電機與電氣控制

電機與電氣控制匯報人：AA2024-01-19目錄CONTENTS電機基本原理與分類電氣控制基礎(chǔ)電機驅(qū)動與控制技術(shù)傳感器與執(zhí)行器在電氣控制中應(yīng)用典型案例分析實驗與仿真驗證01CHAPTER電機基本原理與分類電機通過電流在磁場中受力而轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)電能與機械能的轉(zhuǎn)換。磁場作用電機利用電磁感應(yīng)原理，通過磁場變化產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流，實現(xiàn)能量的傳遞和轉(zhuǎn)換。電磁感應(yīng)電機工作原理直流電機交流電機永磁同步電機步進電機電機類型及其特點結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)速性能好，但維護較困難。高效率、高功率密度，適用于高性能場合。結(jié)構(gòu)復(fù)雜、維護方便，調(diào)速性能較差?？刂凭雀?、調(diào)速范圍寬，但效率低、噪音大。工業(yè)領(lǐng)域交通領(lǐng)域家用電器其他領(lǐng)域電機應(yīng)用領(lǐng)域01020304用于各種機床、自動化設(shè)備、生產(chǎn)線等。用于電動汽車、電動自行車、軌道交通等。用于洗衣機、冰箱、空調(diào)、吸塵器等。如航空航天、軍事裝備、醫(yī)療設(shè)備、機器人等。02CHAPTER電氣控制基礎(chǔ)電氣控制是指通過電氣設(shè)備對電能進行傳輸、分配、轉(zhuǎn)換、控制和保護等操作，以滿足生產(chǎn)和生活用電需求的一種技術(shù)。電氣控制在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中具有重要的作用，它可以提高生產(chǎn)效率、降低能耗、保障安全等。電氣控制概念及作用電氣控制作用電氣控制概念為整個系統(tǒng)提供所需的電能，包括交流電源和直流電源。電源根據(jù)控制信號對電氣設(shè)備進行控制的電路，包括開關(guān)電路、保護電路等?？刂齐娐废碾娔艿脑O(shè)備，如電動機、照明設(shè)備等。負載用于保護電路和設(shè)備免受過載、短路等故障的影響，如熔斷器、斷路器等。保護裝置電氣控制系統(tǒng)組成一種用于頻繁接通和切斷電路的電器，具有控制容量大、壽命長等優(yōu)點。接觸器繼電器按鈕開關(guān)行程開關(guān)一種根據(jù)輸入信號的變化來控制輸出電路的電器，具有放大、隔離和轉(zhuǎn)換信號等功能。一種手動操作的控制電器，用于接通或切斷電路。一種根據(jù)機械運動部件的位置來控制電路的電器，常用于自動化生產(chǎn)線中。電氣控制設(shè)備簡介03CHAPTER電機驅(qū)動與控制技術(shù)

直流電機驅(qū)動與控制直流電機工作原理基于電磁感應(yīng)原理，通過電樞電流和磁場的相互作用實現(xiàn)電能與機械能的轉(zhuǎn)換。直流電機驅(qū)動方式包括他勵、并勵、串勵和復(fù)勵四種驅(qū)動方式，根據(jù)電機特性和應(yīng)用需求選擇適當(dāng)?shù)尿?qū)動方式。直流電機控制技術(shù)采用PWM脈寬調(diào)制技術(shù)實現(xiàn)電機調(diào)速，通過改變PWM波的占空比來調(diào)節(jié)電機電樞電壓，從而控制電機轉(zhuǎn)速?；陔姶鸥袘?yīng)原理和交流電的周期性變化，實現(xiàn)電能與機械能的轉(zhuǎn)換。交流電機工作原理包括異步電機和同步電機兩種類型，異步電機通常采用變頻器進行驅(qū)動，同步電機則需要采用專門的同步驅(qū)動器。交流電機驅(qū)動方式采用矢量控制或直接轉(zhuǎn)矩控制等高級控制算法，實現(xiàn)電機的高精度、高效率控制。交流電機控制技術(shù)交流電機驅(qū)動與控制永磁同步電機工作原理01基于永磁體產(chǎn)生恒定磁場，通過電樞電流與磁場的相互作用實現(xiàn)電能與機械能的轉(zhuǎn)換。永磁同步電機驅(qū)動方式02采用專用的永磁同步電機驅(qū)動器進行驅(qū)動，驅(qū)動器通常具有高性能的電流環(huán)和速度環(huán)控制功能。永磁同步電機控制技術(shù)03采用磁場定向控制或直接轉(zhuǎn)矩控制等高級控制算法，實現(xiàn)電機的高精度、高效率控制，同時充分利用永磁體的優(yōu)勢提高電機的功率密度和效率。永磁同步電機驅(qū)動與控制04CHAPTER傳感器與執(zhí)行器在電氣控制中應(yīng)用利用物質(zhì)熱脹冷縮、熱電效應(yīng)等原理，將溫度變化轉(zhuǎn)換為電信號輸出。溫度傳感器通過壓電效應(yīng)、應(yīng)變片等原理，將壓力變化轉(zhuǎn)換為電信號輸出。壓力傳感器利用光電效應(yīng)，將光信號轉(zhuǎn)換為電信號輸出。光電傳感器通過電阻、電容、電感等原理，將位移變化轉(zhuǎn)換為電信號輸出。位移傳感器傳感器類型及工作原理通過電動機驅(qū)動，將電信號轉(zhuǎn)換為機械運動。電動執(zhí)行器液壓執(zhí)行器氣動執(zhí)行器利用液體傳遞壓力，驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)實現(xiàn)動作。以壓縮空氣為動力，驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)實現(xiàn)動作。030201執(zhí)行器類型及工作原理ABCD實現(xiàn)自動化控制傳感器能夠?qū)崟r監(jiān)測被控對象的狀態(tài)，執(zhí)行器則根據(jù)控制指令對被控對象進行調(diào)節(jié)，從而實現(xiàn)自動化控制。增強系統(tǒng)穩(wěn)定性通過傳感器和執(zhí)行器的配合，可以實現(xiàn)對被控對象的快速、準(zhǔn)確調(diào)節(jié)，增強系統(tǒng)的穩(wěn)定性。降低能耗采用先進的傳感器和執(zhí)行器技術(shù)，可以降低控制系統(tǒng)的能耗，提高能源利用效率。提高控制精度傳感器能夠精確測量被控對象的參數(shù)，為控制系統(tǒng)提供準(zhǔn)確的反饋信號，從而提高控制精度。傳感器與執(zhí)行器在電氣控制中作用05CHAPTER典型案例分析基于電磁感應(yīng)原理，通過電樞電流和磁場的相互作用實現(xiàn)電能與機械能的轉(zhuǎn)換。直流電機原理采用改變電樞電壓、電樞回路電阻或磁通量的方式，實現(xiàn)對直流電機轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)。調(diào)速方法廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)線、交通運輸、家用電器等領(lǐng)域，如電動車、電動工具等。應(yīng)用領(lǐng)域案例一：直流電機調(diào)速系統(tǒng)變頻調(diào)速原理通過改變電源頻率，從而改變交流電機的同步轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)對電機轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)。交流電機原理基于電磁感應(yīng)原理，通過定子電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子電流的相互作用實現(xiàn)電能與機械能的轉(zhuǎn)換。應(yīng)用領(lǐng)域廣泛應(yīng)用于能源、冶金、化工、紡織等領(lǐng)域，如風(fēng)機、水泵、壓縮機等設(shè)備的調(diào)速控制。案例二：交流電機變頻調(diào)速系統(tǒng)伺服控制原理通過位置、速度和電流三環(huán)控制，實現(xiàn)對永磁同步電機高精度、高動態(tài)響應(yīng)的控制。應(yīng)用領(lǐng)域廣泛應(yīng)用于機器人、數(shù)控機床、自動化生產(chǎn)線等領(lǐng)域，要求高精度、高動態(tài)響應(yīng)的運動控制場合。永磁同步電機原理采用永磁體產(chǎn)生恒定磁場，通過定子電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場與永磁體磁場的相互作用實現(xiàn)電能與機械能的轉(zhuǎn)換。案例三：永磁同步電機伺服系統(tǒng)06CHAPTER實驗與仿真驗證實驗平臺搭建介紹實驗所需硬件設(shè)備、連接方式和配置步驟，確保實驗平臺的穩(wěn)定性和可靠性。實驗操作指南詳細闡述實驗操作流程，包括實驗前的準(zhǔn)備工作、實驗過程中的操作步驟和實驗后的數(shù)據(jù)處理等。實驗平臺搭建及實驗操作指南仿真軟件介紹介紹常用的電機與電氣控制仿真軟件，如MATLAB/Simulink、PSIM等，并闡述其基本原理和使用方法。仿真實驗設(shè)計根據(jù)實驗需求，設(shè)計相應(yīng)的仿真模型，包括電機模型、控制算法模型等，并設(shè)置合理的仿真參數(shù)。仿真軟件介紹及仿真實驗設(shè)計實驗結(jié)果展示將實驗結(jié)果以圖表、數(shù)據(jù)等形式展示出來，以便直觀地