3.5直流电机的基本方程

关于直流电机及控制系统的基本知识

关于直流电机及控制系统的基本知识 6、直流电机的四象限运行：直流电机与交流电机一样，也有两种运行方式：电动运行和制动运行。如果再以正、反转来分的话，则分为正转运行、正转制动运行和反转运行、反转制动运行四种运行方式。如果以坐标形式来表示的话，则称为电机的四象限运行坐标，见下图4-5各种运行方式的机械特性曲线。当电机正向运行时，其机械特性是一条横跨1、2、4象限的直线。其中1象限为电动运行状态，电磁转矩方向与旋转方向相同，第2、4象限为制动运行状态，在此状态内是产生一个与转向方向相反的阻力矩，以使拖动系统迅速停车或限制转速的升高。制动状态下转矩的方向与转速的方向相反，此时电机从轴上吸收机械能并转化为电能消耗于电枢回路电路或回馈于电源。第3象限为反向电动运行。

当电磁转矩T M与转速n同方向，T M是拖动负载运动的，所以电机运行曲线处于1、3象限，1象限为电机正向运行，3象限为电机反向运行；当T M与转速n的方向相反时，表示电机机处于制动运行方式，其机械特性曲线在坐标的2、4象限内，2象限内为电机正向制动，包含能耗制动过程（O A线段）、电源反接制动过程（-T M B线段）和正向回馈制动过程（-n0C）线段；处于第四象限时为电机反向制动，也包含能耗制动过程（O D线段）、倒拉反接制动过程（T M E线段）和反向回馈过程（-n0F线段）。 7、直流电机的启动、停止和制动控制：直流电机从接入电源开始，电枢由静止开始转动到额定转速的过程，称为启动过程。要求启动时间短、启动转矩大、启动电流小。启动的要求是矛盾的，比如，用逐渐提升供电电压实施软起动，来降低起动电流，但启动时间又会加长；加大启动转矩，又势必增大的启动电流等。因而要根据实际应用和配置情况，对启动问题综合考虑。 1）启动方式： a、直接启动。只适用于小型直流电机。启动方法是先给电机加励磁，并调节励磁电流达到最大，当励磁磁场建立后，再使电枢绕组直接加上额定电压，电机开始启动。在启动过程中，电枢中最大冲击电流，称为启动电流。直流启动，因启动电流大，电气和机械冲击大等缺点，应用较少； b、早期采用变阻器启动，电动机在启动时在电枢回路中串入变阻器，用接触器触点切换电阻只数，限制启动电流。将启动电流限制在2位额定电流以内。后期采用晶闸管电子电力技术，用改变电枢电压的方式实现了软起动。 2）停止方式： a、自由停车。直流电机的电源关断后，电机按运转惯性自由停车； b、施加制动（刹车）措施，如机械抱闸刹车、能耗制动、反接制动等使其快速停车。 3）直流电机的制动方式和方法：电动机的电磁转矩方向与旋转方向相反时，就称为电动机处于制动状态。制动的目的：使电动机减速或停车、限制电动机转速的升高（如电车下坡）。机械抱闸制动也是一种制动（刹车）方式，但不属电机运行特性的范畴。属于电机运行特性的制动方式和方法有以下四种，有时也统称为电磁制动方式。 a、能耗制动。指运行中的直流电机突然断开电枢电源，然后在电枢回路串入制动电阻，使电枢绕组的惯性能量消耗在电阻上，使电机快速制动。由于电压和输入功率都为0，所以制动平衡，线路简单；

直流电机的基本方程式

直流电机的基本方程式一．直流发电机的基本方程式以并励机为例：（一）.电压平衡方程直流发电机发出的电势E a产生电流I a，I a在电枢回路总电阻R a（包括电枢绕组电阻及两个电刷的接触电阻）上产生压降I a R a，则输出电压U＝E a－I a R a，可见发电机E a>U。电路如图：（二）.转矩平衡方程式直流发电机是把机械能转变为电能，因此由原动机输入的机械转矩T1是驱动转矩；电磁转矩T是制动转矩；即使电机空转也存在的、对应电机机械摩擦、铁损耗等的空载转矩T0一定是阻转矩，当驱动＝制动时，电机恒速旋转。因此发电机稳定运行时的转矩平衡方程为：T1=T+ T0 （三）功率平衡方程式其功率流程图如图：从原动机输入机械功率P1，扣除了机械方面的损耗p 机，就是机转变为电的部分称为电磁功率P M，再扣除了电方面的损耗p 电，就是输出的电功率P2＝UI，对并励发电机 I＝I a－I f。额定时的P2就是P N=U N I N。其中：p 机是机械方面的损耗，它也是电机空载运行时就存在的损耗，故称空载损耗 p，它包括了机械摩擦损耗 m p、铁耗Fe p、附加损耗ad p（≈0.01~0.05P N），即:

p 机＝0p ＝m p ＋Fe p ＋ad p ； p 电是电方面的损耗称为铜耗，它包括了电枢回路铜耗cua p ＝2a I R a 和励磁回路铜耗 cuf p ＝UI 2f U R ＝2f I ＝f R ，即p 电＝cua p ＋cuf p 由功率流程图可列功率平衡方程：机械方面：10M P P p =+；电方面：2M cua P P p =-－cuf p ；把机械方面的功率平衡方程两边除以Ω，就得到了转矩平衡方程。其中：T 1＝1 P Ω ；T 0＝ 0P Ω；T ＝M P Ω 。可见电磁功率M P ＝T Ω——这是用机械量表示的电磁功率。把电压平衡方程U ＝E a －I a R a 的两边乘以I a ：UI a = E a I a －2a I R a ∵I a ＝I ＋I f ，则：UI a = U(I+I f )= E a I a －2a I R a ， ∴UI= E a I a －2a I R a －UI f ＝E a I a －cua p －cuf p 其中：UI 就是P 2；对比电方面的功率平衡方程可知：E a I a 就是电磁功率P M 。 P M ＝E a I a ——这是用电量表示的电磁功率。那么，E a I a 是否等于T Ω呢？据Ω＝ 260 n π，则： M P ＝T Ω＝T C a I φ260n π＝2pN a πa I φ260 n π＝60pN a a I φn =e C φn a I =a E a I 由此可得结论： 1）从机械方面的功率平衡方程除以Ω可得到转矩平衡方程；从电方面的功率平衡方程除以I a 可得到电势平衡方程。 2）由于电磁功率M P 是从机转变到电的那部分功率，因此它必然既可以用机械量T Ω表示，也可以用电量a E a I 表示。三．直流电动机的基本方程式同样以并励机为例：（一）.电压平衡方程

直流电机与交流电动机的区别

直流电机与交流电动机的区别区别就是驱动电源的种类不同，交流电机是交流，直流电机是直流。交流电机是定子所形成的旋转磁场在转子上感应出电势后产生的旋转动力。转速一般是固定的转速。但由于其结构简单，供电电源方便，所以大量使用于工业企业中。小到家用冰箱洗衣机吸尘器，大到机床，等等，都使用交流电机。直流电机的定子是一个固定磁场，直流电通过转子的电刷在其周围形成变化的磁场，从而在定子内转动。由于交流比较容易获得，比较容易输送，所以目前我们所使用的电动机械大部分都是交流电机驱动的，交流电机应用更广泛一些。直流电机是磁场不动，导体在磁场中运动；交流电机是磁场旋转运动，而导体不动. 直流电动机分为定子绕组和转子绕组.定子绕组产生磁场.当通直流电时.定子绕组产生固定极性的磁场.转子通直流电在磁场中受力.于是转子在磁场中受力就旋转起来.直流电机构造复杂.造价高. 交流电动机分定子绕组和转子导体.转子导体形状像鼠笼，导体与导体之间用硅钢片.有的交流电动机转子也有绕组. 三相异步电动机的旋转原理三相异步电动机要旋转起来的先决条件是具有一个旋转磁场，三相异步电动机的定子绕组就是用来产生旋转磁场的。我们知道，三相电源相与相之间的电压在相位上是相差120度的，三相异步电动机定子中的三个绕组在空间方位上也互差120度，这样，当在定子绕组中通入三相电源时，定子绕组就会产生一个旋转磁场，定子绕组产生旋转磁场后，转子导体（鼠笼条）将切割旋转磁场的磁力线而产生感应电流，转子导条中的电流又与旋转磁场相互作用产生电磁力，电磁力产生的电磁转矩驱动转子沿旋转磁场方向旋转起来。一般情况下，电动机的实际转速低于旋转磁场的转速不同步。为此我们称三相电动机为异步电动机。直流电机具有响应快速、较大的起动转矩、从零转速至额定转速具备可提供额定转矩的性能，但直流电机的优点也正是它的缺点，因为直流电机要产生额定负载下恒定转矩的性能，则电枢磁场与转子磁场须恒维持90°，这就要藉由碳刷及整流子。碳刷及整流子在电机转动时会产生火花、碳粉因此除了会造成组件损坏之外，使用场合也受到限制。交流电机没有碳刷及整流子，免维护、坚固、应用广，但特性上若要达到相当于直流电机的性能须用复杂控制技术才能达到。交流电动机分为异步电动机和同步电动机两类。异步电动机按照定子相数的不同分为单相异步电动机、两相异步电动机和三相异步电动机。三相异步电动机结构简单，运行可靠，成本低廉等。

直流电机与交流电机的区别

直流电机与交流电机的区别电动机的作用是将电能转换为机械能。电动机分为交流电动机和直流电动机两大类。 (一) 交流电动机及其控制交流电动机分为异步电动机和同步电动机两类。异步电动机按照定子相数的不同分为单项异步电动机、两相异步电动机和三相异步电动机。三相异步电动机结构简单，运行可靠，成本低廉等优点，广泛应用于工农业生产中。 1. 三相异步电动机的基本结构三相异步电动机的构造也分为两部分：定子与转子。（1）定子：定子是电动机固定部分，作用是用来产生旋转磁场。它主要由定子铁心、定子绕组和机座组成。（2）转子：转子是重点掌握的部分，转子有两种，鼠笼式与绕线式。掌握他们各自的特点与区别。鼠笼式用于中小功率（100K以下）的电动机，他的结构简单，工作可靠，使用维护方便。绕线式可以改善启动性能和调节转速，定子与转子之间的气隙大小，会影响电动机的性能，一般气隙厚度为之间。掌握定子绕组的接线方法。 2. 三相异步电动机的工作原理掌握公式n1=60f/P、S=(n1-n)/n1、n=(1-S)60f/P，同时明白它们的意义（很重要），要能够灵活运用这些公式，进行计算。同时记住：通常电动机在额定负载下的转差率SN约为。书上的例题要重点掌握。 3. 三相异步电动机铭牌上的数据（1）型号：掌握书上的例子。（2）额定值：一般了解，掌握额定频率和额定转速，我国的频率为50赫兹。（3）连接方法：有Y型和角型。（4）绝缘等级和温升：掌握允许温升的定义。（5）工作方式：一般了解。 4. 三相异步电动机的机械特性掌握额定转矩、最大转矩与启动转矩的关系。书上的公式要掌握并能灵活运用进行计算。同时记住以下内容：（1）在等速转动时，电动机的转矩必须和阻转矩相平衡。（2）当负载转矩增大时，最初瞬间电动机的转矩T（3）一般三相异步电动机的过载系数是. （4）电动机刚启动时n=0,s=1.

直流电动机与交流电动机的比较

直流电动机与交流电动机的比较【摘要】本文着重介绍了直流电机与交流电机的不同点，旨在提高工程中对电机的识别和选择的能力，提高实践教学中教师的理论水平。【关键词】绕组；电磁转矩；直线电机是一种将电能与机械能进行相互转换的电磁装备，在自动控制系统中，它作为一种将电压信号或电流信号转变为转轴的角速度或角位移输出的执行元件，应用日益广泛。根据电源性质的不同，电机分为直流电动机和交流电动机，两者的工作原理及力矩产生的方式基本相同，其输出功率一般为0.1～10kW。两者都具有调速范围宽、机械特性和调节特性好、无自转现象、动态响应快等特点。但两者比较起来除了各自的应用场合不同外，还有以下四个方面的不同。一、结构要实现能量转换，电路和磁场之间必须有相对运动，所以旋转电机就要具备静止的定子和转动的转子两大部分。直流电机的定子由主磁极、换向极、机座和电刷装置等组成。其中主磁极的铁心通常由硅钢片冲制叠压而成，特别是永久式直流伺服电机的定子上安装由永久磁钢制成的磁极，经充磁后产生气隙磁场。直流伺服电机的转子由电枢铁芯和电枢绕组、换向器等组成。交流电机的定子由定子铁芯、定子绕组和机座组成，定子铁芯中安放着两种绕组，一相作为励磁绕组，另一相作为控制绕组[1]。转子由转子铁芯、转子绕组和转轴组成，其中笼形转子用高电阻率的导电材料（如黄铜等）制造。这是因为转子电阻越大，Sm减小，转速可调范围D就越大。二、控制方法对于直流电机，有电机学公式[2]，电枢电流和电磁转矩的关系为两式结合得：由此可知，在电磁转矩不变的情况下，改变电枢电压或励磁磁通，都可以改变电机的转速。通过改变电枢电压来控制电机转速的方法称为电枢控制；通过调节磁通来控制转速的方法称为磁极控制。对于交流电机，控制包括启动、制动和调速等，这里只分析调速。电机学中，可知，异步电动机有下列三种基本调速方法： 1.改变定子极对数p调速。 2.改变电源频率f调速。 3.改变转差率s调速。特别的是在伺服电机如单相异步电机，可以改变励磁绕组和控制绕组的电压幅值和两者之间的相位来可以改变电机的磁场的大小、方向和形状，这样也可以达到控制电机的效果。三、静态特性电机的静态特性（static characteristics）包括机械特性[3]和调节特性。提前说明的是这里所做的分析都是假设磁路趋于饱和（非饱和），电刷位于几何中心线，气隙磁通恒定的条件下进行的。

直流电机原理与控制方法

专业资料电机简要学习手册 2015-2-3

一、直流电机原理与控制方法 1直流电机简介直流电机（DM）是指能将直流电能转换成机械能（直流电动机）或将机械能转换成直流电能（直流发电机）的旋转电机。它是能实现直流电能和机械能互相转换的电机。当它作电动机运行时是直流电动机，将电能转换为机械能；作发电机运行时是直流发电机，将机械能转换为电能。直流电机由转子（电枢）、定子（励磁绕组或者永磁体）、换向器、电刷等部分构成，以其良好的调速性能以至于在矢量控制出现以前基本占据了电机控制领域的整座江山。但随着交流电机控制技术的发展，直流电机的弊端也逐渐显现，在很多领域都逐渐被交流电机所取代。但如今直流电机仍然占据着不可忽视的地位，广泛用于对调速要求较高的生产机械上，如轧钢机、电力牵引、挖掘机械、纺织机械，龙门刨床等等，所以对直流电机的了解和研究仍然意义重大。 2 直流电动机基本结构与工作原理 2.1 直流电机结构

如下图，是直流电机结构图，电枢绕组通过换向器流过直流电流与定子绕组磁场发生作用，产生转矩。定子按照励磁可分为直励，他励，复励。电枢产生的磁场会叠加在定子磁场上使得气隙主磁通产生一个偏角，称为电枢反应，通常加补偿绕组使磁通畸变得以修正。 2.2 直流电机工作原理如图所示给两个电刷加上直流电源，如上图（a）所示，则有直流电流从电刷 A 流入，经过线圈abcd，从电刷 B 流出，根据电磁力定律，载流导体ab和 cd收到电磁力的作用，其方向可由左手定则判定，两段导体受到的力形成了一个转矩，使得转子逆时针转动。如果转子转到如上图（b）所示的位置，电刷 A 和换向片2接触，电刷 B 和换向片1接触，直流电流从电刷 A 流入，在线圈中的流动方向是dcba，从电刷 B 流出。此时载流导体ab和cd受到电磁力的作用方向同样可由左手定

直流(DC)与交流(AC)伺服电机及驱动

目录直流(DC与交流(AC伺服电机及驱动 (1 1.直流(DC伺服电机及其驱动 (1 (1直流伺服电机的特性及选用 (1 (2直流伺服电机与驱动 (2 (3PWM直流调速驱动系统原理 (3 2.交流(AC伺服电机及其驱动 (4 直流(DC与交流(AC伺服电机及驱动 1.直流(DC伺服电机及其驱动 (1直流伺服电机的特性及选用直流伺服电机通过电刷和换向器产生的整流作用,使磁场磁动势和电枢电流磁动势正交,从而产生转矩。其电枢大多为永久磁铁。直流伺服电机具有较高的响应速度、精度和频率,优良的控制特性等优点。但由于使用电刷和换向器,故寿命较低,需要定期维修。 20世纪60年代研制出了小惯量直流伺服电机,其电枢无槽,绕组直接粘接固定在电枢铁心上,因而转动惯量小、反应灵敏、动态特性好,适用于高速且负载惯量较小的场合,否则需根据其具体的惯量比设置精密齿轮副才能与负载惯量匹配,增加了成本。直流印刷电枢电动机是一种盘形伺服电机,电枢由导电板的切口成形,导体的线圈端部起换向器作用,这种空心式高性能伺服电机大多用于工业机器人、小型NC 机床及线切割机床上。

宽调速直流伺服电机的结构特点是励磁便于调整,易于安排补偿绕组和换向极,电动机的换向性能得到改善,成本低,可以在较宽的速度范围内得到恒转速特性。永久磁铁的宽调速直流伺服电机的结构如下图所示。有不带制动器a和带制动器b两种结构。电动机定子(磁钢1采用矫顽力高、不易去磁的永磁材料(如铁氧体永久磁铁、转子(电枢2直径大并且有槽,因而热容量大,结构上又采用了通常凸极式和隐极式永磁电动机磁路的组合,提高了电动机气隙磁通密度。同时,在电动机尾部装有高精密低纹波的测速发电机,并可加装光电编码器或旋转变压器及制动器,为速度环提供了较高的增量,能获得优良的低速刚度和动态性能。日本发那科(FANUC公司生产的用于工业机器人、CNC机床、加工中心(MC 的L系列(低惯量系列、M系列(中惯量系列和H系列(大惯量系列直流伺服电机。其中L系列适合于频繁启动、制动场合应用,M系列是在H系列的基础上发展起来的,其惯量较H系列小,适合于晶体管脉宽调制(PWM驱动,因而提高了整个伺服系统的频率响应。而H系列是大惯量控制用电动机,它有较大的输出功率,采用六相全波

直流无刷电机与永磁同步电机区别

通常说的交流永磁同步伺服电机具有定子三相分布绕组和永磁转子，在磁路结构和绕组分布上保证感应电动势波形为正弦，外加的定子电压和电流也应为正弦波，一般靠交流变压变频器提供。永磁同步电机控制系统常采用自控式，也需要位置反馈信息，可以采用矢量控制（磁场定向控制）或直接转矩控制的先进控制方式。两者区别可以认为是方波和正弦波控制导致的设计理念不同。最后明确一个概念，无刷直流电机的所谓“直流变频”实质上是通过逆变器进行的交流变频，从电机理论上讲，无刷直流电机与交流永磁同步伺服电机相似，应该归类为交流永磁同步伺服电机；但习惯上被归类为直流电机，因为从其控制和驱动电源以及控制对象的角度看，称之为“无刷直流电机”也算是合适的。无刷直流电机通常情况下转子磁极采用瓦型磁钢，经过磁路设计，可以获得梯形波的气隙磁密，定子绕组多采用集中整距绕组，因此感应反电动势也是梯形波的。无刷直流电机的控制需要位置信息反馈，必须有位置传感器或是采用无位置传感器估计技术，构成自控式的调速系统。控制时各相电流也尽量控制成方波，逆变器输出电压按照有刷直流电机PWM的方法进行控制即可。本质上，无刷直流电动机也是一种永磁同步电动机，调速实际也属于变压变频调速范畴。通常说的永磁同步电动机具有定子三相分布绕组和永磁转子，在磁路结构和绕组分布上保证感应电动势波形为正弦，外加的定子电压和电流也应为正弦波，一般靠交流变压变频器提供。永磁同步电机控制系统常采用自控式，也需要位置反馈信息，可以采用矢量控制（磁场定向控制）或直接转矩控制的先进控制策略。两者区别可以认为是方波和正弦波控制导致的设计理念不同。最后纠正一个概念，“直流变频”实际上是交流变频，只不过控制对象通常称之为“无刷直流电机”。仅对电机结构而言，二者确实相差不大，个人认为二者的区别主要在于： 1 概念上的区别。无刷直流电机指的是一个系统，准确地说应该叫“无刷直流电机系统”，它强调的是电机和控制器的一体化设计，是一个整体，相互的依存度非常高，电机和控制器不能独立地存在并独立工作，考核的也是他们整体的技术性能。而交流永磁同步电机指的是一台电机，强调的是电机本身就是一台独立的设备，它可以离开控制器或变频器而独立地存在独立地工作。 2 从设计和性能角度上看，“无刷直流电机系统”设计时主要考虑将普通的机械换向变为电子换向后如何还能保持机械换向电机的优点，考核的重点也是系统的直流电机特性，如调速特性等；而交流永磁同步电机设计主要着重电机本身的性能，特别是交流电机的性能，如电压的波形、电机的功率因数、效率功角特性等。 3 从反电势波形看，无刷直流电机多为方波，而交流永磁同步电机反电势波形多为正弦波。 4 从控制角度看无刷直流电机系统基本不用什么算法，只是依据转子位置考虑给那个绕组通电流即可，而交流永磁同步电机如果需要变频调速则需要一定的算法，需要考虑电枢电流的无功和有功等。 5 关于“那么三相无刷直流电机能不能使用三相正弦交流电呢如果可以，霍耳器件是否可以不用了” 从原理上讲，三相无刷直流电机使用三相正弦交流电是可以运行的，只不过是运行性能可能很差，如果三相无刷直流电机的反电势波形为方波，则使用三相正弦交流电时会产生很大的谐波损耗，温升很高。是否需要霍耳器件与使用什么电源（三相正弦交流电或方波脉冲电源）无关，而与电机的控制算法、控制策略及控制方式等因素有关，如果是用无位置传感

交流直流电机的选择比较

1 电机类型选择 1.1 电机类型他励电机激励直流电机串励电机直流电机复励电机复励电机永磁直流电机（小功率）鼠笼型电机异步电机交流电机绕线型电机普通同步电机同步电机无换向器电机磁阻电机 1.2 交流电机与直流电机的比较：交流电机结构简单，价格便宜，维护方便，但起动及调速特性不如直流电机。因此当生产机械起动、制动及调速无特殊要求时，应采用交流电机。但近年来，随着电力电子技术的发展，交流调速装置性能与成本已能和直流调速装置竞争，越来越多的直流调速领域被交流调速所占领。不需调速的机械，包括连续工作制、短时工作制和重复短时工作制机械，应采用交流电机。在某些操作特别频繁、交流电机在发热和起动特性上不能满足工艺要求时，如可逆轧机前后工作辊道、机架辊等，才考虑直流电机。（GD2——飞轮转矩） a）直流电机受换向器限制，按目前制造水平，其最大转速与功率成绩～106kW·r/min。当接近或超过该值时，需采用交流电机。 b）同转速下，交流电机GD2比直流电机小。电机转速越高，交流、

直流电机GD2之差越大。 c）直流电机GD2大和功率受限。因此许多大型连轧机组轧机主传动采用双电枢、三电枢直流电机传动，但造价高、占地面积大。随着交流调速技术发展，多电枢方案已不可取，应考虑采用单台交流电机。如高速线材精轧机组主传动，采用单台交流电机方案。 d）直流电机效率低、耗能大，散热条件差，需要冷却通风功率大。交流同步电机的效率高，通风功率小，比直流电机节能、节水。交流异步电机功率因数低，效率与直流电机差不多。 e）在环境恶劣场合应采用无换向器、无火花、密闭的交流电机。 f）交流、直流电机调速性能差不多。交流电机本身维护工作量较小，其调速系统要求有较高的调整和维护水平。 2 电机电压选择工业企业供电电压一般为10kV、6kV、380V。电机额定电压和容量范围见下表。

直流电机的基本知识

直流电机的基本知识 1 直流电机的工作原理永磁式直流电机是应用很广泛的一种。只要在它上面加适当电压。电机就转动。图是这种电机的符号和简化等效电路[1]。工作原理图：图直流电机的符号和等效电路这种电机由定子、转子、换向器(又称整流子)、电刷等组成，定子用作产生磁场。转于是在定子磁场作用下，得到转矩而旋转起来。换向器及时改变了电流方向，使转子能连续旋转下去。也就是说，直流电压加在电刷上，经换向器加到转子线圈，流过电流而产生磁场，这磁场与定子的固定磁场作用，转子被强迫转动起来。当它转动时，由于磁场的相互作用，也将产生反电动势，它的大小正比于转子的速度，方向和所加的直流电压相反。图给出了等效电路。Rw代表转子绕组的总电阻，E代表与速度相关的反电动势。永磁式换流器电机的特点：当电机负载固定时，电机转速正比于所加的电源电压。当电机直流电源固定时，电机的工作电流正比于转予负载的大小。加于电机的有效电压，等于外加直流电压减去反电动势。因此当用固定电压驱动电机时，电机的速度趋向于自稳定。因为负载增加时，转子有慢下来的倾向，于是反电动势减少，而使有效电压增加，反过来又将使转子有快起来的倾向，所以总的效果使速度稳定。当转子静止时，反电动势为零，电机电流最大。其最大值等于V／Rw(这儿V是电源电压)。最大·电流出现在刚起动的条件。转子转动的方向，可由电机上所加电压的极性来控制。体积小、重量轻、起动转矩大。由于具备上述的那些特点，所以在医疗器械、小型机床、电子仪器、计算机、气象探空仪、探矿测井、电动工具、家用电器及电子玩具等各个方面，都得到广泛的应用。对这种永磁式电机的控制，主要有电机的起停控制、方向控制、可变速度控制和速度的稳定控制。

直流电机与交流电机的对比

（一）直流电机驱动方式直流驱动作为一种比较便宜的驱动方式很早以前就已居电动设备上广泛应用。然而，直流系统本身在性能、维修等方面存在一些固有的缺陷。 20世纪90年代前的电动车辆几乎是直流电机驱动的。直流电机本身效率低，体积和质量大，换向器和碳刷限制了它转速的提高，最高转速为6000－8000r/min。其工作原理是：直流电流经碳刷输送到换向器，并传到转子。这各方式有两个明显的缺陷：第一，所有的电枢电流必湏经由碳刷来输送，电机的性能取决于碳刷的物理尺寸及磨损情况，而且这也会限制电机制动性能的发挥。另外，碳刷容易损坏，必湏定期（半年至一年）更换，否则会极大地影响电机寿命。考虑到这一点，直流电机上往往配臵侦测碳刷磨损并发出警告的装臵。第二，直流电动机的热量主要产生在电动机的内部部件，因此大多数直流电机都会同时配备一个风扇用于散热。以上装臵无疑增加了电机的成本。因此，选购电机叉车时，选购直流驱动方式的电动机车主要是考虑了叉车的价格因素，考虑了直流驱动是一种比较便宜的驱动方式，同时直流驱动应用较早，技术也比较成熟。但如上所述，直流电机也具有很多缺点，这是企业在采购电动叉车时必湏考虑的技术因素。（二）交流电机驱动方式比较分析以交流电机为核心的交流驱动系统因其生产效率高、维护成本低被业内专家誉为21世纪电动叉车的革命性技术。全球叉车巨头竞相推出性能更佳的交流驱动电动叉车，以丰富自己的产品，满足用户需求，赢得市场份额。国内领先的叉车企业也开始致力于交流技术应用方面的研发，将新型交流驱动电动叉车作为参与国内乃至全球市场竞争的制胜砝码。感应电机交流驱动系统是20世纪90年代民展起来的新技术。其原理是将三相交流电输送给固定的定子绕组，产生旋转的磁场感应闭合的转子绕组产生电流，转子在电磁力的作用下顺着旋转磁场的转动方向旋转。电机控制器采用矢量控制的变频调速方式。交流电动机最为突出的优势是没有碳刷，也没有直流电动机通常对最大电流方面的限制，这意味着电动机在实际使用中可以得到更多的能量及更大的制动扭力，于是可以更快的速度运转。其次，交流电动机的热量主要发生在电动机外壳部分的定子线圈，便于冷却与散热。因此，交流电动机比直流电动机所需元件数量大大减少，没有需要定期更换的易损件，几乎不用维护，更高效，更坚固耐用。近年来，随着交流感应电机变频技术的进步，以及大功率半导体器件和微处理器速度的大幅度提高，感应电机交流驱动系统与直流电机驱动系统相比，具有效率高、体积小、质量小，结构简单、免维修、易于冷却和寿命长等优点。该系统调速范围宽，而且能实现低速恒转矩、高速恒功率运转，很好地满足了电动车辆实际行驶所需的转速特性。可以说，正是半导体技术突飞猛进催生了交流电机的技术革命，使交流电机的控制能力大大增强：而且，随着电子元件价格不断下跌，交流电机控制器硬件部分的成本得以降低，从而为交流驱动系统的大规模推广应用奠定了基础，创造了条件。由此可见，选购电动叉车时，选择采用交流驱动系统的叉车具有明显优势。三、选购交流驱动系统的叉车需要考虑的因素

常用电动机类型及特点

电动机类型及特点一、同步电机与异步电机区别：（均属交流电机）结构：同步电机和异步电机的定子绕组是相同的，主要区别在于转子的结构。同步电机的转子上有直流励磁绕组，所以需要外加励磁电源，通过滑环引入电流；而异步电机的转子是短路的绕组，靠电磁感应产生电流（又称感应电机）。相比之下，同步电机较复杂，造价高。应用：同步电机大多用在大型发电机的场合。而异步电机则几乎全用在电动机场合。同步电机效率较异步电机稍高，在2000KW以上的电动机选型时，一般要考虑是否选用同步电机。二、单相异步电动机与三相异步电动机：单项电动机：当单相正弦电流通过定子绕组时，电机就会产生一个交变磁场，这个磁场的强弱和方向随时间作正弦规律变化，但在空间方位上是固定的，所以又称这个磁场是交变脉动磁场。这个交变脉动磁场可分解为两个以相同转速、旋转方向互为相反的旋转磁场，当转子静止时，这两个旋转磁场在转子中产生两个大小相等、方向相反的转矩，使得合成转矩为零，所以电机无法旋转。当我们用外力使电动机向某一方向旋转时（如顺时针方向旋转），这时转子与顺时针旋转方向的旋转磁场间的切割磁力线运动变小；转子与逆时针旋转方向的旋转磁场间的切割磁力线运动变大。这样平衡就打破了，转子所产生的总的电磁转矩将不再是零，转子将顺着推动方向旋转起来。通常根据电动机的起动和运行方式的特点，将单相异步电动机分为单相电阻起动异步电动机、单相电容起动异步电动机、单相电容运转异步电动机、单相电容起动和运转异步电动机、

单相罩极式异步电动机五种。区别：三相异步电动机采用380V三相供电，单相电机是用220V的电源，而且都是小功率的，最大只有2.2KW 。相比于同转速同功率的三相电机，单项电机的效率低、功率因数低、运行平稳性差、且体积大，成本高，但由于单相电源方便，且调速方便，因此广泛用于电动工具、医疗器械、家用电器等。三、无刷直流电机 1、无刷直流电机：无刷直流电机是永磁式同步电机的一种，而并不是真正的直流电机。无刷直流电机不使用机械的电刷装置，采用方波自控式永磁同步电机，以霍尔传感器取代碳刷换向器，以钕铁硼作为转子的永磁材料，性能上相较一般的传统直流电机有很大优势，是当今最理想的调速电机。直流无刷电机由电动机主体和驱动器组成，在电动机内装有位置传感器检测电动机转子的极性，驱动器由功率电子器件和集成电路等构成，其功能是：接受电动机的启动、停止、制动信号，以控制电动机的启动、停止和制动；接受位置传感器信号和正反转信号，用来控制逆变桥各功率管的通断，产生连续转矩；接受速度指令和速度反馈信号，用来控制和调整转速；提供保护和显示等等。特点： ●全面替代直流电机调速、变频器+变频电机调速、异步电机+减速机调速； ●具有传统直流电机的所有优点，同时又取消了碳刷、滑环结构； ●可以低速大功率运行，可以省去减速机直接驱动大的负载； ●体积小、重量轻、出力大； ●转矩特性优异，中、低速转矩性能好，启动转矩大，启动电流小；

直流电机的基础知识-第三部分

直流电机的基础知识/第三部分 ——直流调速的主电路形式和整机电路构成直流电机需要直流电源的供给，这要求一个能将交流电转变为直流电的电源装置。另外，直流电机的起/停、保护、调速等控制电路，也常常与直流电源集成于一体，称为直流调速装置或直流调速器。早期对直流电机的调速控制，用直流发电机作直流电机的直流电源，用接触器配合变阻箱实现直流电机的启/停控制和调速，系统繁杂、造价高。后期由于晶闸管等电力电子器件的成熟应用，出现了静止式直流调速装置，系统配置变得精简，而控制性能大幅度提升。国内外，有一些专业厂家，专门生产了专用于直流电机调速的系列产品，进口产品如英国欧陆传动系统有限公司生产的《590+直流数字式调速器》、ABB（瑞典阿西亚公司和瑞士的布朗勃法瑞公司合并而成）集团公司生产的《DCS400晶闸管变流器直流传动系统》等，国内生产厂家更是林林总总，不下百家。其产品范围囊括了大、中、小功率，他励、自励直流电机的调速控制。 1、小功率直流电机调速器的主电路形式： DC+(A1) SCR2 SCR1 DC-(A2) DC+(F1) DC-(F2)（a）主电路形式1（b）主电路形式2（c）主电路形式3 DC-(A2) L N L N 图1 小功率电机调速器的主电路形式小功率直流电机，串、并励结构都有，上图（a）、（b）为串励直流电机所用的调压电路，电枢和励磁采用同一电源供电。（a）电路，当电源L端为电压极性为正时，形成SCR1→电机绕组回路→D2，回到电源N端；L端为电压极性为负时，形成SCR2→电机绕组回路→D1→电源N端的电流通路。从分析得出，SCR1与D2相串联，故控制SCR1的导通角，即可实现可控整流。这种由二极管和晶闸管构成的整流桥电路，又称半控桥调压电路。假定两只晶闸管处于最大导通角，电路形同一个桥式整流器，输入AC220V，输出整流电压为220V×0.9=198V，故调压范围约为0~198V；（b）电路，两只可控硅位于整流桥的上桥臂，仍呈现SCR1、D2和

直流电机的基本方程word资料10页

一、直流电机的基本方程式： (电系统的电势平衡方程式，机械系统的转矩平衡方程式，能量系统的功率平衡方程式。) 1、电动势平衡方程式： A、不计磁路饱和效应，并励电动机电枢回路和励磁回路的电势方程式： B、并励发电机电势方程式：发电机的大于。 2、转矩平衡方程式： 3、功率方程式： A、直流电机中的损耗、效率：损耗有三类: 消耗于导体电阻中。消耗于摩擦损耗、通风和机械损耗。消耗于铁心中的损耗。铁耗：由于电枢旋转时主磁通在电枢铁心内交变而引起的。铜耗：电枢回路铜耗励磁回路铜耗电刷接触铜耗，为一对电刷总接触电压降。机械损耗：包括轴承摩擦损耗、电刷摩擦损耗、定转子和空气的摩擦损耗。附加损耗：电枢齿、槽存在，使气隙磁通产生脉动，电枢反应使磁场畸变引起的铁耗。换向电流引起的损耗。按额定容量的1%计算，无补偿绕组按额定容量的0.5%计算，有补偿绕组在以上损耗中，，随负载变化而变化，称为可变损耗;，，为不变损耗。

电机的效率：当不变损耗=可变损耗时，取得最大，是的二次曲线。 B、并励电动机的功率方程式： C、并励发电机的功率方程式：一、直流电动机的工作特性：直流电动机的运行特性有：工作特性，起动，调速。工作特性是选用直流电动机的一个重要依据。当端电压为额电压，电枢回路无外串电阻，励磁电流为额定励磁电流时，电机转速，电磁转矩，和效率与输出功率之间的关系。即：，实际运行中，可测，且随增大而增大，所以，工作特性可表示为： 1、并励直流电动机的工作特性： A、转速特性：其中，为理想空载转速。转速特性为一斜率为的直线。当电机磁路饱和时，随着的增大，增大，电枢反应的去磁作用使增大，直线上翘。为保证电机稳定运行,采取措施使特性略为下降。 B、转矩特性：，不计去磁，特性为一过原点的直线。当考虑电枢反应时，实际曲线偏离直线，仍接近于一条直线。 C、效率特性：

直流无刷电动机单相交流电机的区别.

电机小结——2.无刷直流电机与单相交流电机比较的优势工控 2010-10-04 15:21:37 阅读174 评论0 字号：大中小订阅无刷直流电机采用永磁材料激磁,而不是电激磁,在相同的工况下,体积小,重量轻。并且无刷电机具有高效节能、控制特性好、可靠性高、寿命长、噪音低等优点，正在越来越多的家电领域取代交流电机。对于油烟机系统与单相交流电机相比较，直流无刷电机有如下优势：直流无刷驱动器包括电源部及控制部图

外转子直流无刷电机外形图 1．调速方面：目前交流电机只能做到三档调速，而直流无刷电机可以在0－1500转之间做到无极调速，可以极大的方便用户选择合适的转速。增加了产品使用的舒适性。

2．噪音方面：实现了启动噪音和运转噪音的双重降低：首先，直流变频实现软启动，平衡的运转状态消除了吸油烟机启动时产生的噪音。其次，用户根据使用需求可以选择不同的频率，在0－1500转之间，选择相应的运转状态，噪音始终处于超低范围。 3．风量方面：直流无刷电机本身具有起动转矩高，过载能力强，负载特性硬的特点。用户实际使用时电机转速要高于交流电机，风量也要高于交流电机。 4．系统效率方面：高效是直流无刷调速系统据有的优点。在油烟机全压效率上，可以高出交流电机7－8个百分点，达到29.78％。 5．节能方面：节能已经成为未来家电的发展方向，抽油烟机在家庭里也属于每天都要使用的电器,虽然每次使用时间不长,但由于目前使用的交流电机效率太低,能耗还是很大。而采用直流电机节能的空间非常大，通过试验，在相同风量下交流异步电机需要180W的输入功率，而直流电机只需要 80W。直流马达在效率方面要比交流马达高出50％以上。 6．电机重量和温升：直流无刷电机由于采用永磁结构，电机重量只有交流电机的70％。在室温下全速运行时电机温升只有交流电机的50％。 7．系统可靠性方面：直流无刷调速系统的应用在目前已经非常成熟，系统的可靠性也在很多产品中得到验证。电机小结——4.三相异步电动机，单向交流异步电动机，同步电机原理工控 2010-10-04 16:07:39 阅读107 评论0 字号：大中小订阅一. 三相异步电动机的旋转原理三相异步电动机要旋转起来的先决条件是具有一个旋转磁场，三相异步电动机的定子绕组就是用来产生旋转磁场的。我们知道，三相电源相与相之间的电压在相位上是相差120度的，三相异步电动机定子中的三个绕组在空间方位上也互差120度，这样，当在定子绕组中通入三相电源时，定子绕组就会产生一个旋转磁场，定子绕组产生旋转磁场后，转子导体（鼠笼条）将切割旋转磁场的磁力线而产生感应电流，转子导条中的电流又与旋转磁场相互作用产生电磁力，电磁力产生的电磁转矩驱动转子沿旋转磁场方向旋转起来。一般情况下，电动机的实际转速低于旋转磁场的转速不同步。为此我们称三相电动机为异步电动机。二、单相交流电动机的旋转原理单相交流电动机只有一个绕组，转子是鼠笼式的。单相电不能产生旋转磁场.要使单相电动机能自动旋转起来，我们可在

电机学直流电机的基本方程

第五节直流电机的基本方程直流电机的基本方程式包括电系统的电动势平衡方程式、能量系统的功率平衡方程式和机械系统的转矩平衡方程式。一、直流发电机的基本方程式直流电机的基本方程式与励磁方式有关。下面以并励直流发电机为例来分析直流发电机的基本方程式。 1.电动势平衡方程式当原动机拖动直流发电机旋转时，电枢绕组切割气隙磁场感应出电动势 a E 。当电机带上负载时，电枢绕组中将有电流a I 流过，取a I 与a E 的参考正方向相同。根据基尔霍夫第二定律，则有电动势平衡方程式 f f s a a a R I U U R I U E =?++=2 式中，U 为并励发电机的端电压，也为加在励磁回路的电压；a R 为电枢绕组的电阻；s U ?2为一对电刷下的接触压降；f I 为励磁回路的电流；f R 励磁回路的电阻。对并励直流发电机，根据基尔霍夫第一定律，有电流方程式 f a I I I += 式中，I 为发电机的输出电流，即负载电流。 2.功率平衡方程式并励直流发电机的功率流程图。图中，1P 为原动机输入的机械功率，除去机械损耗Ωp 、铁耗Fe p 和附加损耗?p 后,余下的部分转化为电磁功率e P 。因此有如下功率平衡方程式 e e Fe P p P p p p P +=+++=?Ω01 式中，0p 为空载损耗，它等于机械损耗Ωp 、铁耗Fe p 和附加损耗?p 之和。其

中铁耗Fe p 是由于电枢旋转时交变磁通在电枢铁心内引起的损耗；机械损耗Ωp 是指轴承摩擦损耗、电刷摩擦损耗和转子与空气的摩擦损耗(也称为通风损耗)等；附加损耗?p 也称为杂散损耗，主要包括结构部件在磁场内旋转而产生的损耗、电枢齿槽的影响使气隙磁通产生脉动而在主极铁心中和电枢铁心中产生的脉动损耗、电枢反应使气隙磁场畸变而在电枢铁心中产生的损耗、由于电流分布不均匀而增加的电刷接触损耗以及换向电流所产生的损耗等，这些损耗难于精确计算，一般进行估算，通常约占额定功率的0.5%～1%。又机械损耗Ωp 和铁耗Fe p 与负载大小无关，且在电机运行过程中数值几乎不变，所以空载损耗0p 也称为不变损耗。电磁功率e P 是原动机输入的机械功率1P 克服了空载损耗0p 后传递给电枢绕组的电功率。因此，电磁功率e P 等于电枢绕组的感应电动势a E 和电枢电流a I 的乘积，即 a a e I E P = 应用电枢绕组感应电动势的计算公式和电磁转矩的计算公式可得 Ω=Φ= Φ= =M n I a pZ I n a pZ I E P a a a a a a e 60 2260ππ 式中，Ω为电枢旋转的机械角速度，它与电枢旋转速度n 的关系为60 2n π=Ω。上式的物理意义是：ΩM 是原动机为克服电磁转矩而输入的机械功率，a a I E 为电枢发出的电磁功率，两者相等，所以电磁功率就是机械功率转化为电功率的部分，它是从机械量计算电磁量的一个桥梁。图中，电磁功率e P 除去电枢电路的铜耗Cua p 、励磁电路的铜耗Cuf p 和电刷接触损耗c p 后，余下的部分为发电枢端输出的电功率2P ，所以有如下电功率平衡方程式 s Cua Cuf e p p p P P +++=2 式中，电枢回路的铜耗Cua p =a a R I 2；励磁回路的铜耗Cuf p =f f R I 2 ；电刷的接触

直流永磁电机基本知识

直流永磁电机基本知识一.直流电机的工作原理 1.直流电机的工作原理这是分析直流电机的物理模型图。其中，固定部分有磁铁，这里称作主磁极；固定部分还有电刷。转动部分有环形铁心和绕在环形铁心上的绕组。(其中2个小圆圈是为了方便表示该位置上的导体电势或电流的方向而设置的) 上图表示一台最简单的两极直流电机模型，它的固定部分（定子）上，装设了一对直流励磁的静止的主磁极N和S，在旋转部分（转子）上装设电枢铁心。定子与转子之间有一气隙。在电枢铁心上放置了由A和X两根导体连成的电枢线圈，线圈的首端和末端分别连到两个圆弧形的铜片上，此铜片称为换向片。换向片之间互相绝缘，由换向片构成的整体称为换向器。换向器固定在转轴上，换向片与转轴之间亦互相绝缘。在换向片上放置着一对固定不动的电刷B1和B2，当电枢旋转时，电枢线圈通过换向片和电刷与外电路接通。

直流电机的原理图对上上图所示的直流电机，如果去掉原动机，并给两个电刷加上直流电源，如上图（a）所示，则有直流电流从电刷 A 流入，经过线圈abcd，从电刷 B 流出，根据电磁力定律，载流导体ab和cd收到电磁力的作用，其方向可由左手定则判定，两段导体受到的力形成了一个转矩，使得转子逆时针转动。如果转子转到如上图（b）所示的位置，电刷 A 和换向片2接触，电刷 B 和换向片1接触，直流电流从电刷 A 流入，在线圈中的流动方向是dcba，从电刷 B 流出。此时载流导体ab和cd受到电磁力的作用方向同样可由左手定则判定，它们产生的转矩仍然使得转子逆时针转动。这就是直流电机的工作原理。外加的电源是直流的，但由于电刷和换向片的作用，在线圈中流过的电流是交流的，其产生的转矩的方向却是不变的。实用中的直流电机转子上的绕组也不是由一个线圈构成，同样是由多个线圈连接而成，以减少电动机电磁转矩的波动，绕组形式同发电机。将直流电机的工作原理归结如下 A.将直流电源通过电刷接通电枢绕组，使电枢导体有电流流过。 B.电机内部有磁场存在。 C.载流的转子（即电枢）导体将受到电磁力 f 的作用 f=Bli a（左手定则） D.所有导体产生的电磁力作用于转子，使转子以n(转/分)旋转，以便拖动机械负载。 2. 归纳 A. 所有的直流电机的电枢绕组总是自成闭路。 B. 电枢绕组的支路数（2a）永远是成对出现，这是由于磁极数(2p)是一个偶数. 注：a－支路对数 p－极对数