概述
机电传动:原动机(电动机)驱动生产机械运行的总称
机电传动-电力拖动、电力传动
1.1 机电传动系统的任务和目的
- 广义 :使生产设备、生产线、车间乃至整个工厂都实现自动化。
- 狭义 :控制电动机驱动生产机械过程,实现生产机械的启动、停止及速度调节等。
目的:
- 将电能转换为机械能;
- 实现生产机械的启动、停止及速度调节等。
- 完成各种生产工艺过程的要求。
- 保证生产过程的正常进行。
1.2 机电传动系统的基本组成
煤炭、石油、原子能、风力、水利、太阳能、生物能源等转换为电能。
电能通过机电传动控制系统传输到电器控制系统,从而带动各种电动机(电力拖动)工作,使得机械运动部件工作。其中,电动机能够将能量传递回电气控制系统。
电气控制系统:控制电动机的系统。
电动机:通过机电传动。
机械部件:完成生产任务的基础。
1.3 机电传动与控制的发展
传动方式:
- 机械传动:以齿轮传动为例,效率高、可靠性高、不适合远距离传动
- 液压传动:功率密度大,易于直线运动、效率低、对温度敏感...
- 气压传动:介质易获得、无污染、易压缩导致刚度差、适合小功率...
- 电气传动(机电传动):效率高、精度高、无污染、功率密度低于液压、可靠性低于机械...
动力源:蒸汽机,内燃机,电动机
机电传动方式:
- 成组拖动:一台电动机 --- 一根天轴 --- 一组生产机械设备
- 单台电动机拖动:一台电动机 --- 一台生产机械各运动部件
- 多台电动机拖动:多台电动机 --- 一台生产机械各运动部件
单台电动机拖动
多台电动机拖动
电动机
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直流电机:采用直流电源,调速特性好。但换相电刷影响其容量、使用范围和寿命。(精度高是因为使用的数学模型比较精确)
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交流电机:采用交流电源,克服了直流电机的缺点,现代交流调速技术的发展使其成为主流。
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步进电机:运动距离和输入脉冲成正比,控制方便,但功率和精度较差。
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旋转电机:实现直线运动需要专门的机械传动装置,在高速、高精度应用中有一定缺陷(高速高精度、直接驱动)
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直线电机:电机的重要方向,可以实现高速、高精度加工,机械传动机构简单。(两个发展方向:一种是大推力,另一种是高响应)
调速系统
- 直流调速:有级调速(串电阻,继电器、接触器控制),无级调速(调压调速、调磁调速,发电机-电动机方式,晶闸管方式,PWM方式)
控制系统
- 继电器— 接触器控制: 20 世纪初,借助于简单的接触器与继电器,实现对控制对象的启动、停车以及有级调速等控制;控制速度慢,控制精度差;
- 电机放大机、磁放大器、可控水银整流器: 30年代,使控制系统从断续控制走向连续控制
- 晶闸管及其他半导体控制:效率高、反应快,1950 年代末晶闸管,使直流电动机无级调速系统成为可能;
- 计算机数字控制:自动化程度、通用性和加工效率。计算机数字控制系统(CNC)、柔性制造系统(FMS) 、计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助制造(CAM)、现场总线技术等已经使得机电传动控制到达了一个崭新的现代化发展阶段