【正文】 參考文獻(xiàn) [1] 唐介 .電機(jī)與拖動 . 北京 :高等教育出版社 ,2021 年 [2] 趙影 .電機(jī)與電力拖動 . 北京 :國防工業(yè)出版社 ,2021 年 [3] 孟憲芳 .電機(jī)及拖動基礎(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) .中國電力出版社， 2021 年 [8] 陳世元 .電機(jī)學(xué) .中國電力出版社， 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（論文） 35 致 謝 在本次設(shè)計過程中， 感謝導(dǎo) 師對該 設(shè)計 從選題，構(gòu)思到最后定稿的各個環(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。北京化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 33 總 結(jié) 畢業(yè)設(shè)計 (論文 )工作是實現(xiàn)人才培養(yǎng)目標(biāo)的綜合性實踐教學(xué)環(huán)節(jié) ,是本科學(xué)生開始從事科學(xué)研究和工程設(shè)計的初步嘗試 ,是培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的基本理論、基本知識和基本技能解決實際問題能力、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)知識深化和升華的重要過程，也是對學(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。出現(xiàn)這種情形的，本人認(rèn)為是首先雖然各個單元已經(jīng)調(diào)試好，但不等于整個系統(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） ．對電網(wǎng)電壓的波 動起及時抗擾的作用； （ 3） ．在轉(zhuǎn)速動態(tài)過程中，保證獲得電機(jī)允許的最大電流，從而加快動態(tài)過程； （ 4） ．當(dāng)電機(jī)過載甚至堵轉(zhuǎn)時，限制電樞電流的最大值，起快速的自動保護(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（論文） 28 當(dāng)轉(zhuǎn)速上升到給定值時 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)速的增長不會很快，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（論文） 22 在此設(shè)計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)計算： 由電機(jī)的過載倍數(shù)，我們可以電動機(jī)的過載電流，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)具有良好的動態(tài)性能必須對系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計。這類人為機(jī)械特性是一組通過 0n ,而不同斜率的直線。復(fù)勵電動機(jī)的運(yùn)行特性介并勵于串勵之間。一般直流電動機(jī)的勵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^削弱磁場恒功率來提高轉(zhuǎn)速或通過降低轉(zhuǎn)子繞組的電壓來使轉(zhuǎn)速 降低。其起動轉(zhuǎn)矩可達(dá)額定轉(zhuǎn)矩的 5 倍以上，短時間過載轉(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)，就可使電動機(jī)能連續(xù)地旋轉(zhuǎn)。若電樞轉(zhuǎn)動，線圈兩邊的位置互換，而線圈中通過的還是直流電流，則所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩的方向卻變?yōu)轫槙r針方向了，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（論文） 5 第 2 章 直流電動機(jī)的概述第 節(jié) 直流電動機(jī)的基本知識 直流電動機(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)中電路和磁場發(fā)生相對運(yùn)動。為了發(fā)展電機(jī)產(chǎn)品，滿足客戶需求，擴(kuò)大國內(nèi)、國際市場，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。電動機(jī)出口量約為 12021MW?，F(xiàn)將我國目前生產(chǎn)的幾個主要系列直流電機(jī)簡要的介紹如下。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)成為社會生產(chǎn)和生活中必不可少的工具。 2． 設(shè)計（論文）的基本要求和內(nèi)容 (1) 直流電動機(jī)的基本知識 (2) 直流電動機(jī)的運(yùn)行原理 (3) 主電路以及控制電路的設(shè)計 3．主要參考文獻(xiàn) [1] 張家生 .電機(jī)原理與拖動基礎(chǔ) .北京郵電學(xué)院出版社， 2021 年 [2] 唐介 .電機(jī)與拖動 . 北京 :高等教育出版社 ,2021 年 [3] 陳世元 .電機(jī)學(xué) .中國電力出版社， 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 . 北京 :國防工業(yè)出版社 ,2021 年 4． 進(jìn)度安排 設(shè)計（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（論文） II 直流電動機(jī)無極調(diào)速 摘 要 本設(shè)計主要是運(yùn)用調(diào)速系統(tǒng)對直流電動機(jī)進(jìn)行調(diào)速，使其實現(xiàn)無級的效果。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，即可實現(xiàn)電動機(jī)的無級調(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)時尚未解決好調(diào)速控制問題，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)時大量使用的是直流電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，尤其是直流無級調(diào)速系統(tǒng)，它具有調(diào)速性能好，范圍寬，動態(tài)性能好等優(yōu)點(diǎn)，特別是設(shè)計簡單方便，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)速的傳動系統(tǒng)，但直流傳動所具有的優(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機(jī)，容量從 40KW 到370KW。我國 500 多個電機(jī)企業(yè)大 多集中在沿海地區(qū)，西部地區(qū)的企業(yè)寥寥無幾，在國家開發(fā)西部的大好機(jī)遇里，對電機(jī)行業(yè)的發(fā)展提供了一個發(fā)展的機(jī)會。 2． 可靠性高、壽命長、噪聲低、重量輕、外形美觀 改革的不斷深入，市場的全面開放，市場競爭的日漸激烈，用戶對產(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)計出符合市場需求的電機(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。機(jī)座一般式用鑄鋼鐵制造或鋼板焊接而成。電動機(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． 電磁式直流電動機(jī)： 電磁式 直流電動機(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，短時過載轉(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（論文） 9 3． 無刷直流電動機(jī)： 無刷直流電動機(jī)是采用半導(dǎo)體永磁體轉(zhuǎn)子 多極繞組定子 位置傳感器定子開關(guān)器件來實現(xiàn)電子換向的，即用電子開關(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，由于遮光板的作用，定子上的光敏元器件將會按一定頻率間歇產(chǎn)生脈沖信號。 1． 他勵電動機(jī) 此類電動機(jī)的勵磁繞組 F 和 電樞繞組 S 由兩個不同的直流電源供電 ， 勵磁回路與電樞回路相對獨(dú)立，采用永久磁鐵作為主極的永磁直流電動機(jī)亦屬于此類。 直流電動機(jī)的基本方程 1． 電動勢平衡方程式： 根據(jù)基爾霍夫第二定律，對任一有源的閉合回路，所有電動勢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（論文） 11 直流發(fā)電機(jī)在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時，電機(jī)的轉(zhuǎn)速為 n,作用在電樞上的轉(zhuǎn)矩共有三個：一個是原動機(jī)輸入給發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸上的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩 1T ；一個是電磁轉(zhuǎn)矩 T；還有一個是電機(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)矩是一個制動性轉(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，電動機(jī)的額定電壓是工作電壓的上限，因此改變電壓時，只能在低于額定電壓的范圍內(nèi)變化。 第 節(jié) 設(shè)計要求與性