【正文】 將流過線圈中的電流方向及時地加以變換，即進(jìn)行所謂“換向”。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。電樞一經(jīng)轉(zhuǎn)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。這樣的結(jié)構(gòu)，就可使電動機能連續(xù)地旋轉(zhuǎn)。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。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(gòu)成。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。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行)。并勵直流電動機的勵磁繞組與轉(zhuǎn)子繞組相并聯(lián)，其勵磁電流較恒定，起動轉(zhuǎn)矩與電樞電流成正比。轉(zhuǎn)速變化率較小，為5％15％。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(zhuǎn)矩與電樞電流成正比。可以通過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。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(zhuǎn)矩約為額定轉(zhuǎn)矩的4倍左右。轉(zhuǎn)速可通過削弱磁場強度宋調(diào)整。電刷與換向器滑動接觸，為轉(zhuǎn)子繞組提供電樞電流。2．永磁式直流電動機：按其結(jié)構(gòu)形式可分為圓筒型和瓦塊型等幾種。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。永磁電動機的電刷使用單性金屬片或金屬石墨電刷、電化石墨電刷。3．無刷直流電動機： 多極繞組定子它具有可靠性高、無換向火花、機械噪聲低等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于高檔錄音座、錄像機、電子儀器及自動化辦公設(shè)備中。 無刷直流電動機由永磁體轉(zhuǎn)子、多極繞組定子、位置傳感器等組成。定子繞組的工作電壓由位置傳感器輸出控制的電子開關(guān)電路提供。采用磁敏式位置傳感器的無刷直流電動機，其磁敏傳感器件(例如霍爾元件、磁敏二極管、磁敏三極管、磁敏電阻器或?qū)Ｓ眉呻娐返?裝在定子組件上，用來檢測永磁體、轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的磁場變化。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。 直流電動機運行原理直流電動機的主極磁場由勵磁繞組通以直流勵磁電流產(chǎn)生。主勵磁場的極性由勵磁電流方向決定，場強由勵磁電流大小決定。勵磁方式一般有，他勵、并勵、串勵、復(fù)勵，四種。1．他勵電動機此類電動機的勵磁繞組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立，采用永久磁鐵作為主極的永磁直流電動機亦屬于此類。3．串勵電動機 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)。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。 勵磁繞組存在電阻，電動機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的效率相對其他電動機要低。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：直流發(fā)電機在穩(wěn)態(tài)運行時，電機的轉(zhuǎn)速為n,作用在電樞上的轉(zhuǎn)矩共有三個：一個是原動機輸入給發(fā)電機轉(zhuǎn)軸上的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩；一個是電磁轉(zhuǎn)矩T；還有一個是電機的機械摩擦、風(fēng)阻以及鐵損耗引起的轉(zhuǎn)矩，叫空載轉(zhuǎn)矩，用表示,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。由電機的電路原理圖可得機械特性的表達(dá)式： （24） 通常稱b大的機械特性為軟特性，b小的機械特性為硬特性。 圖22固有機械特性曲線人為機械特性是指人為地改變電動機電路中的某個參數(shù)或電動機的電樞電壓值，而得到的機械特性，即改變式中的機械特性方程中的某些參數(shù)所獲得的機械特性： (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)，求出直流電動機有下列三種人為機械特性：1）電樞串電阻時的人為特性：當(dāng)電動機的時，其人為機械特性的方程式為： (27) 圖23電樞串電阻時特性曲線與固有特性相比， 增大，轉(zhuǎn)速降增大，附加電阻越大，也越大，特性越“軟”，如圖23中曲線2所示?？梢?，當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變時，只改變電阻的大小，可以改變電動機的轉(zhuǎn)速，因此，電樞回路串電阻的方法，可用于直流電動機調(diào)速。由于受到絕緣強度的限制，電動機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。 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，或降低勵磁電壓來減弱磁通，保持時，減弱磁通的人為特性方程式為： (29) 圖25減弱勵磁磁通時特性曲線由于磁通F 的減少，使得理想空載轉(zhuǎn)速和機械特性斜率b 都增大，其特性曲線如圖所示。第3章 設(shè)計任務(wù)與要求 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)。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，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)點特征，至今仍大量廣泛地使用直流調(diào)速。 設(shè)計要求與性能指標(biāo)要求設(shè)計要使得電動機轉(zhuǎn)速可以由零平滑調(diào)至額定轉(zhuǎn)速，能實現(xiàn)高速起動，具有較高的調(diào)速精度。3．電機有關(guān)參數(shù)： ，電樞回路總電阻 ，電流過載倍數(shù)λ=第4章 電路設(shè)計 主電路設(shè)計1．電機有關(guān)參數(shù)： ，電樞回路總電阻 ，電流過載倍數(shù)λ=，2．變壓器的付邊電壓確定：因為， 整定的范圍在 之間，所以由三相全橋整流公式： 當(dāng) 在時有最大值，算出所以可以選擇3．變壓器的容量大小計算：由于電動機電流大小為640A，電流過載是大小為960A，變壓器在電動機過載運行時的電流大小為783A，利用功率守恒定理， 阻抗消耗，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：。由電路分析可知，晶閘管承受的最大反向電壓是變壓器的二次線電壓的電壓峰值。則電樞需要串入的電樞電抗器大小可以算： （其中為電樞的固有電抗值） 圖41 三相橋式全控整流電路原理圖整流電路是將交流變?yōu)橹绷麟?，電路形式多種多樣，各具特色。其原