直流电动机的电力拖动

第二章直流电动机的电力拖动

第三节他励直流电动机的机械特性

一、教学目的：

1、掌握拖动系统的运动方程。

2、掌握生产机械的负载特性和直流电动机的机械特性。

3、掌握他励直流电动机的固有特性与人为机械特性。

4、掌握拖动系统获得稳定平衡的充要条件。

二、教学设想：

教学重点

他励直流电动机的机械特性，拖动系统获得稳定平衡的充要条件。

1、教学难点

固有特性与人为机械特性。

2、教学方法：讲授→分析→小结。

3、教具：PC、投影机

三．教学过程

1．导入新课：直流电动机的机械特性。

2．讲授新课

四. 实验安排：他励直流电动机的机械特性。

他励直流电动机的机械特性是指电动机在电枢端电压Ua、励磁电流I f、电枢总电阻R为恒值的条件下，电动机转速n与电磁转矩Tem之间的关系，即n = f (Tem)特性曲线，或者说电动机转速n与电枢电流Ia之间的关系，即n = f (Ia，)特性曲线，后者也就是转速调整特性。由于转速和转矩都是机械量，所以把它称为机械特性。利用机械特性和负载转矩特性可以确定拖动系统的n = f (Tem)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，应用电动机的机械特性可以分析电力拖动系统的启动、调速、制动等运行性能，因此，直流电动机的机械特性是十分重要的特性。

前面章节我们分析了，当电动机的电磁转矩Tem等于负载转矩T L时，电动机处于平衡状态，当电动机的电磁转矩Tem不等于负载转矩T L时，这种平衡状态被破坏，电动机的电磁转矩Tem要随着负载转矩T L变而变，当新电动机的电磁转矩Tem又等于新的负载转矩T L时，电动机从一个平衡状态变化到另一个平衡状态，称为过度过程，随着电磁转矩Tem变，电动机转速n也变。

直流电动机的励磁方式可分为他励、并励、串励、复励电动机等类型。其中他励直流电动机的机械特性最“硬”，用途最广，所以我们研究他励直流电动机的机械特性。

2.3.1 他励直流电动机的机械特性

图2.11 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。由式（1-21）和式（1-16）；

可求得机械特性方程式；

（2-4）

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图2.12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Tem = 0时的转速n 0 ，称为理想

空载转速。

（2-5）

图2.12 他励直流电动机的机械特性曲线

实际上，当电动机旋转时，不管是否有负载，总存在有一定的空载损耗和相应的空载转矩，所以电动机的实际空载转速n 0′将低于n 0。由此可见式（2-4）的右边 第二项即表示电动机带负载后的转速降，用?n 表示，

则 （2-6）

式中β——机械特性曲线的斜率。

β越大，?n 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，?n 比较小，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％来说明，见式（1-22），转速调整率小，则机械特性硬度就高。 图2.11 他励直流电动机电路原理图 R I E R R I E U a a s a a a +=++=)(Φ

=a T em I C T n E a Φe C =em T e e T C C R C U n Φ-Φ=Φ=e C U

n 0em em T T R n βΦ==?2

T e C C

2.3.2 固有机械特性和人为机械特性

1．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；

（2-7） 固有机械特性曲线如图2.12所示，由于 电枢电阻Ra 比较小，则?n 也比较小，所以他励直流电动机的固有机械特性是比较“硬”的。 2．人为机械特性

人为机械特性是人为地改变电动机回路参数或电枢电压而得到的机械特性，即改变公式（2-4）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） 电枢回路串电阻时的人为机械特性

保持U =U N , Φ=ΦN ,R =Ra+Rpa ，电枢回路串电阻人

为机械特性的方程式为；

（2-8） 与固有特性相比，理想的空载转速 不变 ，但转速降?n 增大，特性变“软”，当Rpa 越大，?n 也越大，特性越“软”，如图2.13中曲线1,

2所示。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。

从图上可见，当负载转矩T L 不变时，只改变电阻Rpa

的大小，可以改变电动机的转速，例如T L =T N ，电枢回

路串电阻Rpa =0，转速n a ，当Rpa =Rpa 1，转速n b ，Rpa =Rpa 2，转速n c ，因此，电枢回路串电阻的方法，可用于他励直流电动机调速。

(2）改变电枢端电压时的人为机械特性

保持Rpa =0，Φ=ΦN ，特性方程式为；

（2-9）

由于电动机的额定电压是工作电压的上限，受到绝缘强度

的限制，因此改变电压时，只能在低于额定电压的范围内变化。与固有特性相比较，特性曲线的斜率不变，理想空

em N a N N T R U n 2T e e C C C ΦΦ-=

图2.12他励直流电动机固有机械特性曲线 em N pa a N N T R R U n 2T e e C C C ΦΦ+-=）

（N e N C U n Φ÷=0图2.12 他励直流电动机串电阻 时的机械特性 ??←

??←a b c ??←

em N a N T R U n 2T e e C C C ΦΦ-=

2.15 他励直流电动机弱磁时的机械特性 图2.14 他励直流电动机改电压时的机械特性

载转速n 0随电压减小成正比减小，图2.14所示为改变电压时的人为他励直流电动机改特性，它是一组低于固有机械特性而与之平行的直线。

可见，当负载转矩不变时，改变电压的大小，可以改变电动机的转速，因此，改变电枢电压的方法，也可用

于他励直流电动机调速。

3．减弱磁通时的人为机械特性

在励磁回路内串接电阻Rpf ，或降低励磁电压U f 来减弱磁通，此时 ，减弱磁通时的人为机械特性方程式为； （2-10）

由于磁通Φ 的减少，使得 理想空载转速n 0

和斜率β都增大，其特性曲线如图2.15所图

示 。

电机的磁通设计在磁化曲线的膝点，接近

饱和点，因此一般采用减弱磁通方法，可见，当

负载转矩不变时，减弱磁通方法也可用于他励直

流电动机调速。

2.3.3 电力拖动系统稳定运行的条件

根据前面分析的负载特性和电动机的机械特性结合起来，研究电力拖动系统稳定运行条件的问题。

负载特性和电动机的机械特性的相交的点为电动机的电磁转矩T em 等于负载转矩T L ，这是电力拖动系统稳定运行的必要条件，但是系统能否稳定运行呢？

设有一电力拖动系统，原来匀速运行于某一个转速下，由于受到外界某种短时的扰动，如负载的突然变化或电网电压波动等（注意：这种变化不是人为的控制调节），使电动机转速发生变化，离开了原来平衡状态。当外界的扰动消失后，系统能恢复到原来的转速，就称该系统能稳定运行，否则就称为不稳定运行。显然，稳定运行是拖动系统所必须满足的条件。 为了使系统能稳定运行，电动机的机械特性和负载的转矩特性必须配合得当，这就是电力拖动系统稳定运行的条件。

为了分析电力拖动系统稳定运行的问题，将电动机的机械特性和负载的转矩特性曲线画 在同一张坐标图上，如图2.16所示。图（a ）和 图（b ）表示了电动机的两种不同的机械特性。

em a N T R U n 2T e e C C C ΦΦ-=

（a ） 稳定运行 （b ）不稳定运行

图2.16 电力拖动系统稳定运行条件

根据运动方程式，当电动机的电磁转矩Tem 等于总负载转矩TL 时，dω/d t =0，即ω为一定值，说明系统运行于一个确定的转速（匀速），在图2.16（a ）的情况下，系统原来运行在电动机特性曲线和负载特性曲线的交点A 处，A 点为运行工作点。

假设由于外界的扰动，如电网电压波动，电压上升，使机械特性偏高,由曲线1转为曲线2，扰动作用使原平衡状态受到破坏，但由于惯性，转速还来不及变化，电动机的工作点瞬间从A 点变到B 点。这时电磁转矩将大于负载转矩，电动机要加速，转速将沿机械特性曲线2从B 点增加到C 点。随着转速的升高，电动机转矩也逐渐减小，最后在C 点得到新的平衡，在一个较高的转速下稳定运行。当扰动消失后，机械特性由曲线2恢复到原机械特性曲线1，这时电动机的特性由C 点瞬间过渡到D 点，由于电磁转矩小于负载转矩，故转速下降，最后又恢复到原运行点A ，重新达到平衡。

反之，如果电网电压波动使机械特性偏低，由曲线1转为曲线3，则瞬间工作点将转到B ′点，电磁转矩小于负载转矩，转速将由B ′点降C ′低到C 点，在′点取得新的平衡；而当扰动消失后，工作点将又恢复到原工作点A 。这种情况我们就称为系统在A 点能稳定运行，而图2.16（b ）则是一种不稳定运行的情况，读者可自己分析。

由以上分析，可得出如下结论：若两条特性曲线有交点（必要条件），且在工作点上

满足，在 处 （2-11） 则系统能稳定运行，式（2-11）即为稳定运行充分必要条件。对恒转矩负载, d TL /d n =0 则d Tem /d n < 0，即电磁转矩的变化与转速的变化要异号,图示则为电动机的机械特性曲线应是往下倾斜的。显然在图2.16（b ）中的A 点，d T /d n > 0 ，因此不能稳定运行。

由于大多数负载转矩都是随转速的升高而增大或者保持恒值，因此只要电动机具有下降的机械特性，就能满足稳定运行的条件。一般来说，电动机如果具有上升的机械特性，运行是不稳定的，但若拖动某种特殊负载，如通风机负载，那么只要能满足式（2-11）的条件，系统仍能稳定运行。

应当指出，式（2-11）所表示的电力拖动稳定运行的条件，不论对直流电动机还是交流电动机都是适用的，因而具有普遍意义。

作业；课本P53 2-3 2-4

dn

dT ＜dn dT L em L em T T

电机与电力拖动复习材料

电机与电力拖动复习材料 一、填空题 1．电动机按其功能可分为动力电动机和控制电动机。 2．电动机按用电类型可分为交流电动机和直流电动机。 3．电动机按其转速与电网电源频率之间的关系可分为同步电动机和异步电动机。 4．电动机的工作原理是建立在电磁感应定律通电导体在磁场中受电动力定律、电路定律和电磁力定律等基础上的。 5．产生旋转磁场的必要条件是在三相对称绕组中通入对称三相交流电。 6．电动机的转动方向与旋转磁场的转动方向相同，它由通入三相定子绕组的交流电流 的相序决定。 7．电动机工作在额定状态时，铁心中的磁通处于临界饱和状态，这样可以减少电动机铁心的磁滞和涡流损耗。 8．工作制是指三相电动机的运转状态，即允许连续使用的时间，分为连续、短时和周期断续三种。 9．三相电动机定子绕组的连接方法有星形和三角形两种。 10．根据获得启动转矩的方法不同，电动机的结构也存在较大差异，主要分为笼型电动机和绕线式电动机两大类。 11．三相异步电动机固有机械特性是在额定电压、额定频率、按规定方法接线条件下的特性。 12．固有机械特性曲线上的四个特殊点是额定点、理想空载点、启动点、临界点。13．常用的人为机械特性曲线是转子串电阻和降低定子电压。 14．常用的降压启动方法有定子串电阻、星形-三角形降压、自耦降压等。 15．降压启动在启动电流减小的同时启动转矩也减小了。 16．绕线式异步电动机启动方法有转子串电阻和转子串频敏变阻器两种，其中控制简单的是转子串频敏变阻器方法。 17．能耗制动实现时应断开定子的三相电源电源，在定子两相上加上直流电源，同时串电阻。 18．电源两相反接反接制动的制动能源来自于电源和转子转动的动能，其制动力较能耗制动更大。 19．最常见的出现回馈制动的情况是限速下放重物和降低电压调速。 20．变极调速的调速范围大，调速的平滑性差，最突出的优点是低速时转矩大，所以常被用于重载启动。 21．变频调速的优点有调速范围宽、静差率小，稳定性好、平滑性好，能实现无级调速、可适应各种负载、效率较高。 22．单相罩极电动机的主要特点是结构简单、方便、成本低、运行时噪声小、维护方便。罩极电动机的主要缺点是启动性能及运行性能较差，效率和功率因数都较低，方向不能改变。23．如果在单相异步电动机的定子铁心上仅嵌有一组绕组，那么通入单相正弦交流电时，电动机气隙中仅产生脉振磁场，该磁场是没有启动转矩的。 24．单相电容运行电动机的结构简单，使用维护方便，堵转电流小，有较高的效率和功率因数；但启动转矩较小，多用于电风扇、吸尘器等。 25．电容启动电动机具有较大的启动转矩(一般为额定转矩的1.5～3.5倍)，但启动电流相应增大，适用于重载启动的机械，如小型空压机、洗衣机、空调器等。 26.电动机种类选择时应考虑的主要内容有：种类、结构形式、额定电压、额定转速、额定功率等方面。

电力拖动知识重点

根据电动机的分类，电力拖动分为交流拖动系统和直流拖动系统。用交流异步电动机和交流同步电动机拖动生产机械的系统称为交流拖动系统；以直流电动机拖动生产机械的系统称为直流拖动系统。 根据系统中电动机的数量，电力拖动又分为单机拖动系统和多机拖动系统。单机拖动系统结构简单，应用较广；多机拖动常用于大功率和有特殊控制要求的系统中。 什么是电力拖动电力拖动系统由哪几部分组成各部分有何作用 电力拖动是以电力为原动力，通过电气设备（如电动机等）带动生产机械来完成一定的生产任务。电力拖动系统由电源、电动机、生产机械和控制设备等4个基本部分组成。电源的作用是用以向拖动系统提供能源。电动机是生产机械的原动力，它的作用是将电能转变为机械能带动生产机械工作。生产机械是电动机拖动的对象，如提升机、通风机、水泵等。有时生产机械需要改变运行方式传递动力，电动机通过传动装置拖动生产机械完成生产工艺。控制设备是按照生产机械的要求去控制电动机的启动、调速、制动等运行过程的。 采用电动机拖动有哪些优点 （1）电能输送方便、经济、便于分配 （2）可满足不同类型生产机械的需要，并且拖动效率高； （3）拖动性能好，能达到生产工艺要求的最佳工作状态； （4）能进行远距离监视、测量和控制，便于集中管理，容易实现生产过程的自动化。

机械特性：拖动系统中的转矩改变时，将导致系统速度的变化，它们之间的这种关系称为系统的转矩—转速特性，也称为机械特性。 电动机的机械特性可用特性方程式或特性曲线图表示，它是生产机械选配电动机和分析拖动系统的重要依据。 (P4) 固有机械特性：固有机械特性也称为自然特性，它是在电动机额定电压、额定频率（交流电动机）、额定励磁电流（直流电动机）的条件下，电动机回路无附加电阻或电抗时得到的机械特性。 人为机械特性：人为机械特性也称人工特性，是通过改变电动机的电压、频率、励磁电流以及串接电阻、电抗的方法而得到的机械特性。利用人为特性可以满足不同生产工艺过程的需要。 稳定工作点是指当拖动系统受到瞬时外来干扰后，系统能自动恢复到原来的静态工作点；否则为不稳定工作点。 工作点的稳定性是由电动机的机械特性和生产机械的机械特性二者之间的配合关系所决定的。 （P7） 直流电动机可将直流电转换为机械能，所以它需要直流电源供电。直流电动机的结构主要由定子和转子两部分组成。定子用于产生磁场；转子通过换向器输入直流电流与磁场相互作用产生电磁转矩。直流电动机的转子通常称为电枢。 根据定子励磁绕组和电枢绕组连接方式的不同，直流电动机可分为他

电动机双重联锁电力拖动实训报告

桂林电子科技大学职业技术学院三相异步电动机接触器和按钮双重联锁正反转控制 学院（系）：ccccccccccccc 专业：cccccccccccccccc 学号： ccccccccccc 学生姓名： cccccc 指导教师： ccccccc

摘要 近几十年来，随着电力电子技术、微电子技术以及现代控制理论的发展，小功率电动机具有极其广泛的应用。三相异步电动机是世界上最常见的电动马达。它的流行是因其坚固耐用，结构简单，易保护，尺寸规范并且成本较低。三相异步电动机的种类很多，但各类三相异步电动机的基本结构是相同的，它们都由定子和转子这两大基本部分组成，在定子和转子之间具有一定的气隙。其转子的转速低于旋转磁场的转速，转子绕组因与磁场间存在着相对运动而产生电动势和电流，并与磁场相互作用产生电磁转矩，实现能量变换。 本实验采取三相异步电动机接触器和按钮双重联锁正反转控制。由于采取了接触器常闭辅助触头的联锁功能，有采用了按钮联锁的功能，故电路具有双重连锁功能。这种控制线路集中了接触器联锁和按钮联锁的两种正反转电路的优点，此电路不仅具有操作简单方便的特点，而且能安全可靠地实现正反转运行，是机床电气控制中经常采用的线路 关键词：三相异步电动机；正反转；按钮联锁；触点联锁；双重连锁；

目录 摘要 (1) 引言 (2) 1. 三相异步电机的概述 (2) 1.1 三相异步电机的工作原理 (2) 1.2 三相异步电机的结构 (3) 1.3三相异步电机的分类 (4) 2.三相电机的正反转控制 (4) 2.1 方案选择 (5) 2.2 三相电动机的正反转控制线路 (7) 2.3 启动时应注意的问题 (7) 3、实训心得 (8) 4、参考文献 (8) 5、谢辞 (8)

电机与电力拖动

一、填空题 1、直流电机由__________与__________两大部分组成，定子与转子之间 有空隙,称为__________。定子部分包括_________、_________、_________、_________、电刷等装置。 2、低压电器是指工作在交流电压___________V，或直流电压 __________V及以下的电路中起通断、保护、控制或调节作用的电器产品。 3、电枢绕组是由结构、形状相同的线圈组成，线圈有________、 ___________之分。直流电机磁场由___________、___________合成。 4、低压电器按用途可分为_____________、_____________、 _____________ 、配电电器和执行电器。 5、接触器是一种接通或切断电动机或其他负载主电路的 _______________电器。接触器通常分为_____________和_____________。其文字符号是___________。 6、简述交流接触器的动作过程：线圈通电_____________ _ ___________ 电机接通电源。 7、____________是指直流电机正、负电刷之间的感应电动势，也就是每 条支路里的感应电动势。 8、接触器主触头用于主电路，接触器辅助触头用于__________电路，接 触器线圈连接于_________电路。 9、______________是一种利用电流、电压、时间、温度等信号的变化来 接通或断开所控制的电路，以实现自动控制或完成保护任务的自动电 器。 10、根据直流电动机励磁绕组和电枢绕组与电源连接关系的不同，直流 电动机可分为_________、_________、_________、_________电动机 等类型。 11、电力拖动系统一般由________、________、________、________和 电源5部分组成。 12、他励直流电动机的电气制动：___________、___________、

直流电动机控制系统

煤炭工程学院课程设计 题目：直流电动机转速控制系统 专业班级： 学生姓名： 学号： 指导教师： 日期：

摘要 当今社会，电动机作为最主要的机电能量转换装置，其应用范围已遍及国民经济的各个领域和人们的日常生活。无论是在工农业生产，交通运输，国防，航空航天，医疗卫生，商务和办公设备中，还是在日常生活的家用电器和消费电子产品（如电冰箱，空调，DVD等）中，都大量使用着各种各样的电动机。据资料显示，在所有动力资源中，百分之九十以上来自电动机。同样，我国生产的电能中有百分之六十是用于电动机的。电动机与人的生活息息相关，密不可分。电气时代，电动机的调速控制一般采用模拟法、PID控制等，对电动机的简单控制应用比较多。简单控制是指对电动机进行启动，，制动，正反转控制和顺序控制。这类控制可通过继电器，光耦、可编程控制器和开关元件来实现。还有一类控制叫复杂控制，是指对电动机的转速，转角，转矩，电压，电流，功率等物理量进行控制。 电机在各行各业发挥着重要的作用,而电机转速是电机重要的性能指标之一,因而测量电机的转速和电机的调速,使它满足人们的各种需要,更显得重要，而且随着科技的发展,PWM调速成为电机调速的新方式。 随着数字技术的迅速发展，微控制器在社会的各个领域得到了广泛的应用，由于数字系统有着模拟系统所没有的优势，如抗干扰性强、便于和PC机相联、系统易于升级维护。 本设计是以单片机AT89S52和L298控制的直流电机脉宽调制调速系统。利用AT89S52芯片进行低成本直流电动机控制系统的设计，能够简化系统构成、降低系统成本、增强系统性能、满足更多应用场合的需要。系统实现对电机的正转、反转、急停、加速、减速的控制，以及PWM的占空比在LCD上的实时显示。 关键词：直流电机；AT89S52；PWM调速；L298

电机与电力拖动 复习提纲

电机复习提纲 第一章 磁路 磁场是电机实现机械能与电能相互转换的媒介，本章的内容提要 1、基本物理量：磁感应强度B，磁通，磁场强度，它们相互之间的公式应熟练掌握； 2、铁磁材料根据磁滞回线的形状分类，我们的电机铁芯用的是什么材料，有的电机铁芯还是用硅钢片，其目的又是什么。 3、铁芯损耗包括哪两部分，在电机结构中是如何减小铁损耗的。 4、磁路：在我们的电机学中，通常是励磁线圈（有时又称为绕组）中通入励磁电流来产生磁场的。励磁电流——磁动势——磁通（包括主磁通和漏磁通） 5、磁路的基本定律：安培环路定律，磁路的基尔霍夫定律，电磁力定律，电磁感应定律 6、简单串联磁路的计算。 第2章电力拖动系统的动力学基础 1、公式2-13、飞轮矩的物理意义是表示旋转部件的惯性，2-14、2-15，并由该公式分析电力拖动系统的运动状态； 2、生产机械的负载转矩特性，有哪几类负载特性。 第3章 直流电机基本理论 直流电机是实现直流电能和机械能相互转换的一种旋转电机，分为直流发电机和直流电动机。 1、 直流发电机和直流电动机的工作原理，其中需要知道电枢绕组 元件流的是交流电，流过正负电刷的电流是直流电流。 2、 直流电机的额定值、励磁方式； 3、 什么是电枢反应，电枢反应的作用 4、 直流电机的感应电动势和电磁转矩，直流电动机的电压平衡方 程、功率方程、转矩方程 机械特性是重点，要求概念清晰，公 式熟练理解的掌握。考题类型是计算题，请参考作业题以及课 件中例题。 5、 直流电机的可逆性原理 第4章 直流电动机的电力拖动 1、他励、并励电动机的固有机械特性和人工机械特性； 2、对直流电动机起动的要求、起动方法以及如何实现直流电动机的反转； 3、他励直流电动机的调速方法、例4-3关于调速的计算。 4、他励直流电动机制动的含义、制动方法及过程， 5、本章课件中习题、作业题。

电机与电力拖动(第三版)习题参考答案

《电机与电力拖动》（第三版）习题参考答案 第1章思考题和习题 一、填空题 1．直流电动机主磁极的作用是产生，它由和两大部分组成。气隙磁场、主磁极铁心和主磁极绕组 2．直流电动机的电刷装置主要由、、、和等部件组成。 电刷、刷握、刷杆、刷杆架、弹簧、铜辫 3．电枢绕组的作用是产生或流过而产生电磁转矩实现机电能量转换。感应电动势、电枢电流 4．电动机按励磁方式分类，有、、和等。 他励、并励、串励、复励 5．在直流电动机中产生的电枢电动势Ea方向与外加电源电压及电流方向，称为，用来与外加电压相平衡。 相反、反电势 6．直流电动机吸取电能在电动机内部产生的电磁转矩，一小部分用来克服摩擦及铁耗所引起的转矩，主要部分就是轴上的有效转矩，它们之间的平衡关系可用表示。 输出、电磁转矩=损耗转矩+输出转矩 二、判断题(在括号内打“√”或打“×”) 1．直流发电机和直流电动机作用不同，所以其基本结构也不同。（×） 2．直流电动机励磁绕组和电枢绕组中流过的都是直流电流。（×） 3．串励直流电动机和并励直流电动机都具有很大的启动转矩，所以它们具有相似的机械特性曲线。（×） 4．电枢反应不仅使合成磁场发生畸变，还使得合成磁场减小。（√） 5．直流电机的电枢电动势的大小与电机结构、磁场强弱、转速有关。（×） 6．直流电动机的换向是指电枢绕组中电流方向的改变。（√） 三、选择题(将正确答案的序号填入括号内) 1．直流电动机在旋转一周的过程中，某一个绕组元件(线圈)中通过的电流是( B )。 A．直流电流B．交流电流 C．互相抵消，正好为零 2．在并励直流电动机中，为改善电动机换向而装设的换向极，其换向绕组( B )。 A．应与主极绕组串联B．应与电枢绕组串联 C．应由两组绕组组成，一组与电枢绕组串联，另一组与电枢绕组并联 3．直流电动机的额定功率P N是指电动机在额定工况下长期运行所允许的( A )。 A．从转轴上输出的机械功率B．输入电功率 C．电磁功率 4．直流电动机铭牌上的额定电流是。( C )。 A．额定电枢电流B．额定励磁电流 C．电源输入电动机的电流 5．在—个4极直流电动机中，N、S表示主磁极的极性，n、s表示换向极的极性。顺着转子的旋转方向，各磁极的排列顺序应为( C )。

直流电动机转速控制

直流电动机转速控制 王文玺 （北京交通大学机械与电子控制工程学院，北京） 摘要：通过对直流电动机控制系统的建模，再利用Matlab对建模后的系统进行分析，来加深对自动控制系统的理解。找到系统的输入、输出，理清经历各环节前后的信号变化，找出系统传递函数。 关键词：直流电动机、Matlab、建模、传递函数 1、直流电动机动态数学模型建立 1.1直流电机数字PID闭环速度控制，系统实现无静差控制。 这是一个完整的带PID算法的直流电动机控制系统。目标值为给定的期望值，期望值与被测输出结果形成的反馈做比较，得到误差信号。误差信号经过PID控制环节得到控制信号。继而经历驱动环节得到操作量，驱动量作用与对象即电动机然后得到输出信号即转速。转速通过传感器得到反馈信号。 1.2PID控制环节 1.3被控对象（直流电动机）的统一数学模型 信号类型一次为，输入信号为电压，然后电流、电流、转矩、转速，反馈信号为电压。

各环节的比例函数为： 1.3.1额定励磁条件下，直流电机的电压平衡关系： （Ud为外加电压，E 为感应电势，R a为电枢电阻 ，La为电枢电感，i a为电枢电流。） 拉氏变换后： （ra—L ／R ，为电枢时间常数） 1.3.2直流电机的转矩平衡关系及拉氏变换： （Te 为电磁转矩，Tl 为负载转矩，B为 阻尼系数，J 为转动惯量，w为电机机 械转速，rm=J／B，为机械时间常数） 1.3.3电动机传递函数 可见直流电动机本身就是一个闭环系统，假设电机工作在空载状态，且机械时间常数远大于电枢时间常数，则电机传递函数可近似为： 1.4具体实例 电枢控制直流电动机拖动惯性负载的原理图，涉及的参数有：电压U为输入，转速为输出，R、L为电枢回路电阻、电感，K 是电动机转矩系数，K 是反电动势系数，K 是电动机和负载折合到电动机轴上的黏性摩擦系数，．厂是电动机和负载折合到电动机轴上的转动惯量。已知：R一2．0 Q，L：==0．5 H ，K = Kb一0．015，Kf一0．2 Nms，J— o．02kg．m 。 ( 取电压U为输入，转速叫为输出，由已知条件和原理图，根据直流电机的运动方程可以求出电动机系统的数学模型为：

电拖第六章 同步电动机

第六章 同步电动机 同步电机可以分为同步发电机、同步电动机和同步补偿机三大类。同步发电机应用十分广泛，现在世界上几乎所有的发电厂都用同步发电机发电，也就是说现在几乎所有的电能都是由同步发电机发出来的。同步电动机过去虽然有启动比较困难、不易调速等缺点，限制了它的应用，但由于它可以通过调节励磁电流改善电网功率因数，所以多数用在大型不调速设备中。近年来，由于交流变频技术的发展，解决了它的变频电源问题，从而使同步电动机的启动和调速问题都得到了解决，因此，同步电动机的应用场合大为增加，在矿井卷扬机、可逆轧机这样一些要求非常高的电力拖动系统中得到了广泛的应用，并且相当成功。小功率的永磁同步电动机，由变频电源供电，组成了新一代的交流伺服系统，在数控机床和机器人等领域也越来越显示出它的优越性。同步补偿机实际上是空载运行的同步电动机，只用来向电网发出电感性或电容性无功功率，以满足电网对无功功率的需求，从而改善电网的功率因数。微型同步电动机则由于具有结构简单、成本低廉、运行可靠、体积小和同步特性，在控制领域中得到广泛应用。 第一节 同步电机的基本结构与工作原理 一、同步电机的基本结构 同步发电机、同步电动机和同步补偿机的基本结构完全一样，都是由定子和转子两大部分组成。 (一) 定子 同步电机定子与异步电机定子结构基本相同，也是由铁心、定子绕组、机座和端盖等部分组成。铁心也是由硅钢片叠成。大型同步电机由于尺寸太大，硅钢片常制成扇形，然后对成圆形。定子绕组也是三相对称绕组。大型高压同步电机定子绕组绝缘性能要求较高，常用云母绝缘。机座和端盖的作用也与异步电机相同，主要起支撑和固定作用。 (二) 转子 同步电机转子与异步电机转子有所不同，它的转子有固定的磁极，是通过电刷和滑环送入的直流励磁电流励磁，产生固定极性的磁极。同步电机转子结构有两种类型，即凸极式和隐极式。 凸极式转子如图6-1 (a)所示。磁极的形状与直流机磁极相似，铁心常由普通薄钢片冲压后叠成，磁极上装有成形的集中直流励磁绕组。绕组的连接应使N 极和S 极在电机圆周上交替排列。凸极式转子结构简单，制造方便，制成多极比较容易，但机械强度较低，所以它适用于低速、多极同步电机。在发电机中，水轮机属低速机械，由p f n /6011 可知，当工业频率为50H Z (个别国家为60H Z )时，低速必然多极，所以水轮发电机都是低速、多极的凸极式同步发电机。同步电动机大多数也是容量较大、转速较低的凸极同步电机。 凸极电机的特点是气隙不均匀，转子磁极中心附近气隙最小，磁阻也小。而在转子磁极的几何中线处气隙最大，磁阻也大，磁导最小。因此，磁通所走路径不同，所遇磁导不同，对应的电抗参数也不一致，这是凸极电机结构决定的。 隐极式转子如图6-1 (b)所示，转子呈圆柱形，无明显磁极，通常由整块铸钢制成，在圆周的三分之二部分铣有槽和齿，槽中有分布式直流励磁绕组，转子圆周没开槽的三分之一部分称为大齿，是磁极的中心区域。隐极式转子制造工艺比较复杂，但它的机械强度较好，适用于极数少、速度高的同步电机。汽轮机本身是高速机械，所以汽轮发电机都是极数较少、转速较高的隐极同步电机。隐极电机的气隙均匀，所以磁通无论走哪一条路径，不管是在磁

直流电力拖动习题集答案

1、什么叫电力拖动系统？ 答：电力拖动系统是指由各种电动机作为原动机，拖动各种生产机械（如起重机的大车和小车、龙门刨床的工作台等），完成一定生产任务的系统。 2、什么叫单轴系统？什么叫多轴系统？为什么要把多轴系统折算成单轴 系统？ 答：在电力拖动系统中，若电动机和工作机构直接相连，这种系统称为单轴系统。若电动机和工作机构通过传动机构相连，这种系统我们称为多轴系统。 多轴电力拖动系统的运动情况比单轴系统就复杂多了。若按多轴，要列出每根轴自身的运动方程式，再列出各轴之间互相联系的方程式，最后联立求解这些方程，才能分析研究整个系统的运动比较复杂。为了简化分析计算，通常把传动机构和工作机构看成一个整体，且等效成一个负载，直接作用在电动机轴上，变多轴系统为单轴系统，再用运动方程式来研究分析，这样简单方便。 3、常见的生产机械的负载特性有哪几种？位能性恒转矩负载与反抗性恒转 矩负载有何区别？ 答：常见的生产机械的负载特性有恒转矩负载特性、恒功率负载特性及转矩随转速而变的其它负载特性。其中恒转矩负载特性分为反抗性恒转矩负载和位能 性恒转矩负载，反抗性恒转矩负载的大小恒定不变，而方向总是与转速的方向相反，即负载转矩始终是阻碍运动的。位能性恒转矩负载的大小和方向都不随转速 而发生变化。

4、运用拖动系统的运动方程式，说明系统旋转运动的三种状态。 答：T GD 2 dn T L 375 dt dn （1）当T＞T L，0 时，系统作加速运动，电动机把从电网吸收的电能 dt 转变为旋转系统的动能，使系统的动能增加。 dn （2）当T＜T L，＜0 时，系统作减速运动，系统将放出的动能转变为电 dt 能反馈回电网，使系统的动能减少。 （3）当T＝T L， dn dt 0时，n=常数（或n=0），系统处于恒转速运行（或静止）状态。系统既不放出动能，也不吸收动能。 5、他励直流电动机的机械特性指的是什么？ 答：直流电动机的机械特性是指电动机在电枢电压，励磁电流、电枢回路电阻为恒定值的条件下，即电动机处于稳定运行时，电动机的转速n 与电磁转矩T 之间的关系：n=f(T)。 6、什么叫他励直流电动机的固有机械特性？什么叫人为机械特性？ 答：他励直流电动机的固有机械特性是指在额定电压和额定磁通下，电枢电路没有外接电阻时，电动机转速与电磁转矩的关系。 一般是改变固有特性三个条件中（U U N , N , R R a ）任何一个条件后得到的机械特性称为人为机械特性 7、试说明他励直流电动机三种人为机械特性的特点。 答：1．电枢串电阻人为特性的特点是：

直流电机控制

直流电机控制电路 永磁式换向器直流电机，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9是这种电机的符号和简化等效电路。 工作原理 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9(b)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。 1、电机的起／停控制 电机的起／停控制，最简单最原始的方法是在电机与电源之间，加一机械开关。或者用继电器的触点控制。大家都比较熟悉，故不举例。 现在比较流行的方法，是用开关晶体管来代替机械开关，无触点、无火花干扰，速度快。电路如图10(a)所示。当输入端为低电平时，开关晶体管Q1截止，电机无电流而处于停止状态。如果输入端为高电平时，Q1饱和导通，电机中有电流，因此电机起动运转。图中二极管D1和D2是保护二极管，防止反电动势损

直流电动机控制系统设计

X X X X X学院 题目：直流电动机控制系统 学 院 XXXXXX学院 专 业 自动化 班 级 XX班 姓 名 XXX 学 号 XXXXX 指导老师 XXX 2012年 12 月 25 日 1、 设计题目：直流电动机控制系统 1、前言 近年来，随着科技的进步，电力电子技术得到了迅速的发展，直流电机得到了越来越广泛的应用。直流它具有优良的调速特性,调速平滑、方便,调速范围广;过载能力大,能承受频繁的冲击负载,可实现频繁的无级快速起动、制动和反转;需要能满足生产过程自动化系统各种不同的特殊运行要求，从而对直流电机的调速提出了较高的要求，改变电枢回路电阻调速，改变电枢电压调速等技术已远远不能满足要求，这时通过PWM方式控制直流电机调速的方法应运而生。 采用传统的调速系统主要有以下缺陷：模拟电路容易随时间漂移，会产生一些不必要的热损耗，以及对噪声敏感等。而在用了PWM技术后，避免了以上的缺陷，实现了用数字方式来控制模拟信号，可以大幅度降低成本和功耗。另外，由于PWM 调速系统的开关频率较高,仅靠电枢电感的滤波作用就可获得平稳的直流电流,低速特性好；同样,由于开

关频率高,快速响应特性好,动态抗干扰能力强,可以获得很宽的频带;开关器件只工作在开关状态,主电路损耗小,装置效率高。PWM 具有很强的抗噪性，且有节约空间、比较经济等特点。 2、系统设计原理 脉宽调制技术是利用数字输出对模拟电路进行控制的一种有效技术，尤其是在对电机的转速控制方面，可大大节省能量，PWM控制技术的理论基础为：冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同，使输出端得到一系列幅值相等而宽度不相等的脉冲，用这些脉冲来代替正弦波或其他所需 要的波形。按一定的规则对各脉冲的宽度进行调制，既可改变逆变电路输出电压的大小，也可改变输出频率。 直流电动机的转速n和其他参量的关系可表示为 （1） 式中 Ua——电枢供电电压（V）； Ia ——电枢电流（A）； Ф——励磁磁通（Wb）； Ra——电枢回路总电阻（Ω）； CE——电势系数， ，p为电磁对数，a为电枢并联支路数，N为导体数。 由式（1）可以看出，式中Ua、Ra、Ф三个参量都可以成为变量，只要改变其中一个参量，就可以改变电动机的转速，所以直流电动机有三种基本调速方法：(1)改变电枢回路总电阻Ra；；(2)改变电枢供电电压Ua；(3)改变励磁磁通Ф。 3、方案选择及论证 3.1、方案选择 3.1.1、改变电枢回路电阻调速 可以通过改变电枢回路电阻来调速，此时转速特性公式为 n=U-【I(R+Rw)】/KeФ （2）式中Rw为电枢回路中的外接电阻（Ω）。 当负载一定时，随着串入的外接电阻Rw的增大，电枢回路总电阻R= (Ra+Rw)增大，电动机转速就降低。Rw的改变可用接触器或主令开关切换来实现。 这种调速方法为有级调速，转速变化率大，轻载下很难得到低速，

电机及电力拖动课程《教案》

教师教案 ( 2006 —2007 学年第1 学期) 课程名称：电机与拖动基础 授课学时：54 授课班级：电气04123 任课教师：段振刚 教师职称：副教授 教师所在学院：信息工程学院

北京工商大学

第一章直流电机原理 授课时数：9 一、教学目的 1 .掌握直流电机的基本工作原理、电枢电势与电磁转矩、他励直流电动机的机械特性 2 .了解直流电机的结构、磁路与磁化特性、电枢绕组 3 .了解串励和复励直流电动机 二、教学内容 1. 直流电机的结构 2. 直流电机的用途及基本工作原理 3. 直流电机的磁路与磁化特性 4．直流电机的电枢绕组 5．电枢电势与电磁转矩 6．直流发电机 7．直流电动机运行原理 8. 他励直流电动机的机械特性 9. 串励和复励直流电动机 三、教学重点和难点 重点：直流电机的基本工作原理 电枢电势与电磁转矩 他励直流电动机的机械特性

难点：直流电机的结构、磁路与电枢绕组 四、教学方法 板书和多媒体、视频录像相结合的教学方法。形象地讲解直流电机的的结构、基本工作原理、电枢电势与电磁转矩、他励直流电动机的机械特性。讲解磁路与磁化特性、电枢绕组的特点、应用和发展。介绍串励和复励直流电动机。 第一讲(2学时) 第一节直流电机的结构 1.观看直流电机制造过程录像片(50分钟) 2.简单介绍直流电机的结构 问题:A.定子主要包括那些部分? B. 转子主要包括那些部分? 第二节直流电机的用途及基本工作原理 1.简单介绍直流电机的用途 2.讲解直流电机的物理模型 3.讲解直流发电机的工作原理 .对照直流电机的物理模型重点讲解判断感应电势的右手定则及感应电势e = B l v .对照直流电机的物理模型重点讲解电刷和换向器的作用 .讲解直流发电机机械能变成直流电能的原理和过程 问题: A. 判断在磁场中运动的导体中感应电势方向应使用什么定则? B. 直流发电机中电刷和换向器的作用是什么?

直流电动机控制电路的设计

课程设计(论文) 题目名称直流电动机控制电路的设计 课程名称电力拖动基础课程设计 学生姓名周孝雄 学号0941202031 系、专业电气工程系、09自动化 指导教师邱雄迩 2011年12 月18 日

邵阳学院课程设计（论文）任务书 注： 1．此表由指导教师填写，经系、教研室审批，指导教师、学生签字后生效； 2．此表1式3份，学生、指导教师、教研室各1份。

指导教师（签字）：学生（签字）：

邵阳学院课程设计（论文）评阅表 学生姓名周孝雄学号0941202031 系电气工程系专业班级09自动化班 题目名称直流电动机控制电路的设计课程名称电力拖动基础一、学生自我总结 二、指导教师评定 注：1、本表是学生课程设计（论文）成绩评定的依据，装订在设计说明书（或论文）的“任务书”页后面；

当今，自动化控制系统在各行各业得到了广泛的应用和发展，而直流驱动控制作为电气传动的主流在现代化生产中起着主要作用。直流电动机应用如此之广，主要在于其采用了PWM脉宽调制电路来控制直流电动机的调速。在这里介绍了PWM脉宽产生的电路。该电路运用模拟电子电路基础知识完成，利用产生的方波信号带动负载转动。本设计原理简单，易于理解，电路实现简单。我们先概括介绍了电路中锁需要的电路模块，然后给出了整体的电路图，并做了测试及得出测试结果。 关键词：直流电动机，PWM，三极管

1绪论 (7) 1.1概述 (7) 1.2 直流电动机的基本理论 (7) 1.3直流脉宽调速系统 (10) 2 元器件介绍 (13) 2.1 SG2731 (13) 2.2 三极管C4466 和 A1693 (16) 3 系统设计方案 (17) 3.1直流电动机控制电路 (17) 4直流电动机控制电路的测试 (19) 4.1 测试步骤 (19) 4.2 测试结果 (19) 5实验总结 (21) 参考文献 (22)

直流电动机的电力拖动

第二章直流电动机的电力拖动 第三节他励直流电动机的机械特性 一、教学目的： 1、掌握拖动系统的运动方程。 2、掌握生产机械的负载特性和直流电动机的机械特性。 3、掌握他励直流电动机的固有特性与人为机械特性。 4、掌握拖动系统获得稳定平衡的充要条件。 二、教学设想： 教学重点 他励直流电动机的机械特性，拖动系统获得稳定平衡的充要条件。 1、教学难点 固有特性与人为机械特性。 2、教学方法：讲授→分析→小结。 3、教具：PC、投影机 三．教学过程 1．导入新课：直流电动机的机械特性。 2．讲授新课 四. 实验安排：他励直流电动机的机械特性。 他励直流电动机的机械特性是指电动机在电枢端电压Ua、励磁电流I f、电枢总电阻R为恒值的条件下，电动机转速n与电磁转矩Tem之间的关系，即n = f (Tem)特性曲线，或者说电动机转速n与电枢电流Ia之间的关系，即n = f (Ia，)特性曲线，后者也就是转速调整特性。由于转速和转矩都是机械量，所以把它称为机械特性。利用机械特性和负载转矩特性可以确定拖动系统的n = f (Tem)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，应用电动机的机械特性可以分析电力拖动系统的启动、调速、制动等运行性能，因此，直流电动机的机械特性是十分重要的特性。 前面章节我们分析了，当电动机的电磁转矩Tem等于负载转矩T L时，电动机处于平衡状态，当电动机的电磁转矩Tem不等于负载转矩T L时，这种平衡状态被破坏，电动机的电磁转矩Tem要随着负载转矩T L变而变，当新电动机的电磁转矩Tem又等于新的负载转矩T L时，电动机从一个平衡状态变化到另一个平衡状态，称为过度过程，随着电磁转矩Tem变，电动机转速n也变。 直流电动机的励磁方式可分为他励、并励、串励、复励电动机等类型。其中他励直流电动机的机械特性最“硬”，用途最广，所以我们研究他励直流电动机的机械特性。 2.3.1 他励直流电动机的机械特性

直流电动机速度控制设计汇总

第一章：概述 直流电动机是人类发明最早和应用的一种电机。与交流电机相比，直流电机因结构复、维护苦难，价格昂贵等缺点制约了它的发展，应用不及交流电机广泛。但由于直流电动机具有优良的启动、调速和制动性能，因此在工业领域中仍占有一席之地。 转速调节的主要技术指标是：调速范围D和负载变化时对转速的影响即静差率，以及调速时的允许负载性质等（静差率就是表示在负载变化时拖动装置转速降落的程度。静差率越小，表示转速稳定性越好，对生产机械，如机床加工的零件，其加工的精度及表面光洁度就越高）。而直流电动机的突出优点是恰好是能在很大的范围内具有平滑，平稳的调速性能，过载能力较强，热动和制动转矩较大。 因此，从可靠性来看，直流电动机仍有一定的优势。 调节直流电动机转速的方法有三种： （１）电枢回路串电阻； （２）改变励磁电流； （３）改变电枢回路的电源电压； 而本文从另一个角度来阐述直流电机的速度控制，即利用自动控制中的反馈来调节电机的平稳运行以达到各项性能指标。

第二章：系统数学模型 本系统的简化方框图为： 其对应的原理图为： 控制系统的被控对象为电动机（带负载），系统的输出量是转速w ，参数亮是Ui 。控制系统由给定电位器、运算放大器1（含比较作用）、运算放大器2（含RC 校正网络）、功率放大器、测速发电机、减速器等部分组成。 工作原理为：当负载角速度ω和电动机角速度m ω一致的时候，反馈电压为0，电机处 于平衡状态即电动机运行稳定。当负载的角速度收到干扰的作用时，ω和m ω失谐，控制系统通过反馈电压的作用来改变 m ω直到达到新的一致使系统恢复稳定，电机稳定运行。

2.1直流电动机的数学模型： 直流电动机的数学模型。直流电动机可以在较宽的速度范围和负载范围内得到连续和准确地控制，因此在控制工程中应用非常广泛。直流电动机产生的力矩与磁通和电枢电流成正比，通过改变电枢电流或改变激磁电流都可以对电流电机的力矩和转速进行控制。图2.2是一个电枢控制式直流电动机的原理图。在这种控制方式中，激磁电流恒定，控制电压加在电枢上，这是一种普遍采用的控制方式。 设为输入的控制电压 电枢电流 为电机产生的主动力矩 为电机轴的角速度 为电机的电感 为电枢导数的电阻 为电枢转动中产生的反电势 为电机和负载的转动惯量 根据电路的克希霍夫定理 (2-1) 电机的主动转矩 (2-2) 其中为电机的力矩常数。 反电势 (2-3) 式中为电机反电势比例系数 力矩平衡方程

《电机与电力拖动》复习题

《电机与电力拖动》复习题 备注：1.请考生自带计算器； 2.计算题只有答案以零分计。 一．试说明他励直流电动机的起动方法及其特点。 二．试说明变压器xx运行的条件。 三．电压变化率ΔU%和阻抗电压U K有什么联系？U K的大小决定于哪些因素？U K的大小对变压器运行的影响如何？ 四．一台三相异步电动机，如果把转子抽掉，而在定子绕组上加三相额定电压，会产生什么后果？ 五．一台八极异步电动机电源频率?=50Hz，额定转差率S N=0.04，试求额定转速n N。 六．一台单相变压器，额定容量S N=1000kVA ,额定电压U 1N／U 2N=60／6.3kV ,额定频率?=50Hz，归算至高压侧的Z K=61＋j205Ω，P 0=5000W，P KN=16950W。求：

（1）阻抗电压U K； （2）额定负载且cosψ 2=0.8（滞后）时的电压调整率；（3）cosψ 2=0.8（滞后）时的最高效率。 七．如果一对自整角机定子绕组的一根连接线接触不良或脱开，试问是否能同步转动？ 八．一台直流发电机的额定数据为：P N=100kW，U N=230V，n N=2850r/min，η N=85%，试求该发电机的额定电流I N及额定输入功率P 1N。 九．如果一台并励发电机不能建立电压时，检查的方法是什么？十．试说明变压器的效率在什么样的情况下达到最大值，这个最大值是如何得到的？ 十一．三相异步电动机能在低于额定电压下长期运行吗？为什么？ 十二．三相异步电动机的定、转子铁芯如用非磁性材料制成，会产生什么后果？ 十三．拆换异步电动机的定子绕组时，若把每相的匝数减少，则气隙中的每极磁通与磁密数值将怎样变化？ 十四．异步电动机为什么又称为感应电动机？

直流电机的电力拖动

2-1 他励直流电动机的机械特性指的是什么？是根据那几个方程式推倒出来的？ 答：T C C R R C u n T e c a e φ φφ+-= 据以下三个方程：)(c a a a R R I E u ++= n C E e a φ= a T I C T φ= 2-2 他励直流电动机的机械特性的斜率与那些量有关？什么叫硬特性？什么叫软特性？ 答：β与所串电阻R C 及励磁磁场Φ有关； β值较小的机械特性称硬特性，反之为软特性 2-3 为什么0n 称为理想空载转速？堵转点是否只意味着电动机转速为零？为什么？ 答：因为实际中空载转矩T 0不可避免，故n 0达不到。 堵转就是n=0的点。 2-4 什么叫人为机械特性？从物理概念上说明为什么电枢外串电阻越大，机械特性越软？ 答：人为机械特性指通过改变u 、φ、R 参数得到的机械特性。 2-5 为什么降低电源电压的人为机械特性是互相平行的？为什么减弱气隙每极磁通后机械特性会变软？ 答：u 与β值无关；因为φφ β∴∝ 1 减小，β增大，特性边软。 2-6 什么是电力拖动系统的稳定运行？能够稳定运行的充分必要条件是什么？ 答：系统在某种外界扰动下离开原的平衡状态，在新的条件下获得的新的平衡；或当扰动消失后系统能自动恢复到原来的平衡状态。满足上述条件，系统就是稳定的。 系统稳定运行的充分必要条件是： 1）电机的机械特性与负载转矩特性必须有交点，在交点处L T T =； 2）在交点附近应有 dn dT dn dT L <。 2-7 他励直流电动机稳定运行时，电枢电流的大小由什么决定？改变电枢回路电阻或改变电 源电压的大小时，能否改变电枢电流的大小？

基于单片机控制直流电动机

单片机原理及系统课程设计 专业： 班级： 姓名: 学号： 指导教师： ......... 2015年12月27日

基于单片机控制直流电动机 1 引言 通过一个学期的学习，我认为要学好单片机这门课程，不仅要认真学习课本知识，更重要的是要学会通过实践巩固学到的知识，本次课设中我们设计制作的题目是基于单片机的直流电动机的转速检测与PWM调制。 1.1 设计背景 PWM 直流电机应用对市场调查显示，目前各工业各产品都大量用到PWM 调速电机,直流调速电机对市场需求量是相当的大。 1.2直流电机的发展 1834 德国雅可比发明直流发动机1888 南斯拉夫裔美国特斯拉发明了交流电动机1821年英国科学家法拉第首先证明可以把电力转变为旋转运动。最先制成电动机的人，据说是德国的雅可比。他于1834年前后成了一种简单的装置：在两个U型电磁铁中间，装一六臂轮，每臂带两根棒型磁铁。通电后，棒型磁铁与U型磁铁之间产生相互吸引和排斥作用，带动轮轴转动。后来，雅可比做了一具大型的装置。安在小艇上，用320个丹尼尔电池供电，1838年小艇在易北河上首次航行，时速只有2.2公里，与此同时，美国的达文波特也成功地制出了驱动印刷机的电动机。 2 设计方案及原理 2.1 系统设计方案 本次设计用单片机输出PWM 到电机驱动电路H桥，通用按键调节电机的速度。用单片机定时器发生PWM 用按键改变定时初值，可以改变PWM的占空比从而改变速度。

主要研究内容： 1）硬件电路单片机最小系统、H桥驱动电路、按键模块、 2）软件程序用Proteus进行仿真加工，使用C语言编写程序。 2.2H桥原理图 图1H桥电路原理图 2.2.1H桥驱动电路 图2中所示为一个典型的直流电机控制电路。电路得名于“H桥驱动电路”是因为它的形状酷似字母H。4个三极管组成H的4条垂直腿，而电机就是H中的横杠（注意：图2及随后的两个图都只是示意图，而不是完整的电路图，其中三极管的驱动电路没有画出来）。 如图所示，H桥式电机驱动电路包括4个三极管和一个电机。要使电机运转，必须导通对角线上的一对三极管。根据不同三极管对的导通情况，电流可能会从左

直流电动机PID控制的仿真研究

直流电动机PID控制的仿真研究 直流电机长期以来都在调速系统领域占据主导地位，在磁场一定的条件下，转速和电枢电压成正比，转矩容易被控制，同时具有良好的启动性能。在分析直流电机主要性能指标的基础上，提出了通过Matlab对直流电机模型进行仿真，分析系统参数是否满足设定要求的方法。 标签：直流电机; PID;仿真 中图分类号：TB 文献标识码：A 文章编号：16723198（2012）14018102 0 引言 长期以来，直流电机被广泛应用于调速系统中，而且一直在调速系统领域占居主导地位，这主要是因为直流电机不仅调速方便，而且在磁场一定的条件下，转速和电枢电压成正比，转矩容易被控制；同时具有良好的启动性能，能较平滑和经济地调节速度。因此采用直流电机调速可以得到良好的动态特性。本文在分析直流电机主要性能指标，如设定时间，超调量，稳态误差，上升时间，调整时间，等等。以及控制方法的PID控制，即通过控制比例、积分、微分参数分析系统的稳态曲线，并且在这个基础上提出了通过Matlab对直流电机模型进行仿真，分析系统参数是否满足设定要求的方法。 1 直流电机调速方法简介 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。20世纪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。 直流电机的转速n和其他参量的关系可表示为： n=Ua-IaRaCEφ上式中： Ua-电枢端电压(V)； Ia-电枢电流(A)； Ra-电枢电路总电阻(Ω)； φ-励磁磁通(wb)； CE-电势系数。CE=pN60a，p为电磁对数，a为电枢并联支路数，N为导体数。 综上所述可以看出，式中Ua、Ra、φ三个参量都可以成为变量，只要改变其中一个参量，就可以改变电动机的转速