电机拖动_课程设计_直流电动机.docVIP

0 引言 电动机有直流电动机交流电动机，直流电动机虽不及交流电动机结构简单、制造容易、维护方便、运行可靠。但长期以来交流电动机的调速问题未能得到满意的解决。在此之前，电动机具有交流电动机所不能比拟的良好的起动性能和调速性能。随着交流电动机交频调速系统的发展，在不少应用领域已为交流电动机所取代。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。而在四种直流电动机中，他励电动机应用最广泛。 随着工业化的进程，电动机及电力拖动技术不断地发展，逐步形成了电力拖动领域的传统技术。如：电动机的起动。随着电力电子技术的发展。电动机及拖动技术又不断地在技术上取得重大突破，形成一系列高新技术。 1直流电动机的构造 直流电机主要由磁极、电枢和换向器（整流子）三部分组成。 ??? ?????????????????????? 图1-1 直流电机的组成部分?????????????????? ?????????????????????????????? 1.1磁极 结构见图用硅钢片叠成，固定在机座上。极心上放置励磁绕组在电机中产生磁场，极掌的作用是使电机的空气隙中的磁感应强度的分布最为合适，并且挡住励磁绕组不至于掉下来。 磁极和机座都是磁路的一部分。 1.2电枢 电枢铁心是由硅钢片叠成的圆柱体，表面沿轴线冲有槽；槽中放电枢绕组，用来感应电动势。直流电机的电枢是旋转的。见图 ??? ?????????????????????????????????? 直流电机的电枢铁心片 直流电机的电枢结构图 ?图1-3 1.3换向器（整流子）????????????????????????????????????????????????????????????????? 它是直流电机特有的装置。 换向器装在转轴上。电枢绕组的导线按一定规则焊接在环向片的凸出部分。在换向器的表面用弹簧压作固定的电刷，是转动的电枢绕组。 2 直流电机的基本工作原理 　 ??????????????????????????????? ?????????????????????????????????????图2-1????? 直流电动机的工作原理简图 电枢由原动机驱动在磁场中旋转，电枢线圈的两根有效边便切割磁力线，感应出电动势。线圈随电枢铁心在转动时，每一有效边中的电动势是交变的，即在N极下是一个方向，当它转到S极下是另一个方向。但由于电刷A总是同与N极下的一边相连的换向片接触，而电刷B总是同与S极下的一边相连的换向片接触，因此在电刷上就出现一个极性不变的电动势或电压。 在电刷AB之间加上直流电压U，电枢线圈中的电流流向为：N极下的有效边中的电流总是一个方向，而S极下的有效边中的电流总是另一个方向。这样两个有效边中受到的电磁力的方向一致，电枢开始转动。通过换向器可以实现线圈的有效边从一个磁极如N极转到另一个磁极下如S极时，电流的方向同时发生改变，从而电磁力或电磁转矩的方向不发生改变。电磁转矩是驱动转矩，其大小也为：。电动机的电磁转矩T必须与机械负载转矩T2及空载损耗转矩T0相平衡。即。另外当电枢绕组在磁场中转动时，线圈中也要产生感应电动势E，这个电动势的方向与电流或外加电压的方向相反，称之为反电动势。其大小为：方向与相反。 3 直流电动机的机械特性 直流电动机的电磁转矩和电压平衡方程 图3-1 直流电动机电枢等效电路 4 直流电动机的运行与控制 4.1直流电动机的启动 直流电动机直接起动时的起动电流很大，达到额定电流的10～20倍，因此必须限制起动电流。限制起动电流的方法就是起动时在电枢电路中串接起动电阻。起动电阻的值： 一般规定起动电流不应超过额定电流的1.5～2.5倍。起动时将起动电阻调至最大，待起动后，随着电动机转速的上升将起动电阻逐渐减小。 4.2直流电动机的调速 根据直流电动机的转速公式可知直流电动机的调速方法有3种：改变磁通Φ调速、改变电枢电压U调速和电枢串联电阻调速。 改变磁通调速的优点是调速平滑，可做到无级调速；调速经济，控制方便；机械特性较硬，稳定性较好。但由于电动机在额定状态运行时磁路已接近饱和，所以通常只是减小磁通将转速往上调，调速范围较小。 改变电枢电压调速的优点是不改变电动机机械特性的硬度，稳定性好；控制灵活、方便，可实现无级调速；调速范围较宽，可达到6～10。但电枢绕组需要一个单独的可调直流电源，设备较复杂。 电枢串联电阻调速方法简单、方便，但调速范围有限，机械特性变软，且电动机的损耗增大太多，因此只适用