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他励直流电动机图6

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他励直流电动机的机械特性(精)

他励直流电动机的机械特性(精)

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点降低到 C 点，在 C 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 dTem dTL （2-11） ＜
dn dn
（充分条件）则系统能稳定运行，式（211 ）即为稳定运行条件。对恒转矩负载 , 则 dT / dn 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） dTL / dn 0 dT / dn 0 中的A点， ，因此不 能稳定运行。
图2.14 他励直流电动机改 变电枢电压时的机械特性
3．减弱磁通时的人为机械特性 可以在励磁回路内串接电 阻R pf或降低励磁电压U f 来减弱 R pa 0 特 磁通，此时 U U N ， 性方程式为； UN Ra （2-10） n T 2 em Ce CeCT
由于磁通 的减少，使 得理想空载转速 n 0 和斜率 都增大，其特性曲线如图2.15 所图示。
2.3.1
机械特性方程式
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 U Ea I a Ra 、 E a C e n 和 式 Tem CT I a 可求得机械特性方 程式;
←
U R n T C C C
U n C
0 e
图2.12 他励直流电动机的机械特性

直流电动机控制电路

直流电动机控制电路

直流电动机控制电路一、直流电动机的启动1.并励直流电动机的启动并励直流电动机的启动控制电路如图1-15所示。

图中，KA1是过电流继电器，作直流电动机的短路和过载保护。

KA2欠电流继电器，作励磁绕组的失磁保护。

启动时先合上电源开关QS，励磁绕组获电励磁，欠电流继电器KA2线圈获电，KA2常开触点闭合，控制电路通电；此时时间继电器KT线圈获电，KT常闭触点瞬时断开。

然后按下启动按钮SB2，接触器KM1线圈获电，KM1主触点闭合，电动机串电阻器R启动；KM1的常闭触点断开，KT线圈断电，KT常闭触点延时闭合，接触器KM2线圈获电，KM2主触点闭合将电阻器R短接，电动机在全压下运行。

2. 他励直流电动机的启动（见图1-16）图1-15 并励直流电动机启动控制电路图1-16 他励直流电动机启动控制电路3. 串励直流电动机的启动（见图1-17）图1-17 串励直流电动机启动控制电路请注意，串励直流电动机不允许空载启动，否则，电动机的高速旋转，会使电枢受到极大的离心力作用而损坏，因此，串励直流电动机一般在带有20%~25%负载的情况下启动。

二、直流电动机的正、反转1.电枢反接法这种方法是改变电枢电流的方向，使电动机反转。

并励直流电动机的正、反转控制电路如图1-18所示。

启动时按下启动按钮SB2，接触器KM1线圈获电，KM1常开触点闭合，电动机正转。

若要反转，则需先按下SB1，使KM1断电，KM1连锁常闭触点闭合。

这时再按下反转按钮SB3，接触器KM2线圈获电，KM2常开触点闭合，使电枢电流反向，电动机反转。

2.磁场反接法这种方法是改变磁场方向（即励磁电流的方向）使电动机反转。

此法常用于串励电动机，因为串励电动机电枢绕组两端的电压很高，而励磁绕组两端的电压很低，反转较容易，其控制电路如图1-19所示。

其工作原理同上例相似，请自己分析。

图1-18并励直流电动机正,反转控制电路图1-19串励电动机正,反转控制电路三、直流电动机的制动在实际生产中有时要求机械能迅速停转，这就要求直流电动机可以制动。

直流调速系统

直流调速系统

GT
Ud
Id
-
- Un +
+ RP2
-
n
+ IG
-
U tg
V-M闭环系统原理框图
-
( a ) 给 定 环 节 —— 产 生 控 制 信 号 ： 由 高 精 度 直 流 稳压电源和用于改变控制信号的电位器组成。 (b)比较与放大环节——信号的比较与放大；由P、I、 PI运放器组成
(c)触发器和整流装臵环节（组合体）--功率放大
nnom 1000r/min、 Ra=0.05Ω
晶闸管整流器的内阻
Ks=30 问 题
Rrec=0.13Ω
要求D=20，s≤5%
问若采用开环V-M系统能否满足要求？ 若采用α=0.015V·min/r转速负反馈闭环系统，问放大 器的放大系数为多大时才能满足要求？
解（1）设系统满足D=20，检验系统是否满足s≤5%？
特点：
损耗较大、有级 调速，机械特性 较软。 (2)弱磁调速 特点： 只能弱磁，调 速范围小
工程上，常将调压与调磁相结合，可以扩大调速范围 。
n
Φn Φ2 Φ1 Φ1 Φ2 Φn nn Un U d3 U d2 U d1 Ten
图1-2 调压和调 磁时的机械特性
U d1 U d2 U d3 U n
①系统结构图
U n
Un U d0
电动机
U n
放大器
U ct 整流器及
触发装置
n
速度检测
②系统中各环节的稳态输入输出关系如下： 电压比较环节 放大器
* U n U n Un
U ct K P U n
晶闸管整流器及触发装臵 U d 0 K sU ct

(精华版)最新国家开放大学电大《电气传动与调速系统》网络课形考网考作业及答案

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课程总成绩= 形成性考核×50% + 终结性考试×50% 形考任务1 一、选择题（每小题5分，共40分）题目 1 电气传动系统做旋转运动时，其运动方程为（）。

选择一项：题目2 如图所示的旋转运动系统（箭头方向表示转矩的实际方向），系统的运动状态是（）。

选择一项：D. 减速题目3 如图所示的负载机械特性属于（）。

选择一项：C. 反抗性恒转矩负载机械特性题目4 如图所示的电动机机械特性（曲线1）与负载机械特性（曲线2）相交的交点分别为A和B，以下说法正确的是（）。

选择一项：A. A点是稳定运行点，B点是稳定运行点题目5 直流电动机的换向器与电刷配合，可将电枢绕组内的（）变换为电刷上的直流电势。

选择一项：A. 交流电势题目6 如图所示为他励直流电动机的机械特性曲线组，表示的是（）的人为机械特性。

选择一项：C. 电枢回路串电阻题目7 如图所示为他励直流电动机的工作特性曲线，下述表达正确的是（）。

选择一项：A. 曲线1是转速特性，曲线2是效率特性，曲线3是转矩特性题目8 如图所示他励直流电动机机械特性与负载机械特性曲线的交点a,b,c,d，下述表达正确的是（）。

选择一项：C. 从a点到c点是属于调速运行，从b点到d点属于调速运行二、判断题（每小题5分，共40分）题目9 当传动系统做旋转运动时，作用在电动机轴上的电磁转矩T和负载转矩TL 之差，即T-TL=△T称为动态转矩，当△T0，即dn/dt 0时，系统处于加速运行状态。

第五节直流电动机

第五节直流电动机

第五节直流电动机一、直流电动机的结构直流电动机主要由定子（固定部分）和电枢（旋转部分）两大部分组成。

图4-28直流电动机的结构图。

下面就一些主要的部件分别予以介绍。

1、定子定子主要部件包括主磁极、换向磁极、机座、端盖和电刷装置等。

1）主磁极主磁极的作用是产生主磁场。

主磁极结构如图4-29所示。

绝大多数直流电机的主磁极不是用永久磁铁而是由励磁绕组通以直流电流来建立磁场。

主磁极由主磁极铁心和套装在铁心上的励磁绕组构成。

一般主磁极铁心采用低碳钢板冲成一定形状叠装固定而成。

主磁极的个数一定是偶数，励磁绕组的连接必须使得相邻主磁极的极性按N，S极交替出现。

套在主磁极铁心上的励磁绕组根据其不同的使用情况分为两种：一种是并励绕组；一种是串励绕组；并励绕组的匝数多、导线细，串励绕组的匝数少、导线粗。

整个主磁极再用螺杆固定在机座上。

2）换向极在相邻的主磁极之间装有换向磁极，它也是由铁心和绕组构成。

其作用是改善换向，使电机运行时，在电刷与换向器的接触面上不致产生有害的火花。

3）机座直流电机的机座有两个作用：一是构成主磁路的一部分，机座中作为磁路通路的部分称为磁轭，二是对电动机起到支撑作用，主磁极和换向极固定于磁轭上。

4）电刷装置电刷装置的作用是将转动的电枢(转子)中的电压和电流引出来，或将外加电源的电流输入到转动的电枢中去。

电刷是主要由石墨做成的导电块，放在刷握中，由弹簧机构施以一定的压力使其压在换向器表面上，电机运行时与换向器表面形成滑动接触，电刷上焊的铜丝辫引出或引入电流。

如图4-30所示。

电刷的组数即电刷杆数一般与主磁极的极数相等，各刷杆装在一圆形的可以转动的刷杆座上，刷杆座固定在一端的端盖上。

2、转子（电枢）直流电机的转子，它是电机实现机电能量转换的枢纽，所以常称之为电枢。

电枢部分包括电枢铁心、电枢绕组、换向器、转轴、轴承、风扇等。

1）电枢铁心电枢铁心既是主磁路的一部分，又要嵌放电枢绕组。

为了减小铁心损耗，电枢铁心一般由涂有绝缘漆的0.5mm厚的硅钢片冲压后叠压而成，硅钢片边缘冲有槽口，叠成圆柱体后外表面形成许多均匀分布的槽，槽内嵌放着电枢绕组。

直流他励电动机在各种运转状态下的机械特性

直流他励电动机在各种运转状态下的机械特性
2.电动及反接制动状态下的机械特性测量
3.能耗制动状态下的机械特性测量
二、实验原理（或设计方案）
他励直流电动机机械特性测定实验接线图
直流电动机的机械特性是指电机在额定电压与额定励磁电流的供给下，电动机轴上所产生的转矩M和相应的运行转速п之间的关系。机械特性是选用电动机的一个重要依据，各类电动机都因有自己的机械特性而适用于不同的场合。
3.表6-3：UN=220V IfN=85mA R2=400Ω
Ia(A)
0.96
0.9
0.85
0.8
0.75
0.7
n(r/min)
-1482
-1281
-1087
-927
-768
-601
Ia(A)
0.6
0.52
0.45
0.4
0.34
0.3
n(r/min)
-41
0
240
243
580
688
R2=1800Ω能耗制动状态下的机械特性
0.68
0.67
0.66
0.65
0.64
0.63
n(r/min)
-617
-609
-595
-588
-582
-573
-558
-548
6、实验结果及分析（或设计总结）
1.回馈制动，反接制动和能耗制动是什么意思？各自有什么特点？
回馈制动：回馈制动是一种是非常有效的节能方法。避免了制动时对环境及设备的破坏。
反接制动：反接制动是在电动机切断正常运转电源的同时改变电动机定子绕组的电源相序，使之有反转趋势而产生较大的制动力矩的方法。
（3）R1调到最小，R2、R3和R4调到最大。将开关S1合向1电源端，开关s2合向2短接端。

他励直流电动机的机械特性


四、 人为机械特性
R R p a N 固有机械特性：n U M 2 C e N
人为机械特性可用改变电动机参数的方 法获得，即机械特性三个变量中任有一个 或一个以上值非额定时得到的机械特性即 为人为机械特性。 （U，Φ，Rad）
C C e t N
1. 串联电阻时的人为机械特性
此时增加了Rad：U＝UN，Φ ＝Φ N，R＝Ra＋ Rad 电枢串联电阻Rad时，人为机械特性的方程式 U R R N a ad 为：n T n n
2 K K eN K e t N 0
当U和Φ 都是额定值时，理想空载转速不变， 转速降增加，特性变软。 Rad越大，特性越软 。
特点和机械特性图
特点
人为机械特性由交纵 坐标轴于一点，但具 有不同斜率的射线族 组成。
机械特性图
电枢串联电阻时的人 为机械特性
2. 改变电压时的人为机械特性
特性曲线图
因为，当n＝0时， I＝Ist＝U/Ra＝常数， 所以，Tst＝KtΦ Ist 随Φ 的降低而减小，而 n0随Φ 的降低而增大。 改变磁通Φ 的人为特性 曲线图如右图。
注意
根据固有机械特性估算数据
根据固有机械特性可估算以下数据： 电枢电阻Ra：通常电机在额定负载下的铜耗 I2aRa占总损耗ΣΔPN的50％～75％。因 ΣΔPN＝输入功率－输出功率 ＝UNIN－PN ＝UNIN－ηN UNIN ＝（1－ηN ）UNIN 即 Δ P铜＝ I2aRa＝(0.5～0.75)(1-ηN )UNIN 式中， ηN ＝ PN/(UNIN) 是额定运行条件下电 动机的效率，且此时Ia＝IN
T N
TN是电动机轴上的输出转矩， 电磁转矩
9 .55 n N

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12 直流电动机12.1 直流电动机的介绍12.2 直流电动机的分类13 他励直流电动机23.1 他励直流电动机的基本工作原理23.2 他励直流电动机的机械特性34 他励直流电动机的调速54.1 调速的基本概念54.2 调速的指标64.3 调速的方式84.3.1 电枢串电阻调速84.3.2 改变电枢电源电压调速84.3.3改变励磁电流调速95实例分析106结论12参考文献13 致141 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。

他励直流电动机的调速


T TL TL Ia 电枢电流 CT N TL = 常数时，I a 常数，如果 T TL ,则 I a I N ，即 I a 因此，
稳定运行时
与电动机转速n无关。 3．弱磁调速：Φ↓ A、调速过程： UN Ra R n T Ce CeCT
U Ea I a Ra =210V+10A（1Ω）
Ts≥（1.l～1.2）TN，这样系统才能顺利起动。
他励直流电动机起动方法有两种，下面分别叙述。
4.1.1 电枢回路串电阻起动 :(如图) UN 起动电流为： I S Ra R 特点：1、根据负载TL起动条件的要求，可确定所串入电阻R的 大小，有级。 2、简单、成本低。 3、功耗大。 4.1.2降电压启动 (如图)
（B）扰动消失后→ 回原稳定点。（食堂买饭）
3 ．稳定性分析：（图2.13）
（1）(机特交点A )当干扰导致U↓ → ∵瞬间n = C、Ea = C ∴Ia↓→T↓(新的机特交点B) → TA – T0﹤0 →n↓→Ea↓→Ia↑ →T↑→(稳定在新的机特交点A’)
（2）当干扰导致U↑→ ∵瞬间n= C、Ea= C ∴Ia↑
（2）位能性恒转矩负载：电梯 （A）︱Tf ︳= C; （B）nf＞0， Tf＞0，nf＜0， Tf＞0， 2 ．泵类：风机、油泵等，（图2.10） Tf ≌ n2 3 ．恒功率负载：（图2.11） n↑→Tf↓；n↓→Tf↑； P ≌ Tf * n = C。 二、电力拖动运行的稳定条件： 1 ．交点（机特与负特）— 同解（图2.12） 2 ．扰动后仍能稳定： （A）U 变化→Tf变化→新的稳定点，而不发散；
n
返回 反抗性 恒功率 通风机
位能性
T 0
反抗性

他励直流电动机的调速控制

电动运行过程中，调节调速电阻RRF，改变励磁电流的大小，即可 改变励磁磁通的强弱，从而实现电动机转速n的调节。
3.停车及制动控制
按下停止按钮SB1（长按，电机停车后再松开），KM2和KM3线圈 断电释放，主触头断开，切断电动机电枢电路。 紧接着，KM1线圈通电吸合，主触头闭合，通过电阻R接通能耗制 动电路，KM1的辅助常开触头闭合，短接电容器C，使电源电压全 部加在励磁线圈两端，起到强励作用，以加强能耗制动效果。
他励直流电动机改变电枢电压极性正反转控制电路
（二）电气控制原理图设计
4.对电路进行修改完善的步骤如下：
1）原电路中的启动和正反转控制部分保持不变。 2）在励磁回路中增加主令控制器SA，控制正反转和调速。 去掉原电路中的正、反转转行程开关SQ1和SQ2。利用主令 控制器SA手柄在不同位置时能接通不同触点的特性，来换接 电枢回路的正、反向电源，并通过电枢回路分级电阻的接入 与切除进行调速控制。 3）设置电路的保护环节。 ①保留原电路的过电流保护KA1和弱磁保护KA2。 ②用主令控制器SA控制，就要去掉控制按钮与接触器的自锁 环节，这样电路就没有了欠压失压保护功能，需要设置电压 继电器KV做欠压失压保护。主令控制器SA在启动初始位接通 电压继电器KV并自锁，当SA换到其他操作档位时，电压继电 器的自锁环节为KM1、KM2、KM3、KM4提供电源通路。 4）对整个电路进行综合审查。
机为3左右。
一般直流电动机 较好 好
减弱磁通 为1~2左右；变
调速
磁通电动机最大
可达到4。
经济性
调速设备 投资少， 电能损耗 大。
调速设备 投资大， 电能损耗 小。
调速设备 投资少， 电能损耗 小。
应用
对调速性能要求 不高的场合，适 用于与恒转矩负 载配合。
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{
goto rep;}
}
实验过程⌒内容︶结果分析
实验内容
将程序导入单片机时，让单片机工作，初始状态数码管显示9997，每当按按键K1一次，单片机计数功能开始工作，数码管显数加一。
结果分析
本次实验使我基本熟悉并掌握51单片机定时/计数器的工作原理，以及各种不同工作方式的特点。且利用单片机的计数功能可实现用T0和按键K1检测外部脉冲输入，并记录相应个数，也基本掌握实验板中定时/计数器相关电路结构和应用。
void delay()/*延时函数,约1mS*/
{uchar x,y;
for(x=2; x>0; x--)
for(y=250; y>0; y--);
}
void display()
{
uchar i;
for (i=0;i<6;i++)
原始实验数据记录
{P0=displaytab[led[i]];
DUAN=1;
uint j=9997;
uchar data led[6]={7,9,9,9,0,0};
uchar data ledwei[6]=
{0xdf,0xef,0xf7,0xfb,0xfd,0xfe};
uchar data displaytab[16]=
{0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71};
2、掌握定时/计数器的中断服务程序的设计方法及设计技巧。
3、掌握实验板中定时/计数器相关电路结构和应用。
实
验
内
容
（1）如后图所示，利用T0和按键K1检测外部脉冲输入，记录个数。
（2）将脉冲个数实时通过LED数码管显示。（假定脉冲个数不超过65536，无符号整型）
提示：数码管显示程序，可参照实验二源程序（083）。
led[1]=j%100000%10000%1000%100/10;
led[0]=j%100000%10000%1000%100%10;
}
rep:while(!K1)
{
display();/*第一次判别按键未松开，执行此处*/}
display();/*消抖延时，不掉显*/
display();
while(!K1)
DUAN=0;
P0=ledwei[i];
WEI = 1;
WEI = 0;
delay();
P0=0xff;/*消影*/
WEI = 1;
WEI = 0;}
}
void main()
{
TMOD=0x06;
TH0=0xff;
TL0=0xff;
EA=1;
ET0=1;
TR0=1;
while(1)
{
display();
实验原理
原始实验数据记录
实验源程序：实验1
原始实验数据记录
实验源程序：
#include <reg51.h>
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
sbit DUAN=P2^6;
sbit WEI=P2^7;
sbit K1=P3^4;
sbit K2=P3^5;
实验报告（六）
院（系）：电子工程学院
班级
电子A1532
组号
学号
1
实验室
实训楼14号机房
专业
自动化
姓名
杨双羽
教师签名
实验名称
实验六：外部脉冲计数实验
成绩评定
实验仪器材料
硬件：pc机；
软件件等。
实验目的要求
1、了解51单片机定时/计数器的工作原理和各种不同工作方式的特点。
}
}
void T0_int() interrupt 1
{display();
display();
if(K1==0)
{
j++;
led[5]=j/100000;
led[4]=j%100000/10000;
led[3]=j%100000%10000/1000;
led[2]=j%100000%10000%1000/100;