并励直流电动机的调速特性
并励直流电动机的调速特性
一、实验目的
掌握直流并励电动机的调速方法。
二、预习要点
直流电动机调速原理是什么？
三、实验项目
测定并励直流电动机的调速特性
（1）改变电枢电压调速
保持U=U N、I f=I fN=常数，T2=常数，
测取n=f（U a）。
（2）改变励磁电流调速
保持U=U N，T2=常数，测取n=f（I f）。
四、实验方法
1、实验设备
2、屏上挂件排列顺序
D31、D42、D51、D31、D44
3、调速特性
（1）按图1接线。校正直流测功机 MG按他励发电机连接，在此作为直流电动机M的负
载，用于测量电动机的转矩和输出功率。R
f1选用D44的900Ω电阻两只相串联。R
f2
选用D42
的900Ω电阻两只相串联。R
1用D44的90Ω电阻两只相串联。R
2
选用D42的900Ω串联900
Ω再加900Ω串联900Ω共3600Ω阻值。图1 并励直流电动机接线图
DJ15 DJ23
（2）改变电枢端电压的调速
1）直流电动机M运行后，将电阻R1调至零，I f2调至校正值，再调节负载电阻R2、电枢电压及磁场电阻R f1，使M的U=U N，I=0.5I N，I f＝I fN记下此时MG的I F值。
2）保持此时的I F值（即T2值）和I f＝I fN不变，逐次增加R1的阻值，降低电枢两端的电压U a，使R1从零调至最大值，每次测取电动机的端电压U a，转速n和电枢电流I a。
3）共取数据8-9组，记录于表2中
表2 I f＝I fN＝mA T2＝N·m
（3）改变励磁电流的调速
1）直流电动机运行后，将M的电枢串联电阻R1和磁场调节电阻R f1调至零，将MG的磁场调节电阻I f2调至校正值，再调节M的电枢电源调压旋钮和MG的负载，使电动机M的U=U N，I＝0.5I N，记下此时的I F值。
2）保持此时MG的I F值（T2值）和M的U＝U N不变，逐次增加磁场电阻阻值：直至n ＝1.3n N，每次测取电动机的n、I f和I a。共取7－8组记录于表3中。
表3 U＝U N＝V T2＝N·m
五、实验报告
绘出并励电动机调速特性曲线n＝f（U a）和n=f（I f）。分析在恒转矩负载时两种调速的电枢电流变化规律以及两种调速方法的优缺点。
六、思考题
1、当电动机的负载转矩和励磁电流不变时，减小电枢端电压，为什么会引起电动机转速降低？
2、当电动机的负载转矩和电枢端电压不变时，减小励磁电流会引起转速的升高，为什么？
3、并励电动机在负载运行中，当磁场回路断线时是否一定会出现“飞车”？为什么？
他励、串励、并励、复励直流电动机的机械特性_及其工作特性与应用领域1
他励、串励、并励、复励直流电动机的机械 特性，及其工作特性与应用领域 一、他励直流电动机的机械特性，及其工作特性与应用领域 图中：n0为理想空载转速 n’0是实际空载转速。 他励电机的机械特性曲 线斜率小，机械硬度高。 他励直流电动机工作特性 1. 转速特性 2. 转矩特性 T T C C '=Φ 3. 效率特性 a a e e R U n I C C = + Φ Φ e T a T a T C I C I '==Φ2Fe mec Cuf a a a c 21a f 2Δ100%1() p p p I R I U P P U I I ??++++η= ?=- ?? +? ?
应用领域 他励电动机常用于转速不受负载影响又便于在大范围内调速的生产机械。如大型车床、龙门刨床。 二、串励直流电动机的机械特性， 串励电动机的机械特性为双曲线， 转速随转矩的增加而下降速率很快，称为软特性 Rj=0为自然机械特性 Rj不等于零为人工机械特性 工作特性
电动势平衡方程式 电动势公式 转矩平衡方程式 转矩公式 （其中，R fc 为串励绕组电阻） 应用领域 串励电机因转速可调范围广，启动扭矩大的特点被广泛的应用于电动工具，厨房用品，地板护理产品领域。 a e a a E C n C I n '==Φe 20 T T T =+2e T a T a T C I C I '==Φa e f C C K '=T T f C C K '=2e 200 602πP T T T T n =+=+?
三、并励直流电动机的机械特性 n0为理想空载转速,与端电压有关， 直线斜率k<0,表明n是T的减函数， 其下降速率与调节电阻Rj大小有关。 Rj=0为自然机械特性 Rj不等于零为人工机械特性 Rj=0时，特征曲线接近于水平线，表示硬特性。即硬度高。工作特性
直流电动机调速课程设计
《电力拖动技术课程设计》报告书 直流电动机调速设计 专业：电气自动化 学生姓名： 班级： 09电气自动化大专 指导老师： 提交日期： 2012 年 3 月
前言 在电机的发展史上，直流电动机有着光辉的历史和经历，皮克西、西门子、格拉姆、爱迪生、戈登等世界上著名的科学家都为直流电机的发展和生存作出了极其巨大的贡献，这些直流电机的鼻祖中尤其是以发明擅长的发明大王爱迪生却只对直流电机感兴趣，现而今直流电机仍然成为人类生存和发展极其重要的一部分，因而有必要说明对直流电机的研究很有必要。 早期直流电动机的控制均以模拟电路为基础，采用运算放大器、非线性集成电路以及少量的数字电路组成，控制系统的硬件部分非常复杂，功能单一，而且系统非常不灵活、调试困难，阻碍了直流电动机控制技术的发展和应用范围的推广。随着单片机技术的日新月异，使得许多控制功能及算法可以采用软件技术来完成，为直流电动机的控制提供了更大的灵活性，并使系统能达到更高的性能。采用单片机构成控制系统，可以节约人力资源和降低系统成本，从而有效的提高工作效率。 直流电动机具有良好的起动、制动性能，宜于在大范围内平滑调速，在许多需要调速或快速正反向的电力拖动领域中得到了广泛的应用。从控制的角度来看，直流调速还是交流拖动系统的基础。早期直流电动机的控制均以模拟电路为基础，采用运算放大器、非线性集成电路以及少量的数字电路组成，控制系统的硬件部分非常复杂，功能单一，而且系统非常不灵活、调试困难，阻碍了直流电动机控制技术的发展和应用范围的推广。随着单片机技术的日新月异，使得许多控制功能及算法可以采用软件技术来完成，为直流电动机的控制提供了更大的灵活性，并使系统能达到更高的性能。采用单片机构成控制系统，可以节约人力资源和降低系统成本，从而有效的提高工效率。
实验一 他励直流电动机的起动与调速
上海开放大学 电气传动技术及应用 实验一他励直流电动机的起动与调速 实验报告 分校：_____ _____ 班级：__________________ 学生姓名：__________________ 学号：__________________ 实验成绩：__________________ 批阅教师：__________________ 实验日期年月日
实验一他励直流电动机的起动与调速 一、实验目的 1、学习电机实验的基本要求与安全操作注意事项。 2、认识在直流电机实验中所用的电机、仪表、变阻器等组件及使用方法。 3、熟悉他励电动机(即并励电动机按他励方式)的接线、起动、改变电机转向与调速的方法。 二、实验项目 1、了解DD01电源控制屏中的电枢电源、励磁电源、校正过的直流电机、变阻器、多量程直流电压表、电流表及直流电动机的使用方法。 2、用伏安法测直流电动机和直流发电机的电枢绕组的冷态电阻。 3、直流他励电动机的起动、调速及改变转向。 三、实验设备及控制屏上挂件排列顺序 1 2、控制屏上挂件排列顺序 D31、D42、D41、D51、D31、D44 四、实验说明及操作步骤 1、由实验指导人员介绍DDSZ-1型电机及电气技术实验装置各面板布置及使用方法，讲解电机实验的基本要求，安全操作和注意事项。 2、用伏安法测电枢的直流电阻
图1-1 测电枢绕组直流电阻接线图 （1）按图1-1接线，电阻R 用D44上1800Ω和180Ω串联共1980Ω阻值并调至最大。A 表选用D31直流、毫安、安培表，量程选用5A 档。开关S 选用D51挂箱。 （2）经检查无误后接通电枢电源，并调至220V 。调节R 使电枢电流达到0.2A （如果电流太大，可能由于剩磁的作用使电机旋转，测量无法进行；如果此时电流太小，可能由于接触电阻产生较大的误差），迅速测取电机电枢两端电压U 和电流I 。将电机分别旋转三分之一和三分之二周，同样测取U 、I 三组数据列于表1-1中。 （3）增大R 使电流分别达到0.15A 和0.1A ，用同样方法测取六组数据列于表1-1中。 取三次测量的平均值作为实际冷态电阻值 ) (3 1 321a a a a R R R R ++=
串励直流电动机工作原理
串励直流电动机工作原理 一、清点人数，记考勤 二、复习上节课相关知识 三、引入新课 1、组成：由定子、转子、电刷和换向器组成，如图2所示转子（电枢）：产 生电磁转矩。 转子（磁场）：产生磁场。 电刷：将直流电引入到电枢中。 换向器：保证同一磁极下电流的方向一致 1 —风扇； 2 —机座； 3 —电枢；4—主磁极；5 —电刷；6 —换向器；7 —接线板；8
—出线盒；9 —换向极；10 —端盖 图2直流电动机的组成 2、电动机的工作原理 基本工作原理：通电导体在磁场中产生电磁力，使导体产生旋转运动，实现了电能与机械能的转变。 工作情况：当蓄电池电流经过电刷引入电枢后，在线圈中有电流流过，方向如图所示根据左手定则，可以确定电磁力的方向，可见线圈在电磁力的作用下沿逆时针方向旋转。当线圈旋转过半圈后，两个换向片更换了接触的电刷，流过线圈的电流也发生了改变，但是电磁力矩的方向没有改变，这样就保证了电机始终向一个方向旋转，如图3所示。 图3直流电动机的工作原理 3、电动机的工作特性工作特性：直流串励式电动机的力矩M、转速n和功率P随电 枢电流变化的规律，如图4所示
空转制动 图4直流电动机的特性 转矩特性: 定义：电动机的转矩与电动机电流之间的关系 分析： ⑴起动瞬间，制动状态，电流值最大，电枢转速为零，力矩也相应达到最大值。且力矩与电流的平方成正比，因此力矩最大，易于发动机的起动。这就是汽车采用直流串励式电动机的主要原因。 ⑵随着转速的提高，力矩不断下降。 转速特性: 定义：电动机的转速与电动机电流之间的关系分析： ⑴当电枢电流增加时，电压降Is习R增加，在磁路未饱和时，①的值也增加，故n急剧下降。 ⑵直流串励电动机另一特性：重载时转速低，可保证发动机的安全起动，而在轻载时转速高，易造成飞车
直流电动机的人为机械特性(精)
直流电动机的人为机械特性 直流电动机可以通过改变电枢回路电阻、电枢电源电压、励磁磁通等方法使机械特性发生变化，以适应负载和工艺的要求。参数改变后对应的机械特性称为人为机械特性。下面以他励直流电动机为例说明三种人为机械特性。 （1）电枢回路串电阻的人为机械特性 电枢加额定电压U N ，每极磁通为额定值φN ，电枢回路串入电阻R 后，机械特性表达式为 T C C R R C U n N T e a N e N 2Φ+-Φ= 电枢串入电阻(R)值不同时的人为机械特性如图1所示。 图1 电枢回路串电阻的人为机械特性 图2 改变电枢电压的人为机械特性 显然，理想空载转速Φ=e C U n 0，与固有机械特性的n 0相同，斜率2 Φ=T e a C C R α与电枢回路电阻有关，串入的阻值越大，特性越倾斜。 电枢回路串电阻的人为机械特性是一组放射形直线，都过理想空载转速点。 （2）改变电枢电压的人为机械特性 保持每极磁通为额定值不变，电枢回路不串电阻，只改变电枢电压时，机械特性表达式为 T C C R C U n N T e a N e 2Φ-Φ= 电压U 的绝对值大小不能比额定值高，否则绝缘将承受不住，但是电压方向可以改变。改变电压大小的人为机械特性见图32所示。
显然，U 不同，理想空载转速Φ =e C U n 0随之变化，并成正比关系，但是斜率都与固有机械特性斜率相同，因此各条特性彼此平行。 改变电压U 的人为机械特性是一组平行直线。 （3）减少气隙磁通量的人为机械特性 减少气隙每极磁通的方法是用减小励磁电流来实现的。由于电动机磁路接近于饱和，增大每极磁通难以做到，改变磁通时，都是减少磁通。 图3 减少气隙磁通量的人为机械特性 电枢电压为额定值不变。电枢回路不串电阻，仅改变每极磁通的人为机械特性表达式为 T C C R C U n T e a e N 2Φ-Φ= 显然理想空载转速n 0 ∝Φ1，Φ越小，n 0越高；而斜率α∝21Φ ，Φ越小，特性越倾斜。改变每极磁通的人为机械特性如图3所示，是既不平行又不呈放射形的一组直线。
直流电动机分类
直流电动机分类 直流电动机按结构及工作原理可划分：（1）无刷直流电动机和（2）有刷直流电动机。 （1）无刷直流电动机：无刷直流电动机是将普通直流电动机的定子与转子进行了互换。其转子为永久磁铁产生气隙磁通：定子为电枢，由多相绕组组成。在结构上，它与永磁同步电动机类似。无刷直流电动机定子的结构与普通的同步电动机或感应电动机相同．在铁芯中嵌入多相绕组(三相、四相、五相不等)．绕组可接成星形或三角形，并分别与逆变器的各功率管相连，以便进行合理换相。转子多采用钐钴或钕铁硼等高矫顽力、高剩磁密度的稀土料，由于磁极中磁性材料所放位置的不同．可以分为表面式磁极、嵌入式磁极和环形磁极。由于电动机本体为永磁电机，所以习惯上把无刷直流电动机也叫做永磁无刷直流电动机。 （2）有刷直流电动机可划分：（2.1）永磁直流电动机和（2.2）电磁直流电动机。 （2.1）永磁直流电动机划分：稀土永磁直流电动机、铁氧体永磁直流电动机和铝镍钴永磁直流电动机。 （2.1.1）稀土永磁直流电动机：体积小且性能更好，但价格昂贵，主要用于航天、计算机、井下仪器等。 （2.1.2）铁氧体永磁直流电动机：由铁氧体材料制成的磁极体,廉价，且性能良好，广泛用于家用电器、汽车、玩具、电动工具等领域。 （2.1.3）铝镍钴永磁直流电动机：需要消耗大量的贵重金属、价格较高，但对高温的适应性好，用于环境温度较高或对电动机的温度稳定性要求较高的场合。 （2.2）电磁直流电动机划分：串励直流电动机、并励直流电动机、他励直流电动机和复励直流电动机。 （2.2.1）串励直流电动机：电流串联，分流，励磁绕组是和电枢串联的，所以这种电动机内磁场随着电枢电流的改变有显著的变化。为了使励磁绕组中不致引起大的损耗和电压降，励磁绕组的电阻越小越好，所以直流串励电动机通常用较粗的导线绕成，他的匝数较少。 （2.2.2）并励直流电动机：并励直流电机的励磁绕组与电枢绕组相并联，作为并励发电机来说，是电机本身发出来的端电压为励磁绕组供电；作为并励电动机来说，励磁绕组与电枢共用同一电源，从性能上讲与他励直流电动机相同。 （2.2.3）他励直流电动机：励磁绕组与电枢没有电的联系，励磁电路是由另外直流电源供给的。因此励磁电流不受电枢端电压或电枢电流的影响。 （2.2.4）复励直流电动机：复励直流电机有并励和串励两个励磁绕组，若串励绕组产生的磁通势与并励绕组产生的磁通势方向相同称为积复励。若两个磁通势方向相反，则称为差复励。
a他励直流电动机调速过程及其特点的分析DOC
《电机学》研究性报告 他励直流电动机调速过程及其特点的分析 学院：电气工程学院 姓名：李静怡 学号：11291240 班级：电气1108班 指导老师：郭芳
目录 一、训练载体研究内容.................................... ３ 二、生产机械负载类型的种类和特点........................ ３ （一）恒转矩负载特性................................. ３（二）恒功率负载特性................................. ４（三）通风机类负载特性............................... ４三、基于他励直流电动机的三种调速方法.................... ５ （一）电枢回路串电阻调速............................. ５（二）降低电源电压调速............................... ６（三）弱磁调速....................................... ７四、他励直流电动机调速过程对电磁转矩和电磁功率的限制 .... ８ （一）电枢回路串电阻调速............................. ８ 1、改变0R对电磁转矩的影响..................... ８ 2、改变0R对电磁功率的影响..................... ９ （二）降低电源电压调速............................. １０ 1、改变0U对电磁转矩的影响................... １０ 2、改变0U对电磁功率的影响................... １２ （三）弱磁调速..................................... １３ 1、改变励磁电流f I对电磁转矩的影响............ １３ 2、改变励磁电流f I对电磁功率的影响............ １４ 五、调速方法与负载类型的配合.......................... １５ 六、对本次研究性训练的总结分析........................ １６
他励直流电动机的机械特性
他励直流电动机的机械特性 一、实验目的 了解和测定他励直流电动机在各种运转状态的机械特性 二、预习要点 1、改变他励直流电动机机械特性有哪些方法？ 2、他励直流电动机在什么情况下，从电动机运行状态进入回馈制动状态？他励直流电动机回馈制动时，能量传递关系，电动势平衡方程式及机械特性又是什么情况？ 3、他励直流电动机反接制动时，能量传递关系，电动势平衡方程式及机械特性。 三、实验项目 1、电动及回馈制动状态下的机械特性 2、电动及反接制动状态下的机械特性 3、能耗制动状态下的机械特性 四、实验方法 1、实验设备 2、屏上挂件排列顺序 D51、D31、D42、D41、D31、D44 按图1接线，图中M用编号为DJ15的直流并励电动机(接成他励方式)，MG用编号为DJ23的校正直流测功机，直流电压表V1、V2的量程为1000V，直流电流表A1、A3的量程为200mA，A2、A4的量程为5A。R1、R2、R3、及R4依不同的实验而选不同的阻值。 3、R2=0时电动及回馈制动状态下的机械特性
(1) R 1、R 2分别选用D44的1800Ω和180Ω阻 值，R 3选用D42上4 只900 Ω串联共3600Ω阻值，R 4 选用D42上1800Ω再加上D41上6只90Ω串联共2340Ω阻值。 (2) R 1阻值置最小位置，R 2、R 3及R 4阻值置最大位置，转速表置正向1800r/min 量程。开关S 1、S 2选用D51挂箱上的对应开关，并将S 1合向1电源端，S 2合向2'短接端。 (3) 开机时需检查控制屏下方左、右两边的“励磁电源”开关及“电枢电源”开关都须在断开的位置，然后按次序先开启控制屏上的“电源总开关”，再按下“开”按钮，随后接通“励磁电源”开关，最后检查R 2阻值确在最大位置时接通“电枢电源”开关，使他励直流电动机M 起动运转。调节“电枢电源”电压为 220V ；调节R 2阻值至零位置，调节R 3阻值，使电流表A 3为100mA 。 (4) 调节电动机M 的磁场调节电阻R 1阻值，和电机MG 的负载电阻R 4阻值(先调节D42上1800Ω阻值，调至最小后应用导线短接)。使电动机M 的n=n N =1600r/min ，I N =I f +I a =1.2A 。此时他励直流电动机的励磁电流I f 为额定励磁电流I fN 。保持U=U N =220V ，I f =I fN ，A 3表为100mA 。增大R 4阻值，直至空载(拆掉开关S 2的2'上的短接线)，测取电动机M 在额定负载至空载范围的n 、I a ，共取8-9组数据记录于表1中。 (5) 在确定S 2上短接线仍拆掉的情况下，把R 4调至零值位置(其中D42上1800Ω阻值调至零值后用导线短接)，再减小R 3阻值，使MG 的空载电压与电枢电源电压值接近相等 (在开关S 2两端测)，并且极性相同，把开关S 2合向1'端。 (6) 保持电枢电源电压U=U N =220V ，I f =I fN ，调节R 3阻值，使阻值增加，电动机转速升高，当A 2表的电流值为0A 时，此时电动机转速为理想空载转速（此时转速表量程应打向正向3600r/min 档），继续增加R 3阻值，使电动机进入第二象限回馈制动状态运行直至转速约为1900 r/min ，测取M 的n 、I a 。共取8～9组数据记录于表2中。 电枢电源 图 1他励直流电动机机械特性测定的实验接线图
直流他励电动机机械特性.
实训三直流他励电动机机械特性 自动化0933班徐林 一．实验目的 了解直流电动机的各种运转状态时的机械特性 二．预习要点 1．改变他励直流电动机械特性有哪些方法？ 2．他励直流电动机在什么情况下，从电动机运行状态进入回馈制动状态？他励直流电动机回馈制动时，能量传递关系，电动势平衡方程式及机械特性又是什么情况？ 3．他励直流电动机反接制动时，能量传递关系，电动势平衡方程式及机械特性。 三．实验项目 1．电动及回馈制动特性。 2．电动及反接制动特性。 3．能耗制动特性。 四．实验设备及仪器 1．实验台主控制屏。 2．电机导轨及转速表 3．三相可调电阻900Ω（NMEL-03） 4．三相可调电阻90Ω（NMEL-04） 5．旋转指示灯及开关板（NMEL-05B） 6、直流电压、电流、毫安表（NMEL-06A） 7．电机起动箱（NMEL-09） 8．直流电机仪表、电源（含在主控制屏左下方，MMEL-18） 五．实验方法及步骤 1．电动及回馈制动特性 接线图如图5-1 M为直流发电机M01作电动机使用（接成他励方式）。 G为直流并励电动机M03（接成他励方式），U N=220V，I N=1.1A，n N=1600r/min; 直流电压表V1为MMEL-18中220V可调直流稳压电源自带，V2的量程为300V （NMEL-06A）；
直流电流表mA 1、A 1分别为MMEL-18中220V 可调直流稳压电源自带毫安表、安倍表； mA 2、A 2分别选用量程为200mA 、5A 的毫伏表、安培表。 R 1选用900Ω欧姆电阻（NMEL-03） R 2选用180欧姆电阻（NMEL-04中两90欧姆电阻相串联） R 3选用3000Ω磁场调节电阻（NMEL-09） R 4选用2250Ω电阻（用 NMEL-03中两只900Ω电阻相 并联再加上两只900Ω电阻相串联） 开关S 1、S 2选用 NMEL-05B 中的双刀双掷开关。 按图5-1接线，在开启电源前，检查开关、电阻等的设置； （1）开关S 1合向“1”端，S 2合向“2”端。 （2）电阻R 1至最小值，R 2、R 3、R 4阻值最大位置。 （3）直流励磁电源船形开 关和220V 可调直流稳压电源船形开关须在断开位置。 实验步骤。 a ．按次序先按下绿色“闭合”电源开关、再合励磁电源船 型开关和220V 电源船形开关， 使直流电动机M 起动运转，调 节直流可调电源，使V 1读数为U N =220伏，调节R 2阻值至零。 b ．分别调节直流电动机M 的磁场调节电阻R 1，发电机G 磁场调节电阻R 3、负载电阻R 4（先调节相串联的900Ω电阻旋钮，调到零用导线短接以免烧毁熔断器，再调节900Ω电阻相并联的旋钮），使直流电动机M 的转速n N =1600r/min ，I f +I a =I N =0.55A ，此时I f =I fN ，记录此值。 c ．保持电动机的U=U N =220V ，I f =I fN 不变，改变R 4及R 3阻值，测取M 在额定负载至空载范围的n 、I a ，共取5-6组数据填入表中。 表5-1 U N =220伏 I fN = 0.075 A I a （A ） 0.4 0.37 0.34 0.30 0.28 0.26 n （r/min ） 1782 1802 1807 1813 1818 1818 d ．折掉开关S 2的短接线，调节R 3，使发电机G 的空载电压达到最大（不超过220伏），并且极性与电动机电枢电压相同。 e ．保持电枢电源电压U=U N =220V ，I f =I fN ，把开关S 2合向“1”端，把R 4值减小，直至为零（先调节相串联的900Ω电阻旋钮，调到零用导线短接以免烧毁熔断器）。再调节R 3阻值使阻值逐渐增加，电动机M 的转速升高，当A 1表的电流值为0时，此时电动机转速为理想空载转速，继续增加R 3阻值，则电动机进入第二象限回馈制动状态运行直至电流接近0.8倍额定值（实验中应注意电动机转速不超过2100转/分）。 测取电动机M 的n 、I a ，共取5-6组数据填入表5-2中。 电动及回馈制动特性 图5-2 直流他励电动机I 图5-1 直流他励电动机机械特性测定接线图R 直 流电 机 励磁 电 源 R 1U 可调直 流稳压 电 源 S V 11 112f R 32S A G M A I a 21V 22 R 421直流电动机M01同步发电机M08mA 2mA 1
他励直流电动机的调速
摘要 随着工业的不断发展，电动机的需求会越来越大，电动机的应用越来越广泛，电动机的操作系统是一个非常庞大而复杂的系统，它不仅为现代化工业、家庭生活和办公自动化等一系列应用提供基本操作平台，而且能提供多种应用服务，使人们的生活质量有了大幅度的提高，摆脱了人力劳作的模式。而电动机主要应用于工业生产的自动化操作中是电动机的主要应用之一，因此本课程设计课题将主要以在工业中电动机调速方法的应用过程可能用到的各种技术及实施方案为设计方向，为工业生产提供理论依据和实践指导。 关键词：他励直流电动机；调速；机械特性
目录 1 引言 (1) 2 直流电动机 (1) 2.1 直流电动机的介绍 (1) 2.2 直流电动机的分类 (1) 3 他励直流电动机 (2) 3.1 他励直流电动机的基本工作原理 (2) 3.2 他励直流电动机的机械特性 (3) 4 他励直流电动机的调速 (5) 4.1 调速的基本概念 (5) 4.2 调速的指标 (5) 4.3 调速的方式 (7) 4.3.1 电枢串电阻调速 (7) 4.3.2 改变电枢电源电压调速 (7) 4.3.3改变励磁电流调速 (8) 5实例分析 (9) 6结论 (11) 参考文献 (12) 致谢 (13)
1 引言 现代工业中，有大量的生产机械，要求能改变工作速度。例如金属切削机床，由于加工工件的材料和精度要求不同，速度也就不同。又如轧钢机，当轧制不同品种和不同厚度的钢材时，也必须采用不同的最佳速度。所谓调速就是在一定的负载下，根据生产的需要人为地改变电动机的转速。这是生产机械经常提出的要求。调速性能的好坏往往影响到生产机械的工作效率和产品质量。所以直流电动机的调速在生产工作中起着至关重要的作用。 2 直流电动机 2.1 直流电动机的介绍 直流电动机是人类最早发明和应用的一种电机。直流电动机以其结构复杂、价格较贵、体积较大、维护较难而使得其应用受到了影响。随着交流电动机变频调速系统的发展，在不少应用领域中已为交流电动所取代。但是直流电动机又以起动转矩大、转速性能好、自动控制方便而著称，因此，在工业等应用领域中仍占有一席之地。在四种直流电动机中，他励直流电动机应用最广泛。 2.2 直流电动机的分类 根据直流电动机的励磁方式，可以将其分为以下几种类型。 1、他励直流电动机 励磁绕组与电枢绕组采用两个电源供电，各有了各的电源开关，没有直接的电源联系，如图2-1（a）所示，电枢电流Ia由电枢端电压U决定，而励磁电流I f由励磁绕组端电压 U1决定。 2、并励直流电动机 励磁绕组和电枢绕组并联，采用同一个电源U供电，由一个开关控制，如图2-1（b）所示。其特点是励磁绕组的电压即为电枢电压，电源电流为电枢电流Ia与励磁电流I f之和。为了降低损耗，并励直流电动机的励磁电流一般较小，约为电枢电流的5%；为保证足够的磁通，励磁绕组一般导线较细，匝数多，电阻大。 3、串励直流电动机 励磁绕组与电枢绕组串联之后，外接一个直流电源，由一个开关控制，如图2-1（c）所示。其特点是励磁电流I f与电枢电流Ia相同，这个电流一般较大，所以串励直流电动机的励磁绕组导线较粗，匝数少，电阻小。 4、复励直流电动机 这种电动机中既有串励又有并励，一部分励磁绕组与电枢绕组串联，另一部分励磁绕组再与电枢绕组并联，如图2-1（d）所示。其特点是电动机的主磁通由这两个励磁绕组共
他励直流电动机的机械特性曲线的分析
浅析：他励直流电动机的机械特性 在电源电压U 和励磁电路的电阻R f 为常数的条件下，表示电动机的转矩n 和转矩之间的关系n=f （T ）曲线，称为机械特性曲线。利用机械特性和负载转矩特性可以确定拖动系统的稳定转速，在一定条件下还可以利用机械特性和运动方程式分析拖动系统的动态运动情况，如转速、转矩及电流随时间的变化规律。可见，电动机的机械特性对分析电力拖动系统的启动、调速、制动等运行性能是十分重要的。 下图是他励直流电动机的电路原理图，他励直流电动机的机械特性方程式，可由他励直 流电动机的基本方程式导出。由公式 ， 和 导出机械特性方程式 ( 1-1 ) 他励直流电动机电路原理图 当电源电压U =常数，电枢回路总电阻R ＝常数，励磁磁通Φ＝常数时，电动机的机械特性如下图所示，是一条向下倾斜的直线，这说明加大电动机的负载，会使转速下降。特性 曲线与纵轴的交点为n 0时的转速，称为理想空载转速。 他励直流电动机的机械特性 实际上，当电动机旋转时，不论有无负载，总存在有一定的空载损耗和相应的空载转矩， 而电动机的实际空载转速 将低于n 0。由此可见式（1-1）的右边第二项即表示电动机带负载后的转速降，用 表示，则 ( 1-2 ) 式中 β——机械特性曲线的斜率。 β越大， 越大，机械特性就越“软”，通常称β大的机械特性为软特性。一般他励电动机在电枢没有外接电阻时，机械特性都比较“硬”。 机械特性的硬度也可用额定转速调整率△n N %来说明，转速调整率小，则机械特性硬度就高。 电动机的机械特性分为固有机械特性和人为机械特性 。 固有机械特性是当电动机的电枢工作电压和励磁磁通均为额定值，电枢电路中没有串入附加电阻时的机械特性，其方程式为 固有机械特性如下图中的 曲线 所示，由于 较小，故他励直流电动机固有机械特性较“硬”。 他励直流电动机串电阻时的机械特性 人为机械特性是人为地改变电动机电路参数或电枢电压而得到的机械特性，即改变公式（1-1）中的参数所获得的机械特性，一般只改变电压、磁通、附加电阻中的一个，他励电动机有下列三种人为机械特性。 （1） 枢串电阻时的人为机械特性 此时 ，人为机械特性的方程式 与固有特性相比，理想空载转速n 0不变，但是，转速降△n 增大 。R pa 越大，△n 也越大，特性变“软”,这类人为机械特性是一组通过 n 0 ,但具有不同斜率的直线。 如下图所示 （2） 改变电枢电压时的人为机械特性 a a a R I E U + =n E a Φe C =φa T em I C T =em T R U n 2T e e C C C ΦΦ-=Φ e 0C U n =0 n 'n ?em em T T R n βΦ==?2T e C C n ?em N a N N T R U n 2T e e C C C ΦΦ-=pa a N N R R R U U +===,,ΦΦem N pa a N N T R R U n 2T e e C C C ΦΦ+-=0=pa R N ΦΦ=
直流串励式起动机
一选择题 1、直流串励式起动机中的“串励”是指（B ）。 A 吸引线圈和保持线圈串联连接 B 励磁绕组和电枢绕组串联连接 C 吸引线圈和电枢绕组串联连接 2、下列不属于起动机控制装置作用的是（ B ）。 A 使可动铁心移动，带动拨叉使驱动齿轮和飞轮啮合或脱离 B 使可动铁心移动，带动接触盘使起动机的两个主接线柱接触或分开 C 产生电磁力，使起动机旋转 3、永磁式起动机中用永久磁铁代替常规起动机的（ B ）。 A 电枢绕组 B 励磁绕组 C 电磁开关中的两个线圈 4、起动机空转的原因之一是（ B ）。 A 蓄电池亏电 B 单向离合器打滑 C 电刷过短 5、下列不会引起起动机运转无力的是（ A ）。 A 吸引线圈断路 B 蓄电池亏电 C 换向器脏污 D 电磁开关中接触片烧蚀、变形 6、在起动机的解体检测过程中，（ A ）是电枢的不正常现象。 A 换向器片和电枢轴之间绝缘 B 换向器片和电枢铁心之间绝缘 C 各换向器片之间绝缘 7、在判断起动机不能运转的过程中，在车上短接电磁开关端子30和端子C时，起动机 不运转，说明故障在（ B ）。 A 起动机的控制系统中 B 起动机本身 C 不能进行区分 8、在（ A ）起动机中，采用直推的方式使驱动齿轮伸出和飞轮齿圈啮合。 A 常规起动机 B 平行轴式减速起动机 C 行星齿轮式减速起动机 9、减速起动机和常规起动机的主要区别在于（ C ）不同。 A 直流电动机 B 控制装置 C 传动机构 10、在行星齿轮式减速起动机中，行星齿轮（ B ）。 A 只是围绕各自的中心轴线转动 B 沿着内齿圈公转 C 边自转边公转 11、起动机驱动轮的啮合位置由电磁开关中的( A )线圈的吸力保持。 A 保持 B 吸引 C 初级D次级 12、电动车窗中的电动机一般为（ C ）。 A 单向直流动电机 B 双向交流电动机 C 永磁双向直流电动机 13、车窗继电器，1、3端子间是线圈，如果用蓄电池将两端子连接，则2、4端子之间应（ A ） A 通路 B 断路 C 时通时断 14、检查电动车窗左后电动机时，用蓄电池的正负极分别接电动机连接器端子后，电动机转动，互换正负极和端子的连接后，电机反转，说明（ A ）。 A 电动机状况良好 B 不能判断电动机的好坏 C 电机损坏 15、在电加热座椅电路图中，节温器开关断开，将会使（ A ）。 A 快速加热系统失效 B 低速加热系统失效 C 快速和低速加热均系统失效 16、在电动座椅中，一般一个电机可完成座椅的（ B ）。 A 一个方向的调整 B 两个方向的调整 C 三个方向的调整 17、每个电动后视镜的后面都有（ B ）电动机驱动。 A 一个 B 两个 C 四个 18、中控门锁系统中的门锁控制开关用于控制所有门锁的开关，安装在（ A ）。 A 驾驶员侧门的内侧扶手上 B 每个门上 C 门锁总成中 19、门锁位置开关位于（ A ）。
实验一 他励直流电动机的起动与调速
. 上海开放大学 电气传动技术及应用 实验一他励直流电动机的起动与调速 实验报告 分校：_____ _____ 班级：__________________ 学生姓名：__________________ 学号：__________________ 实验成绩：__________________ 批阅教师：__________________ 实验日期年月日
实验一他励直流电动机的起动与调速 一、实验目的 1、学习电机实验的基本要求与安全操作注意事项。 2、认识在直流电机实验中所用的电机、仪表、变阻器等组件及使用方法。 3、熟悉他励电动机(即并励电动机按他励方式)的接线、起动、改变电机转向与调速的方法。 二、实验项目 1、了解DD01电源控制屏中的电枢电源、励磁电源、校正过的直流电机、变阻器、多量程直流电压表、电流表及直流电动机的使用方法。 2、用伏安法测直流电动机和直流发电机的电枢绕组的冷态电阻。 3、直流他励电动机的起动、调速及改变转向。 三、实验设备及控制屏上挂件排列顺序 1 2、控制屏上挂件排列顺序 D31、D42、D41、D51、D31、D44 四、实验说明及操作步骤 1、由实验指导人员介绍DDSZ-1型电机及电气技术实验装置各面板布置及使用方法，讲解电机实验的基本要求，安全操作和注意事项。 2、用伏安法测电枢的直流电阻
图1-1 测电枢绕组直流电阻接线图 （1）按图1-1接线，电阻R 用D44上1800Ω和180Ω串联共1980Ω阻值并调至最大。A 表选用D31直流、毫安、安培表，量程选用5A 档。开关S 选用D51挂箱。 （2）经检查无误后接通电枢电源，并调至220V 。调节R 使电枢电流达到0.2A （如果电流太大，可能由于剩磁的作用使电机旋转，测量无法进行；如果此时电流太小，可能由于接触电阻产生较大的误差），迅速测取电机电枢两端电压U 和电流I 。将电机分别旋转三分之一和三分之二周，同样测取U 、I 三组数据列于表1-1中。 （3）增大R 使电流分别达到0.15A 和0.1A ，用同样方法测取六组数据列于表1-1中。 取三次测量的平均值作为实际冷态电阻值 ) (3 1 321a a a a R R R R ++=
直流电机的特性和种类
直流电机的特性和种类 2、 前面一章叙述的是由永久磁铁作定子、铁芯线圈作转子、带电刷的直流电动机的工作原理。通常称为“永磁式有刷”直流电动机。长期以来，这种电动机一直在被广泛地应用着。 除了永磁式有刷直流电动机外，还有其他几种直流电动机。一种是有永久磁铁和电刷，但其转子没有铁芯，称为“无铁芯”直流电动机；另一种是定子采用电磁线圈代替永久磁铁称为“电磁式有刷”(绕线式)直流电动机，这种电动机的转子同定子一样，都采用铁芯线圈产生工作磁场。 绕线式电动机有三种形式。定、转子线圈串联连接的称为“串励”电动机；并联连接的称为“并励”电动机；定子线圈一分两路，一路与转子串联连接，另一路与转子并联连接的称为“复励”电动机。 还有没有整流子和电刷的，根据电子切换原理控制定子电流的电动机称为“无刷”直流电动机；不连续旋转，而是以某一角度间歇转动的电动机称为“步进”电动机；不是旋转而是作直线运动的电动机称为“直线”电动机。其中，无刷电动机和步进电动机虽然可划分在直流电动机范畴，但是只给它们提供直流电源是不够的，还必须给它们配置类似于交流伺服电动机的电子开关电路。
为了说明电动机的原理，通常都是从永磁式有刷直流电动机的特性说起。’“输入电流和转矩成正比”是最基本的特性之一。电动机的转矩也就是旋转力矩来源于放置在磁场中的转子线圈所受的“电磁力”(参见第34页)。这个电磁力与磁场强度的强弱和流过线圈的电流的大小成正比。定子采用永久磁铁的电动机磁场强度一定，所以它的电磁力的大小只与电流的大小有关。也可以说电动机的输出转矩与转子电流成正比。 如果把上述转矩和电流的关系描绘成曲线，就会发现它是一条直线，通常还称为“线性”特性。通过这条曲线可以看出，转矩和电流始；终是沿着那条斜线变化。不管在曲线上哪一点，只要电流变化，转矩：就会跟着变化。 “转矩和转速成反比’是电动机的另一特性。电风扇和玩具车等，都是电动机驱
直流电动机工作原理
7.2.2 直流电动机工作原理与结构 图7-4 直流电动机模型 图7-4是一个最简单的直流电动机模型。在一对静止的磁极N和S之间，装设一个可以绕Z-Z'轴而转动的圆柱形铁芯，在它上面装有矩形的线圈abcd。这个转动的部分通常叫做电枢。线圈的两端a和d分别接到叫做换向片的两个半圆形铜环1和2上。换向片1和2之间是彼此绝缘的，它们和电枢装在同一根轴上，可随电枢一起转动。A和B是两个固定不动的碳质电刷，它们和换向片之间是滑动接触的。来自直流电源的电流就是通过电刷和换向片流到电枢的线圈里。
图7-5 换向器在直流电机中的作用 当电刷A和B分别与直流电源的正极和负极接通时，电流从电刷A流入，而从电刷B流出。这时线圈中的电流方向是从a流向b，再从c流向d。我们知道，载流导体在磁场中要受到电磁力，其方向由左手定则来决定。当电枢在图7-5（a）所示的位置时，线圈ab边的电流从a流向b，用表示，cd边的电流从c流向d，用⊙表示。根据左手定则可以判断出，ab边受力的方向是从右向左，而cd边受力的方向是从左向右。这样，在电枢上就产生了反时针方向的转矩，因此电枢就将沿着反时针方向转动起来。 当电枢转到使线圈的ab边从N极下面进入S极，而cd边从S极下面进入N极时，与线圈a端联接的换向片1跟电刷B接触，而与线圈d端联接的换向片2跟电刷A接触，如图7-5（b）所示。这样，线圈内的电流方向变为从d流向c，再从b流向a，从而保持在N极下面的导体中的电流方向不变。因此转矩的方向也不改变，电枢仍然按照原来的反时针方向继续旋转。由此可以看出，换向片和电刷在直流电机中起着改换电枢线圈中电流方向的作用。
直流电动机的特性及运用
第六章直流電動機的特性及運用 一、直流電動機的分類： 二、直流電動機的基本概念： 1.轉矩T 2.反電勢E b 3.轉速n 4.電樞內生機械功率P m 5.速率調整率SR% 三、直流電動機的特性曲線： 1.轉矩特性曲線：表示輸出轉矩(T L)與負載電流(I L)的關係 2.轉速特性曲線：表示輸出轉速(n)與負載電流(I L)的關係 (一)外激式的特性及用途： (1)等效電路： (2)轉速特性： ○1無載時：I a很小(E b≒V)，故轉速n= ○2負載↑，磁通Φ固定不變，E b=V-I a R a微微下降，因此轉速稍下降可視為定速電動機。 (3)轉矩特性： ∵T=KΦI a，若I a↑則T↑，故轉矩特性為一上升的直線。 (4)用途： 適用於調速範圍廣且需維持定速場合，如華德黎翁那德控制系統 中的直流電動機。 (二)分激式的特性及用途： (1)等效電路： (2)轉速特性：與外激式相似 運轉中若磁場突然斷路，則Φ=0、E b=0，轉速將增加到極大，而有飛脫之虞，因此需加裝保護設備。 (3)轉矩特性：與外激式相似
(4)用途： 分激電動機因轉速下降幅度極小，可視為定速電動機；而且可利用調整磁場電阻大小來改變轉速，因此又可視為調速電動機。 一般用於印刷機、鼓風機、車床。 (三)串激式的特性及用途： (1)等效電路： (2)轉速特性： ○1無載時：因I a=0，Φ=0，轉速相當高有飛脫之虞，故不可在無載 時運轉，且電動機與負載連接必須直接耦合不能使用皮帶，否則 可能因皮帶斷裂而有飛脫之虞。通常會加裝離心開關作保護。 ○2輕載時： Φ未飽和，ΦαI a 轉速n=V-I a(R a+R s)/KΦ，nα1/I a為一條雙曲線。 ○3重載時： Φ已飽和，Φ與I a無關為一定值 轉速n=V-I a(R a+R s)/KΦ，nαV-I a(R a+R s) 為一條下降直線。 (3)轉矩特性： ○1輕載時： Φ未飽和，ΦαI a 轉矩T=KΦI a→TαI a2為一條拋物線 ○2重載時： Φ已飽和，Φ與I a無關為一定值 轉矩T=KΦI a→TαI a為一條上升直線 (4)用途： ○1負載變動時I a，隨之改變，使轉速有相當大的變動，是為變速電 動機，速率調整率為正值。 ○2具有高轉速低轉矩，低轉速高轉矩的特性，因此有向電源取用恒 定功率的特性。 ○3主要用於需高啟動轉矩或高轉速的場合，如起重機、電車、果汁 機、吸塵器等。 (四)複激式電動機 1.積複激電動機： (1)等效電路：
他励直流电动机的调速系统设计
JIU JIANG UNIVERSITY 电机拖动课程设计 题目他励直流电动机的调速系统设计 英文题目 The design of separately excited DC motor speed control system 院系电子工程学院 专业轨道交通信号与控制 姓名邹文静 班级学号 A1341 05 指导老师王萍 二零一六年十月 - I -
九江学院电子工程学院 摘要 直流电动机具有良好的启动、制动和调速性能；能够快速起、制动，正、反转；能在十分宽广的范围内平滑而经济的调节速度，因此在一些要求较高的电力拖动系统中，得到了广泛的应用。在一些机床、电气牵引机车和起重设备中，都采用了直流电动机拖动。在生产实践中，有许多生产的机械根据工艺要求需要调节转速，改变生产机械的转速可以采用该变传动机构的速比实现，这种方法称为机械调速，在生产中应用较多的是电气调速，即认为改变电动机的参数，从而得到不同的参数。 他励直流电动机具有优良的调速性能，它能在很宽的范围内实现平滑的无极调速，本文主要介绍了他励直流电动机的调速原理，包含了电枢串电阻、降低电压电源和弱磁调速，主要用到的是降低电压与弱磁结合的方式。 关键词：他励直流电动机；调速；转速； - II -
目录 摘要.................................................................................................................................... I I 第一章直流电机. (4) 第二章直流电动机的结构与工作原理 (5) 2.1直流电机的基本结构 (5) 2.2 他励直流电动机的工作原理 (6) 第三章他励直流电动机的调速 (7) 3.1调速指标 (8) 3.2 电枢串电阻调速 (10) 3.3改变电枢电源电压调速 (11) 3.4弱磁调速 (12) 第四章课程设计内容 (13) 总结 (15) 心得体会 (16) 参考文献 (17) - III -
并励(他励)直流电动机机械特性
教案首页（宋体小四号字） 任务二并励（他励）直流 电动机机械特性 第几节项目五 班级机电时数2课时 教学目标1. 知识目标：熟悉并励直流电动机的固有机械特 性。 2. 能力目标：熟悉并励直流电动机的人为机械特 性。 3.情感目标：培养学生积极向上的学习态度，培养学生接受新知识的能力。 教学内容1. 并励直流电动机的固有机械特性 2. 并励直流电动机的人为机械特性 教材分析重点 通过自主探究，让学生掌握并励直流 电动机的人为机械特性。 难点 对并励直流电动机的固有机械特性的掌握。 教学方法问题引导 动画演示 教学准备多媒体
性。 2.帮助学生了解并励直流电动机的人为机械特 性。 3.帮助学生建立把理论与实践结合起来的抽象思维方 式。 第二部分：授课 ………………………………………… 第 一 课 时 并励直流电动机的机械特性是指电动机在电枢电压U，励磁电流 I L,电枢回路总电阻R a为恒值的条件下，电动机转速与电磁转矩T的关 系。 一、机械特性方程式 并励直流电动机的电路如图5-4所示。 图5-4 并励直流电动机电路图 并励直流电动机的机械方程式可以从公式，得到： （5-3） 再把公式代入上式，得：
（5-4） 其中，称为理想空载转速， 机械特性曲线如图5-5所示，是一条稍向下倾斜的直线，其斜率为。这 说明加大电动机负载会使转速下降。 图5-5 并励电动机的机械特性 二、固有机械特性 固有机械特性是当电动机的电枢工作电压和励磁磁通均为额定 值，电枢电路中没有串入附加电阻时的机械特性，其方程式为： （5-5） 固有机械特性如图5-6中的曲线 所示，由于较小，故并励直流电 动机固有机械特性为硬特性，这种特性适用与负载变化时要求转速比 较稳定的场合，经常用金属切削机床、造纸机械等要求恒速的地方。 必须注意的是：当磁通过分削弱后，如果负载转矩不变，将使电动机 电流大大增加而严重过载。另外，当=0时，从理论上说，电动机的空 载转速将趋于，实际上励磁电流为零时，电动机尚有剩磁，这时转速 虽不趋于，但会升到机械强度所不允许的数值，通常称为“飞车”，