直流电动机调速设计

目录

1．直流电动机简介 (1)

2．直流电动机的相关内容 (1)

3．直流电动机调速简介 (4)

4．他厉直流电动机的调速方法 (6)

5．设计内容 (10)

6．结论 (12)

7．参考文献 (13)

8．致谢 (14)

9．设计感想 (15)

直流电动机调速设计

一. 直流电动机

直流电动机是人类最早发明和应用的电机。与交流电机相比，直流电机因结构复杂，维护困难，价格较贵等缺点制约了它的发展，但是由于直流电动机具有优良的起动，调速和制动性能，因此在工业领域中占有一席之地。它是实现了电能转换成机械能的电机。

二.有关内容：

〈一〉直流电动机的分类

1、他励直流电动机

2、并励直流电动机

3、串励直流电动机

4、复励直流电动机

〈二〉直流电动机用途

直流电动机具有优良的调速性能，调速范围宽，精度高，平滑性好，且调节方便，还具有较高的过载能力和优良的起动、制动性能，因此直流电动机特别适合于要求宽度调速范围的电气传动和有特殊性能要求的自动控制系统，例如：轧钢机、电力机、城市电车等。

直流电机与交流电机相比，其主要的缺点是换向问题。它限制了直流电机的最大容量，增加了运行维护工作量，也导致其制造成本较高。但目前仍有不少场合使用直流电动机。

〈三〉直流电动机的结构

图1 直流电机装配结构图

1—换向器 2—电刷装置 3—机座 4—主磁极 5—换向极 6—端盖 7—风扇 8—电枢绕组 9—电枢铁心

直流电动机主要由磁极，电枢，换向器三部分组成。

（1）磁极是电动机中产生磁场的装置，它分为极心和极掌两部分。极心上放置励磁绕组，极掌的作用是使电动机空隙中磁感应强度得分布最为合适，并用来挡住励磁绕组；磁极是用钢片叠成的，固定在机座上；机座也是磁路的一部分。机座常用铸钢制成。

（2）电枢。电枢是电动机中产生感应电动势的部分。直流电动机的电枢是旋转的，电枢铁心成圆柱状，由硅钢片叠成，表面冲有槽，槽中放有电枢绕组。（3）换向器。换向器是直流电动机的一种特殊装置，主要有许多换向片组成，每两个相邻的换向片中间是绝缘片。在换向器的表面用弹簧压着固定的电刷，使转动的电枢绕组可以同外电路连接。换向器是直流电动机的结构特征，易于识别。

三.直流电动机调速

一、什么是调速

在现代工业中，为了提高生产率和满足生产工艺的要求，生产机械需要在不同速度下运行。例如：车床切削工件时，粗加工用低速，精加工用高速；轧钢机在轧制不同钢种和不同规格的钢材时，需用不同的轧制速度。这些事例说明，生产机械的工作速度需要根据工艺要求而可以调节。

所谓调速，就是根据生产机械工艺要求人为的改变电力拖动系统的速度。

二、调速的方法

1、机械调速：电动机的速度不改变，仅改变传动机械的传动比来改变工 作机构的速度。

2、电气调速：人为的改变电动机的参数，使同一个机械负载得到不同的 转速。

3、电气—机械调速：电气调速与机械调速相结合。

三、调速的技术指标

1、调速范围

指电动机在额定负载下调节转速时，它所能达到的最高转速与最低转速之比，即

D=n max /n min

不同的生产机械对电机的调速范围有不同的要求。要扩大调速范围，必须尽可能的提高电动机的最高转速和降低电动机的最低转速。最高转速受电动机换向条件及机械强度的限制；最低转速受生产机械对转速的相对稳定要求限制。

2、静差率（调速得相对稳定性）

转速的相对稳定性是指负载变化时，转速变化的程度。转速变化小，其相对稳定性好。转速的相对稳定性用静差率S 表示

S=o

o n n n

如图1所示

不同的生产机械，其允许的静差率是不同的。

若对静差率这一指标要求过高，即S 值越小，则调速范围D 就越小。反之，若要求调速范围D 越大，则静差率S 也越大，转速的相对稳定性越差。

3、调速的平滑性

在一定的调速范围内，调速的级数越多，则认为调速越平滑。平滑性用平滑系数衡量，它是相邻两级之比

k=n i / n i-1

k 越接近1，则系统调速的平滑性越好。当k=1时，称无级调速，即转速可以连续调节。

4、调速的经济性

调速的经济性指标决定于调速系统的设备投资及运行费用，而运行费用又决定于调速过程中的损耗，一般可以用来说明。

P P P ∆-=2

2η

四 调速的方法分类

（1）、电枢回路串电阻调速

（2）、降低电枢电压调速

（3）、减弱励磁磁通调速

四 他励直流电动机的调速方法

〈一〉、改变电枢电阻调速

（1）、电枢回路串电阻

保持电源电压及励磁电流额定值不变，只在电枢回路中串入电阻时的人 为特性为：

T C C R R C U n N

T e s a N e N 2ψ+-ψ= 与固有特性相比，电枢串电阻时理想空载转速n 0不变，但斜率β随串联电阻s R 的增大而增大，所以特性变软。

在电枢回路中串入不同的电阻时，电动机将运行于不同的转速，如图2所示：（图中的负载为恒转矩负载）

从图中可以看出，当电枢回路串入电阻时，电动机的机械

特性将增大，电动机和负载的机械特性的交点将下移，即电动机稳定运行转速降低。

（2）、优点

实现简单，操作方便。

（3）、缺点

1） 低俗时机械特性变软，静差率增大，相对稳定性变差。

2） 只能在基速以下调节速，因而调速范围较小，一般D ≤2。

3） 由于电阻是分级切除的，所以只能实现有级调速，平滑性差。

4） 由于串接电阻上要消耗电功率，因而经济性较差，而且转速越低，能耗越

大。