直流电机调速控制
直流电机调速控制
直流电机运行特性
机械特性
效率特性
描述电机转速与转矩之间的关系。直 流电机具有较好的机械特性，可以在 较宽的范围内实现平滑的调速。
直流电机的效率较高，通常在80%以 上。在额定负载下运行时，效率可达 90%以上。
调速特性
直流电机的调速范围宽，调速平滑性 好，可以实现无级调速。通过改变电 枢电压、电枢电阻或磁通等方式可以 实现不同的调速方法。
吸尘器
利用直流电机调速控制，吸尘器可根据清洁需求调节吸力大小，提 高清洁效率。
05
调速性能评价与测试方法
调速范围及精度测试
调速范围测试
通过给电机施加不同幅值和频率的电压或电流信号，测试电 机在最低速到最高速之间的可调范围。这有助于了解电机在 不同负载和工况下的调速能力。
调速精度测试
在设定的转速下，对电机的实际转速进行测量，并与设定值 进行比较。通过多次测试和统计分析，可以评估电机的调速 精度和稳定性。
神经网络控制技术在直流电机调速中应用
神经网络原理
神经网络是一种模拟人脑神经元网络结构的计算模型，具有自学习、自组织和自适应等 能力。在直流电机调速中，神经网络可以通过学习电机的运行特性和控制经验，自动调
整控制参数，实现电机的最优控制。
神经网络控制器设计
神经网络控制器的设计包括网络结构设计、学习算法选择和训练样本准备等步骤。在直 流电机调速中，通常选择多层前馈神经网络作为控制器结构，以电机的转速误差和误差 变化率作为输入，以控制量作为输出。通过选择合适的学习算法和训练样本，对神经网
稳态误差测试
在电机稳定运行在设定转速时，测量其实际转速与设定值之间的偏差。通过长时间连续测试和统计分析，可以评 估电机的稳态误差大小和稳定性。
直流电动机调速方法有
直流电动机调速方法有
直流电动机的调速方法主要有以下几种：
1. 变电压调速法：通过改变直流电机的输入电压来调整电机的转速。
增大输入电压可以提高电机的转速，减小输入电压可以降低电机的转速。
2. 变电流调速法：通过改变电机的励磁电流来调整电机的转速。
增大励磁电流可以提高电机的转速，减小励磁电流可以降低电机的转速。
3. 变极数调速法：通过改变电枢绕组和励磁绕组的并联组合方式来调整电机的转速。
增加并联绕组的极数可以提高电机的转速，减小并联绕组的极数可以降低电机的转速。
4. 变电阻调速法：通过改变电枢绕组或励磁绕组的电阻来调整电机的转速。
增大电阻可以降低电机的转速，减小电阻可以提高电机的转速。
5. 变频调速法：通过改变电机所接受的频率来调整电机的转速。
提高频率可以提高电机的转速，降低频率可以降低电机的转速。
这些调速方法可以单独应用，也可以结合使用，以实现更精确的电机转速调节。
简述直流电动机的调速方法。
简述直流电动机的调速方法。
直流电动机是一种无刷直流电机,其工作原理基于电枢的旋转,其调速方法
主要有以下几种:
1. 电阻调速:将直流电动机接入电阻器中,通过改变电阻的大小来控制电动机的转速。
这种方法的优点是调速范围宽,但缺点是调速效率低,而且电阻器易损坏。
2. 电容调速:在直流电动机的转轴上加装电容,通过改变电容的大小来控制电动机的转速。
这种方法的优点是调速效率高,但缺点是需要较大的电容,而且容易引起电动机故障。
3. 串激调速:在直流电动机的转轴上串联一个电阻和一个电感,通过改变它们的相对大小来控制电动机的转速。
这种方法的优点是调速范围宽,但缺点是需要复杂的电路,而且容易引起电动机故障。
4. 反相调速:在直流电动机的转轴上加装一个电容器和一个电阻,通过改变它们的相对大小来控制电动机的转速。
这种方法的优点是调速效率高,但缺点是需要较大的电容器,而且容易引起电动机故障。
除了以上几种调速方法外,还有一些其他的方法,例如脉冲调速、积分调速等。
这些方法在实际应用中要根据具体情况选择使用。
直流电动机的调速方法的选择应该考虑到调速范围、调速效率、电动机的性能和稳定性等因素。
在实际应用中,需要根据具体的情况和要求选择合适的调速方法。
直流电机调速原理
直流电机调速原理
直流电机调速原理主要是通过控制电机的电压和电流来改变电机的转速。
直流电机调速可以分为电压调速和电流调速两种方法。
1. 电压调速：
电压调速是通过改变直流电机的供电电压来实现的。
当电机的电压降低时，电机的转速会相应降低；当电压增加时，电机的转速也会增加。
这是因为电机内部的电流与电压成正比关系，而电机的转速又与电机内部的电流成正比关系。
2. 电流调速：
电流调速是通过改变直流电机的电流来实现的。
电机的转速与电机的电流成正比关系，在一定电压的情况下，增大电机的电流可以提高电机的转速。
通过改变电机的电流大小，可以实现直流电机的调速。
在实际应用中，调速控制器会根据需要调整电机供电的电压或电流，以达到期望的转速。
常见的调速方法包括电压调制调速、PWM调速和编码器反馈调速等。
需要注意的是，直流电机调速原理中还涉及到调速控制系统中的反馈机制和控制算法。
例如，通过编码器等传感器对电机的转速进行实时测量，并将测量值与期望值进行比较，并根据比较结果进行调速控制。
通过不断调整电机供电的电压和电流，使电机的实际转速逐渐接近期望转速，从而实现直流电机的精确调速。
直流电机的调速方法是
直流电机的调速方法是
直流电机的调速方法主要有以下几种：
1. 调节电枢电流：改变电枢电流的大小可以改变电机的转矩和速度。
通过改变电枢电流的大小，可以实现电机的调速。
2. 调节电枢电压：通过改变电枢电压的大小，可以改变电机的转矩和速度。
通过调节电枢电压可以实现电机的调速。
3. 脉宽调制（PWM）：通过改变电源电压的调制方式，即改变电源电压的占空比，可以实现电机的调速。
通过改变占空比可以控制电机的平均输出电压，从而实现电机的调速。
4. 串联电阻调节：通过串联电阻来改变电机的电压，同时也改变了电机的转矩和速度。
通过改变串联电阻的大小可以实现电机的调速。
5. 磁场弱磁饱和调节：通过改变磁场的弱磁饱和程度，可以改变电机的转矩和速度。
通过调节磁场的弱磁饱和程度可以实现电机的调速。
以上是一些常见的直流电机调速方法，根据具体情况选择适合的调速方法。
直流电机调速的三种方法及公式
直流电机调速的三种方法及公式嘿，朋友们！今天咱来聊聊直流电机调速的那些事儿。
直流电机调速啊，就好比是驾驭一匹烈马，得有合适的方法和技巧才能让它乖乖听话，按照咱的心意跑起来。
先来说说第一种方法，那就是改变电枢电压啦。
就像给马调整缰绳的松紧一样，通过改变电枢电压，就能控制电机的速度。
这就好比你开车的时候，踩油门轻重不一样，车速也就不一样啦。
这其中的公式呢，就是转速和电枢电压成正比关系哦。
再讲讲第二种方法，改变电枢回路电阻。
这就像是给马走的路设置不同的阻力，电阻大了，电机转得就慢些；电阻小了，电机就跑得快啦。
不过这种方法不太常用哦，毕竟改变电阻有时候不太方便呢。
最后说说第三种，改变励磁电流。
这就好像是调整马的精神状态，励磁电流一变，电机的速度也跟着变啦。
咱举个例子啊，想象一下，直流电机就像是一个大力士，电枢电压就是他的力量源泉，决定他能使多大劲儿；电枢回路电阻就是他脚下的绊脚石，多了就跑不快；励磁电流呢，就是他的心情，心情好干劲足，速度就快。
这三种方法各有各的特点和用处呢。
有时候我们根据实际情况，选择最合适的那种来给直流电机调速。
就像我们出门，得根据天气、路程等因素选择是走路、骑车还是开车一样。
在实际应用中，可不能马虎哦。
要仔细研究电机的特性，根据需要来选择调速方法。
不然啊，就像是让马乱了套，可就不好啦。
所以啊，直流电机调速可不是一件简单的事儿，得好好琢磨琢磨。
要把这三种方法都掌握好，就像有了三把钥匙，能打开不同情况下电机调速的大门。
朋友们，你们说是不是这个理儿呀？咱可得把这直流电机调速给玩转咯，让它为我们的各种设备好好服务呀！这就是直流电机调速的三种方法及公式啦，大家都记住了吗？。
直流电机调速方法
1.改变电枢回路电阻调速当负载一定时，随着串入的外接电阻R的增大，电枢回路总电阻增大，电动机转速就降低。
2.改变电枢电压调速连续改变电枢供电电压，可以使直流电动机在很宽的范围内实现无级调速。
3.采用晶闸管变流器供电的调速方法变电枢电压调速是直流电机调速系统中应用最广的一种调速方法。
4.采用大功率半导体器件的直流电动机脉宽调速方法我比较喜欢这种调速方法。
5.改变励磁电流调速当电枢电压恒定时，改变电动机的励磁电流也能实现调速。
电动机的转速与磁通Ф（也就是励磁电流）成反比，即当磁通减小时，转速升高；反之，则降低。
由于电动机的转矩是磁通和电枢电流的乘积，电枢电流不变时，随着磁通的减小，其转速升高，转矩也会相应地减小。
典型恒功率调速。
2.从调整的部位来讲有：1.调整电枢电流。
2.调整励磁电流。
从调整电流的方式来讲有：1.电阻调速。
2.斩波调速。
常用的有：磁场消弱，磁极减对，电枢串联电阻降压。
直流电动机分为有换向器和无换向器两大类。
直流电动机调速系统最早采用恒定直流电压给直流电动机供电，通过改变电枢回路中的电阻来实现调速。
这种方法简单易行、设备制造方便、价格低廉；但缺点是效率低、机械特性软，不能得到较宽和平滑的调速性能。
该法只适用在一些小功率且调速范围要求不大的场合。
30年代末期，发电机-电动机系统的出现才使调速性能优异的直流电动机得到广泛应用。
这种控制方法可获得较宽的调速范围、较小的转速变化率和平滑的调速性能。
但此方法的主要缺点是系统重量大、占地多、效率低及维修困难。
近年来，随着电力电子技术的迅速发展，由晶闸管变流器供电的直流电动机调速系统已取代了发电机-电动机调速系统，它的调速性能也远远地超过了发电机-电动机调速系统。
特别是大规模集成电路技术以及计算机技术的飞速发展，使直流电动机调速系统的精度、动态性能、可靠性有了更大的提高。
电力电子技术中IGBT等大功率器件的发展正在取代晶闸管，出现了性能更好的直流调速系统。
普通直流电机调速控制方法
普通直流电机调速控制方法哎呀，说起直流电机调速控制，这玩意儿听起来挺高大上的，其实呢，就跟我们平时调电风扇的风速差不多，只不过这玩意儿更精细，更复杂一些。
首先，咱们得明白直流电机是怎么转起来的。
简单来说，就是给电机通电，电流通过电机的线圈，产生磁场，然后磁场推动电机转起来。
就像你拿个磁铁靠近一个铁块，铁块就会被吸过去一样。
调速呢，就是控制电机转得快还是慢。
这就好比你控制电风扇的风速，你想让风大点就调高，风小点就调低。
直流电机调速，一般有两种方法：一种是改变电压，另一种是改变电流。
先说电压调速吧。
这就像你给电池充电，电压高了，电池就充得快，电压低了，就充得慢。
直流电机也一样，你给电机的电压高了，它转得就快，电压低了，它转得就慢。
但是电压不能随便调，得有个控制器，就像你给手机充电，得有个充电器一样。
电流调速呢，就是控制通过电机线圈的电流大小。
电流大了，磁场就强，电机转得就快；电流小了，磁场就弱，电机转得就慢。
这跟电压调速有点像，但是原理上有点不同。
电流调速更精细一些，因为它能更精确地控制电机的速度。
说到控制器，这就得提提PID控制器了。
PID控制器就像个智能管家，它能根据电机的实际转速和我们设定的目标转速，自动调整电压或电流，让电机的转速达到我们想要的速度。
PID控制器有三个参数：P、I、D。
P就是比例，I是积分，D是微分。
这三个参数调好了，电机的转速就能控制得非常准确。
举个例子吧，我有一次在实验室里调试一个小型的直流电机，用来驱动一个小型的传送带。
一开始，电机转得飞快，传送带都快飞起来了。
我得慢慢调PID参数，先调P，让电机的转速稳定下来，然后再调I和D，让转速更平滑，更准确。
这个过程挺考验耐心的，因为参数调得不对，电机要么转得太快，要么转得太慢，甚至还会停转。
最后，经过一番折腾，我终于调出了一个满意的速度。
传送带稳稳地运行着，就像一个老师傅在悠闲地泡茶，不急不慢，恰到好处。
所以你看，直流电机调速虽然听起来复杂，但其实跟我们日常生活中的很多东西都有相似之处。
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检查：
学生按所提的解决方案进行实际操作，教师巡回检 查，及时发现问题及时解决，尤其是对与有安全隐患的 操作维修要特别的重视。
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评价与作业
评价：1、对学生的完成结果进行检查，论证 其正确性与可行性。 2、对表现优异的学生进行表扬，并对 其方法进行推广。 3、对没有做出结果的学生查找原因， 鼓励其不要妥协，继续努力。
作业：
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作业1：在完成本课题任务的同时复习下图原理
转速负反馈晶闸管—直流电动机调速系统原理图 中新口腔
作业2：复习技师考核相关课题原 理和故障分析分
• （1）小功率晶闸管—直流电动机单闭环有 差调速系统原理图；
• （2）KCZ6集成化六脉冲触发组件原理图 ；
• （3）锯齿波、正弦波同步触发器的电路原 理图；
由于串电阻调速和弱磁调速都会 使直流他励电机的机械特性变软，所 以在实际应用中我们通常采用的是变 电压调速。
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1、 电枢回路串电阻调速
电枢中串入电阻,使 n 、
n0不变，即电机的特性曲线 变陡(斜率变大)，在相同力
n0
n
矩下,n。特性曲线如图。
电枢回路串电阻调速需
Ra Ra + R
电 阻 增 大
参考教材
电子技术基础 维修电工（技师 高级技师） 半导体变流技术
电力电子技术 自动控制原理 上网
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②系统供电系统电路的改进
• 1、给定电压和系统控制电路可共用一 组高精度稳压电源供电，可节省一套 变压器绕组和提高系统稳定性，减少 电源电路损耗。
• 2、电路改造中，为了保证触发信号与 可控整流电路同步，梯形波不能破坏 或失真。
改变磁通调速的方法：
nnn000''' n
减小磁通，n只能上调。 O
（
Rf
增减 加小
）
TL T
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二、直流调速控制线路原理简介
什么是调速
• 将调节电动机转速，以适应生产要 求的过程就称之为调速；而用于完成 这一功能的自动控制系统就被称为自 动调速系统。
• 调速系统分交流和直流调速系统 ，由于直流调速系统的调速范围广， 静差率小、稳定性好以及具有良好的 动态性能。因此在相当长的时期内， 高性能的调速系统几乎都采用了直流 调速系统。
师 高级技师） 半导体变流技 术 电力电子技术 自动控制 原理 电机与变压器 上网
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⑥调速旋纽的改进
1、触摸式音量控制器代替RP22速度控制电位 器。
2、将电路改动后试运行。
参考教材 电子技术基础 上网
场效应管增强型N-MOS
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⑦全电路测量与调试
• 1、对单元电路检查、测量并记录。 • 2、用示波器观察各主要测试点的波形、测
在电枢中串入专用电阻，电阻增大则转速下降T， 因此 n 只能下调。
特点：(1) 设备简单，操作方便。 (2)机械特性软，稳定性差。 (3)能量损耗大，只用于小型直流机。
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2、 改变电压调速
由转速公式知：
调电压U，n0变化，但斜 率不变，所以调速特性
nn00'
n
是一组平行曲线。
n0"
电 压 降 低
他励直流电机的调速
他励直流电动机的转
速公式：
n E U IR CE CE
式中：U为他励电动的电枢电压
I为电枢电流
E为电枢电动势
R为电枢回路的总电阻
n为电机的转速
Φ为励磁磁通
CE为由电机结构决定的电动势系数
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n E U IR CE CE
他励直流电动机的调速方式有三种： 1、电枢回路串电阻的变电阻调速， 2、改变电枢电压的变电压调速 3、减小气隙磁通量的弱磁调速。
改变电压调速的特点:
0
Tc
特性曲线 T
(1)工作时电压不允许超过UN ，所以调速
只能向下调。
(2)机械特性较硬，并且电压降低后硬度不 变，稳定性好。
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3、 改变磁通调速
保持电枢电压U不变，改变励磁电流If (调Rf)以
改变磁通 。
采用减少励磁电流(减弱磁通)的方法调速, 即
Rf If n 改变时的机械特性如图。
单相220V 直流180V 直流30A
励磁电压 励磁电流 调速范围 静差率
单相180V
直流1A
直流180V
s<10%
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5、KZD-Ⅱ型直流调速系统的组成框图
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KZD-Ⅱ型直流调速系统的组成框图及调节过 程
中新口腔
KZD-Ⅱ型直流调速系统的升级、改造
实际操作过程参考
任务： 1、 分析KZD-II型直流调速系统各单元电路的原理 ，检查分析电路设计中的缺陷。 2、在保证原电路功能基础上，提出系统改进意见 ，并重新设计系统工作原理图。 3、选择电子、电器元器件并逐步对单元电路进造 试验。 4、对现有的直流调速系统进实际改造、安装与调 试。 5、绘制修改后电路原理图、写出改进电路工作原 理和系统使用说明书。
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1、 检查分析电路设计中的缺陷
①电压负反馈和给定电压反极性串联，为提高电路性能 ，建议用比例调节器代替原来的放大和比较节。
②系统供电电源稳定性差、输出电流小、电源降压电阻 功耗大，抗干扰性能差，建议对电源电路进行改进。
③电路中脉冲变压器作为主、控电路隔离变压器，建议 改用光电耦合器，用来减小脉冲信号的失真和脉冲波 引起的铁损。
参考教材 电子技术基础 维修电工 电机与变压器
光电光电耦合器 半导体变流技术 电力电子技术 元器件手中册新口上腔网
④反馈信号用光电耦合电路取样。
参考教材
电子技术基础 维修电工（技师 高级技师） 半导体变流技术 电力电子技术 自动控制原
理 上网
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⑤可控整流电路和电机励磁电源的 改进
• 参考教材 • 电子技术基础 维修电工（技
参考教材
电子技术基础 维修电工（技师 高级技师） 数电模电相关书籍 电源
技术等
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③用光电耦合器代替脉冲变压器
1、设计电原理图、分析工作原理，确保电路的可行性。 2、先查找相关元器件的技术参数，后确定改造用元器件参数。 3、对改进后电路进行实际安装、调试和试运行，实际测量数据、波形 并记录。 4、试运行成功后再对系统电路进行改造。
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2、调速系统的组成框图
由图可见，该系统的控制对象是直流电动机M， 被控量是电动机的转速n，晶闸管触发及整流电路为 功率放大和执行环节，由运算放大器构成的比例调 节器为电压放大和电压(综合)比较环节，电位器RP1 为给定元件，测速发电机TG与电位器RP2为转速检 测元件。该调速系统的组成框图如下:
流电动机驱动。
直流电机的优点：
(1) 调速性能好, 调速范围广, 易于平滑调节。
(2) 起动、制动转矩大, 易于快速起动、停车。
(3) 易于控制。 应用:
1) 轧钢机、电气机车、中大型龙门刨床、矿山竖井 提升机以及起重设备等调速范围大的大型设备。
2) 用蓄电池做电源的地方，如汽车、拖拉机等
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一、直流电动机基本控制原理
④电路中反馈信号直接在主电路取样，设备维护和检修 时有安全隐患，建议用光电耦合器隔离取样。
⑤可控整流电路和电机励磁电源有改进空间。 ⑥手动调速旋纽使用时间长了会接触不良，影响系统稳
定，建议用触摸式电压调节器来改进。
中新口腔
2、在原电路基础上提出改进意见，并重新绘
制系统原理图。
• ①用比例调节器代替原来的放大和比 较节。
• （4）三相（或单相）晶闸管 – 转速单闭环 调速系统原理图。
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课题:直流电机调速系统升级 、改造
1、直流电动机基本控制原理简介 2、直流调速控制线路原理简介 3、直流电动机自动调速控制线路的改 造。
一个还须研讨的导 向课题
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引言
•
直流电动机虽然比三相交流异步电动机结构
复杂，维修也不便，但由于它的调速性能较好和
起动转矩较大，因此，对调速要求较高的生产机
械或者需要较大起动转矩的生产机械往往采用直
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这就是所谓的电 源—电动机调速 系统（V—M） 系统，它属于开 环系统。
用晶闸管触发可控整流电 路实现电枢电压可调，从而达到 改 变电机转速的目的。
•
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1、转速负反馈晶闸管直流调速系统的组成
电源及晶闸管电路
触发
给
电路
定 电 位 器
电 动 机
比较环节+比例调节器
测速电机
电流 载止 比较 电路
波形的P-P值。 • 3、测可控整流输出的电压变化范围。 • 4、带负载试车调试、确定调试后的元件参
数。 • 5、整修工艺。 • 6、写设备使用说明书。
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巡回检查
巡回指导 1、对学生解决问题的方案进行检查。 2、对学生提出的方案进行论证可行性。 3、对学生提出的电路改进方案的解决步骤、解决
要点进行说明。 4、对学生改造完成后的调速设备进行测量和试运
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3、系统的自动调节过程
电网波动 负载波动
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4、KZD-Ⅱ型直流调速系统分析(略)
此为小容量晶闸管直流调 速装置，适用于4kW以下 直流电动机无级调速。系 统的主回路采用单相桥式 半控整流线路。具有电流 截止负反馈、电压负反馈 和电流正反馈（电动势负 反馈）。具体数据如下：
交流电源电压 整流输出电压 最大输出电流