通信接口,讀寫控制信號等。
5)ALE地址鎖存控制信號:在系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí),ALE用于把P0口的低8位地址送鎖存器鎖存起來,以實(shí)現(xiàn)低位地址和數(shù)據(jù)的隔離。第三節(jié)電氣控制技術(shù)3)P2.0~P2.7:P2口8位雙向口第三節(jié)電氣控制技術(shù)6)外部程序存儲器讀選通信號:在讀外部ROM時(shí)PSEN低電平有效,以實(shí)現(xiàn)外部ROM單元的讀操作。
7)其他引腳:
①/VPP:訪問和存儲器控制信號。
②RST復(fù)位信號:當(dāng)輸入的信號連續(xù)2個(gè)機(jī)器周期以上為高電平時(shí)即為有效,用以完成單片機(jī)的復(fù)位初始化操作。
③XTAL1和XTAL2外接晶振引腳:當(dāng)使用芯片內(nèi)部時(shí)鐘時(shí),此二引腳用于外接硅晶體和微調(diào)電容;當(dāng)使用外部時(shí)鐘時(shí),用于接外部時(shí)鐘脈沖信號。
④VCC:電源+5V輸入。第三節(jié)電氣控制技術(shù)6)外部程序存儲器讀選通信號:在讀外部第三節(jié)電氣控制技術(shù)⑤VSS:GND接地。
4.單片機(jī)的指令和程序
(1)指令的格式指令是指揮計(jì)算機(jī)工作的命令。
(2)程序和匯編程序是人們?yōu)榱送瓿赡撤N任務(wù),按照自己的思維邏輯,使計(jì)算機(jī)按照一定的規(guī)律進(jìn)行各種操作,實(shí)現(xiàn)特定的控制功能而編制的有關(guān)指令的集合。
(3)單片機(jī)的指令系統(tǒng)每種單片機(jī)都有自己獨(dú)特的指令系統(tǒng)。
5.單片機(jī)的應(yīng)用第三節(jié)電氣控制技術(shù)⑤VSS:GND接地。
4.單片機(jī)的指圖1-258051單片機(jī)的引腳圖1-258051單片機(jī)的引腳第四節(jié)電動機(jī)調(diào)速技術(shù)一、調(diào)速系統(tǒng)的質(zhì)量指標(biāo)
(1)靜態(tài)指標(biāo)是用來衡量調(diào)速系統(tǒng)靜態(tài)品質(zhì)好壞的指標(biāo),代表了系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行中的性能。
1)調(diào)速范圍:指電動機(jī)在額定負(fù)載下,其最高轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速之比。
2)靜差率:指電動機(jī)在額定負(fù)載時(shí),其轉(zhuǎn)速降與理想空載轉(zhuǎn)速之比的百分?jǐn)?shù)。
3)平滑系數(shù):指兩個(gè)相近的轉(zhuǎn)速之比。
4)穩(wěn)態(tài)誤差:指在穩(wěn)態(tài)條件下輸出量的期望值與穩(wěn)定值之間的誤差。
(2)動態(tài)指標(biāo)代表了系統(tǒng)動態(tài)工作過程的性能。第四節(jié)電動機(jī)調(diào)速技術(shù)一、調(diào)速系統(tǒng)的質(zhì)量指標(biāo)
(1)靜態(tài)指標(biāo)第四節(jié)電動機(jī)調(diào)速技術(shù)二、直流調(diào)速
1.直流調(diào)速系統(tǒng)的原理
(1)改變電樞回路的總電阻其原理是在直流電動機(jī)的電樞回路中串接附加電阻R,如圖1-26a所示,這樣電樞回路的總電阻ΣR=Ra+R,通過接觸器的觸頭控制串接附加電阻R的接入或短接,使得電樞電流在電樞回路總電阻上的壓降改變,即改變了轉(zhuǎn)速降Δn=IaΣR/CeΦ,從而得到不同的運(yùn)轉(zhuǎn)速度。第四節(jié)電動機(jī)調(diào)速技術(shù)二、直流調(diào)速
1.直流調(diào)速系統(tǒng)的原理
第四節(jié)電動機(jī)調(diào)速技術(shù)圖1-26改變電樞回路的總電阻調(diào)速電路及調(diào)速特性第四節(jié)電動機(jī)調(diào)速技術(shù)圖1-26改變電樞回路的總電阻調(diào)速電第四節(jié)電動機(jī)調(diào)速技術(shù)(2)減弱電動機(jī)的勵(lì)磁磁通通過改變直流電動機(jī)勵(lì)磁繞組的勵(lì)磁電壓,可以改變勵(lì)磁電流,從而改變磁通Φ。圖1-27改變勵(lì)磁磁通的調(diào)速特性第四節(jié)電動機(jī)調(diào)速技術(shù)(2)減弱電動機(jī)的勵(lì)磁磁通通過改變直第四節(jié)電動機(jī)調(diào)速技術(shù)(3)調(diào)節(jié)電樞供電電壓由式(1-3)可知,改變電動機(jī)端電壓U的大小,可以改變理想空載轉(zhuǎn)速n0的大小,而轉(zhuǎn)速降Δn是不變的,即改變電動機(jī)的供電電壓,機(jī)械特性基本是平行地上下移動,機(jī)械特性的硬度不變。
2.直流調(diào)速系統(tǒng)的組成
(1)開環(huán)控制系統(tǒng)與閉環(huán)控制系統(tǒng)
1)開環(huán)控制系統(tǒng):若系統(tǒng)的輸出量不反送到輸入端參與控制,即輸出量n和輸入量Ugd之間在電路上沒有任何直接的聯(lián)系,這樣的系統(tǒng)稱為開環(huán)控制系統(tǒng)。第四節(jié)電動機(jī)調(diào)速技術(shù)(3)調(diào)節(jié)電樞供電電壓由式(1-3)第四節(jié)電動機(jī)調(diào)速技術(shù)圖1-28改變電樞電壓調(diào)速特性第四節(jié)電動機(jī)調(diào)速技術(shù)圖1-28改變電樞電壓調(diào)速特性第四節(jié)電動機(jī)調(diào)速技術(shù)圖1-29直流開環(huán)控制系統(tǒng)第四節(jié)電動機(jī)調(diào)速技術(shù)圖1-29直流開環(huán)控制系統(tǒng)第四節(jié)電動機(jī)調(diào)速技術(shù)2)閉環(huán)控制系統(tǒng):若系統(tǒng)的輸出量被反送到輸入端參與控制,即輸出量n與輸入量Ugd之間通過反饋環(huán)節(jié)聯(lián)系在一起形成閉合回路的系統(tǒng),稱為閉環(huán)控制系統(tǒng),又稱為反饋控制系統(tǒng),圖1-30直流閉環(huán)控制系統(tǒng)第四節(jié)電動機(jī)調(diào)速技術(shù)2)閉環(huán)控制系統(tǒng):若系統(tǒng)的輸出量被反送第四節(jié)電動機(jī)調(diào)速技術(shù)(2)有靜差調(diào)速系統(tǒng)和無靜差調(diào)速系統(tǒng)
1)有靜差調(diào)速系統(tǒng):這種調(diào)速系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)時(shí),反饋量與給定量不等,存在著偏差ΔU(ΔU=Ugd-Ufn≠0),即電動機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速和想要調(diào)節(jié)的理想轉(zhuǎn)速之間不等。
2)無靜差調(diào)速系統(tǒng):無靜差調(diào)速系統(tǒng)在靜態(tài)時(shí),反饋量完全等于給定量,即偏差電壓ΔU=0時(shí)系統(tǒng)仍能工作,通過PI、PID調(diào)節(jié)器來實(shí)現(xiàn)。第四節(jié)電動機(jī)調(diào)速技術(shù)(2)有靜差調(diào)速系統(tǒng)和無靜差調(diào)速系統(tǒng)
第四節(jié)電動機(jī)調(diào)速技術(shù)圖1-31無靜差閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)第四節(jié)電動機(jī)調(diào)速技術(shù)圖1-31無靜差閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)第四節(jié)電動機(jī)調(diào)速技術(shù)三、交流調(diào)速
1.改變磁極對數(shù)的變極調(diào)速
(1)△/2聯(lián)結(jié)變極調(diào)速如圖1-32所示,當(dāng)4、5、6三個(gè)抽頭開路,1、2、3接三相電源時(shí),三相繞組為△聯(lián)結(jié),定子各相繞組中的兩部分繞組正向串聯(lián),電流如圖中的實(shí)線所示。圖1-32△/2聯(lián)結(jié)的定子繞組接線第四節(jié)電動機(jī)調(diào)速技術(shù)三、交流調(diào)速
1.改變磁極對數(shù)的變極調(diào)第四節(jié)電動機(jī)調(diào)速技術(shù)(2)/2聯(lián)結(jié)變極調(diào)速這種接法的原理同△/2聯(lián)結(jié)一樣,當(dāng)繞組由聯(lián)結(jié)改接成2聯(lián)結(jié)時(shí),電動機(jī)的磁極對數(shù)減少1/2,轉(zhuǎn)速增加一倍。
2.改變頻率的變頻調(diào)速圖1-33變頻調(diào)速的機(jī)械特性第四節(jié)電動機(jī)調(diào)速技術(shù)(2)/2聯(lián)結(jié)變極調(diào)速這種接法的原理第四節(jié)電動機(jī)調(diào)速技術(shù)3.改變轉(zhuǎn)差率的調(diào)速
(1)調(diào)壓調(diào)速圖1-34調(diào)壓調(diào)速的機(jī)械特性第四節(jié)電動機(jī)調(diào)速技術(shù)3.改變轉(zhuǎn)差率的調(diào)速
(1)調(diào)壓調(diào)速圖第四節(jié)電動機(jī)調(diào)速技術(shù)圖1-35改變轉(zhuǎn)子回路
電阻調(diào)速的機(jī)械特性第四節(jié)電動機(jī)調(diào)速技術(shù)圖1-35改變轉(zhuǎn)子回路
電阻調(diào)速的機(jī)第四節(jié)電動機(jī)調(diào)速技術(shù)(2)改變轉(zhuǎn)子回路的電阻調(diào)速改變轉(zhuǎn)子回路的電阻調(diào)速只適用于繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)。第四節(jié)電動機(jī)調(diào)速技術(shù)(2)改變轉(zhuǎn)子回路的電阻調(diào)速改變轉(zhuǎn)子第五節(jié)儀器儀表與測量一、電工儀表與測量
1.直流開爾文電橋的工作原理圖1-36直流開爾文電橋的工作原理第五節(jié)儀器儀表與測量一、電工儀表與測量
1.直流開爾文電橋第五節(jié)儀器儀表與測量解方程組求得
1)將R1與R3、R2與R4采用機(jī)械聯(lián)動的調(diào)節(jié)裝置,使R3/R1的變化和R4/R2的變化保持同步,從而滿足R3/R1=R4/R2。
2)連接Rx與Rn的導(dǎo)線,盡可能采用導(dǎo)電性良好的粗銅母線,使r→0。
1)電流端鈕Cn1和C1的接觸電阻以及接線電阻都串聯(lián)在電源電路中,它只影響電流I的大小,但不影響電橋的平衡,故與測量結(jié)果無關(guān)。
2)另一電流端鈕Cn2和C2的接觸電阻是與r串聯(lián)的,由于r很小,故也不會影響測量結(jié)果。第五節(jié)儀器儀表與測量解方程組求得
1)將R1與R3、R2與第五節(jié)儀器儀表與測量3)電位端鈕P1、P2、Pn1、Pn2的接觸電阻和接線電阻可以分別歸并到標(biāo)準(zhǔn)電阻R2、R4、R1、R3中。
2.QJ103型直流開爾文電橋圖1-37QJ103型直流開爾文電橋的面板
1—倍率旋鈕2—標(biāo)準(zhǔn)電阻讀數(shù)盤3—檢流計(jì)第五節(jié)儀器儀表與測量3)電位端鈕P1、P2、Pn1、Pn2第五節(jié)儀器儀表與測量圖1-38開爾文電橋測量
導(dǎo)線電阻的接線第五節(jié)儀器儀表與測量圖1-38開爾文電橋測量
導(dǎo)線電阻的第五節(jié)儀器儀表與測量1)被測電阻有電流端鈕和電位端鈕時(shí),要與電橋上相應(yīng)的端鈕相連接。
2)直流開爾文電橋工作時(shí)的電流較大,故測量時(shí)動作要迅速,以免電池耗電量過大。
二、電子儀表與測量
1.通用示波器
(1)通用示波器的組成如圖1-39所示,它主要由示波管、Y軸偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)、X軸偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)、掃描及整步系統(tǒng)、電源五部分組成。第五節(jié)儀器儀表與測量1)被測電阻有電流端鈕和電位端鈕時(shí),要第五節(jié)儀器儀表與測量圖1-39通用示波器的組成框圖第五節(jié)儀器儀表與測量圖1-39通用示波器的組成框圖第五節(jié)儀器儀表與測量1)示波管:是示波器的核心,其作用是把所需觀測的電信號變換成發(fā)光的圖形。
2)Y軸偏轉(zhuǎn)系統(tǒng):由衰減器和Y軸放大器組成,其作用是放大被測信號。
3)X軸偏轉(zhuǎn)系統(tǒng):由衰減器和X軸放大器組成,其作用是放大鋸齒形掃描信號或外加電壓信號。
4)掃描及整步系統(tǒng):掃描發(fā)生器的作用是產(chǎn)生頻率可調(diào)的鋸齒波電壓,作為X軸偏轉(zhuǎn)板的掃描電壓。
5)電源:由變壓器、整流及濾波等電路組成,其作用是向整個(gè)示波器供電。第五節(jié)儀器儀表與測量1)示波管:是示波器的核心,其作用是把第五節(jié)儀器儀表與測量圖1-40示波管的基本結(jié)構(gòu)
F—燈絲K—陰極G—控制柵極A1—第一陽極
A2—第二陽極X—X軸偏轉(zhuǎn)板Y—Y軸偏轉(zhuǎn)板
C—導(dǎo)電層第五節(jié)儀器儀表與測量圖1-40示波管的基本結(jié)構(gòu)
F—燈絲第五節(jié)儀器儀表與測量(2)示波管的基本結(jié)構(gòu)示波管是示波器的核心。
1)電子槍的作用是發(fā)射電子束,轟擊熒光屏使之發(fā)光。
2)熒光屏的作用是顯示被測波形。
3)偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)的作用是使電子束有規(guī)律地移動,從而在熒光屏上顯示出被測波形。
(3)示波原理電子束從電子槍中發(fā)射出來后,受到陽極正電壓的吸引,經(jīng)偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)向熒光屏方向加速前進(jìn),若偏轉(zhuǎn)板上不加電壓,則電子束只能直射向熒光屏的中央,使熒光屏中央出現(xiàn)一個(gè)光點(diǎn)。第五節(jié)儀器儀表與測量(2)示波管的基本結(jié)構(gòu)示波管是示波器第五節(jié)儀器儀表與測量(4)示波器的使用以CA8020A型示波器為例介紹其使用方法及注意事項(xiàng)。
1)面板說明:
①示波管:圖1-41CA8020A型示波器的面板第五節(jié)儀器儀表與測量(4)示波器的使用以CA8020A型第五節(jié)儀器儀表與測量②垂直軸:
③觸發(fā):
④時(shí)基:
2)單通道測量電壓幅值的操作:將開關(guān)和控制部分的旋鈕置于適當(dāng)位置后,接通電源,測量前應(yīng)調(diào)整。
①接通電源,電源指示燈亮約20s后,屏幕出現(xiàn)光跡。如果60s后還沒有出現(xiàn)光跡,應(yīng)檢查開關(guān)和控制旋鈕的設(shè)置。
②分別調(diào)節(jié)亮度、聚焦,使光跡亮度適中清晰。
③調(diào)節(jié)通道位移旋鈕,用螺釘旋具調(diào)節(jié)光跡旋轉(zhuǎn)電位器使光跡與水平刻度平行。第五節(jié)儀器儀表與測量②垂直軸:
③觸發(fā):
④時(shí)基:
第五節(jié)儀器儀表與測量④用10∶1探頭將信號輸入至Y1(或Y2)輸入端。
⑤根據(jù)輸入信號的幅度,適當(dāng)調(diào)節(jié)Y1衰減擋位,使信號在垂直方向幅度適中;調(diào)節(jié)水平掃描速度開關(guān),使信號在水平方向能顯示出一個(gè)或幾個(gè)周期的波形;調(diào)節(jié)觸發(fā)電平使波形穩(wěn)定(如果是峰值自動,無需調(diào)節(jié))。
⑥調(diào)節(jié)水平移位旋鈕,使波形底部在屏幕上的某一水平坐標(biāo)上;調(diào)節(jié)垂直移位旋鈕,使波形在頂部屏幕垂直方向的坐標(biāo)上,從而讀出底部和頂部之間的格數(shù),按下面的公式計(jì)算被測信號的幅度,即第五節(jié)儀器儀表與測量④用10∶1探頭將信號輸入至Y1(或第五節(jié)儀器儀表與測量3)時(shí)間差的測量:對兩個(gè)相關(guān)信號時(shí)間差的測量,可以按下列步驟進(jìn)行:
①將參考信號和一個(gè)待比較信號分別饋入“Y1”和“Y2”輸入插座。
②根據(jù)信號頻率,將垂直方式置于“交替”或“斷續(xù)”。
③設(shè)置觸發(fā)源至參考信號通道。
④調(diào)節(jié)電壓衰減器和微調(diào)控制器,使其顯示合適的幅度。
⑤調(diào)節(jié)電平使波形顯示穩(wěn)定。第五節(jié)儀器儀表與測量3)時(shí)間差的測量:對兩個(gè)相關(guān)信號時(shí)間差第五節(jié)儀器儀表與測量⑥調(diào)節(jié)T/DIV,使兩個(gè)波形的測量點(diǎn)之間有一個(gè)能方便觀察的水平距離。
⑦調(diào)節(jié)垂直位移,使兩個(gè)波形的測量點(diǎn)位于屏幕中央的水平刻度線上。
⑧計(jì)算時(shí)間差可按下面的公式進(jìn)行,即
4)示波器的維護(hù):
①使用之前要先檢查儀器的熔體是否完好,面板上各旋鈕有無損壞,轉(zhuǎn)動是否靈活。
②將電源插頭接到220V交流電源上并接通電源開關(guān),指示燈應(yīng)發(fā)亮(表明示波器進(jìn)入預(yù)熱狀態(tài)),示波器預(yù)熱后才能正常使用。第五節(jié)儀器儀表與測量⑥調(diào)節(jié)T/DIV,使兩個(gè)波形的測量點(diǎn)第五節(jié)儀器儀表與測量③調(diào)節(jié)“輝度”旋鈕,使亮度適中。光點(diǎn)不宜太亮,也不宜長時(shí)間停留在一點(diǎn)上,以免影響示波管的使用壽命。
④調(diào)節(jié)“聚焦”旋鈕,使屏幕上呈現(xiàn)的光點(diǎn)直徑不大于1mm。
⑤當(dāng)Y軸輸入信號時(shí),應(yīng)將被測信號接在“Y軸輸入”和“接地”端,再根據(jù)被測信號幅度,選擇適當(dāng)?shù)摹癥軸衰減”擋位。第五節(jié)儀器儀表與測量③調(diào)節(jié)“輝度”旋鈕,使亮度適中。光點(diǎn)第五節(jié)儀器儀表與測量⑥在觀測Y軸輸入信號的波形時(shí),應(yīng)取機(jī)內(nèi)掃描,將“X軸衰減”置于“掃描”位置,然后將“掃描范圍”置于所選擇的頻率擋。掃描頻率應(yīng)根據(jù)“Y軸輸入電壓的頻率為掃描頻率的整數(shù)倍”原則來選擇,該倍數(shù)就是能在熒光屏上看到完整被測波形的個(gè)數(shù)。
⑦為使波形穩(wěn)定,掃描信號必須與輸入信號同步。
⑧觀測波形時(shí),應(yīng)避免人體觸及Y軸輸入端。
⑨示波器應(yīng)置于通風(fēng)干燥處,防止受潮。保管示波器時(shí),要定期(如三個(gè)月)通電工作一段時(shí)間(2h)。
2.晶體管特性圖示儀
(1)使用方法第五節(jié)儀器儀表與測量⑥在觀測Y軸輸入信號的波形時(shí),應(yīng)取機(jī)第五節(jié)儀器儀表與測量1)接通電源,指示燈發(fā)亮,預(yù)熱5min后使用。
2)調(diào)節(jié)標(biāo)尺亮度旋鈕,一般觀測時(shí)用紅色標(biāo)尺,攝影時(shí)用黃色標(biāo)尺。
3)將集電極掃描的全部旋鈕調(diào)到需要的范圍,通常將峰值電壓范圍旋鈕置于0~20擋,峰值電壓旋鈕旋于0擋,功耗限制電阻置于比較大的擋(如1kΩ以上);測試時(shí)根據(jù)需要再作相應(yīng)的調(diào)整。
4)將Y軸作用部分的毫安-伏/度與倍率調(diào)到需讀測的范圍。
5)將X軸作用部分的伏/度調(diào)到需讀測的范圍。第五節(jié)儀器儀表與測量1)接通電源,指示燈發(fā)亮,預(yù)熱5min第五節(jié)儀器儀表與測量6)將基極階梯信號部分的極性、串聯(lián)電阻、階梯選擇(毫安/級或伏/級)調(diào)到被測器件需讀測的范圍;階梯作用視需要選擇,通常置于重復(fù)擋,級/秒一般選200為宜。
(2)注意事項(xiàng)
1)X軸和Y軸的靈敏度校正:利用X軸和Y軸放大器校正開關(guān),使它從“零點(diǎn)”扳至“-10度”時(shí),屏面上光點(diǎn)正好跳動
2)在測試中應(yīng)特別注意階梯選擇、功耗限制電阻和峰值電壓范圍這三個(gè)開關(guān)轉(zhuǎn)動的位置。第五節(jié)儀器儀表與測量6)將基極階梯信號部分的極性、串聯(lián)電阻第五節(jié)儀器儀表與測量3)在測試前應(yīng)對被測管的性能和極限參數(shù)有所了解,測試中應(yīng)注意被測管是否過熱。
4)測試結(jié)束后,應(yīng)將集電極掃描的峰值電壓范圍置于0~20V擋,峰值電壓旋至0擋,功耗限制電阻置于比較大的位置,基極階梯信號的階梯選擇開關(guān)置于小于0.01毫安/級擋,并切斷電源,以防下次使用儀器時(shí)因不慎而損壞被測器件。第五節(jié)儀器儀表與測量3)在測試前應(yīng)對被測管的性能和極限參數(shù)第六節(jié)液壓傳動基礎(chǔ)知識1.液壓傳動的工作原理
2.液壓系統(tǒng)的主要組成
(1)驅(qū)動元件指液壓泵,它可以將
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