机电传动控制-1

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1、1绪论1.1机电传动控制的目的和任务机电传动也称电力拖动或电力传动，是指以电动机为原动机驱动生产机械的系统的总称。其目的是将电能转变成机械能，实现生产机械的起动/停止和速度调节，以满足生产工艺过程的要求，保证生产过程正常进行。因此，机电传动控制包桮用于拖动生产机械的电动机以及电动机控制系统两大部分。在现代化生产中，生产机械的先进性和电气自动化程度反映了工业生产发展的水平。现代化机械设备和生产系统已不再是传统的单纯机械系统，而是机电一体化的综合系统。机电传动控制己成为现代化机械的重要组成部分。机电传动控制的任务从狭义上讲，是通过控制电动机驱动生产机械，实现产品数量

2、的增加、产品质M:的提高、生产成本的降低、工人劳动条件的改善以及能源的合理利用；而从广义上讲，则是使生产机械没备、生产线、车间乃至整个工厂实现自动化。随着现代化生产的发展，生产机械或生产过程对机电传动控制的要求越來越高。例如：一些精密机床要求加工精度达百分之几毫米，甚至几微米；力了保证加工精度和粗糙度，重型镗床要求在极低的速度下稳定进给，因此要求系统的调速范围很宽；轧钢车间的可逆式轧机及其辅助机械操作频繁，要求在不到is的时间内就能完成正反转切换，因此要求系统能够快速起动、制动和换I4;对于电梯等提升机构，要求起停平稳，并能够准确地停止在给定的位置上；对于冷、热

3、连轧机或造纸机，要求各机架或各部分之间保持一定的转速关系，以便协调运转；为了提高效率，要求对由数台或数十台设备组成的自动生产线实行统一控制和管理。上述这些要求都要依靠机电传动控制来实现。随着计算机技术、微电子技术、自动控制理论、精密测量技术、电动机和电器制造业及自动化元件的发展，机电传动控制正在不断创新与发展，如直流或交流无级调速控制系统取代了复杂笨重的变速箱系统，简化了生产机械的结构，使生产机械I4性能优良、运行可靠、体积小、重量轻、自动化方I4发展。因此，在现代化生产中，机电传动控制具有极其重要的地位。1.2机电传动控制的发展1.2.1机电传动的发展机电传动

4、及其控制系统总是随着社会生产的发展而发展的。20世纪初，由于电动机的出现，使得机床的传动方式发生了深刻的变革，电动机替代了蒸汽机。而后，它的发展大体上经历了成组拖动、单电机拖动、多电机拖动和交、直流无级调速四个阶段。1.成组拖动成组拖动是用一台电动机拖动一根天轴，然后再由天轴通过皮带轮和皮带分别拖动各生产机械，这种传动方式生产效率低、劳动条件差，一旦电动机发生故障，将造成成组的生产机械停车。1.单电机拖动单电机拖动是用一台电动机拖动一台生产机械。较之成组拖动，单电机拖动简化了传动机构，缩短了传动路线，提高了传动效率，至今仍有一些中小型通用机床采用单电机拖动。2.

5、多电机拖动多电机拖动是指一台生产机械的每一个运动部件分别由一台专门的电动机拖动，例如龙门刨床的刨台、左右垂直刀架与侧刀架、横梁及其夹紧机构，均分别巾一台电动机拖动，这种传动方式不仅大大简化了生产机械的传动机构，而且控制灵活，为生产机械的自动化提供了有利的条件，所以现代化机电传动基本上均采川这种传动形式。3.交、直流无级调速电气无级调速具有可灵活选择最佳切削速度和极大简化机械传动结构的优点。由于直流电动机具有良好的起动、制动和调速性能，可以很方便地在宽范围内实现平滑无级调速，所以30年代以后直流调速系统在重型和精密机床上得到广泛应用。60年代以后，由于大功率晶闸管

6、的问世，大功率整流技术和大功率晶体管的发展，晶闸管直流电动机无级调速系统和采用脉宽调制的直流调速系统获得广泛应用。80年代以后,由于半导体交流技术的发展，使得交流电动机调速系统有突破性进展。交流调速有许多优点。单机容量和转速可大大高于直流电动机。交流电动机无电刷与挽向器，易于维护，可靠性髙。与直流电动机相比，交流电动机还具有体积小、重量轻、制造简单、坚固耐用等优点。目前，交流调速己突破关键性技术，从实用阶段进入了扩大应用、系列化的新阶段。以鼠笼式交流伺服电动机为对象的矢量控制技术，是近年来新兴的控制技术，它能使交流调速具有直流调速的优越调速性能。交流变频调速器、

7、矢量控制伺服单元及交流伺服电动机已H益广泛地应用于工业生产中。交流调速的发展必将对机床行业产生深远影响，必须引起充分重视。1.2.2机电传动控制系统的发展自从以电动机作为原动机以来，伴随着电气拖动的发展，机电传动控制系统的发展经历了以下儿个阶段：1.继电接触器控制最早的自动控制是20世纪20〜30年代出现的传统继电接触器控制，它可以实现对控制对象的起动、停车、调速、自动循环以及保护等控制。其优点是所用控制器件结构简单、价格低廉、控制方式直观、易于掌握、工作可靠、维护方便，在机电传动控制屮得到广泛的应用。但是经过长期使用，这种控制方式的不足之处也日益显现，即体积大

8、、功耗大、控制速度慢、改