孙杨

课题名称直流电动机的电枢串电阻调速电路

姓名学号0802

所在系电子电气工程系专业年级P10电气1班指导教师职称教授

二O一O年五月二十六日

在现在科技飞速发展的今天，电动机的应用在我们的生活中越来越普遍，工业生产中队电动机的要求也越来越高，电动机的调速也显得越来越重要。本论文以直流电机的调速为例，讲述直流电动机调速的方法和调速过程。直流电动机在当今的声场中起着重要的作用。直流电动机有着启动、制动快，调速简单的优点，因此在当今的工业生产中得到广泛的应用。下面以主要以直流电动机电枢串电阻为例论述直流电动机的调速过程。

关键字：直流电机调速电枢串电阻

摘要 (2)

目录 (3)

第一章绪论 (4)

1设计背景 (4)

2设计意义 (4)

3 设计的主要工作 (4)

第二章直流电动机电枢串电阻调速 (5)

2.1 电动机的调速方法 (5)

2.1.1改变电枢电压调速 (5)

2.1.2改变励磁电流调速 (6)

2.2直流电动机电枢串电阻调速原理 (7)

2.3直流电动机电枢串电阻调速方法实现发略 (8)

第一章绪论

1设计背景

电机是利用电磁作用原理进行能量转换的机械装置。直流电机能将直流电能转换为机械能，或将机械能转换为直流电能。将直流电能转换为机械能的叫做直流电动机，将机械能转换为直流电能的叫做直流发电机。

直流电动机的主要优点是起动性能和调速性能好，过载能力大。因此，应用于对起动和调速性能要求较高的生产机械，例如大型机床，电力机车，轧钢机，矿井卷扬机，船舶机械，造纸机和纺织机等都广泛采用直流电动机作为原动机。

直流发电机主要用作直流电源，供给直流电动机，电解，电镀等所需的直流电能。

直流电动机的主要缺点是结构复杂，使用有色金属多，生产工艺复杂，价格昂贵，运行可靠性差。随着近年电力电子学和微电子学的迅速发展，在很多领域内，直流电动机将逐步为交流调速电动机所取代，直流发电机则正在被电力电子器件整流装置所取代。不过在今后一个相当长的时期内，直流电机仍将在许多场合继续发挥作用。

2设计意义

电动机的调速在现在的共轭生产制作中有着重要的意义。电枢串电阻调速可以实现电动机速度的平稳变动。

电动机调速的平稳性在工业生产中有着重要的意义。诸多的生产事故都是由于电动机运动的骤变而造成的，电动机的平稳调速可以大大的减小类似的意外事故的发生。

3 设计的主要工作

本论文的设计主要是介绍电动机的电枢串电阻调速方案及实现方略。根据一切从实际生产出发的观念来做的设计。

本论文主要解决了直流电动机电枢串电阻调速的具体方案和实现过程，同时介绍了电动机得基本原理和其他的几种调速方案。

第二章直流电动机电枢串电阻调速

2.1 电动机的调速方法

电动机调速是指在负载转矩不变的条件下通过人为的方法改变电动机的有关参数，从而调节电动机和整个拖动系统的转速。调速与因负载变化而引起的转速变化是不同的。

从他励电动机的机械特性方程式的一般形式：

n=

Φ

-

E

C

R

I

U

a

a

a

=

Φ

E

a

C

U

-

T

C

C

R

2

T

E

a

Φ

=n0-n

∆

（式中Ua--电枢供电电压（V）；

Ia --电枢电流（A）；

Ф--励磁磁通（Wb）；

Ra--电枢回路总电阻（Ω）；

C E--电动势常数；

C T--转矩常数；

可以看出他励直流电动机的调速方法有三种：(1)改变电枢回路总电阻Ra；(2)改变电枢供电电压Ua；(3)改变励磁磁通Ф。、

2.1.1改变电枢电压调速

降低电枢电压是电动机的机械特性如图3.2所示。现以电动机拖动恒转矩为例。调速前，系统工作在固有特性与负载特性的交点a上。U a降低的瞬间，工作点由a平移到人为特性上的b点，最后稳定运行在c点。显然，U a越小，n越低。

图3.2改变电枢电压调速

这种调速方法的调速性能如下： （1）调速的方向是往下调。

（2）调速的平滑性好，只要 均匀地调节电枢电压就可以实现平滑的无级调速。

（3）调速的平稳性要比第一种好，但是随着电压的减小，转速的降低，稳定性会逐渐变差。这是因为电枢电压减小时，机械特性的硬度虽然不变，但是理想空载转速降低，静差率逐渐增大

（4）调速的经济性方面初期投资大，需专用的可调压直流电源。 （5）调速范围大，远比第一种大得多。 （6）调速时允许负载为恒转矩负载。

总之，这是一种性能优越的调速方法，广泛应用于对调速性能要求较高的电力拖动系统中。

2.1.2改变励磁电流调速

改变励磁电流的大小便可改变磁通的大小，从而达到调速的目的。

改变励磁电路的电阻或者改变励磁绕组的电压都可以是励磁电流改变。前一方向可如图

所示，在励磁电路内串联一个调速变阻器，当变阻器电阻增大时，励磁电流减小，磁通也随之减小；后一方法需要专用的可调压的直流电源，减小励磁电压，则励磁电流以及磁通随之

n n 0n 0

T

n ' " T L

n 0' n 0

减小。

现以他励电动机拖动横功率负载为例，它们的机械特性和负载特性如图3.3所示。调速前，系统工作在固有特性和负载特性的交点a上。改变励磁电流的瞬间，工作点a平移到人

为特性上的b点。最后稳定运行在认为特性和负载特性的交点c上。显然，I f越小，n越大。这种调速方法的调速性能如下：

（1）调速方向是往上调，因为励磁电流不能超过其额定值，因此只能减小励磁电流，从而使磁通减小，转速上升。

（2）调速的平滑性好，只要均匀的调励磁电流的大小便可以实现无能调速转速增加，静差率不变。

（3）调速的稳定性好，虽然励磁电流减小时，机械特性硬度下降，但因理想空载转速增加，静差率不变。

（4）调速的经济性较好，因为它是在功率较小的励磁电路内控制励磁电流的，功率损耗小，运行费用低。但基本采用电压可调的直流电源供电，则需增加初期投入。

（5）调速的范围因为受机械强度、电枢电压的去磁作用和换向能力的限制，最高转速和换向能力的限制，最高转速一般只能达到额定转速的1-2倍，所以调速范围不大。

（6）调速时的允许负载为恒功率负载。

在对调速要求很高的电力拖动系统中通常都是同时采用改变电枢电压和改变励磁电流两种调速方法，从而可扩大调速范围，实现双向调速。

2.2直流电动机电枢串电阻调速原理

原理电路图所示，即在电枢电路内串联一个调速变阻器。

n=

Φ

E

a

C

U

-

T

C

C

R

2

T

E

a

Φ

以电动机拖动通风机负载为例，他们的机械特性和负载特性如图3.1（b）所示。调速

前，系统工作在固有特性与负载特性的交点a上。R a改变的瞬间，因机械惯性，转速来不

及改变，工作点由a平移到人为特性上的b。由于此时T

b点移至新交点c为止。系统在比原来低的转速下重新稳定运行。显然，电枢电路内串入的电阻越大，n越低。