❶ 一体机驱动形式的电力拖动系统有哪些优点
1、电力拖动系统效率高,易联接,能简化传动机构。
2、一体机驱动形式的电力拖动系统便于自动控制,前枝渗且动作搭慧速度比人工要快很多。
3、具有良好的起动、制动慧脊和调速性能。
❷ 什么是电力拖动
就是动生产机械运转的啊
❸ 什么叫电力拖动
以电动机作为原动机拖动机械设备运动的一种拖动方式。又称电气传动。
由于电能获得方便,使用电动机的设备体租绝积比其他动力装置小,并且没有汽、油等对环境的污染,控制方便,运行性能好,传动效率高,可节省能源等。所以,80%以上的机械设备,小如用步进电机拖动指针跳动的电子手表、大到上万千瓦的大型轧钢机械等都应用电力拖动。80年代,中国生产的电能中约有三分之一用于电力拖动。单个电力拖动装置的功率可以从几毫瓦到几百兆瓦,转速可从每小时几转到每分钟数万转。
电力拖动装置由电动机及其自动控制装置组成。自动控制装置通过对电动机起动、制动的控制,对电动机转速调节的控制,对电动机转矩的控制以及对某些物理参量按一定规律变化的控制等,可实现对机械设备的自动化控乎腊制。采用电力拖动不但可以把人们从繁重的体力劳动中解放出来,还可以把人们从繁杂的信息处理事务中解脱出来,并能改善机械设备的控制性能,提高产品质量和劳动生产率。
按电动机供电电流制式的不弊顷姿同,有直流电力拖动和交流电力拖动两种。早期的生产机械如通用机床、风机、泵等不要求调速或调速要求不高,以电磁式电器组成的简单交、直流电力拖动即可以满足。随着工业技术的发展,对电力拖动的静态与动态控制性能都有了较高的要求,具有反馈控制的直流电力拖动以其优越的性能曾一度占据了可调速与可逆电力拖动的绝大部分应用场合。自20年代以来,可调速直流电力拖动较多采用的是直流发电机-电动机系统,并以电机扩大机、磁放大器作为其控制元件。电力电子器件发明后,以电子元件控制、由可控整流器供电的直流电力拖动系统逐渐取代了直流发电机-电动机系统,并发展到采用数字电路控制的电力拖动系统。这种电力拖动系统具有精密调速和动态响应快等性能。这种以弱电控制强电的技术是现代电力拖动的重要特征和趋势。 交流电动机没有机械式整流子,结构简单、使用可靠,有良好的节能效果,在功率和转速极限方面都比直流电动机高;但由于交流电力拖动控制性能没有直流电力拖动好,所以70年代以前未能在高性能电力拖动中获得广泛应用。随着电力电子器件的发展,自动控制技术的进步,出现了如晶闸管的串级调速、电力电子开关器件组成的变频调速等交流电力拖动系统,使交流电力拖动已能在控制性能方面与直流电力拖动相抗衡和媲美,并已在较大的应用范围内取代了直流电力拖动。
❹ 什么是电力拖动系统一般有哪些部分组成举出几个案例
电力拖动系统是指凡是由电动机作原动机,拖动生产机械运转,能完成生产任务的系统。
按电动机供电种类区分:
1、交流拖动系统:交流拖动系统有交流双速电动机、交流调压调速系统及变频变压调速系统。
2、直流拖动系统:直流拖动系统又分为可控硅励磁系统和可控硅直接供电系统。
优缺点:
直流电动机有调速机械特性好、调速范围大等优点,但直流电动机具有换向器日常维护量大、耗能高的缺点。
电力拖动系统作用:由于电子元器件的高速发展,大功率高反压场效应三极管IGBT的问世,使得变频变压调速系统更加成熟。电梯拖动系统被采用已成为现实。变频变压调速系统用在电梯上有体积小、节能等优点,在调速性能方面可以与直流拖动系统媲美,目前采用变频变压调速的电梯其速度可达6m/s。
电力拖动系统发展:
自20年代以来,可调速直流电力拖动较多采用的是直流发电机-电动机系统,并以电机扩大机、磁放大器作为其控制元件。电力电子器件发明后,以电子元件控制、由可控整流器供电的直流电力拖动系统逐渐取代了直流发电机-电动机系统并发展到采用数字电路控制的电力拖动系统。
这种电力拖动系统具有精密调速和动态响应快等性能。这种以弱电控制强电的技术是现代电力拖动的重要特征和趋势。
❺ 传动带式传动的结构是怎样的
带轮的结构设计主要是根据带轮的基准直径选择结构形状,根据带的截型确定带轮外圆槽的尺寸。常用的传动带轮结构有实心式、腹板式、孔板式、轮幅式。实心式带轮,当基准直径小于等于2.5倍轴的直径时采用。腹板式带轮,当基准直径小于等于300毫米时采用。孔板式带轮,在孔板内外园直径之差大于等于100毫米时采用。轮辐式带轮,当基准直径大于300毫米时采用。基准宽度制是以基准线的位置和基准宽度来定义带轮的槽型和尺寸,当传动带的节面与带轮的基准直径重合时,带轮的基准宽度即为传动带节面轮槽内相应位置的宽度,用以表示轮槽轮截面特征值。它不受公差影响,是带轮与带标准化的基本尺寸。有效宽度制规定轮槽两侧的边的最外端宽度为有效宽度。该尺寸不受公差影响,在轮槽有效宽度处的直径是有效直径。由于尺寸制的不同,带的长度分别以基准长度和有效长度来表示。基准长度是在规定的张紧力下,传动带位于测量带轮基准直径处的周长;有效长度则是在规定张紧力下,位于测量带轮有效直径处的周长。普通传动带是用基准宽度制,窄传动带则由于尺寸制的不同,有两种尺寸系列。在设计计算时,基本原理和计算公式是相同的。尺寸则有差别。由于传动带传动的材料不是完全弹性体,带在工作一段时间后会发生伸长而松弛,张紧力降低。因此,传动带传动应设置张紧装置,以保持正常工作。传动带张紧装置,一般应安装在松边内侧,使带只受单向弯曲,以减少寿命损失;同时张紧轮还应尽量靠近大带轮,以减少对包角的影响。当传动带传动中任何一个带轮的轴心都不能移动时,所使用传动带的长度要能使传动带在处于固定位置的带轮之间装卸,在装挂完后,可用张紧轮将其张紧到运转状态。该张紧轮要能在张紧力的调整范围内调整,也包括对使用后传动带伸长的调整。
❻ 机电一体化的原理是什么
在现代化生产过程控制中,执行机构起着十分重要的作用,它是自动控制系统中不可缺少的组成部分。现有的国产大流量电动执行机构存在着控制手段落后、机械传动机构多、结构复杂、定位精度低、可靠性差等问题。而且执行机构的全程运行速度取决于其电机的输出轴转速和其内部减速齿轮的减速比,一旦出厂,这一速度固定不可调整,其通用性较弱。整个机构缺乏完善的保护和故障诊断措施以及必要的通信手段,系统的安全性较差,不便与计算机联网。鉴于以上原因,采用传统的大流量电动执行机构的控制系统,可靠性和稳定性较差。随着计算机网络、现场总线等技术在工业过程中的应用,这种执行机构已远远不能满足工业生产的要求。笔者设计的大流量电动执行机构,采用机电一体化技术,将阀门、伺服电机、控制器合为一体,利用异步电动机直接驱动阀门的开与关。通过内置变频器,采用模糊神经网络,实现阀门的动作速度、精确定位、柔性开关以及电机转矩等控制。该电动执行机构省去了用于控制电机正、反转的接触器和可控硅换向开关模件、机械传动装置和复杂、昂贵的控制柜和配电柜,具有动作快、保护较完善、便于和计算机联网等优点。实际运行表明,该执行机构工作稳定,性能可靠。
电动执行机构的硬件设计及工作原理
电动执行机构控制系统原理框图如图2-1所示。智能执行机构从结构上主要分为控制部分和执行驱动部分。
控制部分主要由单片机、PWM波发生器、IPM逆变器、A/D、D/A转换模块、整流模块、输入输出通道、故障检测和报警电路等组成。执行驱动部分主要包括三相伺报电机和位置传感器。
系统工作原理:
霍尔电流、电压传感器及位置传感器检测到的逆变模块三相输出电流、电压及阀门的位置信号,经A/D转换后送入单片机。单片机通过8255控制PWM波发生器,产生的PWM波经光电耦合作用于逆变模块IPM,实现电机的变频调速以及阀位控制。逆变模块工作时所需要的直流电压信号由整流电路对380V电源进行全桥整流得到。
控制系统各功能元件的选型与设计:
1)单片机 选用INTEL公司生产的8031单片机,它主要通过并行8255口担负控制系统的信号处理:接收系统对转矩、阀门开启、关闭及阀门开度等设定信号,并提供三相PWM波发生器所需要的控制信号;处理IPM发出的故障信号和报警信号;处理通过模拟输入口接收的电流、电压、位置等检测信号;提供显示电动执行机构的工作状态信号;执行控制系统来的控制信号,向控制系统反馈信号;
2)三相PWM波发生器 PWM波的产生通常有模拟和数字两种方法。模拟法电路复杂,有温漂现象,精度低,限制了系统的性能;数字法是按照不同的数字模型用计算机算出各切换点,并存入内存,然后通过查表及必要的计算产生PWM波,这种方法占用的内存较大,不能保证系统的精度。为了满足智能功率模块所需要的PWM波控制信号,保证微处理器有足够的时间进行整个系统的检测、保护、控制等功能,文中选用MITEL公司生产的SA8282作为三相PWM发生器。SA8282是专用大规模集成电路,具有独立的标准微处理器接口,芯片内部包含了波形、频率、幅值等控制信息。
3)智能逆变模块IPM 为了满足执行机构体积小,可靠性高的要求,电机电源采用智能功率模块IPM。该执行机构主要适用功率小于5.5kW的三相异步电机,其额定电压为380V,功率因数为0.75。经计算可知,选用日本产的智能功率模块PM50RSA120可以满足系统要求。该功率模块集功率开关和驱动电路、制动电路于一体,并内置过电流、短路、欠电压和过热保护以及报警输出,是一种高性能的功率开关器件。
4)位置检测电路 位置检测电路是执行机构的重要组成部分,它的功能是提供准确的位置信号。关键问题是位置传感器的选型。在传统的电动执行机构中多采用绕线电位器、差动变压器、导电塑料电位器等。绕线电位器寿命短被淘汰。差动变压器由于线性区太短和温度特性不理想而受到限制。导电塑料电位器目前较为流行,但它是有触点的,寿命也不可能很长,精度也不高。笔者采用的位置传感器为脉冲数字式传感器,这种传感器是无触点的,且具有精度高、无线性区限制、稳定性高、无温度限制等特点。
5)电压、电流及检测 检测电压、电流主要是为了计算电机的力矩,以及变频器输出回路短路、断相保护和逆变模块故障诊断。由于变频器输出的电流和电压的频率范围为0~50Hz,采用常规的电流、电压互感器无法满足要求。为了快速反映出电流的大小,采用霍尔型电流互感器检测IPM输出的三相电流,对于IPM输出电压的检测采用分压电路。
6)通讯接口 为了实现计算机联网和远程控制,选用MAX232作为系统的串行通讯接口,MAX232内部有两个完全相同的电平转换电路,可以把8031串行口输出的TTL电平转换为RS-232标准电平,把其它微机送来的RS-232标准电平转换成TTL电平给8031,实现单片机与其它微机间的通讯。
7)时钟电路 时钟电路主要用来提供采样与控制周期、速度计算时所需要的时间以及日历。文中选用时钟电路DS12887。DS12887内部有114字节的用户非易失性RAM,可用来存入需长期保存的数据。
8)液晶显示单元 为了实现人机对话功能,选用MGLS12832液晶显示模块组成显示电路。采用组态显示方式。通过菜单选择,可分别对阀门、力矩、限位、电机、通讯和参数等信号进行设置或调试。并采用文字和图形相结合的方式,显示直观、清晰。
9)程序出格自恢复电路 为了保证在强干扰下程序出格时系统能够自动地恢复正常,选用MAX705组成程序出格自恢复电路,监视程序运行。如图2-3所示,该电路由MAX705、与非门及微分电路组成。工作原理为:一旦程序出格,WDO由高变低,由于微分电路的作用,由“与非”门输入引脚2变为高电平,引脚2电平的这种变化使“与非”门输出一个正脉冲,使单片机产生一次复位,复位结束后,又由程序通过P1.0口向MAX705的WDI引脚发正脉冲,使WDO引脚回到高电平,程序出格自恢复电路继续监视程序运行。
阀位及速度控制原理
采用双环控制方案,其中内环为速度环,外环为位置环。速度环主要将当前速度与速度给定发生器送来的设定速度相比较,通过速度调节器改变PWM波发生器载波频率,实现电机的转速调节。速度调节器采用模糊神经网络控制算法(具体内容另文叙述)。
外环主要根据当前位置速度的设定,通过速度给定发生器向内环提供速度的设定值。由于大流量阀执行机构在运行过程中存在加速、匀速、减速等阶段。各阶段的时间长短、加速度的大小、在何位置开始匀速或减速均与给定位置、当前位置以及运行速度有关。速度给定发生器的工作原理为:通过比较实际阀位与给定阀位,当二者不相等时,以恒定加速度加速,减速点根据当前速度、阀位值、阀位给定值的大小计算得来。
执行机构各阶段运行速度的计算原理
图3-2为执行机构的典型运行速度图,它由若干段变化速率不同的折线组成。将曲线上速率开始发生改变的那一点称为起始段点,相应的时间称为段起始时间,如图3-2中的t(i)(i=0,1,2,……),相应的速度称为段起始速度,如图3-2所示v(i)(i=0,1,2,…)。
设第i段速度的变化速率为ki,则有:
式中:Δv为两段点之间的速度变化值,Δv=vi+1-vi;
Δt为两段之间的时间,Δt=ti+1-ti。
显然,当ki=0时为恒速段,ki>0时为升速段,ki<0时为减速段。任意时刻的速度给定值为:
Ts为采样周期。
变化速率ki的取值由给定位置、当前位置以及运行速度的大小确定。
4 关键技术问题的解决
该电动执行机构采用了最新的变频调速技术,电机驱动功率小于5.5kW。用户可根据需要设定力矩特性,根据控制的阀设定速度,速度分多转式、直行程、角行程3种方式。控制系统由阀位给定和阀位反馈信号构成的闭环系统,控制特性视运行方式、速度而定,并具有自动过流保护、过载保护、超压、欠压、过热、缺相、堵转等保护功能。
该执行机构解决的关键性技术问题主要有:
1)阀门柔性开关 柔性开关主要是为了当阀关闭或全开时,保证阀门不卡死与损伤。执行机构内部的微处理器根据测得的变频器输出电压和电流,通过精确计算,得出其输出力矩。一旦输出力矩达到或大于设定的力矩,自动降低速度,以避免阀门内部过度的撞击,从而达到最优关闭,实现过力矩保护。
2)阀位的极限位置判断 阀位的极限位置是指全开和全关位置。在传统执行机构中,该位置的检测是通过机械式限位开关获得的。机械式限位开关精度低,在运行中易松动,可靠性差。在文中,电动执行机构极限位置通过检测位置信号的增量获得。其原理是,单片机将本次检测的位置信号与上次检测的信号相比较,如果未发生变化或变化较小,即认为己达到极限位置,立即切断异步电机的供电电源,保证阀门的安全关闭或全开。省去了机械式限位开关,无需在调试时对其进行复杂的调整。
3)电机保护的实现 为了防止电机因过热而烧毁,单片机通过温度传感器连续检测电机的实际运行温度,如果温度传感器检测到电机温度过高,自动切断供电电源。温度传感器内置于电机内部。
4)准确定位 传统的电动执行机构在异步电机通电后会很快达到其额定动作速度,当接近停止位置时,电机断电后,由于机械惯性,其阀门不可能立即停下来,会出现不同程度的超程,这一超程通常采用控制电机反向转动来校正。机电一体化的大流量电动执行机构根据当前位置与给定位置的差值以及运行速度的大小超前确定减速点的位置及减速段变化速率ki,使阀门在较低的速度下实现精确的微调和定位,从而将超程降到最低。
5)模拟信号的隔离。
对于变频器的直流电压以及输出的三相电压,它们之间的地址不一致,存在着较高的共模电压,为了保证系统的安全性,必须将它们彼此相互隔离。采用LM358和4N25组成了隔离线性放大电路。如图4-1所示,采用±15V和±12V两组独立的正负电源。若运放A的反相端电位由于扰动而正向偏离虚地,则运放A输出端的电位将降低,因而光电耦合器的发光强度将增强,则使其集射极电压减小,最后使运放A反相端的电位降低,回到正常状态。若A的反相端电位负向偏离虚地,也可以重回到正常状态。从而增强了系统的抗干扰性。
该执行机构集微机技术和执行器技术于一体,是一种新型的终端控制单元,其电机是通过内部集成的一体化变频器来控制,因此,同一台智能执行机构可以在一定范围内具有不同的运行速度和关断力矩。该智能执行机构采用了液晶显示技术,它利用内置的液晶显示板,不仅可以显示阀门的开、关状态和正常运行时阀门的开度,还可以通过菜单选择运行参数设定,当系统出现故障时,能显示出故障信息。总之,该执行机构集测量、决断、执行3种功能于一体,顺应了电动执行机构的发展趋势,它的研制成功给电动执行机构的研究开发提供了新的思路。
❼ 电力拖动是由哪几部分组成的
.电力拖动的主要租袜穗组成弊卜部分是什么?答:电力拖动是由电动机、传动装好闭置、控制设备和生产机械四个基本部分组成的。
❽ 什么是电力拖动
电力拖动是指以电动机作为原动机拖动机械设备运动的一种拖动方式。又称电机传动。
各类机械设备的运动都要依靠动力。在电动机问世以前,人类生产多以风力、水力或蒸汽机作为动力。
19世纪30年代出现了直流电动机,俄国物理学家Б.С.雅科比首次以蓄电池供电给直流电动机,作为快艇螺旋桨的动力装置,以推动快艇航行。此后,以电动机作为原动机的拖动方式开始被人们所瞩目。
(8)电力拖动的传动装置是将联成一体扩展阅读:
电力拖动装置由电动机及其自动控制装置组成。自动控制装置通过对电动机起动、制动的控制,对电动机转速调节的控制,对电动机转矩的控制以及对某些物理参量按一定规律变化的控制等,可实现对机械设备的自动化控制。
采用电力拖动不但可以把人们从繁重的体力劳动中解放出来,还可以把人们从繁杂的信息处理事务中解脱出来,并能改善机械设备的控制性能,提高产品质量和劳动生产率。