【正文】 整流公式： ? 2D ? 當 ? 在 。 1． 穩(wěn)態(tài)指標：無靜差 2． 動態(tài)指標：電流超調量 δi﹪ =5﹪ , 空載啟動至額定轉速時的轉速超調量δn﹪ =10﹪ ，且啟動時盡量避免電流的過大沖擊。本次的設計任務就是直流電動機無級調速的設計，使其能更好的為我們的生產(chǎn) 和生活服務。為了使系統(tǒng)具有良好的動態(tài)性能必須對系統(tǒng)進行設計。電機的磁通設計在磁化曲線的膝點，接近飽和點，因此一般采用減弱磁通方法，可見，當負載轉矩不變時，減弱磁通方法也可用于直流電動機調速?？梢?，當負載轉矩不變時，改變電壓的大小，可以改變電動機的轉速，因此，改變電樞電壓的方法，也可用于直流電動機調速。 2）降低電樞電壓時的人為特性： 當電動機的 0, ???? paN R 時，改變電樞電壓的人為機械特性的方程式為： (28) emNTe aNe TCC RC Un 2????北京化工大學繼續(xù)教育學院畢業(yè)設計（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械特性平行的直線，如圖所示。這類人為機械特性是一組通過 0n ,而不同斜率的直線。 2． 固有機械特性和人為機械特性： 電動機的機械特性可分為固有機械特性和人為機械特 性 (1)固有機械特性： 固有機械特性是指當電動機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械特性，其方程式為： （ 25） 固有機械特性曲線如圖所示，由于 aR 較小，則 n? 也較小，所以直流電動機的固有機械特性是比較 “硬 ”的。 （ 23） 直流電動機的機械特性 1． 機械特性的表達式： 定義：在電動機的電樞電壓、勵磁電流、電樞回路電阻為恒值條件下，電機的轉速與電磁轉矩之間的關系： ? ?emTfn? 。勵磁損耗一般不超過額定功率的 1%3%。復勵電動機的運行特性介并勵于串勵之間。 4． 復勵電動機 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，通常復勵電動機以并勵為主，并勵磁動勢占磁極總勵磁磁動勢的 70%以上。 2． 并勵電動機 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%，這是直流電動機最為常見的勵磁方式。下面就簡單介紹一下這四種方式的電動機。一般直流電動機的勵磁電流均可在一定范圍內調節(jié)。勵磁電流的獲得方式稱為勵磁方式。采用電磁式位置傳感器的無刷直流電動機，是在定子組件上安裝有電磁傳感器部件 (例如耦合變壓器、接近開關、 LC 諧振電路等 )，當永磁體轉子位置發(fā)生變化時，電磁效應將使電磁傳感器產(chǎn)生高頻調制信號 (其幅值隨轉子位置而變化 )。采用光電式位置傳感器的無刷直流電動機，在定子組件上按一定位置配置了光電傳感器件，轉子上裝有遮光板，光源為發(fā)光二極管或小燈泡。 位置傳感器有磁敏式、光電式和電磁式三種類型。位置傳感按轉子位置的變化，沿著一定次序對定子繞組的電流進行換流 (即檢測轉子磁極相對定子繞組的位置，并在確定的位置處產(chǎn)生位置傳感信號，經(jīng)信號轉換電路處理后去控制功率開關電路，按一定的邏輯關系進行繞組電流切換 )。它具有可靠性高、無換向火花、機械噪聲低等優(yōu)點，廣泛應用于高檔錄音座、錄像機、電子儀 器及自動化辦公設備中。 錄放機中使用的永磁式直流電動機，采用電子穩(wěn)速電路或離心式穩(wěn)速裝置。 電刷是連接電源與轉子繞組的導電部件，具備導電與耐磨兩種性能。錄放機中使用的小功率電動機多數(shù)為 3 槽，較高檔的為 5 槽或 7 槽。錄放機中使用的電動機多數(shù)為圓筒型磁體，而電動工具及汽車用電器中使用的電動機多數(shù)采用瓦塊型磁體。 定子磁極采用永磁體 (永久磁鋼 )，有鐵氧體、鋁鎳鉆、釹鐵硼等材料。 轉子的鐵心采用硅鋼片疊壓而成，一般為 12 槽， 內嵌 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。 電刷與換向器滑動接觸，為轉子繞組提供電樞電流。轉速可通過削弱磁場強度宋調整。串聯(lián)繞組產(chǎn)生磁通的方向與主繞組的磁通方向相同，起動轉矩約為額定轉矩的 4 倍左右，短時間過載轉矩為額定轉矩的 倍左右?？梢酝ㄟ^削弱磁場恒功率來提高轉速或通過降低轉子繞組的電壓來使轉速 降低。 他勵直流電動機的勵磁繞組接到獨立的勵磁電源供電，其勵磁電流也較恒定，起動轉矩與電樞電流成正比。轉速變化率較小，為 5％ 15％。 北京化工大學繼續(xù)教育學院畢業(yè)設計（論文） 8 并勵直流電動機的勵磁繞組與轉子繞組相并聯(lián)，其勵磁電流較恒定，起動轉矩與電樞電流成正比，起動電流約為額定電流的 倍左右。其起動轉矩可達額定轉矩的 5 倍以上，短時間過載轉矩可達額定轉矩的 4 倍以上，轉速變化率較大，空載轉速甚高 (一般不允許其在空載下運行 )。因勵磁方式不同，定子磁極磁通 (由定子磁極的勵磁線圈通電后產(chǎn)生 )的變化規(guī)律也不同。 電磁式 直流電動機的定子磁極 (主磁極 )由鐵心和勵磁繞組構成。 直流電動機的組成及分類 直流電動機的種類有很多，但一般將其分為電磁式直流電動機、永磁式直流電動機、無刷式直流電動機，三種。這樣的結構，就可使電動機能連續(xù)地旋轉。電樞一經(jīng)轉動，由于換向器配合電刷對電流的換向作用，直流電流交替地由線圈邊 ab 和 cd 流入，使線圈邊只要處于 N 極 下，其中通過電流的方向總是由電刷 A 流入的方向，而在 S 極下時，總是從電刷 B 流出的方向。換向器又與兩個固定不動的由石墨制成的電刷 A、 B 相接觸。顯然，要使電樞受到一個方向不 變的電磁北京化工大學繼續(xù)教育學院畢業(yè)設計（論文） 7 轉矩，關鍵在于，當線圈邊在不同極性的磁極下，如何將流過線圈中的電流方向及時地加以變換，即進行所謂 “換向 ”。若電樞轉動，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矩。兩磁極間裝著一個可以轉動的鐵質圓柱體，圓柱體的表面上固定著一個線圈。轉子為電動機的旋轉部分，由轉軸座組成，導體繞組的排列方式?jīng)Q定電動機的類型及其特性。它的基本原理是利用帶電導體和磁場間的相互作用而把電能變?yōu)闄C械能。槽口用槽契壓緊，再用鋼絲或玻璃絲帶扎緊，大型電機中，繞組伸出槽外的端接部分應扎緊在支架上。線圈用帶絕緣的圓形或矩形截面的導線繞成。 2． 轉子部分 （ 1）電樞鐵心 :電樞鐵心是磁路的一部分，表面開槽以嵌放電樞繞組，為減少鐵耗，采用 ，固定在轉子支架或轉軸上。底腳起支撐和固定整臺電機的作用。 （ 3）機座 : 機座分磁軛和底腳兩部分。 （ 2）換向極 : 其作用是改善換向，使 電機運行時電刷下不產(chǎn)生有害的火花。通常用厚 。結構圖如圖 21。北京化工大學繼續(xù)教育學院畢業(yè)設計（論文） 5 第 2 章 直流電動機的概述第 節(jié) 直流電動機的基本知識 直流電動機的基本結構 直流電機的結構是多種多樣的，但任何直流電機都包括定 子部分和轉子部分，這兩部分間存在著一定大小的氣隙，使電機中電路和磁場發(fā)生相對運動。 4． 機電一體化、智能化 隨著科學技術的發(fā)展，高新 技術對電機產(chǎn)品注入了新的活力，計算機輔北京化工大學繼續(xù)教育學院畢業(yè)設計（論文） 4 助設計的運用、國家政策的鼓勵、各企業(yè)對科技的重視使新產(chǎn)品開發(fā)的周期逐漸縮短，機電一體化、智能化電機，應運而生，并且不斷推陳出新，在高新技術產(chǎn)品上我國電機的技術水平與發(fā)達國家相比，已水平相當。 3． 高效、節(jié)能 為了提高電機效率，實現(xiàn)節(jié)能的目的，我們采用了許多辦法，如采用降低起動轉矩、電容補償、阻尼槽等，但這都是在頻率不變的條件下實現(xiàn)的。電機正向專用性、特殊性、個性化方向發(fā)展，充分發(fā)揮電機的效率，這也是國外電機發(fā)展的最新觀點。為了發(fā)展電機產(chǎn)品，滿足客戶需求，擴大國內、國際市場，電機產(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。電機行業(yè)單機出口產(chǎn)品主要為交流電動機、交流發(fā)電機及直流電動機。另外，我國加入 WTO 后，可將國內一部分富裕的電機生產(chǎn)能力轉移到國外去，也是發(fā)展的一條出路。 745918 但隨著改革開放的深入，國家宏觀政策的調整以及市場需求的推動，我國電機產(chǎn)品由勞動密集型、資源密集型向高附加值和高技術含量的產(chǎn)品轉移，北京化工大學繼續(xù)教育學院畢業(yè)設計（論文） 3 出口產(chǎn)品結構也逐步趨向于市場化和合理化。電動機出口量約為 12021MW。 目前，我國電機有一定生產(chǎn)規(guī)模的企業(yè)有 500 多家，生產(chǎn)的電機產(chǎn)品有500 多個系列，近 1500 個品種。 ZJD 系列為大型直流電動機，容量從 150KW 到 6500KW，主要用于驅動大型軋鋼機及卷揚機。它的容量從 400W 到 200KW，電動機的額定電壓有 200V和 110V兩種，額定轉速有 3000、 1500、 1000、 750 及600r/min 五個等級?，F(xiàn)將我國目前生產(chǎn)的幾個主要系列直流電機簡要的介紹如下。所謂系列就是指結構形狀基本相似，而容量按一定比例遞增的一系列電機。因此實現(xiàn)直流無級調速對我們社會生產(chǎn)和生活有著重大的意義。為了使 系統(tǒng)具有良好的動態(tài)性能必須對系統(tǒng)進行設計。在生產(chǎn)技術和生產(chǎn)模式等方面，許多新的思想和概念不斷涌現(xiàn)，而且，不同科學之間相互滲透、交叉融合，迅速改變著傳統(tǒng)電氣設備制造業(yè)的面貌，從而使得產(chǎn)品頻繁的更新?lián)Q代，這就使得電機成為社會生產(chǎn)和生活中必不可少的工具。 關鍵詞 ：無級調速；雙閉環(huán)；晶閘管 北京化工大學繼續(xù)教育學院畢業(yè)設計（論文） i 目錄 第 1 章 前 言 ................................................... 1 第 1節(jié) 問題提出的意義 ........................................ 1 第 國產(chǎn)直流電機簡介 .................................... 2 第 直流電動機的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢 .......................... 2 第 2 章 直流電動機的概述 ....................................... 5