【文章內(nèi)容簡介】 得方式稱為勵磁方式。主勵磁場的極性由勵磁電流方向決定，場強(qiáng)由勵磁電流大小決定。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)。勵磁方式北京化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 一般有，他勵、并勵、串勵、復(fù)勵，四種。下面就簡單介紹一下這四種方式的電動機(jī)。 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。 2． 并勵電動機(jī) 勵磁繞組 F 和電樞繞 組 S 并聯(lián)，有同一個直流電源供電，勵磁電流通常只有額定電流的 1%5%，這是直流電動機(jī)最為常見的勵磁方式。 3． 串勵電動機(jī) 勵磁繞組 C 和電樞繞組 S 串聯(lián)，其勵磁電流與電樞電流相等與負(fù)載大小有關(guān)。 4． 復(fù)勵電動機(jī) 勵磁繞組由并勵繞組 F 與串勵繞組 C 兩部分組成，并套在同一個主極鐵心上，通常復(fù)勵電動機(jī)以并勵為主，并勵磁動勢占磁極總勵磁磁動勢的 70%以上。若串勵磁場對并勵磁場助磁，稱之為積復(fù)勵；串磁磁場對并勵磁場去磁時，則稱之為差復(fù)勵。復(fù)勵電動機(jī)的運(yùn)行特性介并勵于串勵之間。 勵磁繞組存在電阻，電動 機(jī)在工作時勵磁回路要消耗一定的功率，稱之為勵磁損耗，這就使得直流電動機(jī)的效率相對其他電動機(jī)要低。勵磁損耗一般不超過額定功率的 1%3%。 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。 （ 23） 直流電動機(jī)的機(jī)械特性 1． 機(jī)械特性的表達(dá)式： 定義：在電動機(jī)的電樞電壓、勵磁電流、電樞回路電阻為恒值條件下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速與電磁轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系： ? ?emTfn? 。 由電機(jī)的電路原理圖可得機(jī)械特性的表達(dá)式： （ 24） 通常稱 ? 大的機(jī)械特性為軟特性， ? 小的機(jī)械特性為硬特性。 2． 固有機(jī)械特性和人為機(jī)械特性： 電動機(jī)的機(jī)械特性可分為固有機(jī)械特性和人為機(jī)械特 性 (1)固有機(jī)械特性： 固有機(jī)械特性是指當(dāng)電動機(jī)的電樞工作電壓和勵磁磁通均為額定值、電樞回路中沒有串入附加電阻時的機(jī)械特性，其方程式為： （ 25） 固有機(jī)械特性曲線如圖所示，由于 aR 較小，則 n? 也較小，所以直流電動機(jī)的固有機(jī)械特性是比較 “硬 ”的。 01 TTT ??nnTnTCC RC Un emTee ????????? 002 ?emNTe aNe N TCC RCUn 2????北京化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 圖 22 固有機(jī)械特性曲線 人為機(jī)械特性是指人為地改變電動機(jī)電路中的某個參數(shù)或電動機(jī)的電樞電壓值，而得到的機(jī)械特性，即改變式中的機(jī)械特性方程中的某些參數(shù)所獲得的機(jī)械特性： (26) 我們來研究只改變電樞電壓、磁通或附加電阻的一個參數(shù)，求出直流電動機(jī)有下列三種人 為機(jī)械特性： 1）電樞串電阻時的人為特性： 當(dāng)電動機(jī)的 paaNN RRRUU ?????? , 時，其人為機(jī)械特性的方程式為： (27) enNTepaaNeN TCC RRCUn 2?????emTRUn 2Tee CCC ?? ??北京化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 圖 23 電樞串電阻時特性曲線 與固有特性相比， 空載轉(zhuǎn)速NENCUn ??0 不變， b.? 增大，轉(zhuǎn)速降 n?增大，附加電阻 paR 越大， n? 也越大，特性越 “軟 ”，如圖 23 中曲線 2 所示。這類人為機(jī)械特性是一組通過 0n ,而不同斜率的直線?？梢?，當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變時，只改變電阻 paR 的大小，可以改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，因此，電樞回路串電阻 的方法，可用于直流電動機(jī)調(diào)速。 2）降低電樞電壓時的人為特性： 當(dāng)電動機(jī)的 0, ???? paN R 時，改變電樞電壓的人為機(jī)械特性的方程式為： (28) emNTe aNe TCC RC Un 2????北京化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 圖 24 降低電樞電壓時特性曲線 與固有特性相比較， a. 機(jī)械特性曲線的斜率 ? 不變， 0n 隨電壓減小成正比減小，改變電壓時的人為特性是一組與固有機(jī)械特性平行的直線，如圖所示。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。可見，當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變時，改變電壓的大小，可以改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，因此，改變電樞電壓的方法，也可用于直流電動機(jī)調(diào)速。 3）減弱勵磁磁通時的人為特性： 可以在勵磁回路中串接上電阻 pfR ，或降低勵磁電壓 fU 來減弱磁通，保持 0, ?? paN RUU 時，減弱磁通的人為特性方程式為： (29) emTe ae N TCC RCUn 2????北京化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 圖 25 減弱勵磁磁通時特性曲線 由于磁通 ? 的減少，使得理想空載轉(zhuǎn)速 0n 和機(jī)械特性斜率 ? 都增大，其特性曲線如圖所示。電機(jī)的磁通設(shè)計在磁化曲線的膝點(diǎn)，接近飽和點(diǎn)，因此一般采用減弱磁通方法，可見，當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變時，減弱磁通方法也可用于直流電動機(jī)調(diào)速。北京化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 第 3 章 設(shè)計任務(wù)與要求 第 節(jié) 設(shè)計任務(wù) 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人類社會的不斷進(jìn)步，人們對生活產(chǎn)品的需求要不斷趨向多樣化，這就要求生產(chǎn)設(shè)備必須具有良好的動態(tài)性能，在不同的進(jìn)行不同的操作，完成不同的任務(wù)。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。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。本次的設(shè)計任務(wù)就是直流電動機(jī)無級調(diào)速的設(shè)計，使其能更好的為我們的生產(chǎn) 和生活服務(wù)。 第 節(jié) 設(shè)計要求與性能指標(biāo) 要求設(shè)計要使得電動機(jī)轉(zhuǎn)速可以由零平滑調(diào)至額定轉(zhuǎn)速，能實(shí)現(xiàn)高速起動，具有較高的調(diào)速精度。 1． 穩(wěn)態(tài)指標(biāo)：無靜差 2． 動態(tài)指標(biāo)：電流超調(diào)量 δi﹪ =5﹪ , 空載啟動至額定轉(zhuǎn)速時的轉(zhuǎn)速超調(diào)量δn﹪ =10﹪ ，且啟動時盡量避免電流的過大沖擊。 3． 電機(jī)有關(guān)參數(shù) ： 北京化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 kwPNOM 125? VUNOM 220? AINOM 640? m in/750 rN N O M ? ?? ，電樞回路總電阻 ?? ， 22 . MNGD ? ，電流過載倍數(shù) λ=北京化工大學(xué) 繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 18 第 4 章 電路設(shè)計 第 節(jié) 主電路設(shè)計 電機(jī)參數(shù)計算和晶閘管容量參數(shù)計算 1． 電機(jī)有關(guān)參數(shù)： kwPNOM 125? VUNOM 220? AINOM 640? m in/750 rN N O M ? ?? ，電樞回路總電阻 ?? ， 22 . MNGD ? ，電流過載倍數(shù) λ=， 2． 變壓器的付邊電壓確定： 因?yàn)?VU NOM 220? ， ? 整定的范圍在 。 150~30 之間，所以由三相全橋整流公式： ? 2D ? 當(dāng) ? 在 。30 時有最大值，算出 VU ? 所以可以選擇 VU 1202 ? 3． 變壓器的容量大小計算： 由于電動機(jī)電流大小為 640A，電流過載是大小為 960A，變壓器在電動機(jī)過載運(yùn)行時的電流大小為 783A，利用功率守恒定理， ,125 KWPNOM ? 阻抗消耗 KWPR 12? ，考慮晶閘管的損耗和自身的損耗以及變壓器也有一定的過載能力，選擇的變壓器容量： kvaSN 150? 。 4． 晶閘管參數(shù)計