机电传动与控制教案1Word文档下载推荐.docx

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实践学时

4

先修课程

电工学、高等数学、大学物理等

课程目的

和任务

机电传动控制课程是培养机械工程类专业学生初步学习和掌握机、电、液、计算机等综合控制系统技术，并具有一定设计能力的一门专业技术基础课。

机电一体化人才的培养，是使学生能够适应21世纪发展需要，具有基础扎实，知识面宽、能力强、素质高，具有创新精神和实践能力的“机电复合型”人才。

教学基本

要求

1、掌握常用电机、电器、晶闸管等及其电路的工作原理、主要特性，了解其应用和选用的方法；

2、掌握继电器-接触器控制、PLC控制器的基本原理，学会用它们来实现生产过程的自动控制；

3、掌握常用的开环、闭环驱动控制系统的基本工作原理和特点、了解其性能及其应用场所；

4、具有运用标准、规范、手册、图册等有关技术资料的能力；

5、掌握机电传动的基本规律，学会分析控制系统的基本方法；

课程内容

简介

本课程把驱动电机、控制电机电器、电力拖动、继电器--接触器控制、可编程控制器、电力电子技术、伺服系统等强电控制内容，根据学科的发展与其内在规律，以伺服系统为主导，以控制为线索，将元、器件与伺服控制系统科学、有机地结合起来，既把机电一体化技术所需的强电控制知识都集中在这一门课程中，加强了系统性，使学生学后对机电一体化产品中电控技术的强电控制部分有个全面、系统的了解和掌握。

更接近工程实际的机械类各专业的一门主干专业技术基础课，是后续学习专业课程的重要基础。

实践环节

1、直流传动控制系统实验

2、交流传动控制系统实验

教学方法：

1、采用计算机辅助教学，充分利用多媒体技术和网络技术，以扩大学生眼界，提高教学效率，保证教学质量。

2、现场教学或实验：

现场教学或实验，建议在以下各章内容（或部分）中选定：

继电器接触器控制系统，可编程序控制器，直流、交流调速控制系统等。

3、作业：

作业的题目建议选择典型的、有代表性的。

每章作业数量建议为：

分析题1～3题，计算题1～3题，在第8章后增加设计性的题目1题。

章节名称

第1章概述

备注

课 

型

教学时数

1

第一讲

教学目的及要求

1、了解机电传动的目的和任务；

2、机电传动及其控制系统的发展概况；

教学主要内容

时间分配

1.1了解课程的性质和任务

对本课程的基本要求；

9分钟

学好本课程的方法；

5分钟

1.2课程的内容安徘

3分钟

1.3机电传动的目的和任务；

机电传动的目的；

机电传动的任务；

1.4机电传动及其控制系统的发展概况

机电传动的发展概况

8分钟

控制系统的发展概况

10分钟

45分钟

教学重点

机电传动的目的和任务

教学难点

●理解机电传动控制的意义。

●解决方法：

1启发学生理解现代机电传动与电力拖动的区别。

启发提问

1.机电传动的目的是什么？

2.为什么我们把几门课程综合在一起？

3.我们如何完成生产工艺过程的要求，从而保证生产过程的正常进行？

外语要求

了解有关概念的英文名称

教学方法

手段教具

1、教学媒体：

计算机多媒体投影系统

2、老师讲解

3、黑板指示

参考资料

1、《机电传动控制学习辅导与习题》邓星钟

职称

副教授

授课时间

200年月日

第2章机电传动系统的动力学基础

3

第一、二讲

1、掌握机电传动系统的运动方程式；

2、掌握多轴拖动系统中转矩折算的基本原则和方法；

3、了解几种典型生产机械的机械特性；

4、掌握机电传动系统稳定运行的条件；

2.1机电传动系统的运动方程式

20分钟

2.2转矩、转动惯量和飞轮转矩的折算

2.2.1负载转矩的折算

25分钟

2.2.2转动惯量和飞轮转矩的折算

15分钟

2.3生产机械的机械特性

2.3.1恒转矩型机械特性

2.3.2离心式通风机型机械特性

2.3.3直线型机械特性

2.3.4恒功率型机械特性

2.4机电传动系统稳定运行的条件

55分钟

135分钟

运用运动方程式分别判别机电传动系统的运行状态；

运用稳定运行的条件来判别机电传动系统的稳定运行点．

●根据机电传动系统中TN、TL、N的方向确定TM、TL是拖动转矩还是还是制动转矩，判别出系统的运行状态，是处于加速、减速还是匀速时有一定困难。

在机械特性上判别系统稳定工作点时，如何找出TM、TL．

展示教学图片，结合典型习题来辅助讲解，启发学生。

1、如何判断转矩的性质？

2、请注意机电传动系统的稳定运行包含拿两重含义。

3、为什么系统稳定运行必须满足充分而必要的条件？

第3章直流电动机的工作原理及特性

2

第三讲

1、了解直流电动机的基本结构的基础上，着重掌握直流电机的基本工作原理，特别应掌握转矩方程式、电势方程式和电压平衡方程式：

2、掌握直流电动机的机械特性，特别是人为机械特性：

第3章直流电动机的工作原理及特性-1

3.1直流电动机的基本结构和工作原理

3.1.1直流电动机的基本结构

3.1.2直流电机的基本工作原理

3.2直流发电机

3.3直流电机的机械特性

3.3.1他励电动机的固有机械特性

3.3.2他励电动机的人为机械特性

40分钟

3.3.3其它形式直流电动机的机械特性

90分钟

1、由于机械特性是根据转矩、电势、电压平衡方程式推导出来的，而机械特性又是分析启动、调速和制动特性的依据、所以机械特性是电动机内容的重中之重：

●运用转矩、电势、电压平衡方程式，正确掌握电动机在各种运转状态下电磁转矩T、负载转矩TL、转速n、电抠电流Ia和电势E等符号的确定。

1、如何理解直流电机的工作原理？

2、请注意直流电机中的能量转换是可逆的。

3、直流电机机械特性是怎样由转矩、电势、电压平衡方程式推导出来的？

第四讲

1、会应用直流电动机的机械特性，特别是人为机械特性，掌握直流电动机启动、调速的各种方法；

2、学习掌握直流电动机启动、调速以及各种方法的优缺点和应用场所；

第3章直流电动机的工作原理及特性-2

3.4直流他励电动机的启动特性

3.4.1直流他励电动机的启动特点

3.4.2直流他励电动机的启动方法

3.4.3举例

3.5直流他励电动机的调速特性

3.5.1改变电枢电路外串电阻Rad

3.5.2改变电动机电枢供电电压U

3.5.3改变电动机主磁通Φ

1、他励直流电动机的启动特性：

2、他励直流电动机的调压调速特性；

●本章较难理解的内容是电流、电势的换向过程；

电动机在各种运转状态下电磁转矩T、负载转矩TL、转速n、电抠电流Ia和电势E等符号的确定。

展示教学图片，结合典型习题来辅助讲解，提问、讨论等，来启发学生。

1、他励直流电动机的启动有什么危害？

2、常用的启动方法和调速方法是什么？

3、为什么靠人为改变机械特性而得到的启动特性和调速特性？

第五讲

1、学习掌握直流电动机制动的各种方法，优缺点和应用场所；

2、会用机械特性的四个象限来分析直流电动机的运行状态；

3、会根据他励直流电动机的铭牌技术数据，确定电动机启动等运行特性。

第3章直流电动机的工作原理及特性-3

3.6直流电动机制动特性

3.6.1反馈制动

3.6.2反接制动

电源反接制动

倒拉反接制动

3.6.3能耗制动

1、他励直流电动机的制动特性：

●本章较难理解的内容是电流、电势的换向过程和电动机的制动过程；

电动机在各种制动状态下电磁转矩T、负载转矩TL、转速n、电抠电流Ia和电势E等符号的确定。

制动与自然停车的区别。

1、制动与自然停车的本质区别是什么？

2、请注意制动过程中的能量传递关系。

3、不同的制动方法的应用场所是什么？

第5章交流电动机的工作原理及特性

第六讲

1、了解异步电动机的基本结构和旋转磁场的产生；

2、掌握交流电机的基本工作原理；

3、熟悉三相异步电动机定子电路与转子电路中的几个主要电量。

掌握三相异步电动机的转矩与机械特性；

第5章交流电动机的工作原理及特性-1

5.1三相异步电动机的基本结构和工作原理

5.1.1三相异步电动机的基本结构

5.1.2三相异步电动机的工作原理

5.1.3三相异步电动机的旋转磁场

5.2.4定子绕组线端连接方式

5.2三相异步电动机的定子电路和转子电路

5.2.1定子电路的分析

5.2.2转子电路的分析

5.2.3三相异步电动机的额定值

5.2.4三相异步电动机的能流图

5.3三相异步电动机的转矩与机械特性

5.3.1三相异步电动机的转矩

5.3.2三相异步电动机的机械特性

三相异步电动机固有机械特性

1、掌握三相异步电动机的机械特性、该特性是基于异步电动机的工作原理而推导出来的；

2、对异步电动机铭牌数据、额定值的含义要非常熟悉；

●本章较难理解的内容是定子旋转磁场与转子运动的相对性。

结合教学图片来辅助讲解，启发学生。

1、什么是异步的概念？

2、注意定子旋转磁场与转子运动的相对性。

3、如何得到三相异步电动机固有机械特性？

2、老师讲解结合黑板指示

第七讲

1、掌握异步电动机的人为机械特性；

2、掌握异步电动机的启动、调速特性，以及从启动、调速的各种方法了解其应用情况；

第5章交流电动机的工作原理及特性-2

5.3.2三相异步电动机的人为机械特性

5.4三相异步电动机的启动特性

5.4.1鼠笼式异步电动机的启动方法

1．直接启动（全压启动）

2．电阻或电抗器降压启动

3．Y—Δ降压启动

4．自耦变压器降压启动

5．延边三角形启动

5.4.2线绕式异步电动机的启动方法

5.5三相异步电动机的调速特性

5.5.1调压调速

5.5.2转子电路串电阻调速

5.5.3改变极对数调速

5.5.4变频调速

1、特别要掌握三相异步电动机的人为机械特性，因为

它是分析三相异步电动机启动、调速工作状态的依据；

2、握异步电动机直接启动和Y—Δ降压启动的条件

和优缺点，线绕式异步电动机转子串电阻的启动、调速，以及各种启动方法的应用场合：

●人为机械特性中的各种物理量变化。

1、改变U、R、F等参数后对机械特性的影响是什么？

2、相异步电动机启动的危害和要求是什么？

3、为什么要根据实际情况合理选择三相异步电动机的启动和调速方法？

第八讲

1、掌握异步电动机的制动特性，以及从制动的各种方法了解其应用情况；

2、单相异步电动机、同步电动机的工作原理、特点及应用；

第5章交流电动机的工作原理及特性-3

5.6三相异步电动机的制动特性

5.6.1反馈制动

5.6.2反接制动

5.6.3能耗制动

5.7单相异步电动机

5.7.1单相异步电动机的磁场

5.7.2单相异步电动机的启动方法

5.8同步电动机的工作原理、特点及应用

5.8.1同步电动机的基本结构

5.8.2同步电动机的工作原理和运行特性

5.8.3同步电动机的启动

1、掌握异步电动机制动特性及其方法；

2、特别要掌握异步电动机变频调速和变极对数调速的特性与优缺点；

●三相异步电动机的人为机械特性中的各种物理量变化对制动特性的影响。

1、同步电动机是怎样启动的？

单相电动机如何工作？

2、为什么要根据实际情况合理选择三相异步电动机的制动方法？

第6章控制电机

第九讲

1、了解机电传动控制系统中一些常用控制电机的基本结构；

2、掌握各种控制电机的基本工作原理、主要运行特性及特点；

3、了解各种控制电机的应用场所、以便正确选用和使用它们；

6.1.交流伺服电动机

6.1.1两相交流伺服电动机的结构

6.1.2基本工作原理

6.1.3消除自转现象的措施

6.1.4特性和应用

6.2.直流伺服电动机

6.3力矩电动机

6.4小功率同步电动机

6.5测速发电机

6.6自整角机

2分钟

6.7直线电动机

1、掌握常用控制电动机的基本工作原理、运行特性与特点。

；

●交流伺服电动机出现的“自转”现象以及消除“自转”现象的原理；

自整角机的工作原理。

1、为什么会出现“自转”现象？

2、生产机械对控制电动机提出的要求是什么？

3、根据实际情况合理选择伺服电动机的方法是什么？

第7章机电传动控制系统中电动机的选择

第十讲

1、掌握电动机的发热与冷却规律；

2、掌握电动机容量的选择，特别注意电动机运行时的允许温度、过载能力和启动能力；

3、熟悉电动机种类、电压、转速和结构型式的选择方法；

7.1.电动机容量选择的原则

7.1.1发热能

7.1.2过载能力

7.1.3启动能力

7分钟

7.2.电动机的发热与冷却

7.3不同工作制下的电动机容量选择

7.3.1连续工作制下的电动机容量选择

7.3.2短时工作制下的电动机容量选择

7.3.3重复工作制下的电动机容量选择

7.4电动机容量选择的统计法和类比法

7.5晶闸管供电对电动机的影响

7.6电动机的种类、电压、转速和结构型式的选择

1、掌握长期工作制、短期工作制、重复短期工作制三种运行方式下电动机容量的选择；

●重复短期工作制运行方式下电动机容量的选择。

1、什么是长期工作制、短期工作制、重复短期工作制？

2、为什么正确选择电动机的容量是非常重要的？

3、选择电动机的容量电动机的发热情况和过载能力？

第8章继电器-接触器控制系统

第十一讲

1、通过自学教材8．1节，熟悉各种电路的工作原理、作用、特点、应用场所和表示符号；

2、掌握继电器—接触器控制电路中的基本控制环节；

第8章继电器-接触器控制系统-1

8.1.常用控制电器与执行电器

8.1.1非自动控制电