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电机与拖动课程设计报告 （2014—2015学年 第二学期） 题 目 直流电动机调速系统设计 系 别 信息与控制系 专 业 电气工程及其自动化 班 级 1103 学 号 311101423 姓 名 周军 指导教师 顾波 完成时间 评定成绩 目 录 第一章 直流电动机 - 1 - 第二章 直流电动机的结构与工作原理 - 2 - 2.1 直流电动机的结构 - 2 - 2.2 直流电动机的工作原理 - 3 - 第三章 他励直流电动机的调速 - 4 - 3.1电机调速指标 - 4 - 3.2 电枢串电阻调速 - 6 - 3.3改变电枢电源电压调速 - 7 - 3.4弱磁调速 - 8 - 第四章 课程设计内容 - 9 - 4.1 采用电枢串电阻调速 - 9 - 4.2 采用电枢电压调速 - 10 - 4.3 采用改变励磁电流调速 - 10 - 结论 - 11 - 设计体会 - 12 - 参考文献 - 13 - 第一章 直流电动机 直流电动机（direct current machine）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（图1-1）。直流电机的结构应由定子和转子两大部分组成。直流电机运行时静止不动的部分称为定子，定子的主要作用是产生磁场，由机座、主磁极、换向极、端盖、轴承和电刷装置等组成。运行时转动的部分称为转子，其主要作用是产生电磁转矩和感应电动势，是直流电机进行能量转换的枢纽，所以通常又称为电枢，由转轴、电枢铁心、电枢绕组、换向器和风扇等组成。它与交流电动机（如三相异步电动机）相比，虽然因结构比较复杂、生产成本较高、故障较多等，目前已不如交流电动机应用普遍，但由于它具有优良的调速性能和较大的启动转矩，得到广泛应用。本节仅就直流电动机的结构与工作原理、直流电动机的分类及在印刷设备中的应用、直流电动机的启动与调速做一简单介绍。 1-1直流电动机 图1-2 abcd线框 A.B. 电刷 E.F.换向器 图1-2为直流电动机的结构原理图，图中的N和S是一对固定不动的磁极，用以产生所需要的磁场。容量较大一些的电机，磁场都是由直流励磁电流通过绕在磁极铁心上的励磁绕组产生。为了清晰，图中只画出了磁极的铁心，没有画出励磁绕组。在N极和S极之间有一个可以绕轴旋转的绕组。直流电机这部分称为电枢，而实际电机的电枢绕组嵌在铁心槽内，电枢绕组的电流称为电枢电流。线圈两端分别与两个彼此绝缘而且与线圈同轴旋转的铜片连接，铜片上有各压着一个固定不动的电刷。在直流电动机中，为了产生方向始终如一的电磁转矩，外部电路中的直流电流必须改变成电机内部的交流电流，这一过程称为电流的换向。换向的铜片称为换向片。互相绝缘的换向片组合的总体称为换向器。 第二章 直流电动机的结构与工作原理 2.1 直流电动机的结构 直流电动机主要由磁极、电枢、换向器三部分组成。 （1）磁极 磁极是电动机中产生磁场的装置，如图2-1所示。它分成极心1和极掌2两部分。极心上放置励磁绕组3，极掌的作用是使电动机空气隙中磁感应强度的分布最为合适，并用来挡住励磁绕组；磁极是用钢片叠成的，固定在机座4（即电机外壳）上，机座也是磁路的一部分。机座常用铸钢制成。 图2-1 直流电动机的磁极及磁路 1-极心 2-极掌 3-励磁绕组 4-机座 （2）电枢 电枢是电动机中产生感应电动势的部分。直流电动机的电枢是旋转的，电枢铁心呈圆柱状，由硅钢片组成，一般电枢铁心采用由0.5mm厚的硅钢片冲制而成的冲片叠压而成，以降低电机运行时电枢铁心中产生的涡流损耗和磁滞损耗。叠成的铁心固定在转轴或转子支架上。铁心的外圆开有电枢槽，槽内嵌放电枢绕组，电枢绕组的作用是产生电磁转矩和感应电动势，是直流电机进行能量变换的关键部件，所以叫电枢。 （3）换向器（整流子） 换向器是直流电动机的一种特殊装置，主要由许多换向片组成，每两个相邻的换向片中间是绝缘片。在