【正文】 參考文獻(xiàn) [1] 唐介 .電機(jī)與拖動(dòng) . 北京 :高等教育出版社 ,2021 年 [2] 趙影 .電機(jī)與電力拖動(dòng) . 北京 :國(guó)防工業(yè)出版社 ,2021 年 [3] 孟憲芳 .電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ) . 西安 :西安電子科技大學(xué)出版社 ,2021 年 [4] 許翏 . 電機(jī)與電氣控制技術(shù) . 機(jī)械工業(yè)出版社， 2021 年 [5] 張家生 .電機(jī)原理與拖動(dòng)基礎(chǔ) .北京郵電學(xué)院出版社， 2021 年 [6] 鄭立平 .電機(jī)與拖動(dòng)技術(shù) .大連理工大學(xué)出版社， 2021 年 [7] 陳世元 .電機(jī)學(xué) .中國(guó)電力出版社， 2021 年 [8] 陳世元 .電機(jī)學(xué) .中國(guó)電力出版社， 2021 年 [9] 徐邦荃 .直流調(diào)速系統(tǒng)與交流調(diào)速系統(tǒng) .華中科技大學(xué)出版社 ,2021 年 北京化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 35 致 謝 在本次設(shè)計(jì)過(guò)程中， 感謝導(dǎo) 師對(duì)該 設(shè)計(jì) 從選題，構(gòu)思到最后定稿的各個(gè)環(huán)節(jié)給予細(xì)心指引與教導(dǎo) ,使我得以最終完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。北京化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 33 總 結(jié) 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )工作是實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)目標(biāo)的綜合性實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié) ,是本科學(xué)生開(kāi)始從事科學(xué)研究和工程設(shè)計(jì)的初步嘗試 ,是培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的基本理論、基本知識(shí)和基本技能解決實(shí)際問(wèn)題能力、獨(dú)立工作能力和創(chuàng)新能力的重要途徑，是學(xué)生將所學(xué)知識(shí)深化和升華的重要過(guò)程，也是對(duì)學(xué)生四年的學(xué)習(xí)成果、創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)的全面檢驗(yàn)。出現(xiàn)這種情形的，本人認(rèn)為是首先雖然各個(gè)單元已經(jīng)調(diào)試好，但不等于整個(gè)系統(tǒng)參數(shù)就已經(jīng)很好這是不同的。 2． 電流調(diào)節(jié)器的作用 （ 1） ．作為內(nèi)環(huán)的調(diào)節(jié)器，在外環(huán)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)過(guò)程中，它的作用是使電流緊緊跟隨其給定電壓（即外環(huán)調(diào)節(jié)器的輸出量）變化； （ 2） ．對(duì)電網(wǎng)電壓的波 動(dòng)起及時(shí)抗擾的作用； （ 3） ．在轉(zhuǎn)速動(dòng)態(tài)過(guò)程中，保證獲得電機(jī)允許的最大電流，從而加快動(dòng)態(tài)過(guò)程； （ 4） ．當(dāng)電機(jī)過(guò)載甚至堵轉(zhuǎn)時(shí)，限制電樞電流的最大值，起快速的自動(dòng)保護(hù)作用。這樣，采用 PI 調(diào)節(jié)器的雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速響應(yīng)必然有超調(diào)。 第 Ⅲ 階段轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階段（ 2t 以后） 北京化工大學(xué) 繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 當(dāng)轉(zhuǎn)速上升到給定值時(shí) 0nn?? ，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 ASR 的輸入偏差減少到零，但其輸出卻由于積分作用還維持在限幅值 imU? ，所以電機(jī)仍在加速 ,使轉(zhuǎn)速超調(diào)。由于機(jī)電慣性的作用，轉(zhuǎn)速的增長(zhǎng)不會(huì)很快，因而轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 ASR 的輸入偏差電壓 n n nU U U?? ? ? 數(shù)值較大，其輸出很快達(dá)到限幅值imU? ，強(qiáng)迫電流 dI 迅速上升。圖中兩個(gè)調(diào)節(jié)器 ASR 和ACR 分別為轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器，二者串級(jí)連接，即把轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出作為電流調(diào)節(jié)器的輸入，再用電流調(diào)節(jié)器的輸出去控制晶閘管整流器的觸發(fā) 裝置。本設(shè)計(jì)中采用了 7815 和 7915 穩(wěn)壓器組成的穩(wěn)壓電源。 1． 觸發(fā)電路的分析 北京化工大學(xué) 繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 在此設(shè)計(jì)中采用雙脈沖形成環(huán)節(jié)與三相整流電路相聯(lián)接。 IGBT 的工作原理： 溝道，為晶體管提供基極電流， IGBT 導(dǎo)通。 2． 對(duì)觸發(fā)脈沖的要求： （ 1）按 VT1VT2VT3VT4VT5VT6 的順序，相位依次差 60。 4． 晶閘管參數(shù)計(jì)算： 由電機(jī)的過(guò)載倍數(shù)，我們可以電動(dòng)機(jī)的過(guò)載電流，即最大電流： 9 6 0 ???? II M A X ? AIIAIIIIVTAVVTMAXMAXVT)(2???????? 又由 整流輸出電壓 VUU N O Md 220?? ，進(jìn)線的線電壓是 120V。為了使系統(tǒng)具有良好的動(dòng)態(tài)性能必須對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。這類人為機(jī)械特性是一組通過(guò) 0n ,而不同斜率的直線。復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性介并勵(lì)于串勵(lì)之間。一般直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流均可在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。 位置傳感器有磁敏式、光電式和電磁式三種類型。 電刷是連接電源與轉(zhuǎn)子繞組的導(dǎo)電部件，具備導(dǎo)電與耐磨兩種性能。 轉(zhuǎn)子的鐵心采用硅鋼片疊壓而成，一般為 12 槽， 內(nèi)嵌 12 組電樞繞組，各繞組間串聯(lián)連接后，再分別與 12 片換向片連接?？梢酝ㄟ^(guò)削弱磁場(chǎng)恒功率來(lái)提高轉(zhuǎn)速或通過(guò)降低轉(zhuǎn)子繞組的電壓來(lái)使轉(zhuǎn)速 降低。其起動(dòng)轉(zhuǎn)矩可達(dá)額定轉(zhuǎn)矩的 5 倍以上，短時(shí)間過(guò)載轉(zhuǎn)矩可達(dá)額定轉(zhuǎn)矩的 4 倍以上，轉(zhuǎn)速變化率較大，空載轉(zhuǎn)速甚高 (一般不允許其在空載下運(yùn)行 )。這樣的結(jié)構(gòu)，就可使電動(dòng)機(jī)能連續(xù)地旋轉(zhuǎn)。若電樞轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈兩邊的位置互換，而線圈中通過(guò)的還是直流電流，則所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩的方向卻變?yōu)轫槙r(shí)針?lè)较蛄?，因此電樞受到一種方向交變的電磁轉(zhuǎn)矩。槽口用槽契壓緊，再用鋼絲或玻璃絲帶扎緊，大型電機(jī)中，繞組伸出槽外的端接部分應(yīng)扎緊在支架上。 （ 3）機(jī)座 : 機(jī)座分磁軛和底腳兩部分。北京化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 第 2 章 直流電動(dòng)機(jī)的概述第 節(jié) 直流電動(dòng)機(jī)的基本知識(shí) 直流電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)是多種多樣的，但任何直流電機(jī)都包括定 子部分和轉(zhuǎn)子部分，這兩部分間存在著一定大小的氣隙，使電機(jī)中電路和磁場(chǎng)發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。為了發(fā)展電機(jī)產(chǎn)品，滿足客戶需求，擴(kuò)大國(guó)內(nèi)、國(guó)際市場(chǎng)，電機(jī)產(chǎn)品必須向多用途、多品種方向發(fā)展，向高效、節(jié)能方向發(fā)展。電動(dòng)機(jī)出口量約為 12021MW?，F(xiàn)將我國(guó)目前生產(chǎn)的幾個(gè)主要系列直流電機(jī)簡(jiǎn)要的介紹如下。在生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)模式等方面，許多新的思想和概念不斷涌現(xiàn)，而且，不同科學(xué)之間相互滲透、交叉融合，迅速改變著傳統(tǒng)電氣設(shè)備制造業(yè)的面貌，從而使得產(chǎn)品頻繁的更新?lián)Q代，這就使得電機(jī)成為社會(huì)生產(chǎn)和生活中必不可少的工具。 2． 設(shè)計(jì)（論文）的基本要求和內(nèi)容 (1) 直流電動(dòng)機(jī)的基本知識(shí) (2) 直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行原理 (3) 主電路以及控制電路的設(shè)計(jì) 3．主要參考文獻(xiàn) [1] 張家生 .電機(jī)原理與拖動(dòng)基礎(chǔ) .北京郵電學(xué)院出版社， 2021 年 [2] 唐介 .電機(jī)與拖動(dòng) . 北京 :高等教育出版社 ,2021 年 [3] 陳世元 .電機(jī)學(xué) .中國(guó)電力出版社， 2021 年 [4] 徐邦荃 .直流調(diào)速系統(tǒng)與交流調(diào)速系統(tǒng) .華中科技大學(xué)出版社 ,2021 年 [5] 趙影 .電機(jī)與電力 拖動(dòng) . 北京 :國(guó)防工業(yè)出版社 ,2021 年 4． 進(jìn)度安排 設(shè)計(jì)（論文）各階段名稱 起 止 日 期 1 論文初稿 2021 年 12 月 27 日 2 第一次修改 2021 年 12 月 30 日 3 第二次修改 2021 年 01 月 08 日 4 第三次修改 2021 年 02 月 17 日 5 論文終稿 2021 年 03 月 16 日 北京化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） II 直流電動(dòng)機(jī)無(wú)極調(diào)速 摘 要 本設(shè)計(jì)主要是運(yùn)用調(diào)速系統(tǒng)對(duì)直流電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速，使其實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)的效果。系統(tǒng)采用調(diào)壓調(diào)速的調(diào)速方法可以獲得與電動(dòng)機(jī)固有機(jī)械特性相互平行的人為機(jī)械特性，調(diào)速方向是基速以下，只要輸出的電壓是連續(xù)可調(diào)的，即可實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的無(wú)級(jí)調(diào)速。特別是大型的鋼鐵行業(yè)和材料生產(chǎn)行業(yè)，為達(dá)到很高的控制精度，速度的穩(wěn)定性，調(diào)速范圍等要求，又由于交流調(diào)速在當(dāng)時(shí)尚未解決好調(diào)速控制問(wèn)題，調(diào)速范圍不大，控制精度低，快速性差等性能指標(biāo)不滿足生產(chǎn)工藝的要求，所以當(dāng)時(shí)大量使用的是直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，尤其是直流無(wú)級(jí)調(diào)速系統(tǒng)，它具有調(diào)速性能好，范圍寬，動(dòng)態(tài)性能好等優(yōu)點(diǎn)，特別是設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單方便，雖然隨著控制技術(shù)以及電力電子技術(shù)的的發(fā)展，制造工藝技術(shù)的提高，大量出現(xiàn)交流調(diào)速的傳動(dòng)系統(tǒng)，但直流傳動(dòng)所具有的優(yōu)點(diǎn)特征，至今仍大量廣泛地使用直流調(diào) 速。 Z2 系列普通用途的中型直流電動(dòng)機(jī)，容量從 40KW 到370KW。我國(guó) 500 多個(gè)電機(jī)企業(yè)大 多集中在沿海地區(qū)，西部地區(qū)的企業(yè)寥寥無(wú)幾，在國(guó)家開(kāi)發(fā)西部的大好機(jī)遇里，對(duì)電機(jī)行業(yè)的發(fā)展提供了一個(gè)發(fā)展的機(jī)會(huì)。 2． 可靠性高、壽命長(zhǎng)、噪聲低、重量輕、外形美觀 改革的不斷深入，市場(chǎng)的全面開(kāi)放，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日漸激烈，用戶對(duì)產(chǎn)品高性能的要求，使得產(chǎn) 品的生產(chǎn)者為了適應(yīng)市場(chǎng)及用戶的需求，不斷地改進(jìn)工藝，提高技術(shù)水平，采用新材料，設(shè)計(jì)出符合市場(chǎng)需求的電機(jī)產(chǎn)品。 圖 21 直流電機(jī)結(jié)構(gòu)圖 1電刷； 2磁軛； 3永久磁鋼； 4極靴； 5電樞繞組； 6內(nèi)磁軛 1． 定子部分 （ 1）主磁極 : 其作用是產(chǎn)生磁場(chǎng)。機(jī)座一般式用鑄鋼鐵制造或鋼板焊接而成。電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)主要包括兩部分：轉(zhuǎn)子和定子。為此必須增添一個(gè)叫做換向器的裝置，換向器由互相絕緣的銅質(zhì)換向片構(gòu)成，裝在軸上，也和電樞絕緣，且和電樞一起旋轉(zhuǎn)。 1． 電磁式直流電動(dòng)機(jī)： 電磁式 直流電動(dòng)機(jī)由定子磁極、轉(zhuǎn)子 (電樞 )、換向器 (俗稱整流子 )、電刷、機(jī)殼、軸承等構(gòu)成。轉(zhuǎn)速則隨電流及轉(zhuǎn)矩的增大而略有下降，短時(shí)過(guò)載轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的 倍。轉(zhuǎn)速變化率為 25％ ~30％ (與串聯(lián)繞組有關(guān) )。按其結(jié)構(gòu)形式可分為圓筒型和瓦塊型等幾種。 北京化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 3． 無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)： 無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)是采用半導(dǎo)體永磁體轉(zhuǎn)子 多極繞組定子 位置傳感器定子開(kāi)關(guān)器件來(lái)實(shí)現(xiàn)電子換向的，即用電子開(kāi)關(guān)器件代替?zhèn)鹘y(tǒng)的接觸式換向器和電刷。轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于遮光板的作用，定子上的光敏元器件將會(huì)按一定頻率間歇產(chǎn)生脈沖信號(hào)。 1． 他勵(lì)電動(dòng)機(jī) 此類電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁繞組 F 和 電樞繞組 S 由兩個(gè)不同的直流電源供電 ， 勵(lì)磁回路與電樞回路相對(duì)獨(dú)立，采用永久磁鐵作為主極的永磁直流電動(dòng)機(jī)亦屬于此類。 直流電動(dòng)機(jī)的基本方程 1． 電動(dòng)勢(shì)平衡方程式： 根據(jù)基爾霍夫第二定律，對(duì)任一有源的閉合回路，所有電動(dòng)勢(shì)之和等于所有壓降和，有： （ 21） （ 22） 2． 轉(zhuǎn)矩平衡方程式： ffffaaa RIrrIU RIUE ??? ??? )(北京化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 直流發(fā)電機(jī)在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，電機(jī)的轉(zhuǎn)速為 n,作用在電樞上的轉(zhuǎn)矩共有三個(gè)：一個(gè)是原動(dòng)機(jī)輸入給發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸上的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩 1T ；一個(gè)是電磁轉(zhuǎn)矩 T；還有一個(gè)是電機(jī)的機(jī)械摩擦、風(fēng)阻以及鐵損耗引起的轉(zhuǎn)矩，叫空載轉(zhuǎn)矩，用0T表示 ,空載轉(zhuǎn)矩是一個(gè)制動(dòng)性轉(zhuǎn)矩 ,永遠(yuǎn)與轉(zhuǎn)速 n 的方向相反。由于受到絕緣強(qiáng)度的限制，電動(dòng)機(jī)的額定電壓是工作電壓的上限，因此改變電壓時(shí)，只能在低于額定電壓的范圍內(nèi)變化。 第 節(jié) 設(shè)計(jì)要求與性