直流电动机的应用与发展
(哈尔滨工业大学工业工程系哈尔滨150001)
摘要:直流电动机以其优良的转矩特性在运动控制领域得到了广泛的应用,自诞生以来经过多年的改进和完善,已经产生了多种类型、具有不同特点的直流电动机,在工业生产与日常生活中产生了重要作用。
1.直流电机的基本工作原理
A是正电位,B是负电位,在N极范围内的导体ab中的电流是从a流向b,在S极范围内的导体cd中的电流是从c流向d。ab和cd两导体都要受到电磁力Fde的作用。根据磁场方向和导体中的电流方向,利用电动机左手定则判断,ab边受力的方向是向左,而cd 边则是向右。由于磁场是均匀的,导体中流过的又是相同的电流,所以,ab边和cd边所受电磁力的大小相等。这样,线圈上就受到了电磁力的作用而按逆时针方向转动了。当线圈转到磁极的中性面上时,线圈中的电流等于零,电磁力等于零,但是由于惯性的作用,线圈继续转动。线圈转过半周后,虽然ab与cd的位置调换了,ab边转到S 极范围内,cd边转到N极范围内,但是,由于换向片和电刷的作用,转到N极下的cd边中电流方向也变了,是从d流向c,在S极下的ab边中的电流则是从b流向a。因此,电磁力Fdc的方向仍然不变,线圈仍然受力按逆时针方向转动。可见,分别处在N、S极范围内的导体中的电流方向总是不变的,因此,线圈两个边的受力方向也不变,这样,线圈就可以按照受力方向不停的旋转了,通过齿轮或皮带等机构的传动,便可以带动其它工作机械。要使线圈按照一定的方向旋转,关键问题是当导体从一个磁极范围内转到另一个异性磁极范围内
时(也就是导体经过中性面后),导体中电流的方向也要同时改变。换向器和电刷就是完成这个任务的装置。在直流发电机中,换向器和电刷的任务是把线圈中的交流电变为直流电向外输出;而在直流电动机中,则用换向器和电刷把输入的直流电变为线圈中的交流电。可见,换向器和电刷是直流电机中不可缺少的关键性部件。当然,在实际的直流电动机中,也不只有一个线圈,而是有许多个线圈牢固地嵌在转子铁芯槽中,当导体中通过电流、在磁场中因受力而转动,就带动整个转子旋转。这就是直流电动机的基本工作原理。
2.直流电动机的应用
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。
直流电动机应用广泛。使用最广的就是直流电动工具。直流电动工具是一种运用小容量直流电动机或电磁铁,通过传动机构驱动工作头的手持式或可移式的机械化工具。世界上第一台直流电动工具是1894年制造的电钻。1900年制造出三相工频电钻,由三相异步电动机驱动。1913年生产出首批由单相串激电机驱动的交、直流两用电钻。20世纪80年代后,随着世界经济的发展,电动工具技术得到迅速发展。到新世纪初,世界电动工具的品种发展到近千个,年产量超过1亿台。
电动工具结构轻巧,携带方便。它比手工工具可提高劳动生产率几倍到几十倍,比传统的风动工具效率高、费用低(勿需空压机)、震动和噪声小、易于自动控制。因此,电动工具逐步取代手工工具,已广泛应用于机械,建筑、机电、冶金设备安装,桥梁架设,住宅装修,农牧业生产,医疗、卫生等各个方面。并且广为个体劳动者及家庭使用,是一种量大面广的机械化工具,发展前景十分广阔。在发电厂里,同步发电机的励磁机、蓄电池的充电机等,都是直流发电机;锅炉给粉机的原动机是直流电动机。此外,在许多工业部门,例如大型轧钢设备、大型精密机床、矿井卷扬机、市内电车、电缆设备要求严格线速度一致的地方等,通常都采用直流电动机作为原动机来拖动工作机械的。直流发电机通常是作为直流电源,向负载输出电能;直流电动机则是作为原动机带动各种生产机械工作,向负载输出机械能。在控制系统中,直流电机还有其它的用途,例如测速电机、伺服电机等。虽然直流发电机和直流电动机的用途各不同,但是它们的结构基本上一样,都是利用电和磁的相互作用来实现机械能与电能的相互转换。直流电机的最大弱点就是有电流的换向问题,消耗有色金属较多,成本高,运行中的维护检修也比较麻烦。因此,电机制造业中正在努力改善交流电动机的调速性能,并且大量代替直流电动机。不过,近年来在利用可控硅整流装置代替直流发电机方面,已经取得了很大进展。包括直流电机在内的一切旋转电机,实际上都是依据我们所知道的两条基本原则制造的。一条是:导线切割磁通产生感应电动势;另一条是:载流导体在磁场中受到电磁力的作用。因此,从结构上来看,
任何电机都包括磁场部分和电路部分。从上述原理可见,任何电机都体现着电和磁的相互作用,是电、磁这两个矛盾着的对立面的统一。
3.直流电动机的发展
经历了100多年的技术发展,电动机自身的理论基本成熟。随着电工技术的发展,对电能的转换、控制以及高效使用的要求越来越高。电磁材料的性能不断提高,电工电子技术的广泛应用,为电动机的发展注入了新的活力。未来电动机将会沿着体积更小、机电能量转换效率更高、控制更灵活的方向继续发展。
电动机是一种实现机、电能量转换的电磁装置。它是随着生产力的发展而发展的,反过来,电动机的发展也促进了社会生产力的不断提高。从19世纪末期起,电动机就逐渐代替蒸汽机作为拖动生产机械的原动机,一个多世纪以来,虽然电动机的基本结构变化不大,但是电动机的类型增加了许多,在运行性能,经济指标等方面也都有了很大的改进和提高,而且随着自动控制系统和计算机技术的发展,在一般旋转电动机的理论基础上又发展出许多种类的控制电动机,控制电动机具有高可靠性﹑好精确度﹑快速响应的特点,已成为电动机学科的一个独立分支。直流电机以其转速高体积小,重量轻,起动转矩大,易调速,等特点,是电动工具理想的驱动源。
电动机的功能是将电能转换成机械能,它可以作为拖动各种生产机械的动力,是国民经济各部门应用最多的动力机械。在现代化工业生产过程中,为了实现各种生产工艺过程,需要各种各样的生产机械。
拖动各种生产机械运转,可以采用气动,液压传动和电力拖动。由于电力拖动具有控制简单﹑调节性能好﹑耗损小﹑经济,能实现远距离控制和自动控制等一系列优点,因此大多数生产机械都采用电力拖动。纵观电力拖动的发展过程,交、直流两种拖动方式并存于各个生产领域。在交流电出现以前,直流电力拖动是唯一的一种电力拖动方式,19世纪末期,由于研制出了经济实用的交流电动机,致使交流电力拖动在工业中得到了广泛的应用,但随着生产技术的发展,特别是精密机械加工与冶金工业生产过程的进步,对电力拖动在起动,制动,正反转以及调速精度与范围等静态特性和动态响应方面提出了新的,更高的要求。由于交流电力拖动比直流电力拖动在技术上难以实现这些要求,所以20世纪以来,在可逆,可调速与高精度的拖动技术领域中,相当时期内几乎都是采用直流电力拖动,而交流电力拖动则主要用于恒转速系统。虽然直流电动机具有调速性能优异这一突出特点,但是由于它具有电刷与换向器(又称整流子),使得他的故障率较高,电动机的使用环境也受到了限制(如不能在有易爆气体及尘埃多的场合使用),其电压等级,额定转速,单机容量的发展也受到了限制。所以,在20世纪60年代以后,随着电力电子技术的发展,半导体交流技术的交流技术的交流调速系统得以实现。尤其是70年代以来,大规模集成电路和计算机控制技术的发展,为交流电力拖动的广泛应用创造了有利条件。诸如交流电动机的串级调速,各种类型的变频调速,无换向器电动机调速等,使得交流电力拖动逐步具备了调速范围宽,稳态精度高,动态响应快以及在四象限做可逆运行等良
好的技术性能,在调速性能方面完全可与直流电力拖动媲美。除此之外,由于交流电力拖动具有调速性能优良,维修费用低等优点,将广泛应用于各个工业电气自动化领域中,并逐步取代直流电力拖动而成为电力拖动的主流。
参考文献《电动机的发展、原理和运行维护》
实验一直流并励电动机 一.实验目的 1.掌握用实验方法测取直流并励电动机的工作特性和机械特性。 2.掌握直流并励电动机的调速方法。 二.预习要点 1.什么是直流电动机的工作特性和机械特性? 答:工作特性:当U = U N , R f + r f = C时,η, n ,T分别随P 2 变; 机械特性:当U = U N , R f + r f = C时, n 随 T 变; 2.直流电动机调速原理是什么? 答:由n=(U-IR)/Ceφ可知,转速n和U、I有关,并且可控量只有这两个,我们可以通过调节这两个量来改变转速。即通过人为改变电动机的机械特性而使电动机与负载两条特性的交点随之改变,从而达到调速的目的。 三.实验项目 1.工作特性和机械特性 保持U=UN和If=IfN不变,测取n=f(Ia)及n=f(T2)。 2.调速特性 (1)改变电枢电压调速 保持U=UN、If=IfN=常数,T2=常数,测取n=f(Ua)。 (2)改变励磁电流调速 保持U=UN,T2 =常数,R1 =0,测取n=f(If)。 (3)观察能耗制动过程 四.实验设备及仪器 1.MEL-I系列电机教学实验台的主控制屏。 2.电机导轨及涡流测功机、转矩转速测量(MEL-13)、编码器、转速表。 3.可调直流稳压电源(含直流电压、电流、毫安表) 4.直流电压、毫安、安培表(MEL-06)。
I S :涡流测功机励磁电流调节,位于MEL-13。 (2)测取电动机电枢电流I a 、转速n和转矩T 2 ,共取数据7-8组填入表1-8中 表1-8U=U N=220V I f=I f N=K a=Ω 2.调 速 特 性 (1) 改变 电枢 端电 压的调速 f fN2 (2)改变励磁电流的调速 2= 一7接线 MEL-09) MEL-03中两只900Ω电阻 MEL-05) .直流电动机起动前, 测功机加载旋钮调至零. 实验做完也要将测功机负载钮调到零,否则电机起动时,测功机会受到冲击。 2.负载转矩表和转速表调零.如有零误差,在实验过程中要除去零误差。 3.为安全起动, 将电枢回路电阻调至最大, 励磁回路电阻调至最小。 4.转矩表反应速度缓慢,在实验过程中调节负载要慢。 5.实验过程中按照实验要求, 随时调节电阻, 使有关的物理量保持常量, 保证实验数据的正确性。 七.实验数据及分析
课程论文 课题名称:直流无刷电动机原理与技术应用专业 班级: 学生姓 名: 指导教师:
2013年6月3日直流无刷电动机原理与技术应用 一、直流无刷电动机与直流有刷电动机 直流有刷电机和无刷电机的区别是是否配置有常用的电刷-换向器。有刷直流电机的换向一直是通过石墨电刷与安装在转子上的环形换向器相接触来实现的。而直流无刷电机则通过霍尔传感器把转子位置反馈回控制电路,使其能够获知电机相位换向的准确时间。大多数无刷电机生产商生产的电机都具有三个霍尔效应定位传感器。由于无刷电机没有电刷,故也没有相关接口,因此更干净,噪声更小,事实上无需维护,寿命更长。 二、直流无刷电动机的结构及控制原理 1、直流无刷电动机的结构 直流无刷驱动器包括电源部及控制部:电源部提供三相电源给电机,控制部则依需求转换输入电源频率。电源部可以直接以直流电输入(一般为24V)或以交流电输入(110V/220 V),如果输入是交流电就得先经转换器(converter)转成直流。不论是直流电输入或交流电输入要转入电机线圈前须先将直流电压由换流器
(inverter)转成3相电压来驱动电机。换流器(inverter)一般由6个功率晶体管(Q1~Q6)分为上臂(Q1、Q3、Q5)/下臂(Q2、Q4、Q6)连接电机作为控制流经电机线圈的开关。控制部则提供PWM(脉冲宽度调制)决定功率晶体管开关频度及换流器(inverter)换相的时机。直流无刷电机一般希望使用在当负载变动时速度可以稳定于设定值而不会变动太大的速度控制,所以电机内部装有能感应磁场的霍尔传感器(hall-sensor),作为速度之闭回路控制,同时也作为相序控制的依据。但这只是用来做为速度控制并不能拿来作为定位控制。 2、控制原理 要让电机转动起来,首先控制部就必须根据hall-sensor感应到的电机转子目前所在位置,然后依照定子绕线决定开启(或关闭)换流器(inverter)中功率晶体管的顺序,inverter中之AH、BH、CH(这些称为上臂功率晶体管)及AL、BL、CL(这些称为下臂功率晶体管),使电流依序流经电机线圈产生顺向(或逆向)旋转磁场,并与转子的磁铁相互作用,如此就能使电机顺时/逆时转动。当电机转子转动到hall-sensor感应出另一组信号的位置时,控制部又再开启下一组功率晶体管,如此循环电机就可以依同一方向继续转动直到控制部决定要电机转子停止则关闭功率晶体管(或只开下臂功率晶体管);要电机转子反向则功率晶体管开启顺序相反。 基本上功率晶体管的开法可举例如下:AH、BL一组→AH、CL一组→BH、CL 一组→BH、AL一组→CH、AL一组→CH、BL一组,但绝不能开成AH、AL或BH、BL或CH、CL。此外因为电子零件总有开关的响应时间,所以功率晶体管在关与开的交错时间要将零件的响应时间考虑进去,否则当上臂(或下臂)尚未完全关闭,下臂(或上臂)就已开启,结果就造成上、下臂短路而使功率晶体管烧毁。 三、直流无刷电动机的应用 现在,由于市场需求的增长,面向3a(工业自动化、办公自动化、家庭自动化),永磁无刷直流电动机的功率覆盖范围早已突破微电机功率界限,从瓦级到数十千瓦.主要应用领域包括: 1在计算机外围设备、办公自动化设备、数码电子消费品中的应用 从数量上说,这是无刷直流电动机应用最多的领域,其地位已不可取代。例如:数字打印机,软盘驱动器,硬盘驱动器,cd rom和dvdrom等光盘驱动器,传真机,复印机,磁带记录仪,电影摄影机,高保真录音机和电唱机等,它们主轴和附属运动的控制等都需要用到无刷直流电动机。无刷直流风机也在计算机外设、办公自动化设备以及其他自动化仪器设备中获得广泛应用大量挤占了原来交流异步风机的市场。目前,在it领域,例如软盘、硬盘和光盘驱动器、dvd和cd主轴驱动器使用的无刷直流电动机由于市场竞争,大规模生产,价格已经大大降低了。 2在工业驱动和伺服控制中的应用 同步型永磁交流伺服电动机的伺服控制器部分,除开关管脉宽调制功率电路
《电力拖动技术课程设计》报告书 直流电动机调速设计 专业:电气自动化 学生姓名: 班级: 09电气自动化大专 指导老师: 提交日期: 2012 年 3 月
前言 在电机的发展史上,直流电动机有着光辉的历史和经历,皮克西、西门子、格拉姆、爱迪生、戈登等世界上著名的科学家都为直流电机的发展和生存作出了极其巨大的贡献,这些直流电机的鼻祖中尤其是以发明擅长的发明大王爱迪生却只对直流电机感兴趣,现而今直流电机仍然成为人类生存和发展极其重要的一部分,因而有必要说明对直流电机的研究很有必要。 早期直流电动机的控制均以模拟电路为基础,采用运算放大器、非线性集成电路以及少量的数字电路组成,控制系统的硬件部分非常复杂,功能单一,而且系统非常不灵活、调试困难,阻碍了直流电动机控制技术的发展和应用范围的推广。随着单片机技术的日新月异,使得许多控制功能及算法可以采用软件技术来完成,为直流电动机的控制提供了更大的灵活性,并使系统能达到更高的性能。采用单片机构成控制系统,可以节约人力资源和降低系统成本,从而有效的提高工作效率。 直流电动机具有良好的起动、制动性能,宜于在大范围内平滑调速,在许多需要调速或快速正反向的电力拖动领域中得到了广泛的应用。从控制的角度来看,直流调速还是交流拖动系统的基础。早期直流电动机的控制均以模拟电路为基础,采用运算放大器、非线性集成电路以及少量的数字电路组成,控制系统的硬件部分非常复杂,功能单一,而且系统非常不灵活、调试困难,阻碍了直流电动机控制技术的发展和应用范围的推广。随着单片机技术的日新月异,使得许多控制功能及算法可以采用软件技术来完成,为直流电动机的控制提供了更大的灵活性,并使系统能达到更高的性能。采用单片机构成控制系统,可以节约人力资源和降低系统成本,从而有效的提高工效率。
他励、串励、并励、复励直流电动机的机械 特性,及其工作特性与应用领域 一、他励直流电动机的机械特性,及其工作特性与应用领域 图中:n0为理想空载转速 n’0是实际空载转速。 他励电机的机械特性曲 线斜率小,机械硬度高。 他励直流电动机工作特性 1. 转速特性 2. 转矩特性 T T C C '=Φ 3. 效率特性 a a e e R U n I C C = + Φ Φ e T a T a T C I C I '==Φ2Fe mec Cuf a a a c 21a f 2Δ100%1() p p p I R I U P P U I I ??++++η= ?=- ?? +? ?
应用领域 他励电动机常用于转速不受负载影响又便于在大范围内调速的生产机械。如大型车床、龙门刨床。 二、串励直流电动机的机械特性, 串励电动机的机械特性为双曲线, 转速随转矩的增加而下降速率很快,称为软特性 Rj=0为自然机械特性 Rj不等于零为人工机械特性 工作特性
电动势平衡方程式 电动势公式 转矩平衡方程式 转矩公式 (其中,R fc 为串励绕组电阻) 应用领域 串励电机因转速可调范围广,启动扭矩大的特点被广泛的应用于电动工具,厨房用品,地板护理产品领域。 a e a a E C n C I n '==Φe 20 T T T =+2e T a T a T C I C I '==Φa e f C C K '=T T f C C K '=2e 200 602πP T T T T n =+=+?
三、并励直流电动机的机械特性 n0为理想空载转速,与端电压有关, 直线斜率k<0,表明n是T的减函数, 其下降速率与调节电阻Rj大小有关。 Rj=0为自然机械特性 Rj不等于零为人工机械特性 Rj=0时,特征曲线接近于水平线,表示硬特性。即硬度高。工作特性
目录 1.直流电动机简介 (1) 2.直流电动机的相关内容 (1) 3.直流电动机调速简介 (4) 4.他厉直流电动机的调速方法 (6) 5.设计内容 (10) 6.结论 (12) 7.参考文献 (13) 8.致谢 (14) 9.设计感想 (15)
直流电动机调速设计 一. 直流电动机 直流电动机是人类最早发明和应用的电机。与交流电机相比,直流电机因结构复杂,维护困难,价格较贵等缺点制约了它的发展,但是由于直流电动机具有优良的起动,调速和制动性能,因此在工业领域中占有一席之地。它是实现了电能转换成机械能的电机。 二.有关内容: 〈一〉直流电动机的分类 1、他励直流电动机 2、并励直流电动机 3、串励直流电动机 4、复励直流电动机 〈二〉直流电动机用途 直流电动机具有优良的调速性能,调速范围宽,精度高,平滑性好,且调节方便,还具有较高的过载能力和优良的起动、制动性能,因此直流电动机特别适合于要求宽度调速范围的电气传动和有特殊性能要求的自动控制系统,例如:轧钢机、电力机、城市电车等。 直流电机与交流电机相比,其主要的缺点是换向问题。它限制了直流电机的最大容量,增加了运行维护工作量,也导致其制造成本较高。但目前仍有不少场合使用直流电动机。
〈三〉直流电动机的结构 图1 直流电机装配结构图 1—换向器 2—电刷装置 3—机座 4—主磁极 5—换向极 6—端盖 7—风扇 8—电枢绕组 9—电枢铁心 直流电动机主要由磁极,电枢,换向器三部分组成。 (1)磁极是电动机中产生磁场的装置,它分为极心和极掌两部分。极心上放置励磁绕组,极掌的作用是使电动机空隙中磁感应强度得分布最为合适,并用来挡住励磁绕组;磁极是用钢片叠成的,固定在机座上;机座也是磁路的一部分。机座常用铸钢制成。 (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,电枢铁心成圆柱状,由硅钢片叠成,表面冲有槽,槽中放有电枢绕组。(3)换向器。换向器是直流电动机的一种特殊装置,主要有许多换向片组成,每两个相邻的换向片中间是绝缘片。在换向器的表面用弹簧压着固定的电刷,使转动的电枢绕组可以同外电路连接。换向器是直流电动机的结构特征,易于识别。
实验一直流他励电动机在各种运转状态下的机械特性 一、实验目的 测定他励直流电动机的自然机械特性及各种电气参数变化时的人为机械特性。 通过试验掌握直流电动机在各种运行状态时的特点和能量转换的规律。 二、预习要点 1、改变他励直流电动机机械特性有哪些方法? 2、他励直流电动机在什么情况下,从电动机运行状态进入回馈制动状态?他励直流电动机回馈制动时,能量传递关系,电动势平衡方程式及机械特性又是什么情况? 3、他励直流电动机反接制动时,能量传递关系,电动势平衡方程式及机械特性。 三、实验项目 1、电动及回馈制动状态下的机械特性 2、电动及反接制动状态下的机械特性 3、能耗制动状态下的机械特性 四、实验设备及挂件排列顺序 1、实验设备 序 型号名称数量 号 1 DD01 电源控制屏1台 2 DD0 3 不锈钢电机导轨、测速系统及数显转速表1件 3 DJ15 直流并励电动机1台 4 DJ23 校正直流测功机1台 5 D51 波形测试及开关板1件 2、屏上挂件排列顺序D51 五、实验方法及步骤
按图1-1接线,图中M用编号为DJ15的直流并励电动机(接成他励方式),MG用编号为DJ23的校正直流测功机,直流电压表V1的量程为500V,直流电流表A2、A4的量程为200mA,A1、A3的量程为5A。R2 、R4选用R1、R3上的900Ω电阻分压接法,R1选用R2、R4上4个90Ω串联,R3选用R5上的900Ω并联加上R6上的90Ω串联和实验台面上两个1300Ω并联。开关S1、S2选用D51上的双刀双掷开关。 直流电动机运行于电动及回馈制动状态下的自然机械特性 (一)试验概述: (1)测定被试直流电动机M运行于电动状态的机械特性时,在其轴上可加负载的形式是多种多样的,然而要获得反接、回馈及能耗制动等状态时的机械特性,其最可行的方法是采用一台直流电机来做负载,利用负载机MG工作在不同的运行状态,来测出受试电动机M于不同运转状态的机械特性。 (2)本实验的自然机械特性从额定运行点开始,向空载、回馈发电方向进行,测取被试机M的n、I a然后计算它的转矩T,求得n=f(T )机械特性(由于直流电机T=C TφI,在φ保持不变时则T=I)。 (3)当被试机M运行于电动状态时(即第一象限运行),其负载机MG处于制动运行状态(可以是发电制动状态也可以是电枢反接、转速反向的制动状态)。本实验建议采用电枢反接、转速反向的制动状态运行,使MG服从于M的转向,因此负载机MG合闸时电枢串联的电阻R3应足够大,以免负载转矩太大,引起电枢电流太大,我们可以通过调节MG的电枢串联电阻R3的大小,而调节被试机M的负载的大小。 (4)当被试机M运行于回馈发电状态时(即第二象限运行),这时它需要负载机MG为原动机来拖动。因此负载机MG应处于正向高转速下的电动运行,这可以通过减小R3的阻值;或减小I4值而得到实现。 (二)原理和步骤 A)原理: (1)实验线路如图1-1,直流电动机的自然机械特性试验的条件是U=U N;I f=I fN;R1 = 0 求n=f(T),因此实验 过程中应注意保持试验条件不变。 (2)当被试机M正向电动时(即运行于第一象限): M:电枢正接,起动后R1 = 0 。 MG:电枢反接,(在R3于阻值最大时接通电源) 使负载机MG 处于反接制动运行,改变R3的阻值可以得到负载机MG的各个 不同斜率的负载特性曲线与被试机M的被测机械特性曲线相交 平衡,从而调节被试机M的负载,其运行图如图1-2所示的虚 线a、b、c、d、e点。 (3)当被试机M回馈制动运行时(即运行于第Ⅱ象限): M:电枢正接,(被负载机MG正拖到转速大于理想空载转速)。 MG:电枢正接,通过改变磁场电阻R4使负载机的理想空载转速大于被试机的理想空载转速。然后改变R3的阻值可以得到负载机MG的各个不同斜率的负载特性曲线与被试机M的被测机械特性曲线相交平衡,从而调
概述 (2) 1 设计任务与分析 (3) 1.1 任务要求 (3) 1.2 任务分析 (3) 2方案选择及论证 (4) 2.1 三相可控整流电路的选择 (4) 2.2 触发电路的选择 (4) 2.3 电力电子器件的缓冲电路 (5) 2.4 电力电子器件的保护电路 (5) 3主电路设计 (7) 3.1 整流变压器计算 (7) 3.1.1 U2的计算 (7) 3.1.2一次侧和二次侧相电流I1和I2的计算 (8) 3.1.3变压器的容量计算 (8) 3.2 晶闸管元件的参数计算 (9) 3.2.1晶闸管的额定电压 (9) 3.2.2晶闸管的额定电流 (9) 3.3 电力电子电路保护环节 (10) 3.3.1交流侧过电压保护 (10) 3.3.2直流侧过电压保护 (11) 3.3.3晶闸管两端的过电压保护 (11) 3.3.4过电流保护 (11) 4触发电路设计 (11) 4.1 触发电路主电路设计 (11) 4.2 触发电路的直流电源 (13) 5电气原理图 (14) 小结与体会 (15) 参考文献 (16) 附录 (16)
直流电动机具有良好的起动和制动性能,广泛应用于机械、纺织、冶金、化工、轻工等工业系统。随着电力电子技术的发展,晶闸管在直流电动机的调速系统中得到广泛应用。晶闸管直流电动机调速系统,可实现电动机的无级调速,具有调节范围宽,控制精度高,使用寿命长、成本低等优点。正确掌握晶闸管直流电动机调速系统的设计方法,对系统的可靠运行及应用有重大意义。 本设计以晶闸管直流电动机调速装置为主,介绍了系统的各个部件的组成及主要器件的参数计算。调速装置以可控整流电路作为直流电源,把交流电变换成大小可调的单一方向直流电。通过改变触发电路所提供的触发脉冲送出的早晚来改变直流电压的平均值。 关键词:可控整流晶闸管触发电路保护电路
课程设计任务书 学生姓名:专业班级: 指导教师:工作单位: 题目: 直流电动机调速系统设计 初始条件: 采用MC787组成触发系统,对三相全控桥式整流电路进行触发,通过改变直流电动机电压来调节转速。 要求完成的主要任务: (1)设计出三相全控桥式整流电路拓扑结构; (2)设计出触发系统和功率放大电路; (3)采用开环控制、转速单闭环控制、转速外环+电流内环控制。 (4) 器件选择:晶闸管选择、晶闸管串联、并联参数选择、平波和均衡电抗 器选择、晶闸管保护设计 参考文献: [1] 周渊深.《电力电子技术与MATLAB仿真》.北京:中国电力出版社, 2005:41-49、105-114 时间安排: 2011年12月5日至2011年12月14日,历时一周半,具体进度安排见下表 指导教师签名:年月日 系主任(或责任教师)签名:年月日
目录 1概述 0 2转速、电流双闭环直流调速系统的组成及其静特性 0 2.1转速、电流双闭环直流调速系统的组成 0 2.2 稳态结构框图和静特性 (1) 3双闭环直流调速系统的数学模型与动态过程分析 (2) 3.1双闭环直流调速系统的动态数学模型 (2) 3.2双闭环直流调速系统的动态过程分析 (3) 4转速电流双闭环直流调速系统调节器的工程设计 (5) 4.1转速和电流两个调节器的作用 (5) 4.2调节器的工程设计方法 (5) 4.2.1设计的基本思路 (6) 4.3 触发电路及晶闸管整流保护电路设计 (6) 4.3.1触发电路 (6) 4.3.2整流保护电路 (7) 4.3.2.1 过电压保护和du/dt限制 (7) 4.3.2.2 过电流保护和di/dt限制 (8) 4.4 器件选择与计算 (8) 5心得体会 (13) 参考文献 (14) 附录:电路原理图 (15)