控制技术范文

控制技术范文（精选6篇）

控制技术 第1篇

电气控制技术教案 目录

正式上课前要说明的几个问题

1、自我介绍，点名

2、纪律要求

课堂纪律：不影响其他人（老师教学及其他同学学习）即可

考勤制度：一次无故缺课者即取消考试资格（除非点名前已交上带有主管学生工作书记签字的请假条，但注意：① 5次请假=1 次无故缺课；② 病假有医生开具诊断书或假条的可酌情放宽）

3、课程介绍

课程概况：讲授电气设备（主要是电动机）的控制方法

课程特点：简单+重要（少有的实用技术型课程、学位必修课）学习方法：睡好觉吃饱饭+课上认真听讲+课后及时复习

教材问题：可买可借，书名带“电气控制”或“常用电器”字样即可 课时安排：30学时授课+10学时实验 答疑安排：事先预约

与其他课程关系：专业课！主要内容：

手动控制电气控制继电接触控制

PLC控制等其他高级控制方式常用低压电器电气控制技术（继电接触控制）基本电气控制线路

电气控制线路设计第1章 常用低压电器（区别一下“电器”与“电气”）1．1 电器的作用与分类

一、电器的作用

1、电器是广义的电气设备，可大可小，可简单可复杂。

2、工业意义上的控制电器：指能根据特定的信号和要求，自动或手动地接通或断开电路，断续或连续的改变电路参数，实现对电路或非电对象的切换、控制、保护、检测、变换和调节用的电气设备。（可以简单理解为能分、合电路的就是电器）

二、电器的分类

1、按工作电压等级 按控制对象 具体器件 高压电器低压配电电器接触器继电器 低压电器断路器低压控制电器行程开关熔断器主令电器

2、也可按动作方式（手自动）、使用场合等分类。

1．2低压电器的电磁机构及执行机构

从结构上，电器一般具有两个基本组成部分，即

感测部分一般为电磁机构（各自功能说一下，以接触器为例讲灭弧装置执行部分触点（头）解一下）

图1-1 1．2．1 电磁机构

一、作用 将电磁能转换成机械能，带动触点动作，使之闭合或断开。（吸引）线圈铁心静铁心

二、组成衔铁动铁心

磁路铁轭空气隙

三、分类

衔铁绕棱角转动

1、按衔铁的运动方式衔铁绕轴转动

衔铁直线运动U型

2、按磁系统（铁心）形状

E型

3、按线圈连接方式并联（电压）线圈串联（电流）线圈

4、按线圈电流种类直流线圈交流线圈

四、工作原理（吸力与反力的配合）

（一）吸力特性

1、概述

（1）吸力特性定义：电磁机构的电磁吸力F（线圈电流I）与气隙的关系曲线。（2）电磁吸力大小近似公式为：F410BS

52B为气隙磁感应强度/磁通密度 一般的有B SS为决定电磁吸力的（铁心）衔铁端面面积 S一般变化不大 所以有FB22

（3）吸力特性随线圈励磁电流种类、线圈联结方式的不同而有所差异。

2、直流并联线圈电磁机构的吸力特性

（1）在直流电路中线圈主要呈现电阻特性，因为外加电压和线圈电阻不变，则根据欧姆定律I=U/R知流过线圈的电流大小不变为常数，与气隙大小无关。（2）根据磁路欧姆定律IN（IN为磁动势/安匝数，Rm为磁阻），因为I为Rm22常数且Rm，则有FB11，表明电磁吸力大小与气隙的22Rm平方成反比，在衔铁闭合前后变化很大。

3、交流并联线圈电磁机构的吸力特性

（1）在交流电路中线圈主要呈现电感特性，则有U(E)4.44fN(由相关电路知识知，实际上应为m)，进而U，在电源频率f、匝数N、电

4.44fN源电压U为常数时，为常数，所以F亦为常数，与气隙大小无关。实际上考虑到漏磁的作用，F随的减小略有增加，但一般可认为F大小在衔铁闭合前后变化不大。（2）根据磁路欧姆定律IN，在、N为常数情况下，且Rm，所以IRm与呈线性关系，表明线圈电流大小在衔铁闭合前后变化很大。

注意：对于可靠性要求高或频繁动作的控制系统要选用哪种电磁机构？why?(对于一般U形交流电磁机构，在线圈通电而衔铁尚未吸合瞬间，电流将达到吸合后额定电流的5-6倍，E形交流电磁机构将达到10-15倍。如果衔铁卡住不能吸合或则频繁动作，就可能烧毁线圈。)

（二）反力特性

1、定义：电磁机构转动部分的静阻力f与气隙的关系曲线。

2、阻力f大小与作用弹簧、摩擦阻力及衔铁质量有关。

3、反力特性曲线（触点接触前后两种情况）

（三）吸力特性与反力特性的配合

1、为使吸合过程中衔铁能正常闭合，吸力在各个位置上必须大于反力，就要保证吸力特性高与反力特性。

2、吸力不能过大，否则会影响电器的机械寿命，也不能过小，否则会影响动作时间。实际中常常通过调整反力弹簧或触点初压力以改变反力特性，使之与吸合特性良好配合。

（四）短路环（分磁环）问题

1、对于交流电磁机构，uumsint---msint---BBmsint---2F2105BmS(1cos2t)F0(1cos2t)，如图所示，吸力一会儿大于反力一会儿又小于反力，导致衔铁时而吸合时而打开，产生强烈振动与噪声，甚至使铁心松散。*反力特性就是F0---平均吸力，与气隙的关系曲线。

2、在铁心端面上安装一个铜制的分磁环（或称短路环），即可解决该问题。Why?（电磁机构的交变磁通穿过短路环所包围的截面---一般为总截面的2/3，在环中产涡流，根据电磁感应定律，此涡流产生的磁通在相位上落后于未被短路环包围的截面中的磁通，这两个有相位差的磁通分别产生电磁吸力，其合力始终大于反力，从而使衔铁的振动现象消失。）

1．2．2 执行机构

执行机构一般由触点和灭弧装置（在电流较大情况下需具有）组成。

一、触点

（一）作用 用来接通或断开被控制的电路。

静触点

（二）组成动触点(一般都是铜制的)压力弹簧

（三）分类

1、按所控制电路分为主触头辅助触头

2、按原始状态分为常开（动合）触头常闭（动断）触头

3、按结构形式分为桥型触点指型触点点接触

4、按接触形式分为线接触

面接触（分别适用于小、中、大容量，线接触型还有两个优点。what？触点在通断过程中是滚动接触，1、可以将触点表面的氧化膜自动清除；

2、长期工作位置不被灼烧。）

（四）初压力、终压力及超行程

二、灭弧装置

（一）电弧的产生

1、产生条件：触点切断电路时，电路中电压超过10-12V并且电流超过80-100mA。

撞击电离

2、产生机理: first强电场+second高温---热电子发射气体放电---形成电弧

热游离同时还进行消电离---电弧消灭

3、电弧的危害：烧毁触头；电路切断时间延长；弧光短路；引起火灾。

4、灭弧原则：降低电场强度（电弧两端电压）+降低电弧温度---使消电离加强

灭弧罩交、直流灭弧均可用磁吹式灭弧装置用于直流灭弧

（二）常用的灭弧装置

灭弧栅用于交流灭弧多断点灭弧用于交流灭弧* 交、直流两种电弧不一样，交流电弧有过零点，容易灭掉

1．3 接触器

一、作用 是用来频繁接通和切断电动机或其它负载主电路的一种自动切换电器。

电磁机构

二、组成触点系统（典型的电磁式电器）

灭弧装置

三、分类

直流接触器

1、按主触头通过电流种类分为（讲一下二者电磁机构上的区别）

交流接触器单极

2、按主触头极数（对数）分为双极

多极直流接触器一般为单极或双极，交流接触器为三极（大多）以上。***2324413辅助触点213143KM142232辅助触点44135246主触点绝缘连杆135A124主触点6A2线圈反力弹簧铁心线圈A2线圈A1KM135KM13213143KM246主触点A1A214223244辅助触点(a)接触器示意图交流接触器的结构示意图及图形符号

(b)接触器图形符号

四、主要技术数据

1、额定电压、额定电流（指主触头上，如何选择见3.8，下同。辅助触头？一般都是5A标准）

2、线圈的额定电压（不是接触器的额定电压）

3、额定操作频率（指每小时接通次数，一般为150-1500次/h）

4、电寿命和机械寿命（一般为50-100万次/500-1000万次h）

五、电气符号

作业1：国产低压电器产品型号辨识----附录1 1.4 继电器 1．4．1 概述

一、作用 是一种根据特定形式的输入信号而动作的自动控制电器。

（与接触器的区别：白领与蓝领）

承受机构感测部分

二、组成中间机构

执行部分

三、分类

电压继电器电流继电器功率继电器

1、按输入量的物理性质分为

时间继电器温度继电器速度继电器电磁式继电器感应式继电器

2、按动作原理分为电动式继电器

电子式继电器热继电器快速继电器

3、按动作时间分为延时继电器

一般继电器有触点继电器

4、按执行环节作用原理分为

无触点继电器我们主要学习电磁式继电器、时间继电器、热继电器和速度继电器，下面以电磁式继电器为例学习继电器的输入-输出特性及主要参数。

四、继电器的输入输出特性及主要参数

1、输入输出特性（以欠电压继电器为例讲解一下）

2、主要参数

（1）释放值（x1）和吸合值（x2）（2）返回系数（k=x1/x2）

一般继电器k要低0.10.6。why?（3）吸合时间和释放时间

从线圈上（失）电到衔铁完全吸合（释放）所需的时间，很短，0.0几s!1．4．2 电磁式继电器

一、组成电磁机构触点系统与动作原理（与接触器类似）

二、返回系数的调整

1、调节释放弹簧松紧程度

（拧紧时，x1、x2、k均增大；反之均减小）

2、调整铁心与衔铁间非磁性垫片的厚薄

（增厚时，x1增大、x2不变、k增大；反之，x1减小、x2不变、k减小）

3、改变衔铁吸合后的气隙

（增大气隙时，x1增大、x2不变、k增大；反之，x1减小、x2不变、k减小）

4、改变衔铁打开后的气隙

（增大气隙时，x1不变、x2增大、k减小；反之，x1不变、x2减小、k增大）

三、几种典型的电磁式继电器

过电流继电器电流继电器欠电流继电器过电压继电器电磁式继电器电压继电器

欠电压继电器中间继电器

1、电压、电流继电器的功能（保护功能）

2、电压、电流继电器结构上的区别（主要是线圈不同）

3、中间继电器功能（转换控制信号）---结构上是电压继电器

4、电气符号

1．4．3 时间继电器

一、作用 感测部分获得信号后执行部分要延迟一段时间才动作,使控制对象按预定时间动作的继电器。

二、组成

三、分类 感测部分执行部分

通电延时型

1、按延时方式分为

断电延时型电磁阻尼式空气阻尼式

2、按工作原理分为电动式

电子式数字式

四、电气符号

1．4．4 行程开关（限位开关）

一、作用 是一种根据生产机械运动的行程位置而动作的小电流开关电器。

操作头

二、组成

触头系统

三、分类 直动式

1、按结构分为滚动式

微动式

2、按触头能否自动复位分为自动复位非自动复位

四、电气符号

1．4．5 速度继电器（反接制动继电器）

一、作用 是一种利用速度原则对电动机进行控制的自动控制电器。

转子

二、组成定子

触头15

三、工作原理（就是电磁感应）

四、电气符号

1．4．6 热继电器

一、作用 是一种利用电流的热效应原理来工作的保护电器，用于电动机的过载保护。（什么是电动机的过载？讲一下）

二、组成双金属片发（加）热元件触头（加热方式有直接、间接、复式三种）

三、工作原理

四、电气符号

作业2：电动机起动过程中电流会很大，热继电器会不会动作？为什么？ 1．5 其它常用电器 1．5．1 低压熔断器

一、作用 是一种利用熔体的熔化作用而切断电路的保护电器，用于电路的过负载保护和短路保护。

二、组成熔断体支持件

RT型有填料封闭管式RM型无填料封闭管式

三、分类螺旋式RL型

快速式RS型插入式RC型17

四、安秒特性（保护特性）：熔体通过的电流与熔化时间的关系

五、电气符号

1．5．2 低压隔离器

低压隔离器 是一种在断开位置能符合规定的隔离功能要求的机械开关电器。

隔离开关 是指在断开位置能满足隔离器隔离要求的开关。

刀开关

1．5．3 低压断路器(空气开关)

一、作用 能够不频繁接通、断开负载电路，并具有故障自动跳闸功能的低压电器。

触头灭弧装置

二、组成脱扣机构

操作机构

三、分类万能式用于大容量线路塑料外壳式

四、工作原理

五、电气符号

1．5．4 主令电器

（1）控制按钮（结构、原理、自复式与非自复式、颜色）

（2）万能转换开关与主令控制器（均是多挡式、控制多回路的主令电器）

通断图与通断表

作业3：第一章课后题 第2章 基本电气控制线路（1）电气控制系统 是由许多电气元件按照一定的要求连接而成，实现对某种设备的电气自动控制。

手动控制（2）电气控制继电接触控制

计算机控制* 未作特殊说明的情况下电气控制系统即指继电接触控制系统 2．1 电气控制线路的绘制及国家标准

2．1．1常用电气图形及文字符号的国家标准

（1）电气控制系统图的由来 为便于对电气控制系统进行设计、研究分析、安装调试、使用和维护，需将系统中各元件及其相互连接关系用统一规定的符号以图的形式表示出来，这种图就是电气控制系统图。（2）电气控制系统图的分类电气安装图电气原理图(我们主要学习原理图)电气安装图 按照电器实际位置和实际接线线路绘制而成，便于安装。电气原理图 根据电气设备的工作原理绘制而成，便于研究和分析电路的工作原理。* 无论哪种图都须按照国家规定的标准（包括符号、绘制原则）绘制。* 常用电器符号见表2.1及附录二 2．1．2电气原理图的绘制原则

（1）根据简单清晰的原则，采用电气元件展开形式绘制。

包括所有电气元件的导电部件和接线端点，但并不按照电器元件的实际位置来绘制，也不反映电气元件的大小。（2）原理图分为电源电路、主电路、控制电路。（耗能元件在下，触点在上）（3）电器触点按没有通电和外力作用时的开闭状态画出。

（4）同一电器元件的各个部件可以不画在一起，但必须采用统一文字符号标明。（5）原理图中有直接电联系的交叉导线连接点用实心圆点表示；无直接电联系的交叉点则不画圆点；可拆卸或测试点用空心圆点表示。

上：用途栏2．1．3图面区域的划分中：线路图

下：索引表图区编号栏2．1．4符号位置的索引

原理图中接触器、继电器的线圈和触点往往是分开的，为便于阅读在接触器、继电器的线圈的下方画出其触点的索引表。2．2 基本电气控制方法 注意：（1）以普通笼型三相异步电动机控制为例；（2）只讲线路图。2．2．1起保停控制

起动

一、控制功能保持（自锁/记忆功能）

停止短路保护通过熔断器实现配合实现

二、保护功能过载保护通过热继电器与接触器失（零）压保护通过按钮与接触器配合实现*也有欠压保护功能

* 失压保护：电动机正常工作时，如果因为电源电压的消失而停转，那么在电源电压恢复时就可能自行起动而造成人身事故或机械设备损坏。为防止电压恢复时电动机的自行起动或电气元件的自行投入工作而设置的保护称为失压保护。

三、规律：电器控制的基本方法是通过按钮发布命令信号；而由接触器执行对电路的控制；继电器则用以测量和反映控制过程中各个量的变化（如热继电器反映被控制对象的温度变化），并在适当时候发出控制信号使接触器实现对主电路的控制。2．2．2多地点控制

* 规律： 起动（停止）按钮串（并）联

2．2．3长动与点动控制（各种控制方式的优缺点、触点竞争概念）

* 规律： 自锁其作用就能长动，反之就能点动 2．2．4正反转控制（两种控制方式的应用场合）

* 规律： 互锁 2．2．5顺序控制

* 规律： 要求甲接触器动作后乙接触器才能动作，则须将甲接触器的常开辅助触点串在乙接触器的线圈电路中（起动顺序联锁）

要求乙接触器线圈先断电释放后才能使甲接触器线圈断电释放，则须将乙接触器的常开辅助触点并在甲接触器的线圈电路中的停止按钮上（停止顺序联锁）

联锁控制规律：实现的基本方法是采用反映某一运动的联锁触点控制另一运动的相应电器，从而达到联锁工作的要求。联锁控制的关键是正确选择联锁触点。参量控制规律: coming„„

起动制动2．3 异步电动机的基本电气控制电路

调速转向25 2．3．1起动控制电路

电源容量

一、起动方式选择依据起停频繁程度

负载性质用刀开关控制直接（全压）起动用按钮和接触器控制

二、起动方式分类 星角降压起动间接（降压）起动自耦变压器(起动补偿器）降压起动定子串电抗器降压起动* 直接起动---控制简单、起动力矩大，所以只要电源容量+起停频繁程度许可，应尽量采用。但缺点是起动电流大，导致电网电压下降。

降压起动---在电源容量不允许情况下使用，虽然可以减小起动电流，但同时也减小了起动转矩，仅适用于空载或轻载下起动。控制也较复杂。* 控制方式---时间原则控制

2．3．2制动控制电路（电动机从切除电源到停转要有一个过程，需要一段时间）

无要求间要求尽可能缩短停车时

一、制动方式选择依据---根据要求要求精确定位

回馈电能工作安全原因27 反接制动电气制动能耗制动

二、制动方式分类 回馈制动机械制动电磁抱闸制动* 反接制动、能耗制动:系统动能（反接制动中还有电能）均消耗在转子的电阻上；回馈制动：系统动能转换为电能并回馈给电网。

* 反接制动中为减小制动电流通常在电动机定子电路中串接反接制动电阻。* 各种制动方式的优缺点与适用场合。

* 控制方式---速度原则控制、时间原则控制

2．3．3调速控制电路

一、调速原理

1、转速公式 n=(1-s)n0=(1-s)60f/p

2、△/YY与Y/YY变换

* 两种变换均使定子磁极对数由2变为1，使速度由低速变为高速，但前者为恒功率调速，后者为恒转矩调速。

二、双速异步电动机调速控制电路

* 各种电路的特点与适用场合 2．3．4位置控制电路

* 控制方式---行程原则控制 * 极限位置保护

2．4 电气控制线路的逻辑代数分析方法（自学）

1)电器（的线圈和触点）---存在两种物理状态---可采用逻辑表示 2）三个规定：a、线圈得电为1 失电为0 b、触点闭合为1 断开为0 C、线圈和常开触点的状态用原理图上相同字符表示，但常闭触点的状态用“非”形式表示 3）逻辑函数与真值表 在继电接触控制线路中

* 表示触点状态的逻辑变量---输入逻辑变量

* 表示继电器、接触器（线圈）等受控元件状态的逻辑变量---输出逻辑变量 * 输出逻辑变量的取值是随各输入逻辑变量取值变化而变化的，输入、输出逻辑变量的相关关系---逻辑函数或真值表 4)电路的逻辑表示（以起保停电路为例）

将电路表示为逻辑形式后就可以运用逻辑代数的知识进行分析研究，进而帮助

分析电路的工作或进行控制电路的设计。作业4：第二章课后题 第3章 电气控制线路设计

3．1 电气控制设计的基本要求、基本内容和设计程序（自学）3．2 电力拖动方案的确定

电力拖动方案是 指根据给定条件（如精度、工作效率、结构、运动部件的数量、运动要求、负载性质、调速要求以及投资额等）

类型、数量、传动方式确定 电动机

控制要求（起动、运行、调速、转向、制动）3．3 电气控制方案的确定

电气控制方案: 实现电力拖动方案中对电动机的控制要求 3．3．1电气控制方案的可靠性 * 电气控制方案必须具有可靠性

* 设计时须注意三点：a、实事求是b、系统尽可能简化c、利用可靠性设计方法 3．3．2电气控制方案的确定（相当于确定硬件形式）

1）继电接触器控制系统---适用于工艺简单、控制元件数目少、工作程序固定情况 2）可编程控制、微机控制---适用于工艺复杂、信号多、控制要求经常变动的情况 3）分散控制、集中控制（计算机联网控制）---适用于大规模控制，如自动生产线 3．3．3控制方式的选择（相当于确定软件内容）（1）简单控制---用基本的联锁控制规律即可实现

（2）自动化（复杂）控制---须采用按控制过程的变化参量进行控制的规律

参量控制规律:控制过程的变化参量很多，通过测量元件反映参量的变化，并将这一变化参量反馈回来作用与控制装置，实现自动控制。参量控制的关键是正确选择变化参量。

* 对于自动化程度要求较高的控制任务，只用简单的连锁控制规律已不能满足要求，需要根据生产工艺对控制系统提出的不同要求，正确选择如实反映控制过程中的变化参量，诸如时间、速度、行程、电流等来进行控制，以实现预期的要求。* 按控制过程的变化参量进行控制是一种具有普遍性的自动控制基本规律。* 电气自动控制系统框图

* 控制过程中的变化参量分类

时间速度过程变化参量（从参量物理性质分）

行程电流过程变化参量直接过程变化参量间接过程变化参量（从参量反应过程变化的角度分）

* 例：刀架的自动循环控制系统分析与设计（钻孔加工过程自动化）

一、工艺要求 1）自动循环 2）无进给切削 3）快速停车

二、设计步骤（即经验设计法/一般设计法设计步骤）1）设计主电路

2）设计控制电路的基本部分

3）设计控制电路的特殊部分（选择控制参量、确定控制原则）4）设置必要的连锁、保护环节 5）综合审查与简化设计线路 具体细化： 1）设计主电路

2）设计控制电路的基本部分

3）设计控制电路的特殊部分（选择控制参量、确定控制原则）a、自动循环---行程控制原则

* 加行程开关检测行程信号---直接过程变化参量

b、无进给切削---时间控制原则

* 加时间继电器反映切削时间---间接过程变化参量

c、快速停车---采用反接制动，速度控制原则

* 加速度继电器检测速度信号---直接过程变化参量

4）设置必要的连锁、保护环节 5）综合审查与简化设计线路 3．4 电气设计的一般原则

3．4．1应最大限度地实现生产机械和工艺对电气控制线路的要求（1）、弄清楚生产要求（2）、借鉴已有的、经过实践验证的典型控制线路（3）、密切关心技术的新发展，不断更新自己的知识，及时应用于设计之中 3．4．2在满足生产要求的前提下，力求使控制线路简单经济

1、尽量选用标准的、常用的或经过实际考验过的线路和环节

2、尽量缩减连接导线的数量和长度

3、尽量缩减电器元件的品种、规格和数量，尽可能采用性能优良、价格便宜的新型器件和标准件，同一用途尽可能选相通型号

4、减少不必要的触点以简化电路：A、合并同类触点；B、利用二极管；C、设计完成后使用逻辑方法简化电路

5、设计时注意：在控制电路工作时，除必要的电器必须通电外，其余的尽量不通电，使这些电器处在短时工作制，节约电能并延长电器的使用寿命

3．4．3保证控制线路工作的可靠和安全

1、选用可靠的元件

2、具体线路设计时注意以下几点： 1)正确连接电器的触点

2)正确连接电器的线圈

3)避免出现寄生电路（假电路）

4)避免出现许多电器依次动作才能接通另一个电器的情况

5)防止出现触点竞争现象

6)防止误操作带来的危害，设置必要的连锁

7)设计的线路应能适应所在的电网情况

8)注意触点的容量问题

3．5 电气保护类型及实现方法

一、电气保护的作用：保证人身、设备安全，制止事故的扩大。

电流型保护设置保护环节电压型保护其它保护

二、电气保护措施 设置指示信息合闸、断开事故、安全3．5．1 电流型保护

一、电流型电气故障产生原因

电气元件在正常工作中，通过的电流一般在额定电流以内。短时间内，只要温升允许，超过额定电流也是可以的，这就是各种电气设备或电器元件根据其绝缘情况条件的不同，具有不同的过载能力的原因。电器元件由于电流过大引起损坏的根本原因是引起的温升超过绝缘材料的承受能力。

二、电流型保护的基本原理

将保护电器检测的信号，经过变换或放大后去控制被保护对象，当电流达到整定值时保护电器动作（在控制回路中串连一个受检测信号控制的常开或常闭触点）。

三、电流型保护具体类型

1、短路保护

 故障电流可达额定电流的几倍甚至几十倍  保护要求具有瞬动特性

 常用方法：熔断器或空气开关（* 空气开关具有多种保护功能）

2、过电流保护

 故障电流大于额定电流但一般不超过2.5倍  保护要求具有瞬动特性

 常用方法：过电流继电器与接触器配合（* 过电流控制也可以用于控制目的）

3、过载保护

 故障电流大于额定电流但一般不超过1.5倍  保护要求具有反时限特性

 常用方法：热继电器与接触器配合

4、欠电流保护

 故障电流小于整定值  保护要求具有瞬动特性

 常用方法：欠电流继电器与接触器配合

5、断相保护

 故障电流：与过载情况类似，但有不同  保护要求具有反时限特性

 常用方法：对绕组为星型接法的电动机---普通热继电器与接触器配合

对绕组为角型接法的电动机---断相保护热继电器与接触器配合

3．5．2 电压型保护

一、电压型电气故障产生原因（在“三”中分别说明）

电动机或电器元件都是在一定的额定电压下正常工作，电压过高、过低或者工作过程中非人为因素的突然断电，都可能造成生产机械的损坏或人身事故。

二、电压型保护的基本原理（与电流型保护的基本原理同）

三、电压型保护具体类型

1、失压保护（或叫零压保护） 失压故障的危害  常用方法：

对能自动复位的主令器件（如按钮）---按钮与接触器配合

对不能自动复位的主令器件（如开关）---与零压继电器、接触器配合

2、欠电压保护

 欠电压故障的危害

 常用方法：欠电压继电器与接触器配合（或按钮与接触器配合）

3、过电压保护

 过电压故障的危害

 常用方法：过电压继电器与接触器配合

* 直流电磁机构、电感量大的一类负载需设置相应的泄放回路来进行过电压保护

3．5．3 其它保护（保护的基本原理均相同）3．6 电气控制系统的一般设计方法（自学）3．7 电气控制系统的逻辑设计方法（自学）3．8 常用电气元件的选择（自学）3．9 电气控制的工艺设计（自学）第四章 典型机床控制线路分析（课外自学）第五章 现代低压电器（课外自学）第六章 可编程序控制器（课外自学）第七章 电气调速系统与变频器（课外自学）第八章 数控机床（课外自学）第九章 现场总线（课外自学）第十章 电气控制系统的可靠性（课外自学）

控制技术 第2篇

《机电控制与可编程序控制器技术》课程设计说明

课程设计是本专业集中实践环节的主要内容之一，是学习专业技术课所需的必要教学环节。通过课程设计的教学实践，使学生所学的基础理论和专业知识得到巩固，并使学生得到运用所学理论知识解决实际问题的初步训练；课程设计的设置应使学生接触和了解实际局部设计从收集资料、方案比较、计算、绘图的全过程，进一步提高学生的分析、综合能力以及工程设计中计算和绘图的基本能力，为今后毕业设计做必要的准备。

通过本课程的学习使学生掌握可编程控制器的工作原理及基本构成，掌握可编程控制器的应用范围与应用环境等。着重培养学生设计、安装、调试、运营、管理以可编程控制器为核心的自动控制系统的能力。要求学生能够运用可编程控制器改造继电控制系统，提高生产设备可靠性和生产效率的能力。同时培养学生运用以可编程控制器为核心的自动控制系统的技术标准、技术规范、技术手册等技术资料的能力。

矢量控制与直接转矩控制技术 第3篇

当前, 科学技术的不断进步在一定程度上推动着电力电子、微电子等器件的持续发展, 同时, 在交流调速传动中, 进一步推动现代控制理论的广泛应用。无论是从一般要求的小范围调速传动到大范围传动, 还是从单机传动到多机协调运转传动, 都会在不同程度上涉及交流传动的理论[1]。对于高性能交流调速系统来说, 现代控制理论作为支撑, 其矢量控制理论和直接转矩控制对于交流电动机来说, 在实际系统中应用最为广泛。

1 矢量控制

在基本原理方面, 对于矢量控制[2]来说, 通常情况下, 就是对异步电动机定子的电流矢量进行相应的测量和控制, 借助磁场定向原理, 进而在一定程度上对异步电动机的励磁电流、转矩电流分别进行控制, 进一步控制异步电动机的转矩。具体的控制步骤是:对异步电动机的定子电流通过矢量分解, 对产生磁场的电流分量、转矩的电流分量, 以及两分量间的幅值和相位分别进行相应的控制, 实现控制定子电流矢量的目的。这种控制方式就是矢量控制方式, 这种控制方式通常情况下可以分为三种:

1.1 基于转差频率控制的矢量控制方式

在进行U/f=恒定控制的基础上, 基于转差频率控制的矢量控制方式通过检测异步电动机的实际速度n, 获取相应的控制频率f, 对定子电流矢量及两个分量间的相位按照预期的转矩分别进行控制, 进而在一定程度上控制通用变频器的输出频率f。对基于转差频率控制的矢量控制方式来说, 在实施控制的过程中, 其特点表现为:消除动态过程中转矩电流的波动, 提高了通用变频器的动态性能[3]。

1.2 无速度传感器的矢量控制方式

在磁场定向控制理论的基础上, 逐渐形成无速度传感器的矢量控制方式。在异步电动机内安装磁通检测装置, 这是实现精确磁场定向矢量控制的基础。但是, 将磁通检测装置安装在异步电动机内具有一定的难度。随着科技的发展, 人们逐渐发现, 在异步电动机中, 即使不直接安装磁通检测装置, 通常情况下同样可以在通用变频器内部获得磁通量, 这种控制方式就是无速度传感器的矢量控制方式。该控制方式的控制思想是:按照转矩计算公式, 根据输入的电动机的铭牌参数, 对作为基本控制量的励磁电流和转矩电流分别进行检测, 同时通过对电动机定子绕组上的电压的频率进行控制, 进而在一定程度上确保励磁电流和转矩电流的指令值与检测值保持一致, 同时输出转矩, 进而实现矢量控制。

1.3 有速度传感器的矢量控制方式

对通用变频器来说, 如果通过矢量控制方式进行控制, 一方面需要在调速范围上与直流电动机保持匹配, 另一方面可以控制异步电动机产生的转矩。对于异步电动机来说, 准确的参数为使用矢量控制方式提供参考依据, 在使用通用变频器过程中, 有的需要准确输入异步电动机的参数, 有的需要使用速度传感器和编码器。目前, 在新型矢量控制通用变频器中都具有自动检测、自动辨识、自动适应的功能, 凭借这些功能进一步适应异步电动机参数。对于异步电动机来说, 通常情况下, 在其正常运转之前, 需要具备这种功能的通用变频器能够自动辨识异步电动机的参数, 同时对控制算法中的相关参数, 根据辨识结果进行调整, 进而对普通的异步电动机进行矢量控制。

另外, 在提高异步电动机转矩控制性能方面, 除了上述的无传感器矢量控制和转矩矢量控制外, 目前, 异步电动机控制常数的调节、机械系统匹配的适应性控制等一系列的新技术都可以提高异步电动机应用性能。借助大规模集成电路, 同时采用专用数字式自动电压调整 (AVR) 控制技术等在一定程度上可以有效预防异步电动机转速偏差, 同时在低速区域获得理想的平滑转速, 这些在实践中, 已经取得良好的效果。

2 直接转矩控制

对于直接转矩控制方式来说, 通常情况下也将其称为“直接自控制”。这种控制方式需要以转矩为中心, 同时对磁链、转矩进行综合控制。直接转矩控制方式与矢量控制相比存在本质区别, 主要表现为:在控制过程中由于没有采用解耦方式, 所以在算法中不存在相应的旋转坐标的变换, 通过简单检测异步电动机的定子电压和电流, 根据瞬时空间矢量理论, 在一定程度上对异步电动机的磁链和转矩进行计算, 并且将计算结果与给定值进行对比, 根据所得差值的实际情况, 进一步直接控制磁链和转矩[4]。

对于直接转矩控制技术来说, 在定子坐标系下, 借助空间矢量, 对异步电动机的数学模型通过采用定子磁场定向分析方法进行直接分析, 并且在一定程度上对异步电动机的磁链、转矩进行计算和控制, 同时对转矩检测值与转矩给定值之间的差异利用离散的两点式调节器进行对比分析, 进而在一定的容差范围内对转矩的波动进行限制。通常情况下, 通过频率调节器对容差的大小进行控制, 对逆变器的开关状态利用产生PWM脉宽调制信号进行直接控制。异步电动机数学模型的简化程度通常不会影响和制约其控制效果, 而真正影响和制约控制效果的是转矩的实际状况。由于交流电动机与直流电动机之间不需进行比较、等效和转化, 因此, 在控制结构方面, 直接转矩控制方式相对比较简单, 同时能够明确处理控制信号的物理概念, 在这种情况下可以说直接转矩控制方式是一种高静, 同时具有动态性能的控制方式, 对于利用矢量控制技术进行控制的过程中出现控制性能受参数变化影响的问题, 完全可以通过直接转矩控制方式加以避免。对于直接转矩控制方式来说, 在控制的过程中, 通常情况下是把转矩直接作为被控量控制转矩, 所以说直接转矩控制方式最为直接、简单的控制方式。

3 总结与展望

对于各种控制策略来说, 由于侧重点不同, 进而在实际应用过程中, 需要结合性能要求选择科学合理的控制策略, 进而在一定程度取得最佳性能。凭借自身卓越的性能, 永磁同步电动机在控制策略方面已取得理想的成果, 相信在国民经济各个领域中, 永磁同步电动机会得到广泛应用。

摘要：对交流电机控制策略进行了综述, 简要介绍了交流电机控制系统在发展中出现的两种控制策略。

关键词：交流电机,矢量控制,直接转矩控制

参考文献

[1]葛宝明, 王祥珩, 苏鹏声, 蒋静坪.交流传动系统控制策略综述[J].电气传动自动化, 2001 (8) :3-9.

[2]陈伯时, 陈敏逊.交流调速系统[M].北京:机械工业出版社, 1998.

[3]胡崇岳.现代交流调速技术[M].机械工业出版社, 1998.

探讨风力发电控制技术 第4篇

关键词：风力发电 变桨距风力发电技术 主动失速/混合失速发电技术

中图分类号：TM614 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）08（a）-0110-01

随着社会的不断发展，世界能源结构也在逐步变化，即由“矿物能源系统”转变为“以可再生能源为基础的可持续能源系统”。可再生能源是在自然界可以循环再生的资源，如太阳能、风能、生物质能、地热能、海洋能等都是其中的典型代表，其是与人类共存的能源，可谓取之不尽、用之不竭。风能是可再生资源中应用较为广泛的一种，目前其主要应用于发电。实际上风能的使用历史比较悠久，一开始人们主要将其用于抽水，磨面等，随着社会的不断进步和发展，其主要被用于发电。研究发现，风力发电发展前景广阔，其发电成本与常规电力基本接近，因此其逐渐受到世界各国的重视，对于其研究也逐渐深入。根据相关调查显示，全世界的风能总量约1300亿千瓦，中国的风能总量约16亿千瓦，因此我们应不断加强风力发电技术的探索和实践，以为我国的经济发展提供能源保障。

风能是一种可再生、永不枯竭、无污染且储量巨大的能源，其属于自然能源的范畴，风能的利用相对而言比较简单，其不同于煤、油、然气等，需要先从地下采掘出来再进行二次加工；不同于水能，必须建造坝以推动水轮机运转；也不同于原子能的利用，需耗费大量的成本与技术研发力量。风力发电具有较为稳定的发电成本，对环境污染小，因此其发展前景较为广阔。尤其是对于缺水、缺燃料和交通不便的沿海岛屿、草原牧区、山区和高原地带，根据当地的实际情况合理利用风力发电，具有重要的现实意义。本文就风力发电控制技术做简要探讨。

由于自然风速的大小和方向的随机变化，风力发电机组切入电网和切出电网、输入功率的限制、风轮的主动对风以及对运动过程中故障的检测和保护必须能够自动控制。风力发电系统的控制技术从定桨距恒速运行至基于变桨距技术的变速运行，已经基本实现了风力发电机组理想地向电网提供电力的最终目标。功率调节是风力发电机组的关键技术之一，功率调节方式主要包括定桨距失速调节、变桨距调节和主动失速调节三种控制方法。随着风力发电机组由定桨距恒速运行发展到变桨距变速运行后，风力发电机组控制系统可通过风速和风向变化对机组进行并网和脱网及调向控制，同时还可通过变距系统对机组进行转速和功率的控制，以提高机组的运行效率、安全性和可靠性，促进年发电数量和质量的提升。

1 定桨距失速风力发电技术

定桨距风力发电机迈入风力发电市场是在20世纪80年代中期，其研制成功解决了发电机组的并网问题，运行安全可靠。定桨距风力发电机主要是软并网技术、空气动力刹车技术、偏行与自动解缆技术三种技术的结合。定桨距风力发电机组的特点是桨叶与轮毂固定连接，在风速发生变化时，桨叶的迎风角度不发生变化结合桨叶翼型本身的失速特性，在风速高于额定值时，气流的功角就会达到失速状态，可使桨叶的表面的表面产生紊流，使发动机的效率降低来达到限制功率的目的，风力发动机的这一特性控制发电系统安全可靠，但是为了达到限制功率的目的，导致叶片重，结构复杂，机组的整体效率较低，所以说当风速达到某一限度时必须要停止使用。发电机转速是由电网频率限制，输出功率由桨叶本身性能限制，当风速比额定转速高时，桨叶能够通过失速调节功能将功率控制在额定值范围之内，其起到重大作用的是叶片独特的翼型结构，在遇到强风时，流过叶片背风面的气流产生紊流，降低叶片气动效率，影响能量捕获，产生失速。失速是一个较为复杂的过程，在风速不稳定时，很难得出失速的效果，因此很少用来控制MW级以上的大型风力发电机。

2 变桨距风力发电技术

从空气动力学角度考虑，当风速过高时，可以通过调整桨叶节距、改变气流对叶片攻角，改变风力发电机组获得的空气动力转矩，以保持稳定的输出功率。采用变桨距调节方式，风机输出功率曲线平滑，在阵风时，塔筒、叶片、基础受到的冲击较失速调节型风力发电机要小，可减少材料使用率，降低整机重量。它能自动调节叶片桨距角度，适应不同风况下功率的调节，特别是使得在接近额定风速附近得功率曲线充实，增加风力发电机的年发电量。但其也有一定的缺点，即其需要一套复杂的变桨距机构，变桨距机构的设计要求对阵风的响应速度足够快，以减小由于风的波动引起的功率脉动。同时，变桨距执行机构及液压驱动系统较复杂，运行可靠性难以有效保证，其成本也较高。

3 主动失速/混合失速发电技术

主动失速/混合失速发电技术是上述两种技术的组合。低风速时采用变桨距调节可提高气动效率，使桨距角向减小的方向转过一个角度，增大相应的攻角，加深叶片的失速效应，从而限制风能的捕获。这种方式变桨距调节不需要很灵敏的调节速度，执行机构的功率相对较小。风力发电机组在超过额定风速（一般为14～16 m/s）以后，由于机械强度和发电机、电力电子容量等物理性能的限制，必须降低风力机的能量捕获，使功率输出保持在额定值附近，同时减少叶片承受负荷和整个风力机收到的冲击，从而有效避免风力机受到损害。这种调节将引起叶片攻角的变化，从而导致更深层次的失速，使功率输出更加平滑。

4 变速风力发电技术

风力发电机组分恒速恒频风力发电和变速恒频风力发电。变速风力发电技术是改变了风力机的恒速运动规律，可以根据风速的变化调整运行，保持恒频发电，当风速小时争取获得更大的风能，风速过大时调整储存转化能量，比恒速风力发电机组的实用范围更广泛。变速风力发电技术可以根据风速的变化保证恒定的最佳叶尖速比，低风速时尽量获取多的风能，以保证平稳输出；高风速时及时调整风轮转速储存能量，避免功率过大。当风速变大风能变强时风轮可以吸收储存部分的风能，提高了传动系统的柔性，减轻了主轴承受的应力及扭矩。通过电力电子装置的作用，变速风力的风能转化为可以输入电网的电能，使风力机组安全平稳的运行，能量传输机构系统也平稳运行。不同地区的风速大小变化不同，恒速风力发电技术只能适用于部分风速符合要求的地区，而变速风力发电技术可以适应不同的风速区，扩宽了风力发电的适用范围，推动了我国风力发电市场的发展。

参考文献

[1]陈永祥，方征.中国风电发展现状、趋势及建议[J].科技综述，2010（4）：14-19.

[2]王超，张怀宇，王辛慧，等.风力发电技术及其发展方向[J].电站系统工程，2006，22（2）：11-13.

数字控制是一种自动控制技术 第5篇

两种常用的变速操纵方式。动变速常用多楔带和同步带。同步带又称为同步齿形带，按齿形不同又可分为梯形齿同步带和圆弧齿同步带两种。调速电机直接驱动主轴传动数控机床—般采用直流或交流主轴伺服电动机直接驱动主轴实现无级变速。主轴直接驱动还有另一种方式是内置电动机主轴变速。将调速电动机与主轴合成一体（电动机转子轴即为机床主轴），这种变速方式大大简化了主轴箱体与主轴的结构，有效地提高了主轴部件的刚度，但主轴的输出转矩较小，电动机发热对主轴精度影响较大。数控机床主轴部件常用轴承类型：1锥孔双列圆柱滚子轴承 ：该轴承只能承受径向载荷。2 双列推力向心球轴承：接触角60°，该轴承一般与双列圆柱滚子轴承配套用作主轴的前支承，并将其外圈外径作成负公差，保证只承受轴向载，3双列圆锥滚子轴承 ：这种轴承能同时承受径向和轴向载荷，通常用作主轴的前支承。4角接触球轴承:这种类型的轴承既可承受径向载荷，又可承受轴向载荷。接a触角有α=15°，α=25°和α=40°三种。15°接触角多用于轴向载荷较小，转速较高的场合；将内、外圈相对轴向位移，可以调整间隙，实现预紧。这种轴承还可以三联组配、四联组配。主轴的支承形式:

1、前支承采用双列圆柱滚子轴承＋双列60o角接触球轴承。后支承采用成对角接触球轴承。

2、全部采用高精度角接触球轴承。特点：刚度相对较低，为了提高承载力，增加前轴承数量，并配套予紧转速高。

3、采用双列和单列圆锥滚子轴承。特点：刚度高，能承受重载尤其是较强动载荷的作用，安装调整方便，但转速和精度较低。合理配置轴承,可以提高主轴精度,降低温升,简化支承结构。加工中心主轴部件：

1、轴承配置：前支承配置了三个高精度角接触球轴承，用以承受径向载荷和轴向载荷，后支承为一对小口相对配置的角接触球轴承，它们只承受径向载荷，2刀具自动装卸机构：主轴内部和后端安装的是刀具自动装卸机构，加工用的刀具通过各种标准刀夹安装在主轴上。3主轴定向装置数控机床进给系统常用伺服进给系统来工作，将数控系统传来的指令经过放大处理控制执行部件运动。联轴器：连接两传动轴使之一起回转，以传递扭矩和运动的装置。联轴器类型：液力式、电磁式、机械式，以机械式应用最为广泛。机械式联轴器分类a刚性联轴器：1套筒联轴器2凸缘联轴器 b无弹性绕性联轴器：1，万向联轴器：万向联轴器用于轴线相交的两轴联接，两轴轴线夹

角可达45°。2滑块联轴器：允许两轴有较大的径向位移，由于滑块偏心运动产生离心力，不宜高速运转c弹性绕行非金属联轴器：膜片弹性联轴器：传递扭矩大，转速高，寿命长，无间隙，对联接轴同轴度要求低，能承受振动和冲击，安装维护方便，应用广泛。滚珠丝杆副:工作原理：通过在具有圆弧形螺旋槽的丝杆和螺母间装入滚珠作为中间传动元件，将丝杆传动的滑动摩擦转化成滚动摩擦。特点1传动效率高2传动精度高，运动平稳灵敏，无爬行3传动刚度高，定位精度高，反向死区小(预紧)4具传动可逆性。旋转—直线，直线—旋转。丝杠和螺母都可作为主动件5磨损小，精度保持性好，使用寿命长6制造工艺复杂，成本高7不能自锁。各种不同结构的滚珠丝杠副，其主要区别在螺纹滚道型面的形状，滚珠循环方式和轴向间隙的调整及预加载荷方法等几个方面。滚珠丝杠螺母副的循环方式：1外循环2内循环。单螺母中的定导程的滚珠丝杠是不能消除轴向间隙的，双螺母的可以消除轴向间隙。常见的消除间隙和瑜伽载荷的方法有3中：1垫片消隙式2螺纹消隙式3齿差消隙式。机床导轨:导轨是两个相对运动部件接合面组成的滑动副，一般由机床的支承部件和执行件匹配而成。在支承部件上的导轨称支承导轨或固定导轨，简称下导轨，在执行部件上的导轨称运动导轨或动导轨，简称上导轨。动导轨相对于支承导轨的运动，导轨的功能：对支承部件起承载作用；对执行部件起引导作用。对导轨的要求:1导向精度高2耐磨性好及寿命长3足够的刚度

4低速运动平稳性5工艺性好。采用塑料导轨的主要目的在于：1克服金属滑动导轨摩擦因数大、磨损快、低速容易产生爬行和手动操作时手感重等缺点2保护与其对磨得金属导轨面的精度和延长其使用寿命。塑料导轨是指床身仍是金属导轨，它只是在运动导轨面上贴一层、或涂敷一层耐磨塑料制品。也称贴塑料导轨。1滑动导轨：指滑动摩擦的导轨副，分为液体静压导轨、气体静压导轨、边界摩擦导轨、混合摩擦导轨、自润滑导轨2滚动导轨：滚动导轨由固定导轨面和滚珠、滚柱等滚动体实现。3静压导轨。滑 动导轨截面形状：矩形导轨，三角形导轨，燕尾导轨，圆导轨。静压导轨工作原理：将具有一定压力的油液，经节流器输送到导轨面上的油腔中，形成承载油膜将相互接触的 导轨面隔开，形成液体摩擦条件，提高导轨耐磨性。静压导轨类型：开式静压导轨，闭式静压导轨。静

压导轨的应用：精密机床主运动导轨。滚动导轨的特点与应用摩擦系数低，运动灵敏度高，低速不爬行。摩擦功耗小，定位精度远高于滑动导轨。耐磨性高，磨损小，精度保持性好，寿命长。结构复杂，制造困难，抗振性较差。广泛应用于高速、高定位精度、高灵敏度、微动机构等场合。滚动预紧目的：消除间隙，提高刚度。预紧方法过盈配合预紧，预加载荷大于外载荷。

臭气及其控制技术 第6篇

摘要：通过时臭气的来源和特征的.分析,系统地叙述了臭气控制这一技术,从原理、适用场合、经济适用性、去除效率剖析了各种臭气控制方式.特别是更适合于市政设施使用的湿法化学吸收法和生物滤池法.通过具体应用实例,说明了在污水、废物处理过程中实施臭气控制的可行性.作 者：肖许亮 曹艳妮 作者单位：肖许亮(四川省核工业地质局分析测试中心,四川,成都,610503)

曹艳妮(辽宁省冶金地质勘查局地质勘查研究院,辽宁,鞍山,114003)