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直流电机的控制原理
直流电机的控制原理可以通过以下内容来说明：
直流电机的控制原理是通过调节电源电压和改变电枢线圈中电流方向来实现的。
具体来说，直流电机的工作原理是根据洛伦兹力和安培力的作用，通过控制电流方向和大小来改变电机的转速和转向。
在直流电机中，电枢线圈是位于电机中心的旋转部分，而电枢线圈两端与电源相连。
当电流通过电枢线圈时，电流会在磁场中发生作用，产生洛伦兹力，使电枢线圈开始旋转。
电枢线圈的旋转会使其上的集电刷与固定的电极接触，改变电枢线圈中电流的方向，从而反转驱动力，使电机的旋转方向改变。
为了控制直流电机的转速和转向，可以通过改变电源电压和电枢线圈中电流的方向来实现。
当电源电压增加时，电枢线圈中的电流增加，从而增大洛伦兹力，加速电机的转速。
同样地，当电源电压减小时，电机的转速会减慢。
另外，改变电枢线圈中电流的方向也会改变洛伦兹力的方向，从而改变电机的转向。
在实际应用中，直流电机的控制可以通过调节电压或使用电压变频器来实现。
通过调节电源电压的大小，可以实现直流电机的速度调节；通过改变电枢线圈中电流的方向，可以实现直流电机的正反转控制。
综上所述，直流电机的控制原理是通过调节电源电压和改变电
枢线圈中电流方向来实现的，从而实现对电机转速和转向的控制。
摘要：近年来, 为了适应“提速、重载”的要求, 功率大、性能技术先进的新型国产内燃、电力机车的投人运用, 成为我国铁路运输的主要牵引动力。
自1995年以来, 我国铁路机车迅速更新换代, 不仅蒸汽机车迅速退出历史舞台, 而且国产第一代内燃机车和第二代内燃机车的早期产品也批量报废, 国产第一代电力机车早期产品已开始批量报废, 第二代国产电力机车正通过大修改造为第三代相控电力机车。
近年来, 大批量生产的是适应“提速、重载”的第三代内燃、电力机车, 并在积极研制第四代新型内燃、电力机车。
本文简要介绍了机车电力传动形式的转变历程，回顾了交流传动的发展历史，揭示出电力电子技术与电传动技术的密切关系，重点阐述了我国电力牵引技术的发展与现状，并展望了以交流传动技术为方向的我国铁路机车车辆装备制造业的发展前景。
关键词：电力机车传动，控制技术，发展与现状。
目录1.电力传动形式的转变 (3)2.交流传动技术 (3)2.1 交流传动技术的发展 (3)2.2交流传动技术的原理简介 (5)3.我国机车电传动技术的发展 (6)3.1 第一代电力机车控制技术 (6)3.2 第二代电力机车控制技术 (7)3.3 第三代电力机车控制技术 (8)4.展望 (10)参考文献： (11)1.电力传动形式的转变从很早的年代开始,人们就一直努力探索机车牵引动力系统的电传动技术。
1879年的世界第一台电力机车和1881年的第一台城市电车都在尝试直流供电牵引方式。
1891年西门子试验了三相交流直接供电、绕线式转子异步电动机牵引的机车, 1917年德国又试制了采用“劈相机”将单相交流供电进行旋转、变换为三相交流电的试验车。
这些技术探索终因系统庞大、能量转换效率低、电能转换为机械能的转换能量小等因素,未能成为牵引动力的适用模式。
1955年,水银整流器机车问世,标志着牵引动力电传动技术实用化的开始。
1957年,硅可控整流器( 即普通晶闸管) 的发明, 标志着电力牵引跨入了电力电子时代。
直流电机控制原理图
直流电机是一种常见的电动机，它通过直流电源驱动，能够将
电能转换为机械能，广泛应用于工业生产、交通运输、家用电器等
领域。
直流电机的控制原理图是直流电机控制系统的重要组成部分，它能够帮助我们了解直流电机的工作原理和控制方式，本文将介绍
直流电机控制原理图的相关知识。
首先，直流电机控制原理图包括直流电机、电源、控制器等组件。
直流电机通常由定子、转子、碳刷、电枢等部分组成，电源为
直流电源，控制器则是用来控制电机运行的设备。
在直流电机控制
原理图中，这些组件通过电气连线连接在一起，形成一个完整的控
制系统。
在直流电机控制原理图中，电源为直流电源，它可以是电池、
直流发电机、直流稳压电源等。
电源的电压和电流大小将直接影响
到直流电机的运行性能，因此在设计直流电机控制系统时，需要根
据实际需要选择合适的电源。
控制器是直流电机控制系统中的关键部件，它可以根据外部输
入信号控制电机的启停、正反转、速度调节等功能。
常见的直流电
机控制器有直流调速器、直流电机驱动器、直流电机控制板等，它们可以根据具体的控制要求选择使用。
在直流电机控制原理图中，还会包括一些辅助元件，如限流电阻、过载保护器、电流传感器等。
这些辅助元件能够提高电机控制系统的稳定性和安全性，保护电机免受过载、短路等异常情况的影响。
总的来说，直流电机控制原理图是直流电机控制系统的重要组成部分，它通过电气连线将直流电机、电源、控制器等组件连接在一起，形成一个完整的控制系统。
掌握直流电机控制原理图的相关知识，能够帮助我们更好地理解直流电机的工作原理和控制方式，为实际应用提供参考和指导。
直流电机PWM调速控制系统设计一、引言直流电机是一种常见的电动机，广泛应用于工业生产中的机械传动系统。
为了实现对直流电机的调速控制，可以采用PWM（脉宽调制）技术。
PWM调速控制系统通过控制脉冲宽度的变化来调整输出信号的平均电压，从而改变电机的转速。
本文将详细介绍直流电机PWM调速控制系统的设计原理、电路设计和控制算法等方面。
二、设计原理1、PWM调制原理PWM调制是一种通过改变脉冲宽度来控制平均电压的技术。
在PWM调速控制系统中，主要是通过改变脉冲的占空比来改变输出信号的平均电压，从而调整电机的转速。
2、直流电机调速原理直流电机的转速与电源电压成正比，转速调节的基本原理是改变电机的供电电压。
在PWM调速控制系统中，通过改变PWM信号的占空比，即每个周期高电平的时间占总周期时间的比例，来改变电机的供电电压，从而控制电机的转速。
三、电路设计1、输入电源电压变换电路为了适应不同的输入电源电压，需要设计输入电源电压变换电路。
该电路的功能是将输入电源电压通过变压器等元件进行变压或变换，使其适应电机的工作电压要求。
2、PWM信号发生电路PWM信号发生电路主要是负责产生PWM信号。
常用的PWM信号发生电路有555定时器电路和单片机控制电路等。
3、驱动电路驱动电路用于控制电机的供电电压。
常见的驱动电路有晶闸管调压电路、MOSFET驱动电路等。
通过改变驱动电路的控制信号，可以改变电机的转速。
四、控制算法在PWM调速控制系统中，需要设计相应的控制算法，来根据系统输入和输出变量进行调速控制。
常见的控制算法有PID控制算法等。
PID控制算法是一种经典的控制算法，通过对系统的误差、误差变化率和误差积分进行综合调节，来控制输出变量。
在PWM调速控制系统中，可以根据电机的转速反馈信号和设定转速信号，计算出误差，并根据PID 控制算法调节PWM信号的占空比，从而实现对电机转速的精确控制。
五、系统实现根据上述设计原理、电路设计和控制算法，可以实现直流电机PWM调速控制系统的设计。
单闭环直流调速系统简介单闭环直流调速系统是一种常见的电气传动系统，广泛应用于工业生产和机械控制领域。
该系统通过调节直流电机的电压和电流来实现对电机转速的精确控制。
本文将介绍单闭环直流调速系统的原理、主要组成部分以及工作原理。
原理单闭环直流调速系统的基本原理是通过调节电机的励磁电流和电压来改变电机的转速。
系统的闭环反馈控制可以实现对电机转速的精确控制。
具体的原理如下：1.转速测量：系统中通过安装转速传感器来测量电机的实时转速，并将测量值反馈给控制器。
2.错误计算：系统将设定的目标转速与实际转速进行比较，计算出误差值。
3.控制信号产生：根据误差值，系统控制器生成相应的调节信号。
4.调节信号传递：调节信号通过控制器输出，传递给电机的调速装置。
5.电机调速：电机的调速装置根据控制信号调整电机的电压和电流，从而实现对电机转速的控制。
组成部分单闭环直流调速系统主要包含以下几个组成部分：1.电机：直流电机是该系统的驱动设备，通过调整电机的电压和电流来实现转速控制。
2.电源：系统需要一个恒定的直流电源供应电机运行，并提供所需的电压和电流。
3.调速装置：调速装置是控制电机电压和电流的关键设备，通过改变输出电压和电流的大小来实现对电机转速的控制。
4.转速传感器：转速传感器用于测量电机的实际转速，并将测量值反馈给控制系统。
5.控制器：控制器是系统的核心部分，负责计算误差值并生成相应的调节信号。
6.显示器：显示器用于实时显示电机的转速和控制参数。
工作原理当系统启动时，电机会按照设定的初始转速开始运行。
转速传感器会实时测量电机的转速，并将测量值传递给控制器。
控制器根据设定的目标转速和实际转速计算出误差值。
控制器通过对误差值进行计算和处理，生成相应的调节信号。
调节信号经过控制器输出，传递给电机的调速装置。
调速装置根据调节信号调整电机的电压和电流，使电机的转速向目标转速靠近。
系统会周期性地重复上述过程，不断进行误差计算和调节信号生成，从而实现对电机转速的精确控制。
直流传动控制系统简述
直流传动控制系统的学习要求在了解机电传动自动调速系统的组成、生产机械对调速系统提出的调速技术指标要求以及调速系统的调速性质与生产机械的负载特性合理匹配的重要性之基础上，重点掌握自动调速系统中各个基本环节，各种反馈环节的作用及特点，掌握各种常用的自动调速系统的调速远离、特点及适用场合，以便根据生产机械的特点和要求来正确选择和使用机电传动控制系统。
一、 机电传动控制系统的组成和分类
直流传动控制系统——以直流电动机为动力
交流传动控制系统——以交流电动机为动力
（一）、机电传动控制系统的组成
组成：由电机、电器、电子部件组合而成。
①、 开环控制系统（单向控制）
如下图11.1所示的G-M 系统。
开环控制系统往往不能满足
高要求的生产机械的需要。
注：输入量—控制量，输出量—被控制量。
1.主要参数
1)转速降(与无关) N t e da fa N T K K R R n 2Φ
+=∆0
n
2)调速范围 （前提：生产机械对转速变化率的要求）
3)静差度（或稳定度、转速变化率）
4)关系： （） ①由电机铭牌而定，，D 由生产机械要求而定。
②一定，不同的静差度就有不同的D ，故在说明系统达到D 时，同时说明所允许的最小S 。
③一定，，机械特性硬度。
2.提高机械特性硬度的方法——使电动机转速不变。
负载↑，n
↓
1)在电动机轴上安装一台测速发电机BR ，输出电势。
2)偏差电压（给定电压） ↑↑↑↑∆↓↓↑n E I U U E n T G g BR 励磁不变 （负反馈控制）
min
max /n n D =000n
n n n n S N N ∆=-=)
1(22
max S n S n D N -∆=N
n n n ∆-=02min max n S S ≤2N n ∆2S ↓∆↑N n D ,↑
n K E BR BR =g U U =∆BR
E -
3)加一个放大器，，n 不变（负载变动）。
注：a ）稍变化，更大变化。
b ），维持。
②、闭环控制系统（正向控制和反向反馈控制）
如上述自动调速系统。
1.
方框图：
2.常用系统：
电机放大器、磁放大器和晶闸管调速系统。
（二）、自动控制系统的分类
1. 按反馈方式——转速负反馈、电势负反馈、电压负反馈、电流正反馈控制系统；
2. 按复杂程度——单环、多环自动调节系统；
3. 按被调量与给定量的差别——有静差、无静差调节系统；
4. 按给定量变化规律——定值调节系统、程序控制系统、随动系统；
5. 按调节动作与时间的关系——断续、连续控制系统；
g BR U E U ≈↓↓∆,U ∆G
E 0≠∆U G
E
6. 按元件特性——线性、非线性控制系统。
二、 调速方案的选择
（一）、机械与电法气调速方法
1、电气调速的优缺点
1)简化机械变速机构；
2)提高传动效率，操作简单；
3)无级调速；
4)便于远距离控制和自动控制；
5)应用广泛；
6)电气系统复杂，投资大些。
（缺点）
2.、电气与机械配合调速
1)电气方面——得到多种转速；
2)机械方面——用机械变速机构的换挡进行变速。
（二）、生产机械对自动调速系统技术指标的要求
1、静态技术指标
1)、静差度——生产机械运行时转速稳定的程度。
S 应小于一定数值。
A 、机械特性越硬，，转速稳定性。
B 、时，满足S 要求；其它转速时一定满足S 要求。
2）、调速范围——生产机械所要求的转速调节的最大范围。
如：车床D 为20～120， 机床的进给机构D 为5～30000等。
)(↓∆↓N n S ↑min
n min max n
n D =
A 、 联合调速时，D （生产机械）＝De （电气）Dm
（机械）
3）、调速的平滑性——用两个相邻调速级的转速差
来衡量。
A 、D 一定，稳定运行转速级数↑，调速的平滑性↑；级
数→∞，称无级调速。
B 、不同的生产机械，可采用有级或无级调速。
2、动态技术指标
由于电磁、机械惯性，调速过程经过一段过渡过程，即
动态过程。
1)、最大超调量 A 、一般为(10～35)%。
B 、，不满足工艺要求；，过渡过程缓慢。
2）、过渡过程时间T
从输入控制（或扰动）作用于系统开始到被
调量进入稳定值区间时为止的一段时间。
3）、振荡次数——在过渡过程时间T 内，在
其稳定值上下摆动次数（图中所示为1次）。
%1002
2max ⨯-=n n n M p ↑p M ↓p M n 2)02.0~05.0(n
系统1：T 较大系统
2：振荡次数较多系统3：较理想
如：龙门刨床——允许一次振荡；
造纸机——不允许有振荡的过渡过程。
（三）、根据生产机械的负载性质来选择电动机的调速方式
A 、在调速过程中，电动机负载能力（即输出）
在不同n 下是不同的。
B 、为保证在D 内电动机得到最充分利用，则选
择调速方案时，必须使电动机的负载能力与生产机械
的负载性质相匹配。
1、生产机械的负载特性
1)、恒转矩型——=常数， 如：起重机、机床进给运动。
2)、恒功率型——=常数， 如：车床主轴运动。
L T n
T P L L =L P n
P T L L =
粗加工：精加工： 2、电动机的负载能力（调速时）
max max 出出(额）（电枢）调速P T I I N a 、＝−→−−→−
1)直流电机
——调压调速（恒T 型）、调磁调速（恒P 型）
2)交流电机
——变极调速、变频调速
A 、变极（p ）调速——双速异步电动机，定子绕组
Y 改成YY （恒T 型），改成YY （恒P
型）。
B 、变频（f ）调速——固有特性以上（恒P 型，很
少），以下（恒T 型，常用）。
3、配合性质
电动机在调速过程中，输出的T 和P 能否达到最大，
取决于生产机械和的大小及其变化规律。
1)生产机械＝常数，调速方式选用恒T 型，、且电
↑↑↓L p T a n ,,↓
↓↑L p T a n ,,L T L
P L T T T （或略大于）=
动机。
2)生产机械＝常数，调速方式选用恒P 型，且电动机。
故电动机在D 内任何下运行，均保持
，使电动机得到最充分利用。
三、 晶闸管-电动机直流传动控制系统
有静差调速系统（P
调节器）
（一）、单闭环直流调速系统
无静差调速系统（PI 调节器）
（n 单闭环调速系统——速度调节器ASR ）
L
P 静
（或略大于）L N P P =n
N I I （或略小于）=
无静差调速系统的特点：
A、实现转速的无静差调节；
B、动态响应较快；
C、满足一般生产机械对调速的要求。
注：a）由PI调节器组成速度调节器ASR。
b）对于频繁处于正反转工作状态的生产机械，宜采用双闭环（或可逆）调速系统。
如：龙门刨床、可逆轧钢机（生产率↑，过渡时间↓，T动↑，I↑）。
（二）、双闭环直流调速系统
（n、I双闭环调速系统——速度调节器ASR、电流调节器ACR）
特点：系统的静特性很硬，基本上无静差；启动时间短，动态响应快；系统的抗干扰能力强；调整方便（先调电流环，再调速度环）；应用广泛（在自动调速系统中）。
（三）、可逆直流调速系统
用接触器切换
1)电枢反接的可逆线路用晶体管切换
用两套晶闸管变流器
2)励磁反接的可逆线路（用得较少）
环流——不流过负载而只流过两组晶闸管电路的流。
调速方式：
A、有环流调速（可控有环流）
B、无环流调速（逻辑无环流、错位无环流）
接线方式：
A、反并联连接（一个交流电源供电）
B、交叉连接（两个独立的交流电源分别供电）
注：交叉连接用于有环流的三相全控桥。
此外，一般采用反并联连接。
四、晶体管-电动机直流脉宽调速系统（大功率晶体管）
与晶闸管直流调速系统比较：
1.主电路所需的功率元件少。
2.控制线路简单。
3.频带宽（动态响应速度和稳速精度等性能指标较好）。
如：晶体管脉宽调制（PWM）放大器的开关频率为1kHz~3kHz；晶闸管三相全控整流桥的开关频率为300Hz。
4.电压放大系统不随输出电压而变化
5.适用于中、小容量的调速系统
五、微型计算机控制的直流传动系统。
