電動機與電氣傳動（第二部分）

17.電動機機與電電氣傳傳動（（考試試大綱綱）17．．1熟悉電電氣傳傳動系系統(tǒng)的的組成成及分分類17．．2了解電電動機機的選選擇17．．3掌握交交、直直流電電動機機的起起動方方式及及起動動校驗驗17．．4掌握交交、直直流電電動機機調速速技術術17．．5掌握交交、直直流電電動機機的電電氣制制動方方式及及計算算方法法17．．6掌握電電動機機保護護配置置及計計算方方法17．．7熟悉低低壓電電動機機控制制電器器的選選擇17．．8了解電電動機機調速速系統(tǒng)統(tǒng)性能能指標標17．．9了解傳傳動系系統(tǒng)動動態(tài)指指標的的運用用17．．10了解調調節(jié)理理論在在電氣氣傳動動工程程中的的運用用17．．11熟悉PLC的組成成及工工作原原理17.電動機機與電電氣傳傳動17．．5交、直直流電電動機機的電電氣制制動方方式及計算算方法法電動機機需要要迅速速而準準確地地停機機時，，尤其其是對對于某某些位位能負負載（（如電電梯、、提升升機、、起重重機等等），，為防防止需需要停停止的的機械械產生生滑動動，應應采用用利用用摩擦擦阻力力的機機械制制動方方式。。常用用的機機械制制動設設備主主要有有：電電磁制制動器器、電電動—液壓制制動器器、帶帶式制制動器器和圓圓盤制制動器器。在需要要迅速速減速速、準準確停停車以以及限限制重重物下下放速速度的的場合合，經經常使使用方方便、、靈活活的電電氣制制動方方案。。電動機機與電電氣傳傳動17．．5交、直直流電電動機機的電電氣制制動方方式及及計算算方法法17．．5．．1能耗制制動能耗制制動是是將運運轉中中的電電動機機從電電源斷斷開，，并改改接為為發(fā)電電機，，使電電能在在其繞繞組中中消耗耗（必必要時時還可可消耗耗在外外接電電阻中中）的的一種種電制制動方方式。。各種種電動動機能能耗制制動的的性能能見下下表表17·5－1各種電動機能耗耗制動的性性能電動機與電電氣傳動17．5交、直流電電動機的電電氣制動方方式及計算算方法17．5．．2回饋制動回饋制動是是使電動機機轉速大于于理想空載載轉速，將將電能返回回電源系統(tǒng)統(tǒng)的一種電電制動方式式。各類電電動機采用用回饋制動動時的接線線方式、制制動特性以以及適用的的場所見下下表。表17．5－2回饋制動的的性能電動機與電電氣傳動17．5交、直流電電動機的電電氣制動方方式及計算算方法17．5．．3反接制動反接制動是是將異步電電動機的電電源相序反反接或將直直流電動機機的電源極極性反接而而產生制動動轉矩的一一種電制動動方式。各各類電動機機采用反接接制動時的的接線方式式、制動特特性及適用用的場所見見下表。表17．5－3反接制動的的接線方式式和制動特特性電動機與電電氣傳動17．5交、直流電電動機的電電氣制動方方式及計算算方法17．5．．4變頻器傳動動中的制動動狀態(tài)（1）動力制動動利用設置在在直流回路路中的制動動電阻吸收收電動機的的再生電能能的方式稱稱為動力制制動。圖17·5－－1動力制動單單元電動機與電電氣傳動17．5交、直流電電動機的電電氣制動方方式及計算算方法17．5．．4變頻器傳動動中的制動動狀態(tài)（2）回饋制動動圖17·5－2再生能量回回饋的原理理圖和轉矩矩特性a）帶變壓器的的SCR有源逆變回回饋電路b）轉矩特性T=F（f）l一矢量控制制電動運行行2一矢量控制制制動運行行和U／f控制電動、、制動運行行電動機與電電氣傳動17．5交、直流電電動機的電電氣制動方方式及計算算方法17．5．．4變頻器傳動動中的制動動狀態(tài)（3）采用共用用直流母線線的多逆變變器傳動共用直流母母線方式可可以用于多多機傳動系系統(tǒng)。圖17·5－3共用母線方方式a）多臺變頻器器在共用直直流均衡母母線上控制制多臺電動動機運行b）多臺變頻器器用共用直直流母線方方式控制多多臺電動機機運行電動機與電電氣傳動17．5交、直流電電動機的電電氣制動方方式及計算算方法17．5．．4變頻器傳動動中的制動動狀態(tài)（4）直流制動動通用變頻器器向異步電電動機的定定子通直流流電時（這這意味著逆逆變器中某某3個橋臂短時時間內連續(xù)續(xù)導通，不不再換相）），異步電電動機便處處于能耗制制動狀態(tài)。。圖17·5－4利用DC制動實現準準確停車時序關系靜態(tài)機械特特性電動機與電電氣傳動17．6電動機保護護配置及計計算方法（掌握）電動機的保保護應根據據電動機的的類型、功功率大小、、使用場所所以及所拖拖動的生產產機械的重重要程度等等因素而定定。通常，，對于每臺臺電動機至至少應裝設設短路保護護，對于功功率為3kW以上連續(xù)運運轉的電動動機還應該該加設過載載保護，頻頻繁起、制制動的電動動機難以用用熱繼電器器實現過載載保護，可可用過電流流繼電器實實現過電流流保護，以以防止電動動機因堵轉轉而損壞。。電動機與電電氣傳動17．6電動機保護護配置及計計算方法（（掌握）19．7．．1交流電動機機的保護（1）短路保護護交流電動機機的短路保保護應滿足足下述要求求：1）當電動機機端子處發(fā)發(fā)生相間短短路，或者者對于中性性點直接接接地系統(tǒng)中中發(fā)生單相相接地短路路時，保護護裝置應盡盡快切斷故故障電路。。2）當電動機機正常起、、制動及自自起動時，，保護裝置置不應誤動動作。短路保護宜宜采用熔斷斷器或具有有瞬時動作作（或短延延時）脫扣扣器的低壓壓斷路器；；對個別功功率較大的的重要電動動機，也可可采用過電電流繼電器器，作用于于低壓斷路路器。如果采用由由過電流繼繼電器作用用于接觸器器的短路保保護裝置，，應校驗接接觸器的最最大分斷能能力，不能能滿足要求求時不宜采采用。電動機與電電氣傳動17．6電動機保護護配置及計計算方法（（掌握）17．6．．1交流電動機機的保護（1）短路保護護電動機短路路保護的元元件可按下下述要求裝裝設：1）在中性點點直接接地地的系統(tǒng)中中，應在每每相上裝設設。2）在中性點點不接地的的系統(tǒng)中，，以熔斷器器作保護時時，應在每每相上裝設設；用低壓壓斷路器作作保護時，，應在不少少于兩相上上裝設。此此時，要注注意同一系系統(tǒng)中的保保護裝置應應裝在相同同的兩相上上。原則上，每每臺電動機機應裝設單單獨的保護護裝置。只只有在總電電流不超過過20A時，才允許許數臺電動動機共用一一套保護裝裝置。經常有人操操作的繞線線轉子電動動機采用過過電流繼電電器保護時時，宜采用用自動復歸歸的過電流流繼電器。。經常無人人操作的場場所，宜選選用手動復復歸的過電電流繼電器器。電動機與電電氣傳動17．6電動機保護護配置及計計算方法17．6．．1交流電動機機的保護（1）短路保護護采用低壓斷斷路器作短短路保護時時，脫扣器器的整定電電流可按下下式確定：：Idz＝Kk1Is式中Idz——低壓斷路器器瞬時（短短延時）過過電流脫扣扣器整整定電電流（A）;Is——被保護電動動機的起動動電流（A）;Kk1——可靠系數，，短延時及及瞬時動作作時間大于于20ms的低壓斷路路器，一般般取1.35，瞬時動作作時間小于于20ms的低壓斷路路器，一般般取1.7～2。電動機與電電氣傳動17．6電動機保護護配置及計計算方法17．6．．1交流電動機機的保護（1）短路保護護校驗靈敏度度為式中Klx—兩相短路時時的相對靈靈敏系數，，一般取0.87；—電動機端子子上三相短短路電流的的最小值（（A）。采用熔斷器器作短路保保護時，其其熔體電流流可由下式式計算確定定式中Is—電動機起動動電流α—決定于起動動狀況和熔熔斷器類型型的系數，，其值為2～4。電動機與電電氣傳動17．6電動機保護護配置及計計算方法（（掌握）17．6．．1交流電動機機的保護(2)過載保護電電動機機的過載保保護裝置可可按下列要要求裝設：：1）容易過載載或堵轉的的電動機，，以及由于于起動或自自起動條件件沉重而需需要限制起起動時間或或防止起動動失敗的電電動機，必必須裝設過過載保護裝裝置。2）重復短時時和短時工工作制的電電動機及3kW以下長期工工作的電動動機可不裝裝設。3）同步電動動機應裝設設過載保護護，并做為為失步保護護。過載保護一一般采用熱熱繼電器或或帶長延時時脫扣器的的低壓斷路路器，對大大功率的重重要的電動動機，應采采用反時限限特性的過過電流繼電電器．過載載保護一般般用以切斷斷電動機電電源實現保保護。必要要時可采用用發(fā)出警告告信號或使使電動機自自動減載。。電動機與電電氣傳動17．6電動機保護護配置及計計算方法（（掌握）17．6．．1交流電動機機的保護(2)過載保護有堵轉可能能的電動機機（如電動動閘閥等）），當短路路保護裝置置不能適用用其堵轉要要求時，應應裝設定時時限過電流流保護，其其時限應保保證電動機機起動時保保護裝置不不動作。連續(xù)運轉和和移動設備備應裝設防防止兩相運運行的保護護裝置，但但符合下列列情況之一一者可不裝裝設：1）運行中定定子為星形形聯結，且且裝有過載載保護者。。2）經常有人人監(jiān)督，能能及時發(fā)現現斷相故障障者．3）用低壓斷斷路器作線線路保護者者。防止兩相運運行的保護護，可采用用帶斷相保保護的三相相熱繼電器器或其他專專用保護器器件。電動機與電電氣傳動17．6電動機保護護配置及計計算方法（（掌握）17．6．．1交流電動機機的保護(2)過載保護當采用長延延時脫扣器器低壓斷路路器做過載載保護時，，脫扣器的的整定電流流可按下式式計算Idz＝Kk2IN式中Idz——低壓斷路器器長延時脫脫扣器整定定電流（A）；IN——電動機的額額定電流（（A）；Kk2——可靠系數，，一般取Kk2=1.1。。根據起動時時間的長短短，選擇長長延時脫扣扣器的安秒秒特性。按按規(guī)定，脫脫扣器額定定電流在50A以下時，通通過6倍動作電流流的可返回回時間有大大于1s和大于3s兩種；當脫脫扣器額定定電流為50A以上時，通通過6倍動作電流流的可返回回時間有大大于3s及大于8s或大于15s等三種。電動機與電電氣傳動7．6電動機保護護配置及計計算方法17．6．．1交流電動機機的保護（3）欠電壓保保護1）電動機的的欠電壓保保護可按下下列要求裝裝設：①電動機一一般應裝設設瞬時動作作的欠電壓壓保護元件件；但對功功率不超過過10kW的電動機，，當工藝和和保安條件件允許自起起動時，可可不裝設。。②不需要和和不允許自自起動的重重要電動機機，應裝設設短延時的的欠電壓保保護，其延延時的時限限應比自動動重合閘和和備用電源源自動合閘閘的時限大大一級。③需要隨時時自起動的的重要電動動機，不裝裝設欠電壓壓保護；但但按保安條條件，在停停轉后不允允許自起動動時，或因因分級自起起動而要切切除時，應應設長延時時的失電壓壓保護，其其延時時間間應根據機機組的全部部惰行時間間決定，一一般為5～10s。④具有備用設設備時，為為了在電源源被取消后后能及時斷斷開電動機機而投入備備用設備，，可裝設瞬瞬時動作的的失電壓保保護或短延延時的欠電電壓保護元元件。電動機與電電氣傳動17．6電動機保護護配置及計計算方法17．6．．1交流電動機機的保護（3）欠電壓保保護2）欠電壓保保護一般由由起動器或或接觸器來來實現。當當控制回路路與主回路路不是接在在同一電源源電路時，，應在主回回路裝設欠欠電壓繼電電器。當主主回路電壓壓過低時，，通過欠電電壓繼電器器自動切斷斷控制回路路。對②和和③項所述述的重要電電動機，當當采用起動動器或接觸觸器作為控控制設備時時，應在控控制回路中中采取措施施，防止起起動器或接接觸器在電電壓瞬時降降低或中斷斷時自行釋釋放。電動機與電電氣傳動17．6電動機保護護配置及計計算方法17．6．．1交流電動機機的保護（3）欠電壓保保護3）欠電壓保保護的動作作電壓整定定值Udz可按下述要要求整定：：①對于一般般三相交流流感應電動動機，當負負載轉矩為為100％額定轉矩矩時，取Udz=0.7UN（UN為電源額定定電壓），，當負載轉轉矩為50％額定轉矩矩時，取Udz=0.5UN②對于同步電電動機分為為無強勵時：：Udz=0.7～0.75UN有強勵時：：Udz=0.5UN動作時限為為10s。強勵裝置的的動作電壓壓為Udz=0.85～0.9UN4）整定時間一一般要求延延時的時限限大于備用用電源自動動合閘裝置置的動作時時間，通常?？扇?～10s。需要自起動動的電動機機，應分別別視生產工工藝要求的的重要程度度來整定欠欠電壓保護護的時間。。越是重要要的電動機機其時限越越長。電動動機機與與電電氣氣傳傳動動17．．6電動動機機保保護護配配置置及及計計算算方方法法17．．6．．2直流流電電動動機機的的保保護護直流流電電動動機機應應裝裝設設短短路路保保護護裝裝置置，，并并應應根根據據不不同同情情況況分分別別裝裝設設過過載載、、弱弱磁磁、、欠欠電電壓壓、、過過電電壓壓、、超超轉轉速速等等保保護護元元件件。。直流流電電動動機機的的短短路路保保護護應應滿滿足足下下述述要要求求：：（1）當當電電動動機機端端子子處處發(fā)發(fā)生生短短路路時時，，保保護護裝裝置置應應盡盡快快切切斷斷電電源源。。（2）當當電電動動機機正正常常起起動動時時，，保保護護裝裝置置不不應應誤誤動動作作。。電動動機機的的短路路保保護護可采采用用熔熔斷斷器器、、帶帶瞬瞬時時動動作作脫脫扣扣器器的的低低壓壓斷斷路路器器，，也也可可以以采采用用作作用用于于接接觸觸器器動動作作的的過過電電流流繼繼電電器器。。對對于于大大功功率率電電動動機機和和采采用用晶晶閘閘管管變變流流器器供供電電的的電電動動機機，，應應采采用用快快速速斷斷路路器器。。短路路保保護護所所用用器器件件，，可可以以只只在在一一個個極極上上裝裝設設，，但但同同一一系系統(tǒng)統(tǒng)中中均均應應裝裝在在同同一一極極上上。。電動動機機與與電電氣氣傳傳動動17．．6電動動機機保保護護配配置置及及計計算算方方法法17．．6．．2直流流電電動動機機的的保保護護每臺臺電電動動機機應應裝裝設設單單獨獨的的短短路路保保護護裝裝置置，，采采用用過過電電流流繼繼電電器器保保護護時時，，對對于于經經常常有有人人操操作作的的場場所所，，宜宜選選用用自自動動復復歸歸的的過過電電流流繼繼電電器器，，而而對對于于經經常常無無人人操操作作的的場場所所，，則則宜宜選選用用手手動動復復歸歸的的過過電電流流繼繼電電器器。。過過電電流流繼繼電電器器或或低低壓壓斷斷路路器器脫脫扣扣器器的的動動作作整整定定值值，，一一般般按按電電動動機機最最大大工工作作電電流流的的110％～115％進行行整定定。除串勵勵電動動機外外，均均需裝裝設弱磁保保護．復勵勵電動動機的的弱磁磁保護護，應應考慮慮電動動機在在起動動過程程中的的電樞樞反應應的去去磁作作用，，此時時應選選用帶帶短延延時的的欠電電流繼繼電器器。弱弱磁保保護動動作整整定值值，一一般按按電動動機最最小勵勵磁工工作電電流值值的80％進行行整定定。電動機機與電電氣傳傳動17．．6電動機機保護護配置置及計計算方方法17．．6．．2直流電電動機機的保保護對有可可能出出現超超速運運轉的的電動動機，，如卷卷揚機機、軋軋機等等機械械傳動動用的的電動動機，，應裝裝設超速保保護元件。。通常常超速速保護護采用用離心心式轉轉速繼繼電器器，超超速保保護動動作整整定值值，按按電動動機最最高工工作轉轉速的的110％～115％進行行整定定。采用發(fā)發(fā)電機機供電電時，，應裝裝設過電壓壓保護護裝置。。過電電壓保保護的的動作作整定定值，，一般般按發(fā)發(fā)電機機額定定電壓壓（單單獨發(fā)發(fā)電機機供電電時，，則按按電動動機端端的額額定電電壓））的110％～115％進行行整定定。電動機機一般般應具具有瞬瞬時動動作的的失電壓壓保護護，由接接觸器器來實實現。。當控控制回回路與與主回回路由由不同同電源源供電電時，，應在在主回回路裝裝設低低電壓壓繼電電器，，以保保證當當主回回路斷斷電時時能自自動切切斷控控制回回路電電源。。電動機機與電電氣傳傳動17．．7低壓電電動機機控制制電器器的選選擇（熟悉悉）17．．7．．1隔離器器的選選擇隔離器器主要要用來來隔離離電源源，一一般不不用于于直接接接通通或斷斷開負負載，，選擇擇時應應重點點考慮慮：（1）額定定電壓壓隔隔離離器的的工作作電壓壓應大大于或或等于于線路路的工工作電電壓。。（2）額定定電流流隔隔離離器的的額定定電流流應大大于或或等于于線路路（計計算））的工工作電電流。。（3）分斷斷負載載能力力刀刀開開關的的分斷斷電流流能力力與操操作方方式、、工作作電壓壓和有有無滅滅弧室室等有有關，，其值值與額額定電電流IN的關系系見下下表。。刀開關的結構類型斷開電流值交流cosφ=0.7直流T=0.1s380V500V220V440V中央手柄無負載時切斷電路中央杠桿側面杠桿側面手柄未裝有滅弧室0.3IN0.2IN裝有滅弧室IN0.5ININ0.5IN電動機機與電電氣傳傳動17．．7低壓電電動機機控制制電器器的選選擇（熟悉悉）1７．７７．1隔離器器的選選擇（4）最大大短時時（1s）耐受電電流能能力當線路路發(fā)生生短路路時，，過大大的短短路電電流峰峰值將將可能能使刀刀開關關的觸觸點彈彈出，，或者者由于于短時時過大大的熱熱容量量而使使其觸觸點被被熔焊焊。因因此，，刀開開關允允許的的最大大短時時（1s）耐受電電流（（見下下表））必須須大于于或等等于線線路最最大預預期短短路電電流。。表17．7－2Fll～F14單投刀刀開關關及Fll～F13雙投刀刀開關關的技技術數數據額定電流（A）100200400600100015003000機械壽命（次）100001000010000500050005000電壽命（次）100010001000500500最大短時（1s）耐受電流（有效值）（kA）6102025304060最大短時耐受電流峰值（kA）手柄式1520304050杠桿式203040506080125電動機機與電電氣傳傳動17．．7低壓電電動機機控制制電器器的選選擇（熟悉悉）17．．7．．1隔離器器的選選擇如果不不能滿滿足此此條件件，亦亦可選選用F5或F6等熔斷斷器式式刀開開關，，見下下表。。表17．7－3熔斷器器式刀刀開關關的技技術數數據型號約定發(fā)熱電流（A）接通和分斷能力額定熔斷短路電流cosφ=0.25（最大預期峰值電流）（kA）機械壽命接通次數電壽命接通次數～380Vcosφ=0.35接通（A）～380Vcosφ=0.35分斷（A）～660Vcosφ=0.65接通/分斷（A）HR5-100100100080030050（100）3000600HR5-2002001600120060050（100）3000600HR5-40040032002400120050（100）1000200HR563063050403780189050（100）1000200HR6-160160/100*128096048050（100）HR6-250250/20020001500750HR6-400400/315320024001200HR6-630630/425504037801890電動機機與電電氣傳傳動17．．7低壓電電動機機控制制電器器的選選擇（熟悉悉）17．．7．．2斷路器器的選選擇保護電電動機機用的的斷路路器，，其可可調式式瞬時時過電電流脫脫扣器器的整整定電電流調調節(jié)范范圍為為3～6倍或8～12倍脫扣扣器額額定電電流；；其不不可調調式瞬瞬時過過電流流脫扣扣器的的整定定電流流為5（或10）倍脫脫扣器器額定定電流流，動動作電電流值值與整整定電電流值值的誤誤差不不大于于土10％。（3）長延延時動動作的的過電電流脫脫扣器器整定定值Izd＞KIjs（A））式中Ijs——線路計計算電電流（（A）。。長延時時動作作的過過電流流脫扣扣器在在電動動機長長期過過載（（＜20min）20％％時應動動作，，而在在電動動機起起動時時不應應動作作。延時可可調式式過電電流脫脫扣器器的整整定電電流調調節(jié)范范圍為為0.7～l.0倍脫扣扣器額額定電電流，，返回回電流流值為為其整整定值值的100％。不不可調調式過過電流流脫扣扣器的的返回回電流流值亦亦為整整定值值的100％。電動機機與電電氣傳傳動17．．7低壓電電動機機控制制電器器的選選擇（熟悉悉）17．．7．．3熔斷器器的選選擇熔斷器器的熔熔斷電電流，，取決決于流流過熔熔體的的工作作電流流、周周圍介介質的的溫度度、熔熔斷器器的預預熱情情況和和電動動機的的起動動時間間等。。熔斷斷器一一般不不作過過載保保護用用，而而是作作長期期工作作制電電動機機的起起動和和短路路保護護。（1）對于于減壓壓起動動的交交流電電動機機，選選用熔熔斷器器熔體體的額額定電電流等等于或或略大大于電電動機機的額額定電電流。。（2）對于于直接接起動動的籠籠型異異步電電動機機，若若熔斷斷器的的熔體體選得得過小小，造造成某某一相相熔斷斷，會會發(fā)生生電動動機單單相運運轉燒燒毀事事故。。所以以熔體體額定定電流流值IRN與起動動電流流及起起動時時間應應適當當配合合，即即IRN＝KIs式中Is——起動電電流（（A）；；K——隨起動動時間間而定的的系數數，見見右表表。

起動時間（s）K值＜30.25～0.353～80.4～0.5＞8或起動頻繁或帶反接制動0.5～0.6電動機機與電電氣傳傳動17．．7低壓電電動機機控制制電器器的選選擇（熟悉悉）17．．7．．3熔斷器器的選選擇（3）熔斷斷器熔熔體的的熔斷斷時間間與起起動設設備的的動作作時間間要配配合好好，當當短路路電流流超過過起動動設備備的極極限分分斷電電流時時，要要求熔熔體的的熔斷斷時間間小于于起動動設備備的分分斷時時間，，以免免損壞壞起動動設備備。如如果不不能滿滿足條條件，，可以以采用用下列列方法法之一一；1）改用用快速速動作作的低低壓斷斷路器器。2）選用用較大大分斷斷電流流的起起動設設備。。電動機機與電電氣傳傳動17．．7低壓電電動機機控制制電器器的選選擇（熟悉悉）17．．7．．4接觸器器的選選擇選用原原則如如下：：（1）按使使用類類別選選用，，見表表1７．７７－6和表表表1７．７７－7。通常常交流流接觸觸器的的電壽壽命指指標大大都是是指AC－－3負載下下的參參數。。由于于其電電壽命命幾乎乎與實實際斷斷開電電流的的二次次方成成反比比，如如在AC－－3下電壽壽命為為100萬次的的接觸觸器用用于AC－－4時，其其電壽壽命降降低到到不足足3萬次。。因此此，用用于AC－－4時，必必須降降容使使用。。通常常視AC－－4負載所所占比比重的的大小小而確確定降降容的的多少少。如如小于于10％時降降容一一個等等級，，大于于10％時降降容兩兩個等等級。。表1７．７７－6交流接接觸器器的使使用類類別及及控制制對象象表17．7－7直流接接觸器器的使使用類類別及及控制制對象象電動機機與電電氣傳傳動17．．7低壓電電動機機控制制電器器的選選擇（熟悉）17．．7．．5保護繼繼電器器的選選擇有關保保護用用繼電電器的的選用用請參參考表表1７．７７－8．表17．7－8主要的的保護護用繼繼電器器的選選用17．．9傳動系系統(tǒng)動動態(tài)指指標的的運用用（了了解））傳動系系統(tǒng)動動態(tài)指指標的的運用用涉及及到調調節(jié)器器的設設計，，比較較復雜雜，此此處不不做詳詳細介介紹僅僅舉幾幾個例例題。。例1、自動動調節(jié)節(jié)器由由比例例（））、積積分（（）、、微分分（））三種種調節(jié)節(jié)規(guī)律律組成成。A．PB．IC．DD．PID答案：：A、B、C17．．9傳動系系統(tǒng)動動態(tài)指指標的的運用用（了了解））例2、比例積積分調調節(jié)器器能消消除系系統(tǒng)的的偏差差，實實現無無差調調節(jié)；；比例例微分分調節(jié)節(jié)器的的作用用增加加調節(jié)節(jié)系統(tǒng)統(tǒng)的響響應速速度。。綜合合比例例積分分和比比例微微分調調節(jié)器器的特特點，，可以以構成成（））PID，它是一一種比比較理理想的的調節(jié)節(jié)器，，既能能及時時的調調節(jié)，，又能能實現現無差差調節(jié)節(jié)，對對滯后后及慣慣性較較大的的調節(jié)節(jié)對象象（如如溫度度）具具有較較好的的調節(jié)節(jié)質量量。A．比例積積分調調節(jié)器器B．比例微微分調調節(jié)器器C．比例積積分微微分調調節(jié)器器答案：C17．9傳動系統(tǒng)動動態(tài)指標的的運用（了了解）例3、自動調節(jié)器器的基本結結構有（））、（）、、（）三部部分組成。。A．比較部分B．測量部分C．放大部分D．反饋部分答案：A、C、、D17．9傳動系統(tǒng)動動態(tài)指標的的運用（了了解）例4、工業(yè)自動化化儀表的輸輸入、輸出出信號多采采用直流信信號，其優(yōu)優(yōu)點有（））A．在儀表的信信號傳輸過過程中，直直流信號不不受交流感感應的影響響，容易解解決儀表的的抗干擾擾問題。B．直流信號不不受傳輸線線路電感、、電容的影影響，不存存在相位移移問題。C．直流信號便便于模／數數和數／模模轉換，因因而儀表便便于同數據據處理設備備、電子計計算機等連連接。D．直流信號容容易獲得基基準電壓，，如調節(jié)器器的給定值值等。答案：A、B、C、D17．9傳動系統(tǒng)動動態(tài)指標的的運用（了了解）例5、由調節(jié)設備備（儀表））和調節(jié)對對象構成的的具有自動動調節(jié)功能能的統(tǒng)一體體，稱為自自動調節(jié)系系統(tǒng)。自動動調節(jié)系統(tǒng)統(tǒng)主要有測測量元件（（如一次元元件，變送送器）、計計算儀表、、（）、執(zhí)執(zhí)行器、調調節(jié)機構（（如閥門、、擋板）、、（）等組組成。A．調節(jié)器B．調節(jié)單元C．調節(jié)設備D．調節(jié)對象答案：B、D17．9傳動系統(tǒng)動動態(tài)指標的的運用（了了解）例6、在設計一個個調節(jié)系統(tǒng)統(tǒng)時，應考考慮哪些安安全保護措措施才能使使系統(tǒng)安全全運行？（（）A．系統(tǒng)應有安安全的供電電電源B．系統(tǒng)應有手手動／自動動雙向無擾擾切換的功功能C．系統(tǒng)應有報報警功能，，如參數越越限報警、、儀表故障障報警、斷斷電、斷信信號報警。。D．系統(tǒng)應考慮慮調節(jié)器輸輸出限幅、、抗積分飽飽和并能保保持執(zhí)行機機構位置不不動等功能能。答案：B、C、D17．10了解調節(jié)理理論在電氣氣傳動工程程中的運用用典型環(huán)節(jié)的的傳遞函數數及系統(tǒng)動動態(tài)結構圖圖19·10·1系統(tǒng)各主要要環(huán)節(jié)的特特性和傳遞遞函數將一個環(huán)節(jié)節(jié)或系統(tǒng)，，在零初始始條件下，，輸出量的的拉氏變換換與輸入量量的拉氏變變換之比定定義為這個個環(huán)節(jié)或系系統(tǒng)的傳遞遞函數。現代的交、、直流調速速系統(tǒng)都不不外乎由電電動機、晶晶閘管變流流裝置、觸觸發(fā)裝置和和電子調節(jié)節(jié)器等環(huán)節(jié)節(jié)組成。下下面將分別別討論各環(huán)環(huán)節(jié)的傳遞遞函數。（1）調節(jié)器的的傳遞函數數1）常用調節(jié)節(jié)器在在電氣傳動動系統(tǒng)中，，廣泛使用用的各種具具有運算功功能的線性性電子調節(jié)節(jié)器，運算算放大器N是其核心部部分。根據據其輸入和和反饋的阻阻容元件接接法的不同同，可構成成不同的調調節(jié)器。電電子調節(jié)器器的一般型型式如圖19·11－1a所示。圖19·11－1電子調節(jié)器器a）一般型式式b）電子調節(jié)節(jié)器框圖c）兩個輸入入通道的調調節(jié)器17．10了解調節(jié)理理論在電氣氣傳動工程程中的運用用典型環(huán)節(jié)的的傳遞函數數及系統(tǒng)動動態(tài)結構圖圖19·10·1系統(tǒng)各主要要環(huán)節(jié)的特特性和傳遞遞函數（1）調節(jié)器的的傳遞函數數1）常用調節(jié)節(jié)器當電子調節(jié)節(jié)器以Ui（S）為輸入量，，Uo（S）為輸出量時時，其傳遞遞函數為17．10了解調節(jié)理理論在電氣氣傳動工程程中的運用用典型環(huán)節(jié)的的傳遞函數數及系統(tǒng)動動態(tài)結構圖圖19·10·1系統(tǒng)各主要要環(huán)節(jié)的特特性和傳遞遞函數（2）直流電動動機的傳遞遞函數在直流調速速系統(tǒng)中，，最常用的的電動機為為他勵直流流電動機。。由上面兩式式可得恒定定磁場下，，考慮反電電動勢影響響時，電動動機的結構構框圖如圖圖19·11－8a所示。若忽忽略電動勢勢的影響，，可簡化為為圖19·11－8b。圖19·11－8不考慮電源源內阻電流流連續(xù)時直直流電動機機結構框圖圖a）考慮電動動勢擾動b）不考慮電電動勢擾動動17．11熟悉PLC的組成及工工作原理19．13．1PLC的組成PLC是微機技術術和繼電器器常規(guī)控制制概念相結結合的產物物，是在程程序控制器器、1位微處理機機控制器和和微機控制制器的基礎礎上發(fā)展起起來的新型型控制器。。從廣義上上講，PLC是一種計算算機系統(tǒng)，，只不過它它比一般計計算機具有有更強的與與工業(yè)過程程相連接的的輸入輸出出接口，具具有更適用用于控制要要求的編程程語言，具具有更適應應于工業(yè)環(huán)環(huán)境的抗干干擾性能。。因此，PLC是一種工業(yè)業(yè)控制用的的專用計算算機，它的的實際組成成與一般微微型計算機機系統(tǒng)基本本相同，也也是由硬件件系統(tǒng)和軟軟件系統(tǒng)兩兩大部分組組成。例117．11熟悉PLC的組成及工工作原理17．11．1PLC的組成（l）PLC的硬件系統(tǒng)統(tǒng)PLC的硬件系統(tǒng)統(tǒng)由主機系系統(tǒng)、輸入入輸出擴展展部件及外外部設備組組成。1）主機系統(tǒng)統(tǒng)PLC的主機系統(tǒng)統(tǒng)由中央處處理單元、、存儲單元元、輸入單單元、輸出出單元、輸輸入輸出擴擴展接口，，外圍設備備接口以及及電源等部部分組成。。各部分之之間通過內內部系統(tǒng)總總線進行連連接，如下下圖所示。。17．11熟悉PLC的組成及工工作原理17．11．1PLC的組成2）輸入輸出出擴展環(huán)節(jié)節(jié)輸入入輸出擴展展環(huán)節(jié)是PLC輸入輸出單單元的擴展展部件，當當用戶所需需的輸入輸輸出點數或或類型超出出主機的輸輸入輸出單單元所允許許的點數或或類型時，，可以通過過加接輸入入輸出擴展展環(huán)節(jié)來解解決。輸入入輸出擴展展環(huán)節(jié)與主主機的輸入入輸出擴展展接口相連連有兩種類類型：簡單單型和智能能型。簡單單型的輸入入輸出擴展展環(huán)節(jié)本身身不帶中央央處理單元元，對外部部現場信號號的輸入輸輸出處理過過程完全由由主機的中中央處理單單元管理，，依賴于主主機的程序序掃描過程程。通常，，它通過并并行接口與與主機通信信，并安裝裝在主機旁旁邊，在小小型PLC的輸入輸出出擴展時常常被采用。。智能型的的輸入輸出出擴展環(huán)節(jié)節(jié)本身帶有有中央處理理單元，它它對生產過過程現場信信號的輸入入輸出處理理由本身所所帶的中央央處理單元元管理，而而不依賴于于主機的程程序掃描過過程。通常常，它采用用串行通信信接口與主主機通信，，可以遠離離主機安裝裝，多用于于中大型PLC的輸入輸出出擴展。3）外部設備備PLC的外部設備備主要是編編程器、彩彩色圖形顯顯示器、打打印機等。。17．11熟悉PLC的組成及工工作原理17．11．1PLC的組成（2）PLC的軟件系統(tǒng)統(tǒng)PLC除了硬件系系統(tǒng)外，還還需要軟件件系統(tǒng)的支支持，它們們相輔相成成，缺一不不可，共同同構成PLC。PLC的軟件系統(tǒng)統(tǒng)由系統(tǒng)程程序（又稱稱系統(tǒng)軟件件）和用戶戶程序（又又稱應用軟軟件）兩大大部分組成成。1）系統(tǒng)程序序系統(tǒng)統(tǒng)程序由PLC的制造企業(yè)業(yè)編制，固固化在PROM或EPROM中，安裝在在PLC上，隨產品品提供給用用戶。系統(tǒng)統(tǒng)程序包括括系統(tǒng)管理理程序、用用戶指令解解釋程序和和供系統(tǒng)調調用的標準準程序模塊塊等。2)用戶程序用用戶程程序是根據據生產過程程控制的要要求由用戶戶使用制造造企業(yè)提供供的編程語語言自行編編制的應用用程序。用用戶程序包包括開關量量邏輯控制制程序、模模擬量運算算程序、閉閉環(huán)控制程程序和操作作站系統(tǒng)應應用程序等等。17．11熟悉PLC的組成及工工作原理17．11．2PLC的工作過程程（1）PLC的工作過程程PLC上電后，就就在系統(tǒng)程程序的監(jiān)控控下，周而而復始地按按固定順序序對系統(tǒng)內內部各種任任務進行查查詢、判斷斷和執(zhí)行，，這個過程程實質上是是一個不斷斷循環(huán)的順順序掃描過過程。一個個循環(huán)掃描描過程稱為為掃描周期期。PLC采用周期掃掃描機制，，簡化了程程序設計，，提高了系系統(tǒng)可靠性性。具體表表現在：在在一個掃描描周期內，，前面執(zhí)行行的任務結結果，馬上上就可被后后面將要執(zhí)執(zhí)行的任務務所用；可可以通過設設定一個監(jiān)監(jiān)視定時器器來監(jiān)視每每個掃描周周期的時間間是否超過過規(guī)定值，，避免某個個任務進入入死循環(huán)而而引起的故故障，PLC的工作過程程如圖所示示。17．11熟悉PLC的組成及工工作原理17．11．2PLC的工作過程程（1）PLC的工作過程程PLC在一個掃描描周期內基基本上要執(zhí)執(zhí)行以下六六個任務。。l）運行監(jiān)控任任務2）與編程器器交換信息息任務3）與數字處處理器（DPU）交換信息任任務4）與外部設設備接口交交換信息任任務5）執(zhí)行用戶戶程序任務務6）輸入輸出出信息處理理任務17．11熟悉PLC的組成及工工作原理17．11．2PLC的工作過程程（2）PLC的輸入輸出出過程PLC的工作方式式是周期掃掃描方式，，所以其輸輸入輸出過過程是定時時進行的，，即在每個個掃描周期期內只進行行一次輸入入和輸出的的操作。PLC周期性的輸輸入輸出處處理方式對對一般控制制對象而言言是能夠滿滿足的，但但是對那些些要求響應應時間小于于掃描周期期的控制系系統(tǒng)則不能能滿足，這這時可以用用智能型輸輸入輸出單單元或專門門的軟件指指令，通過過與掃描周周期脫離的的方式來解解決。17．11熟悉PLC的組成及工工作原理17．11．3PLC的中斷輸入入處理過程程PLC的中斷輸人人處理方法法同一般計計算機系統(tǒng)統(tǒng)是基本相相同的，即即當有中斷斷申請信號號輸入后，，系統(tǒng)要中中斷正在執(zhí)執(zhí)行的相關關程序而轉轉向執(zhí)行中中斷子程序序；當有多多個中斷源源時，它們們將按中斷斷的優(yōu)先級級有一個先先后順序的的排隊處理理。系統(tǒng)可可以通過程程序設定允允許中斷或或禁止中斷斷。PLC對中斷的響響應不是在在每條指令令執(zhí)行結束束后進行，，而是在掃掃描周期內內某一個任任務完成后后進行，如如圖19．13－7所示。PLC的中斷源有有優(yōu)先順序序，一般無無嵌套關系系，即在中中斷程序執(zhí)執(zhí)行中，如如果有新的的中斷發(fā)生生，無論它它的優(yōu)先順順序如何，，都不能中中斷正在執(zhí)執(zhí)行的中斷斷程序。只只有在原中中斷處理程程序結束后后，再進行行新的中斷斷處理。17．11熟悉PLC的組成及工工作原理17．11．4PLC的工作原理理PLC的工作原理理與計算機機的工作原原理是基本本一致的。。它通過執(zhí)執(zhí)行用戶程程序來實現現控制任務務。但是，，在時間上上，PLC執(zhí)行的任務務是串行的的，與繼電電器邏輯控控制系統(tǒng)中中控制任務務的執(zhí)行有有所不同。。PLC的工作過程程如上所述述，可以看看到，整個個工作過程程是以循環(huán)環(huán)掃描的方方式進行的的。17．11．5PLC硬件選擇方方法隨著PLC控制的普及及與應用，，PLC產品的種類類和數量越越來越多，，而且功能能也日趨完完善。近年年來，從美美國、日本本、德國等等國引進的的PLC產品及國內內廠家組裝裝或自行開開發(fā)的產品品已有幾十十個系列，，上百種型型號。目前前在國內應應用較多的的PLC產品主要包包括：美國國AB、GE、、MODICON公司、德國國西門子公公司，以及及日本OMRON、三菱公司等等的PLC產品。因此此PLC的品種繁多多，其結構構型式、性性能、容量量、指令系系統(tǒng)、編程程方法、價價格等各有有自己的特特點，適用用場合也各各有側重。。因此，合合理選擇PLC，對于提高PLC控制系統(tǒng)的的技術經濟濟指標起著著重要的作作用。期性性的輸入輸輸出處理方方式對一般般控制對象象而言是能能夠滿足的的，但是對對那些要求求響應時間間小于掃描描周期的控控制系統(tǒng)則則不能滿足足，這時可可以用智能能型輸入輸輸出單元或或專門的軟軟件指令，，通過與掃掃描周期脫脫離的方式式來解決。。選擇恰當的的PLC產品去控制制一臺機器器或一個過過程時，不不僅能考慮慮應用系統(tǒng)統(tǒng)目前的需需求，還應應考慮到那那些包含于于工廠未來來發(fā)展目標標的需要。。如果能夠夠考慮到未未來的發(fā)展展將會用最最小的代價價對系統(tǒng)進進行革新和和增加新功功能。若考考慮周到，，則存儲器器的擴充需需求也許只只要再安裝裝一個存儲儲器模塊即即可滿足；；如果具有有可用的通通信口，就就能滿足增增加一個外外圍設備的的需要。對對局域網的的考慮可允允許在將來來將單個控控制器集成成為一個廠廠級通信網網。若未能能合理估計計現在和將將來的目標標，PLC控制系統(tǒng)會會很快變?yōu)闉椴贿m宜的的和過時的的。17．11．5PLC硬件選擇方方法1．PLC機型的選擇擇對于工藝過過程比較固固定、環(huán)境境條件較好好（維修量量較小）的的場合，往往往選用整整體式結構構的PLC機型為好。。反之，應應考慮選用用模塊單元元式機型。。機型選擇擇的基本原原則應是在在功能滿足足要求的前前提下，保保證可靠、、維護使用用方便以及及最佳的功功能價格比比。具體應應考慮以下下幾方面要要求：（1）性能與任任務相適應應（2）PLC的處理速度度應滿足實實時控制的的要求（3）PLC機型盡可能能統(tǒng)—（4）指令系統(tǒng)統(tǒng)（5）機型選擇擇的其他考考慮（6）是否在線線編程17．11．5PLC硬件選擇方方法2、PLC容量估算PLC容量包括兩兩個方面；；一是I／O的點數，二二是用戶存存儲器的容容量。（1）I／O點數的估算算根據據被控對象象的輸入信信號和輸出出信號的總總點數，并并考慮到今今后調整和和擴充，一一般應加上上10％～15％的備用量量。（2）用戶存儲儲器容量的的估算用用戶應用用程序占用用多少內存存與許多因因素（如I／O點數、控制制要求、運運算處理量量、程序結結構等）有有關存儲器器容量的選選擇一般有有兩種方法法。1）根據編程程實際使用用的節(jié)點數數計算這這種方法法可精確地地計算出存存儲器實際際使用容量量，缺點是是要編完程程序之后才才能計算。。2）估算法用用戶可可根據控制制規(guī)模和應應用目的，，按下面給給出的公式式進行估算算。開關量輸入入：所需存存儲器字數數＝輸入點點數×10開關量輸出出：所需存存儲器字數數＝輸出點點數×8定時器／計計數器；所所需存儲器器字數＝定定時器／計計數器數量量×２模擬量：所所需存儲器器字數＝模模擬量通道道數×100通信接口：：所需存儲儲器字數＝＝接口個數數×300根據存儲器器的總字數數再加上一一個備用量量。生產企業(yè)通通常為其每每個產品提提供一條經經驗法則公公式，可用用于對存儲儲容量做近近似的估計計。這個公公式是將I／O的總數乘以以一常數（（常數通常常在3到8之間選?。?。17．11．5PLC硬件選擇方方法3、PLC輸入／輸出出模塊的選選擇（2）輸人模塊的的確定PLC的輸人模塊用用來檢測來自自現場（按鈕