電機(jī)與電氣控制技術(shù)第五版

電機(jī)與電氣控制技術(shù)第五版PPT大綱匯報(bào)人：AA2024-01-31目錄CONTENTS電機(jī)與電氣控制技術(shù)概述電機(jī)基本原理與分類電氣控制基礎(chǔ)知識(shí)直流電機(jī)及其控制技術(shù)交流電機(jī)及其控制技術(shù)特種電機(jī)與新型驅(qū)動(dòng)技術(shù)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)例分析故障診斷與維護(hù)保養(yǎng)知識(shí)01電機(jī)與電氣控制技術(shù)概述

電機(jī)與電氣控制技術(shù)的重要性實(shí)現(xiàn)電能與機(jī)械能的轉(zhuǎn)換電機(jī)作為電能與機(jī)械能之間的轉(zhuǎn)換裝置，是現(xiàn)代工業(yè)、交通、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域中不可或缺的動(dòng)力來(lái)源。提高生產(chǎn)效率與質(zhì)量電氣控制技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電機(jī)的精確控制，提高生產(chǎn)設(shè)備的自動(dòng)化程度和運(yùn)行效率，從而提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。節(jié)約能源與保護(hù)環(huán)境通過電氣控制技術(shù)對(duì)電機(jī)進(jìn)行優(yōu)化控制，可以實(shí)現(xiàn)能源的節(jié)約和減少環(huán)境污染。010203早期電機(jī)與電氣控制技術(shù)的發(fā)展早期電機(jī)主要為直流電機(jī)，電氣控制技術(shù)也相對(duì)簡(jiǎn)單，主要采用機(jī)械開關(guān)和繼電器等控制元件。現(xiàn)代電機(jī)與電氣控制技術(shù)的飛速發(fā)展隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等的發(fā)展，現(xiàn)代電機(jī)與電氣控制技術(shù)得到了飛速發(fā)展，出現(xiàn)了交流電機(jī)、無(wú)刷直流電機(jī)、永磁同步電機(jī)等新型電機(jī)，以及變頻器、PLC、觸摸屏等先進(jìn)的電氣控制元件。智能化、網(wǎng)絡(luò)化趨勢(shì)當(dāng)前，電機(jī)與電氣控制技術(shù)正朝著智能化、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展，通過與計(jì)算機(jī)、通信等技術(shù)的融合，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電機(jī)的遠(yuǎn)程監(jiān)控、故障診斷、自適應(yīng)控制等功能。發(fā)展歷程及現(xiàn)狀第二季度第一季度第四季度第三季度工業(yè)領(lǐng)域交通領(lǐng)域農(nóng)業(yè)領(lǐng)域前景展望應(yīng)用領(lǐng)域與前景展望電機(jī)與電氣控制技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用非常廣泛，如數(shù)控機(jī)床、印刷機(jī)械、包裝機(jī)械等各類生產(chǎn)設(shè)備中都離不開電機(jī)和電氣控制技術(shù)的支持。在交通領(lǐng)域，電機(jī)與電氣控制技術(shù)主要應(yīng)用于電動(dòng)汽車、軌道交通等方面，為現(xiàn)代交通提供了更加環(huán)保、節(jié)能的動(dòng)力來(lái)源。在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，電機(jī)與電氣控制技術(shù)主要應(yīng)用于農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備中，如拖拉機(jī)、收割機(jī)等，提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率和自動(dòng)化程度。隨著科技的不斷發(fā)展，電機(jī)與電氣控制技術(shù)將在更多領(lǐng)域得到應(yīng)用，同時(shí)其性能也將得到進(jìn)一步提升，為人們的生產(chǎn)和生活帶來(lái)更加便捷、高效的服務(wù)。02電機(jī)基本原理與分類電機(jī)依據(jù)電磁感應(yīng)定律實(shí)現(xiàn)電能與機(jī)械能之間的轉(zhuǎn)換。在電動(dòng)機(jī)中，電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能；在發(fā)電機(jī)中，機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。電機(jī)中的磁場(chǎng)與電流相互作用產(chǎn)生電磁力，從而驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。磁場(chǎng)可由永磁體或電磁鐵產(chǎn)生，電流則由電源提供。電機(jī)的能量轉(zhuǎn)換原理磁場(chǎng)與電流相互作用能量轉(zhuǎn)換過程按電源類型分類01直流電機(jī)和交流電機(jī)。直流電機(jī)具有良好的啟動(dòng)和調(diào)速性能，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高；交流電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低，但啟動(dòng)和調(diào)速性能相對(duì)較差。按結(jié)構(gòu)和工作原理分類02包括感應(yīng)電機(jī)、同步電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)等。感應(yīng)電機(jī)廣泛應(yīng)用于工業(yè)和家用電器中；同步電機(jī)則用于需要精確控制轉(zhuǎn)速的場(chǎng)合；步進(jìn)電機(jī)則適用于需要精確定位和控制的場(chǎng)合。按用途分類03包括驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)和控制用電動(dòng)機(jī)。驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)主要用于提供動(dòng)力，如機(jī)床、風(fēng)機(jī)、泵等；控制用電動(dòng)機(jī)則用于控制和調(diào)節(jié)系統(tǒng)，如伺服電機(jī)、測(cè)速電機(jī)等。電機(jī)分類及特點(diǎn)直流電動(dòng)機(jī)具有良好的啟動(dòng)、制動(dòng)和調(diào)速性能，廣泛應(yīng)用于需要調(diào)速和精確控制的場(chǎng)合，如機(jī)床、印刷機(jī)、軋鋼機(jī)等。直流電動(dòng)機(jī)三相異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)方便、運(yùn)行可靠，廣泛應(yīng)用于工業(yè)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，如風(fēng)機(jī)、水泵、壓縮機(jī)等。三相異步電動(dòng)機(jī)單相異步電動(dòng)機(jī)適用于小功率、低成本的場(chǎng)合，如家用電器、小型機(jī)械等。其啟動(dòng)方式多樣，包括電容啟動(dòng)、電阻啟動(dòng)等。單相異步電動(dòng)機(jī)同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速恒定、功率因數(shù)高，適用于需要精確控制轉(zhuǎn)速和功率因數(shù)的場(chǎng)合，如鐘表、精密儀器等。同步電動(dòng)機(jī)常用電機(jī)介紹03電氣控制基礎(chǔ)知識(shí)控制電器保護(hù)電器執(zhí)行電器信號(hào)電器電氣控制系統(tǒng)組成要素01020304包括接觸器、繼電器、開關(guān)等，用于控制電路的通斷和轉(zhuǎn)換。如熔斷器、熱繼電器等，用于保護(hù)電路和設(shè)備免受過載、短路等故障損害。如電動(dòng)機(jī)、電磁閥等，用于將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能或其他形式的能量。如指示燈、蜂鳴器等，用于顯示電路狀態(tài)或發(fā)出警報(bào)信號(hào)。利用繼電器和接觸器的吸合和釋放來(lái)控制電路的通斷和轉(zhuǎn)換。繼電接觸控制通過編程實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的邏輯控制和順序控制。可編程邏輯控制（PLC）利用變頻器改變電動(dòng)機(jī)的供電頻率，從而調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和輸出功率。變頻調(diào)速控制通過傳感器檢測(cè)被控對(duì)象的狀態(tài)，并將信號(hào)傳遞給控制器，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。傳感器與自動(dòng)控制電氣控制原理及方法通過按鈕或開關(guān)控制電路的通斷，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的點(diǎn)動(dòng)或長(zhǎng)動(dòng)運(yùn)行。點(diǎn)動(dòng)與長(zhǎng)動(dòng)控制環(huán)節(jié)正反轉(zhuǎn)控制環(huán)節(jié)順序控制環(huán)節(jié)聯(lián)鎖控制環(huán)節(jié)利用兩個(gè)接觸器分別控制電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)電路，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的正反轉(zhuǎn)運(yùn)行。按照生產(chǎn)工藝要求，通過電氣控制實(shí)現(xiàn)設(shè)備按照一定順序依次啟動(dòng)或停止。通過電氣聯(lián)鎖裝置實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的相互制約和保護(hù)，防止誤操作或故障擴(kuò)大。典型電氣控制環(huán)節(jié)分析04直流電機(jī)及其控制技術(shù)03直流電機(jī)的勵(lì)磁方式包括他勵(lì)、并勵(lì)、串勵(lì)和復(fù)勵(lì)等類型。01直流電機(jī)基本結(jié)構(gòu)包括定子、轉(zhuǎn)子、電刷和換向器等部分。02直流電機(jī)工作原理基于電磁感應(yīng)原理和通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受力的原理進(jìn)行工作。直流電機(jī)結(jié)構(gòu)和工作原理改變電樞電壓調(diào)速通過改變電樞電壓來(lái)改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速。改變磁通調(diào)速通過改變勵(lì)磁電流來(lái)改變磁通，從而改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速。電樞回路串電阻調(diào)速在電樞回路中串聯(lián)可變電阻，通過改變電阻值來(lái)改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速。直流電機(jī)調(diào)速方法123包括直接啟動(dòng)、降壓?jiǎn)?dòng)和變阻器啟動(dòng)等方式。直流電機(jī)的啟動(dòng)控制包括能耗制動(dòng)、反接制動(dòng)和回饋制動(dòng)等方式。直流電機(jī)的制動(dòng)控制通過改變電樞電流的方向或勵(lì)磁磁通的方向來(lái)實(shí)現(xiàn)電機(jī)的反轉(zhuǎn)。直流電機(jī)的反轉(zhuǎn)控制直流電機(jī)啟動(dòng)、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)控制05交流電機(jī)及其控制技術(shù)工作原理基于電磁感應(yīng)原理，通過定子和轉(zhuǎn)子之間的氣隙磁場(chǎng)相互作用，實(shí)現(xiàn)電能與機(jī)械能的轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)原理轉(zhuǎn)子導(dǎo)體在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)中切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電流，與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)產(chǎn)生定子繞組通入三相交流電，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)定子、轉(zhuǎn)子、氣隙、端蓋、軸承、接線盒和風(fēng)扇等組成交流異步電機(jī)結(jié)構(gòu)和工作原理通過改變定子繞組的極數(shù)來(lái)改變旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的同步轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)調(diào)速變極調(diào)速變頻調(diào)速改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速通過改變定子繞組供電電源的頻率來(lái)改變旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的同步轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)調(diào)速通過改變轉(zhuǎn)子電阻、改變電源電壓或采用串級(jí)調(diào)速等方法來(lái)改變轉(zhuǎn)差率，實(shí)現(xiàn)調(diào)速030201交流異步電機(jī)調(diào)速方法直接啟動(dòng)、降壓?jiǎn)?dòng)、軟啟動(dòng)器等啟動(dòng)控制能耗制動(dòng)、反接制動(dòng)、回饋制動(dòng)等制動(dòng)控制改變?nèi)嚯娫聪嘈蚣纯蓪?shí)現(xiàn)反轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)控制交流異步電機(jī)啟動(dòng)、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)控制定子、轉(zhuǎn)子、氣隙、端蓋、軸承和接線盒等組成，轉(zhuǎn)子通常采用隱極式或凸極式結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)基于電磁感應(yīng)和磁場(chǎng)相互作用原理，定子繞組通入三相交流電產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子以相同速度旋轉(zhuǎn)，與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)保持相對(duì)靜止，實(shí)現(xiàn)電能與機(jī)械能的轉(zhuǎn)換工作原理轉(zhuǎn)速恒定、功率因數(shù)可調(diào)、運(yùn)行穩(wěn)定等，適用于大功率、高精度和高動(dòng)態(tài)響應(yīng)的場(chǎng)合特點(diǎn)同步電機(jī)簡(jiǎn)介06特種電機(jī)與新型驅(qū)動(dòng)技術(shù)步進(jìn)電機(jī)工作原理將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制電機(jī)。步進(jìn)電機(jī)種類包括永磁式、反應(yīng)式和混合式等類型。步進(jìn)電機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域廣泛應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床、打印機(jī)、機(jī)器人等領(lǐng)域。步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括驅(qū)動(dòng)器、控制器和傳感器等部分的設(shè)計(jì)。步進(jìn)電機(jī)原理及應(yīng)用伺服電機(jī)工作原理通過控制電壓或電流來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)速和位置。伺服電機(jī)種類包括直流伺服電機(jī)、交流伺服電機(jī)和永磁同步伺服電機(jī)等。伺服電機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化、航空航天、軍事等領(lǐng)域。伺服電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括位置控制、速度控制和力矩控制等部分的設(shè)計(jì)。伺服電機(jī)原理及應(yīng)用高效能驅(qū)動(dòng)技術(shù)智能化驅(qū)動(dòng)技術(shù)集成化驅(qū)動(dòng)技術(shù)綠色化驅(qū)動(dòng)技術(shù)新型驅(qū)動(dòng)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)提高能源利用效率，降低能耗。將多個(gè)驅(qū)動(dòng)部件集成在一起，提高系統(tǒng)可靠性和緊湊性。實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)控制、智能診斷和遠(yuǎn)程監(jiān)控等功能。采用環(huán)保材料和制造工藝，降低對(duì)環(huán)境的影響。07電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)例分析電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則滿足生產(chǎn)工藝要求便于操作和維護(hù)確保系統(tǒng)安全可靠經(jīng)濟(jì)合理電氣控制系統(tǒng)應(yīng)首先滿足機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)工藝要求，包括工作循環(huán)、工作速度、運(yùn)動(dòng)精度等。在電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，應(yīng)充分考慮系統(tǒng)的安全性和可靠性，采取必要的保護(hù)措施，防止電氣事故的發(fā)生。在滿足生產(chǎn)工藝和安全可靠的前提下，應(yīng)盡量簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，降低制造成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。電氣控制系統(tǒng)的操作應(yīng)簡(jiǎn)便靈活，維護(hù)方便，以減輕操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率。起重機(jī)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)針對(duì)起重機(jī)的特殊工作環(huán)境和動(dòng)作要求，設(shè)計(jì)相應(yīng)的電氣控制系統(tǒng)，包括主電路、控制電路、保護(hù)電路等。電梯電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)介紹電梯電氣控制系統(tǒng)的基本組成、工作原理及主要控制功能，包括平層控制、換速控制、開關(guān)門控制等。機(jī)床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)以某型號(hào)機(jī)床為例，分析其電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求、主要電器元件選擇、電路圖繪制及工作原理等。典型電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)案例分析智能化與自動(dòng)化升級(jí)利用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等先進(jìn)技術(shù)，對(duì)復(fù)雜電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行智能化和自動(dòng)化升級(jí)，提高系統(tǒng)的智能化水平和生產(chǎn)效率。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化針對(duì)復(fù)雜電氣控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，通過合理劃分功能模塊、簡(jiǎn)化電路結(jié)構(gòu)等方式，優(yōu)化系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)，提高系統(tǒng)的可靠性和可維護(hù)性?？刂撇呗詢?yōu)化根據(jù)生產(chǎn)工藝要求和系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，采用先進(jìn)的控制算法和策略，如模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等，提高系統(tǒng)的控制精度和響應(yīng)速度。故障診斷與容錯(cuò)控制針對(duì)復(fù)雜電氣控制系統(tǒng)中可能出現(xiàn)的故障和異常情況，設(shè)計(jì)相應(yīng)的故障診斷和容錯(cuò)控制機(jī)制，確保系統(tǒng)在故障情況下仍能安全、穩(wěn)定地運(yùn)行。復(fù)雜電氣控制系統(tǒng)優(yōu)化策略08故障診斷與維護(hù)保養(yǎng)知識(shí)包括電源故障、電路故障、電器元件故障等，可通過檢查電氣連接、測(cè)量電壓電流等方法進(jìn)行診斷。電氣故障包括軸承磨損、齒輪損壞、機(jī)械變形等，可通過觀察機(jī)械運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、聽診機(jī)械聲音等方法進(jìn)行診斷。機(jī)械故障電機(jī)磁路出現(xiàn)故障會(huì)影響電機(jī)性能，可通過檢查磁極、磁場(chǎng)強(qiáng)度等方法進(jìn)行診斷。磁路故障常見故障類型及診斷方法定期檢查定期對(duì)電機(jī)進(jìn)行各項(xiàng)檢查，包括電氣連接、機(jī)械部件、絕緣狀況等。清潔保養(yǎng)定期清理電機(jī)內(nèi)外部灰塵、油污等雜物，保持電機(jī)通風(fēng)散熱良好。潤(rùn)滑保養(yǎng)對(duì)電機(jī)的軸承、齒輪等機(jī)械部件進(jìn)行定期潤(rùn)滑，減少磨損。緊固保養(yǎng)對(duì)電