電機(jī)與電氣控制

電機(jī)與電氣控制匯報(bào)人：AA2024-01-19目錄CONTENTS電機(jī)基本原理與分類電氣控制基礎(chǔ)電機(jī)驅(qū)動(dòng)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(shí)驗(yàn)與仿真驗(yàn)證01CHAPTER電機(jī)基本原理與分類電機(jī)通過(guò)電流在磁場(chǎng)中受力而轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)電能與機(jī)械能的轉(zhuǎn)換。磁場(chǎng)作用電機(jī)利用電磁感應(yīng)原理，通過(guò)磁場(chǎng)變化產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流，實(shí)現(xiàn)能量的傳遞和轉(zhuǎn)換。電磁感應(yīng)電機(jī)工作原理直流電機(jī)交流電機(jī)永磁同步電機(jī)步進(jìn)電機(jī)電機(jī)類型及其特點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、調(diào)速性能好，但維護(hù)較困難。高效率、高功率密度，適用于高性能場(chǎng)合。結(jié)構(gòu)復(fù)雜、維護(hù)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(jī)應(yīng)用領(lǐng)域01020304用于各種機(jī)床、自動(dòng)化設(shè)備、生產(chǎn)線等。用于電動(dòng)汽車、電動(dòng)自行車、軌道交通等。用于洗衣機(jī)、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(jī)器人等。02CHAPTER電氣控制基礎(chǔ)電氣控制是指通過(guò)電氣設(shè)備對(duì)電能進(jìn)行傳輸、分配、轉(zhuǎn)換、控制和保護(hù)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(gè)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(hào)對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行控制的電路，包括開(kāi)關(guān)電路、保護(hù)電路等?？刂齐娐废碾娔艿脑O(shè)備，如電動(dòng)機(jī)、照明設(shè)備等。負(fù)載用于保護(hù)電路和設(shè)備免受過(guò)載、短路等故障的影響，如熔斷器、斷路器等。保護(hù)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(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。接觸器繼電器按鈕開(kāi)關(guān)行程開(kāi)關(guān)一種根據(jù)輸入信號(hào)的變化來(lái)控制輸出電路的電器，具有放大、隔離和轉(zhuǎn)換信號(hào)等功能。一種手動(dòng)操作的控制電器，用于接通或切斷電路。一種根據(jù)機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件的位置來(lái)控制電路的電器，常用于自動(dòng)化生產(chǎn)線中。電氣控制設(shè)備簡(jiǎn)介03CHAPTER電機(jī)驅(qū)動(dòng)與控制技術(shù)

直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)與控制直流電機(jī)工作原理基于電磁感應(yīng)原理，通過(guò)電樞電流和磁場(chǎng)的相互作用實(shí)現(xiàn)電能與機(jī)械能的轉(zhuǎn)換。直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式包括他勵(lì)、并勵(lì)、串勵(lì)和復(fù)勵(lì)四種驅(qū)動(dòng)方式，根據(jù)電機(jī)特性和應(yīng)用需求選擇適當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)方式。直流電機(jī)控制技術(shù)采用PWM脈寬調(diào)制技術(shù)實(shí)現(xiàn)電機(jī)調(diào)速，通過(guò)改變PWM波的占空比來(lái)調(diào)節(jié)電機(jī)電樞電壓，從而控制電機(jī)轉(zhuǎn)速?；陔姶鸥袘?yīng)原理和交流電的周期性變化，實(shí)現(xiàn)電能與機(jī)械能的轉(zhuǎn)換。交流電機(jī)工作原理包括異步電機(jī)和同步電機(jī)兩種類型，異步電機(jī)通常采用變頻器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，同步電機(jī)則需要采用專門的同步驅(qū)動(dòng)器。交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式采用矢量控制或直接轉(zhuǎn)矩控制等高級(jí)控制算法，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的高精度、高效率控制。交流電機(jī)控制技術(shù)交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)與控制永磁同步電機(jī)工作原理01基于永磁體產(chǎn)生恒定磁場(chǎng)，通過(guò)電樞電流與磁場(chǎng)的相互作用實(shí)現(xiàn)電能與機(jī)械能的轉(zhuǎn)換。永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式02采用專用的永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)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(jī)控制技術(shù)03采用磁場(chǎng)定向控制或直接轉(zhuǎn)矩控制等高級(jí)控制算法，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的高精度、高效率控制，同時(shí)充分利用永磁體的優(yōu)勢(shì)提高電機(jī)的功率密度和效率。永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)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(hào)輸出。溫度傳感器通過(guò)壓電效應(yīng)、應(yīng)變片等原理，將壓力變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出。壓力傳感器利用光電效應(yīng)，將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出。光電傳感器通過(guò)電阻、電容、電感等原理，將位移變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出。位移傳感器傳感器類型及工作原理通過(guò)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為機(jī)械運(yùn)動(dòng)。電動(dòng)執(zhí)行器液壓執(zhí)行器氣動(dòng)執(zhí)行器利用液體傳遞壓力，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)動(dòng)作。以壓縮空氣為動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)動(dòng)作。030201執(zhí)行器類型及工作原理ABCD實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制傳感器能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)被控對(duì)象的狀態(tài)，執(zhí)行器則根據(jù)控制指令對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。增強(qiáng)系統(tǒng)穩(wěn)定性通過(guò)傳感器和執(zhí)行器的配合，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)被控對(duì)象的快速、準(zhǔn)確調(diào)節(jié)，增強(qiáng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。降低能耗采用先進(jìn)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(cè)量被控對(duì)象的參數(shù)，為控制系統(tǒng)提供準(zhǔn)確的反饋信號(hào)，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(guò)電樞電流和磁場(chǎng)的相互作用實(shí)現(xiàn)電能與機(jī)械能的轉(zhuǎn)換。直流電機(jī)原理采用改變電樞電壓、電樞回路電阻或磁通量的方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)直流電機(jī)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(yùn)輸、家用電器等領(lǐng)域，如電動(dòng)車、電動(dòng)工具等。應(yīng)用領(lǐng)域案例一：直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)變頻調(diào)速原理通過(guò)改變電源頻率，從而改變交流電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)。交流電機(jī)原理基于電磁感應(yīng)原理，通過(guò)定子電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子電流的相互作用實(shí)現(xiàn)電能與機(jī)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(jī)、水泵、壓縮機(jī)等設(shè)備的調(diào)速控制。案例二：交流電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)伺服控制原理通過(guò)位置、速度和電流三環(huán)控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)永磁同步電機(jī)高精度、高動(dòng)態(tài)響應(yīng)的控制。應(yīng)用領(lǐng)域廣泛應(yīng)用于機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床、自動(dòng)化生產(chǎn)線等領(lǐng)域，要求高精度、高動(dòng)態(tài)響應(yīng)的運(yùn)動(dòng)控制場(chǎng)合。永磁同步電機(jī)原理采用永磁體產(chǎn)生恒定磁場(chǎng)，通過(guò)定子電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與永磁體磁場(chǎng)的相互作用實(shí)現(xiàn)電能與機(jī)械能的轉(zhuǎn)換。案例三：永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)06CHAPTER實(shí)驗(yàn)與仿真驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)平臺(tái)搭建介紹實(shí)驗(yàn)所需硬件設(shè)備、連接方式和配置步驟，確保實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的穩(wěn)定性和可靠性。實(shí)驗(yàn)操作指南詳細(xì)闡述實(shí)驗(yàn)操作流程，包括實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作、實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的操作步驟和實(shí)驗(yàn)后的數(shù)據(jù)處理等。實(shí)驗(yàn)平臺(tái)搭建及實(shí)驗(yàn)操作指南仿真軟件介紹介紹常用的電機(jī)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(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求，設(shè)計(jì)相應(yīng)的仿真模型，包括電機(jī)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(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果展示將實(shí)驗(yàn)結(jié)果以圖表、數(shù)據(jù)等形式展示出來(lái)，以便直觀地