自动控制元件全套课件

2014.9.13
下一页 返回3
绪论
0.1 自动控制元件在控制系统中的作用
性能，如光特性、电特性、磁特性、机械特性、化学特性、生物特性 等，但无论哪一种控制元件，它们中的大多数最终都是直接利用电能来 进行工作的。与采用其他能源的元件相比，利用电能在信号的采集、转 换、传递、控制与处理方面具有一系列的优点，因此目前品种最多，量 最高，应用最广泛的是利用电能的控制元件。随着新材料、新技术、新 工艺的出现以及控制系统的发展，它也得到越来越迅速的发展。
电磁铁和电磁继电器都是利用电磁力（或力矩)把电能（或电信号) 转换成机械能（或位移信号)的电磁元件。由工作原理可知，电磁铁主 要由励磁线圈、静止铁心、衔铁（动铁心)和返回弹簧等组成。按照产 生电磁吸力的原理，电磁铁可分为三大类，如图1.0.2所示，即拍合 式、吸入式和旋转式。电磁继电器、接触器的工作原理与电磁铁相同， 只是结构上增加了触头（或触点)系统。
=
Ψ1 0
idΨ
+
t1 0
i
2
Rdt
(1.1.2)
∫ 式中，
t1 0
Uidt
——从0到t1时间内电源提供的能量；
图1.1.1 直流电磁铁原理图
2014.9.13
返回 16
1.1 电磁铁的静吸力和静吸力特性
（4)衔铁与静止铁心之间的气隙为δ1，并保持δ1不变，即衔铁不动。 当开关K合上瞬间，由于线圈存在自感，电流不能马上达到稳
定状态，根据电路的基尔霍夫第二定律，此时电路平衡方程式为
e=iR-U
式中，R——
U=-e+iR=
2014.9.13
上一页 返回10
第一篇 执行元件
第一章 电磁铁和电磁继电器
2014.9.13
下一页 11
第一篇 执行元件
第一章 电磁铁和电磁继电器
1.1 电磁铁的静吸力和静吸力特征 1.2 电磁继电器和接触器 1.3 新型继电器举例
2014.9.13
上一页 下一页12
第一章 电磁铁和电磁继电器
2014.9.13
下一页 8
第一篇 执行元件
第一章 电磁铁和电磁继电器 第二章 变压器 第三章 直流电机 第四章 交流异步电动机 第五章 三相交流同步电动机 第六章 布进电动机
2014.9.13
上一页 下一页9
第二篇 检测元件
第七章 电磁检测元件 第八章 电阻式检测元件 第九章 磁电式检测元件 第十章 电容传感器 第十一章 压电传感器 第十二章 光电式检测元件 第十三章 陀螺传感器
dΨ dt + iR
(1.1.1)
e——
Ψ——线圈的磁链，Ψ=NΦ
N——线圈匝数。
对直流电磁铁，当电流达到稳定后, dΨ dt =0,自感电势为零，I= U R
2014.9.13
上一页 下一页17
1.1 电磁铁的静吸力和静吸力特性
将式（1.1.1)两边乘以idt，并积分得
∫ ∫ ∫ t1 0
Uidt
2014.9.13
上一页 返回4
绪论
0.2 自动控制元件的分类
本书涉及的自动控制元件包括两类，一类是执行元件，另一类是检 测元件。
0.2.1 执行元件
执行元件根据能源不同可以分为电磁、液压和气动的。电磁执行元 件是自动控制元件中应用最广泛的一种。它是根据电磁原理工作的。
0.2.2 检测元件
检测元件是传感器的统称，是指按各种原理构成的，能从被检测的 参量中提取有用信息的器件。一个完善的检测元件应包括敏感元件、测 量电路和输出单元三部分，它们可以是分立的，也可以是集成的，用以 实现信息搜集、转换和处理任务。
按励磁电流的不同，电磁铁可分为直流和交流电磁铁两大类。
2014.9.13
下一页 返回13
图1.0.2 电磁铁的分类
（a）拍合式；（b）吸入式；（c）旋转式 1-动铁心；2-线圈；3-静铁心；4-导磁外壳；5-旋转衔铁
2014.9.13
返回 14
1.1 电磁铁的静吸力和静吸力特性
电磁铁是靠电磁吸力（或力矩)做功的。电磁铁作为能量转换装 置，通过磁场作媒介，把输入的电能转换为机械能。因此讨论电磁铁的 吸力和吸力特性，先要分析电磁铁中的能量关系。 1.1.1 电磁铁中的能量转换
2014.9.13
wk.baidu.com
下一页 返回5
绪论
0.2 自动控制元件的分类
传感器可分为电量传感器如热电偶、磁电传感器、光电池和压电传 感器等，它们是有源元件。另一类是电参数传感器，是无源元件，如热 敏电阻、电容传感器、感应同步器等。
传感器还可分为简单结构型和差动结构型。差动结构型由于在同一 传感器中采用两个完全相同的简单结构型组合成差动输出，因而具有灵
图1.1.1所示的直流拍合式电磁铁中，假设电压U、电流i、电势e和 磁通Φ为相关方向。衔铁位移以静铁心端面为坐标原点，向上为正。 为讨论方便做如下假设： （1)认为铁心不饱和（铁心导磁系数μFe为常数) （2)忽略漏磁影响；
（3)当工作气隙δ1变化时，铁心饱和程度不变；
2014.9.13
上一页 下一1页5
绪论
2014.9.13
下一页 1
绪论
0.1 自动控制元件在控制系统中的作用 0.2 自动控制元件的分类 0.3 本课程特点
2014.9.13
上一页 下一页2
绪论
0.1 自动控制元件在控制系统中的作用
随着我国现代化建设的飞速发展和科学技术的不断进步，自动控制 系统在现代化建设中起着越来越重要的作用。从传统产业的信息化改 造、航空航天技术、机器人控制到美伊战争中的精密制导武器系统等高 新技术领域都需要由精度高、可靠性好、响应快的自动控制系统来实 现。控制理论研究的深入和计算机技术的迅猛发展，使一些控制系统已 实现了数字化、智能化、计算机化和集成化，从而使自动控制系统功能 更强，性能更优，体积更小，运行更可靠。但任何一种自动控制系统， 不论是经典的还是实现了数字化、智能化、计算机化的，都离不开大量 的检测、转换、放大、执行元件。这些元件统称为自动控制元件。自动 控制元件种类很多，它们的工作原理可以是基于物质的各种物理、化学
敏度高、抗干扰力强、线性好等优点。
2014.9.13
上一页 返回6
绪论
0.3 本课程的特点
本书作为自动控制系本科生的一门必修技术基础课教材，主要介绍 各类电磁执行元件和传感器的基本构造、工作原理、特性及其应用。
2014.9.13
返回
7
绪论
0.1 自动控制元件在控制系统中的作用 0.2 自动控制元件的分类 0.3 本课程特点