直流电动机电枢串联电阻调速过程设计
直流电动机调速系统
直流电动机调速系统的能耗分析
能效比
直流电动机的能效比通常较高，可以在较高的效率下运行，减少 能源浪费。
功率因数
直流电动机的功率因数较高，可以减少无功损耗，提高电网效率。
热效率
直流电动机的热效率也较高，可以在长时间运行下保持稳定的性 能。
直流电动机调速系统的稳定性分析
抗干扰能力
直流电动机的调速系统通常具有较强的抗干扰能力，可以在复杂 的工作环境下稳定运行。
直流电动机调速系统的调速性能
调速范围
直流电动机的调速范围通常较大，可以在较 宽的转速范围内实现平滑调节，满足不同工 况下的需求。
调速精度
直流电动机的调速精度较高，可以通过精确的控制 算法实现转速的精确控制，提高生产过程的稳定性 和产品质量。
动态响应
直流电动机的动态响应较快，可以在短时间 内达到稳定转速，满足动态负载变化的需求 。
输标02入题
调压调速是通过改变电枢电压来控制电动机的转速， 具有调节方便、平滑性好等优点，但调速过程中能量 损失较大。
01
03
串级调速是通过改变转子回路的电阻来控制电动机的 转速，具有调节方便、能量损失较小等优点，但调节
范围较小且对电机结构有特殊要求。
04
调磁调速是通过改变励磁电流来控制电动机的转速， 具有调节方便、能量损失较小等优点，但调节范围较 小。
系统调试
在系统集成完成后，进行全面的 调试，确保各部分工作正常，满 足设计要求。
性能测试
对系统的性能进行测试，包括调 速范围、动态响应、稳态精度等 指标，确保系统性能达标。
优化改进
根据测试结果和实际应用情况， 对系统进行必要的优化和改进， 提高系统的稳定性和可靠性。
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他励直流电动机串电阻启动的设计
他励直流电动机串电阻启动的设计直流电动机串联电阻启动是一种常见的启动方式，主要应用于较小功率的直流电动机，例如家用电器、小型机械设备等。
本文将从设计角度详细介绍串联电阻启动的原理、设计步骤和注意事项等内容。
一、串联电阻启动的原理串联电阻启动是通过在直流电动机的励磁回路中串联一定阻值的电阻，来降低电动机的电流起动冲击，从而实现平稳起动。
具体原理如下：1.启动过程中，电阻串联在励磁回路中，减小了直流励磁电流，降低了电枢绕组的电流冲击。
2.随着直流电动机转速的提高，励磁电流逐渐减小，当直流电动机达到运行速度时，电阻完全从回路中剔除。
二、串联电阻启动的设计步骤1.确定电机参数：包括额定电压、额定功率、额定转速、励磁电流等。
这些参数将决定所需的电阻大小。
2.计算起动时的励磁电流：通常起动时的励磁电流取额定电流的1.5倍至2倍之间。
3. 根据励磁电流和直流电动机的励磁回路电压计算所需串联电阻的阻值：串联电阻的阻值需满足电阻起动后，励磁电流达到起动时的设定值，可通过Ohm定律计算。
4.选择适当的电阻：根据计算所得的阻值，选择匹配的电阻进行串联。
三、串联电阻启动设计的注意事项1.电阻选择：根据计算得到的阻值，选择合适的电阻器进行串联。
电阻的耐压需要满足直流电机励磁回路的额定电压要求，并具备较好的散热性能。
2.电阻功率：电阻器需要具备足够的功率承载能力，以避免过载引起烧毁。
功率大小可根据电阻阻值和电阻串联前后电流计算得到。
3.励磁回路的稳定性：在设计中要确保电阻串联后励磁回路的稳定性，过大的串联电阻可能引起回路的不稳定，可能导致起动失败。
4.启动时间：串联电阻启动的时间一般较长，需要根据具体场合和电动机的特性来确定合适的启动时间。
四、串联电阻启动的优缺点优点：1.降低了直流电动机起动时的冲击电流，减少了电网压压降和设备的损坏。
2.启动过程简单，成本较低。
3.过载能力较强，承受短时过负荷。
缺点：1.启动时间长，启动效率低，启动过程中耗能较大。
他励直流电动机调速方法
他励直流电动机调速方法拖动肯定的负载运行，其转速由工作点打算。
假如调整某些参数，则可以转变转速。
n = U / (CeΦ) - [(Ra+Rp) / (CeCTΦ2)]×T = n0L - kT直流电动机的调速方法有三种: (1)转变电枢回路外串电阻Rtj；(2)转变励磁回路外串电阻Rf即转变磁通Φ；(3)转变电枢电压U。
三种调速方法实质上都是转变了电动机的机械特性曲线外形，使之与负载机械特性曲线的交点转变，以达到调速的目的。
一、转变电枢电压调速（设TZ为常数）降低电枢电压时，电动机机械特性平行下移。
负载不变时，交点也下移，速度也随之转变。
优点：调速后，转速稳定性不变、无级、平滑、损耗小。
便于计算机掌握。
缺点：需要特地设备，成本较高。
（可控硅调压调速系统）二、转变励磁电流调速(调整励磁电阻)（设TZ为常数）增大励磁电阻即削减励磁电流时，磁通Φ削减，电动机机械特性n0L 点和斜率增大。
负载不变时，交点也下移，速度也随之转变。
优点：励磁回路电流小约为(1~3)% IN , 损耗小，连续调速，易掌握。
缺点：只能上调，最高转速受机械强度的限制，负载转矩大时调速范围小。
三、电枢回路串入调整电阻调速调整电阻Rp增大时，电动机机械特性的斜率增大，与负载机械特性的交点也会转变，达到调速目的。
优点：设备简洁、操作便利。
缺点：只能在低于固有机械特性的范围内调速，低转速时变化率较大，电枢电流较大，调速过程中有损耗。
四、转变电动机转向的方法要转变电动机转向，就必需转变电磁转矩的方向。
T = CT Φ Ia依据电动机的工作原理，单独转变磁通方向（即通过转变励磁绕组连接）或者单独转变电枢电流的方向，均可以转变电磁转矩的方向。
故转变转向的方法：(1)对于并励电动机，单独将励磁绕组引出端对调。
(2)单独将电枢绕组引出端对调。
对于复励电动机，应将电枢引出端对调或者同时将并励绕组和串励绕组引出段分别对调（维持加复励状态）。
直流电机的调速方法
电动机电枢回路外串电阻进行调速的方法，设备简单，操作方便。 但是只能进行有级调速，调速平滑性差，机械特性较软；空载时几乎 没什么调速作用；还会在调速电阻上消耗大量电能。
二、直流电动机调速的种类与方法
直流电机调速的种类分别有： 1.调节电枢供电电压U
改变电枢电压主要是从额定电压往下降低电枢电压，从电动机额定 转速向下变速，属恒转矩调速方法。对于要求在一定范围内无级平滑 调速的系统来说，这种方法最好。变化遇到的时间常数较小，能快速 响应，但是需要大容量可调直流电源。 2.改变电动机主磁通
1.ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ节电枢供电电压U
三、直流电动机调速方法的特点
直流电动机三种调速方法的特点： 不同的需要，采用不同的调速方式 1.调电枢电压，适合应用在0~基速以下范围内调速。不能达
到电动机的最高转速。 2.在电枢全电压状态，调激磁电压，适合应用在基速以上，
弱磁升速。 不能得到电动机的较低转速。 3.在全磁场状态，调电枢电压，电枢全电压之后，弱磁升速。
适合应用在调速范围大的情况。这是直流电动机最完善的 调速方式，但设备复杂，造价高。
直流电机的调速方法
• 一组：韩爽 刘磊 刘畅 韩玉迪
目录
一、直流电动机调速的定义与工作原理 二、直流电动机调速的种类与方法 三、直流电动机调速方法的特点
一、直流电动机调速的定义与工作原理
• 定义：直流电机调速器就是调节直流电动机速度 的设备。
• 工作原理:是通过改变输出方波的占空比使负载上 的平均电流功率从0-100%变化、从而改变负载、 灯光亮度/电机速度。利用脉宽调制(PWM)方式、 实现调光/调速、它的优点是电源的能量功率、能 得到充分利用、电路的效率高。
他励直流电动机的调速方法 电枢串电阻
他励直流电动机的调速方法电枢串电阻他励直流电动机的调速方法电枢串电阻电枢串电阻调速他励直流电动机拖曳功率运转时，维持电源电压及磁通为额定值维持不变，在电枢电路中串成人相同的电阻时，电动机运转于相同的输出功率。
调速方向是指调速结果，其转速与基速相比。
只要电枢回路串电阻，无论电阻多大，电动机运行的转速都比不串电阻运行在基速上要低，就称为调速方向是从基速向下调。
电枢回路串电阻，所串电阻上会产生很大的损耗，转速越低，损耗越大；串入的电阻越大，机械特性越软，在低速运行时，转速稳定性较差；由于电枢电流很大，变频电阻的容量也很大，较轻巧，难于努力做到电阻值的已连续调节，因而电动机输出功率也无法已连续调节，通常最多分成六级。
o减少电源电压变频保持他励直流电动机磁通为额定值不变，电枢回路不串电阻，降低电枢的电源电压为不同大小时，电动机拖动者负载运行于不同的转速上。
减少电源电压，电动机机械特性的硬度维持不变。
这样，较之电枢电路串成电阻变频并使机械特性变硬这一点，减少电源电压可以并使电动机在低速范围运转时，输出功率随其功率变化而变化的幅度较小，输出功率稳定性必须好得多。
当电源电压连续变化时，转速的变化也是连续的，这种调速称为无级调速，与串电阻调速(有级调速)相比，这种速度调节要下滑得多，并且还可以得到任意多级的转速。
因此降低电源电压从基速向下调速的调速方法，在直流电力拖动系统中被广泛采用。
o弱磁调速维持他励直流电动机电源电压维持不变，电枢电路也不串成电阻，在电动机拖曳的功率转矩不过分小时．减少他励直流电动机的磁通，可以并使电动机输出功率增高。
他励直流电动机，正常运行情况下，励磁电流比电枢电流要小很多，因此励磁回路中所串的调速电阻消耗的功率要比电枢回路串调速电阻时电阻消耗的功率小得多；而且由于电阻的容量很小，控制很方便，可以连续调节电阻值，实现转速连续调节的无级调速。
弱化磁通增高输出功率的输出功率调节，电动机输出功率最大值受到高速运行能力与机械强度的管制，通常约为(1.2～1.5)nn特定设计的弱磁变频电动机，可以获得(3～4)nn 的最低输出功率。
直流电机调速方案及优缺点
直流电机调速方案及优缺点1、电枢回路串联电阻调速可在电源电压不变的情况下，改变电枢回路中的电阻，达到调速的目的。
调速的机械特性如下图所示。
当电枢回路中串联的电阻越大，直线的倾斜率越小。
电枢回路串联电阻调速优缺点1、 由于电阻智能分段调节，因此调速的平滑性比较差。
2、 低速时，调速电阻上有较大电流，损耗大，电机效率低。
3、 轻载时调速范围比较小。
4、 串入电阻阻值越大，机械特性越软，稳定越差。
2、降低电源电压调速根据直流电动机机械特性方程式可以知道，改变电额定电压，因此电枢电压只能在额定电压一下进行调节。
NTTn n T降低电源电压调速的优点1、电压便于平滑性调节，调速平滑性好，可实现无级调速。
2、调速前后机械斜率不变，机械特性硬度高，稳定性好，调速范围广。
3、调速是损耗小，调速经济性好。
4、改变励磁磁通道调速根据机械特性方程可以知道，当u为恒定时，调节励磁磁通，也可以实现电动机转速的目的。
额定运行的电动机，其磁通已基本饱和，因此改变磁通只能从额定值往下掉。
Tn T改变励磁磁通道调速的优点1、调节平滑，可实现无级调速。
2、励磁电流小，能量损耗小，调节前后电动机的效率不变，经济性好。
3、机械特性较硬，转速稳定。
4、本次我们用的是pwm即脉冲宽度调节。
它主要是通过改变输出方波的占空比，使得负载上的平均接通时间从0-100％变化，以达到调整负载速度的目的。
脉冲宽度调制波通常由一列占空比不同的矩形脉冲构成，其占空比与信号的瞬时采样值成比例。
图2-3a所示为脉冲宽度调制系统的原理框图和波形图。
该系统有一个比较器和一个周期为Ts的锯齿波发生器组成。
语音信号如果大于锯齿波信号，比较器输出正常数A，否则输出0。
因此，从图2-3中可以看出，比较器输出一列下降沿调制的脉冲宽度调制波。
图2-3脉冲宽度调制过程通过图2-3b的分析可以看出，生成的矩形脉冲的宽度取决于脉冲下降沿时刻t k时的语音信号幅度值。
因而，采样值之间的时间间隔是非均匀的。
直流电机调速系统课程设计报告指导书
直流电机调速系统课程设计指导书一、实验目的1、通过对KZ－D系统开环机械特性和闭环机械特性的实测及研究，加深对负反应控制的根本原理的理解。
2、掌握操作实际系统的方法和必要参数的测定方法。
3、研究系统各参数间的根本关系及各参数变化对系统的影响。
4、加深比照例积分调节器动态传输特性的认识，了解其在无静差自动控制系统中的作用。
5、通过实践掌握工程实践中常见的双闭环无静差调速系统参数设计计算和ST调试方法。
5 DD03-2电机导轨﹑测速发电机及转速表6 DJ13 直流复励发电机7 DJ15 直流并励电动机8 D42 滑线变阻器串联形式：0.41A，1.8kΩ并联形式：0.82A，900Ω9 数字存储示波器自备10 万用表自备三、实验线路及原理晶闸管直流调速系统由整流变压器、晶闸管整流调速装置、平波电抗器、电动机-发电机组等组成。
在本实验中，整流装置的主电路为三相桥式电路，控制电路可直接由给定电压U g作为触发器的移相控制电压U ct，改变U g的大小即可改变控制角α，从而获得可调的直流电压，以满足实验要求。
实验系统的组成原理图如图5-1所示。
图1-1 实验系统原理图四、实验容(1) 测定晶闸管直流调速系统主电路总电阻值R,电感值L,s K , 测定直流电动机电势常数C e 测定晶闸管直流调速系统机电时间常数T M (2) 转速调节器的调试,电流调节器的调试(3) 设计调速系统。
调速指标为D =10，S <10%；测定系统开环机械特性和∆n nom ，判断能否满足调速指标；如果不能满足，可采用转速负反应；计算及整定比例调节器参数、反应系数；测定闭环系统的机械特性。
(4) 设计及调试双闭环无静差KZ －D 调速系统要求额定转速时S ≤2%，电流超调量σi %<5%，转速起动到额定转速时，超调量σn ed n %<10%，负载扰动恢复时间小于05.s ，电动机过载倍数λ=12.，电流反应系数A V 615.4=β。
直流电动机的调速方法
直流电动机的调速方法直流电动机是一种常见的电动机，广泛应用于工业生产和家用电器中。
在实际应用中，往往需要对直流电动机进行调速，以满足不同工况下的需求。
下面将介绍几种常见的直流电动机调速方法。
一、电压调制调速。
电压调制调速是通过改变电动机的供电电压来实现调速的方法。
当电动机的供电电压改变时，电动机的转速也会相应地改变。
这种方法简单易行，成本低廉，但是调速范围有限，且效果不够理想。
二、串联电阻调速。
串联电阻调速是通过串联电阻来改变电动机的电枢电流，从而实现调速的方法。
串联电阻越大，电动机的电枢电流越小，转速也会相应地减小。
这种方法调速范围较大，但是效率较低，且需要考虑电阻的散热和功率损耗的问题。
三、场励调速。
场励调速是通过改变电动机的励磁电流来实现调速的方法。
当励磁电流增大时，磁场增强，电动机的转速也会增大。
这种方法调速范围广，效率较高，但是需要专门的励磁设备和控制系统。
四、PWM调速。
PWM调速是通过改变电动机的供电脉冲宽度来实现调速的方法。
通过控制开关器件的导通时间，可以改变电动机的平均电压，从而实现调速。
这种方法调速范围广，效率高，但是需要专门的PWM控制器和反馈系统。
五、变频调速。
变频调速是通过改变电动机的供电频率来实现调速的方法。
通过变频器控制电源的频率，可以实现电动机的调速。
这种方法调速范围广，效率高，但是设备成本较高。
综上所述，直流电动机有多种调速方法，每种方法都有其适用的场合和特点。
在实际应用中，需要根据具体情况选择合适的调速方法，以实现最佳的调速效果。
希望本文对直流电动机的调速方法有所帮助。
直流电动机的电枢回路串电阻调速特点的简要解析
直流电动机的电枢回路串电阻调速特点的简要解析序号一：引言直流电动机是一种常见的电动机，它以其调速性能优良而受到广泛应用。
其中，电枢回路串电阻调速是一种简单而有效的调速方法。
本文将对直流电动机的电枢回路串电阻调速特点进行简要解析，旨在帮助读者更好地理解这一调速方式的工作原理和应用场景。
序号二：电枢回路串电阻调速的基本原理电枢回路串电阻调速是通过改变直流电机电枢回路中串联的电阻来调整电枢电流和电机转速的一种方法。
当驱动电源的电压固定不变时，增加回路中的串联电阻会导致电机电流减小，进而降低电机转速。
相反，减小串联电阻会增加电机电流，使转速增加。
序号三：电枢回路串电阻调速的特点3.1 简单可靠电枢回路串电阻调速方法简单可靠，只需要在电枢回路中串联一个可变电阻即可实现调速。
相比其他复杂的调速方法，这种方式的设计和安装成本较低，且操作简便。
3.2 调试方便通过改变电枢回路中的串联电阻，可以灵活地调整电机的转速。
只需调节电阻大小，即可实现转速的微调。
这种调试过程相对容易，即使对于没有太多电机调试经验的操作员来说也较为友好。
3.3 调速范围有限电枢回路串电阻调速的一个显著特点是其调速范围有限。
由于电枢回路串电阻的变化范围较小，因此只能在某一范围内微调电机的转速。
对于那些需要大范围转速调节的应用场景来说，该调速方法可能无法满足要求。
序号四：电枢回路串电阻调速的应用场景4.1 低要求转速调节对于一些不需要频繁转速调节的应用场景，如一些带有固定负载的机械设备，电枢回路串电阻调速是一个理想的选择。
由于其简单可靠的特点，适用于需要稳定转速且转速调节幅度较小的应用场合。
4.2 初期运行调速在一些需要电机在启动初期进行调速的场景中，电枢回路串电阻调速同样具备一定的优势。
在电机刚启动时，由于转矩大、转速低，电枢回路串电阻调速可以帮助实现电机平稳启动，并将转速逐渐调整至设定值。
序号五：总结与回顾通过本文的简要解析，我们对直流电动机的电枢回路串电阻调速特点有了更深入的理解。
实验三十六 并励直流电动机电枢回路串电阻起动与调速
实验三十六并励直流电动机电枢回路串电阻起动与调速1．实验元件代号名称型号规格数量备注QS1 低压断路器DZ47 5A/3P 1QS2 低压断路器DZ47 3A/2P 1FU1 螺旋式熔断器RL1-15 配熔体3A 2FU2 瓷插式熔断器RC1-5A 2A 2KM1，KM2KM3，KA交流接触器CJX2-9/380 AC380V 4KT1，KT2 断电延时时间继电器JS7-3A AC380V 2R1，R2 电阻90Ω1.3A 2SA 万转开关LW5－16/H1196 1KI1 过电流继电器JL14-11Z 2．5A 1KI2 欠电流继电器DL-13 0．08-0．16A 1M 并励直流电动机220V1.1A185W1600r/min1V 二极管2CZ 1000V5A 1 R3 电阻BX7D-1/6 1800Ω 1 2．实验电路图3．实验过程电枢回路串电阻器的起动与调速控制电路工作过程如下：1）起动前的准备工作状态将主令开关SA手柄放在零位，电枢电源的开关合上，接通直流电压220V，再合上控制电路的开关，因为直流电动机并励直流绕组中流过额定电流，欠电流继电器KI2线圈通电吸合，零位继电器KA 回路中KI2的常开触头闭合，主回路过电流继电器KI1不动作，通过SA①②使KA线圈通电，并触头自锁。
与此同时，时间继电器KT1、KT2的线圈也通电，其延时闭合动断触头立即分开，以保证起动电阻R1与R2都串入。
2）起动。
起动时可将SA手柄由零位直接板到3位，这时KM1通电，主触头闭合，接通电动机电枢电路，电动机在电枢串有两段起动电阻R1与R2的情况下开始起动。
在电动机开始起动的同时，KM1的常闭触头使KT1，KT2同时断电。
KT2经过一段延时后，其延时闭合的动断触头闭合，切除起动电阻R1，电动机进一步加速。
另外KT1，经过一定延时，其延时闭合的动断点闭合，接通加速接触器KM3的线圈回路，KM3的常开主触头闭合，切除最后一段电阻R2，电动机进入全电压进行，起动过程结束。
电动机调速方法
一、直流电动机调速直流电动机是指将直流电送到直流，把直流电动机的电能转换成机械能。
这里首先要介绍如何将市电的交流电转换成需要的直流电.六十年代以前采用的是发电机－－电动机系统（F-D）,这种方法只有在由专用的发电机供电时才有可能。
另一种是可控硅－－电动机系统(SCR—D）。
直流电动机的调速还比较方便，可以通过调节电枢供电电压，电枢中串联电阻,激磁回路串联电阻来实现。
可见直流电动机调速有三种方法,而且调节电枢供电电压的方法容易实现平滑、无级、宽范围、低损耗的要求。
尽管直流电动机调速就其性能而言,可以相当满意，但因其结构夏杂，惯量大，维护麻烦，不适宜在恶劣环境中运行，不易实现大容量化、高压化、高速化,而且价格昂贵.二、交流电动机调速交流电动机刚好相反.电动机结构简单、惯量小、维护方便，可在恶劣环境中运行，容易实现大容量化，高压化、高速化，而且价格低廉.从节能的角度看，交流电动机的调速装置可以分为高效调速装置和低效调速装置两大类.高效调速装置的特点是：调速时基本保持额定转差,不增加转差损耗,或可以将转差动率回馈至电网。
低效调速装置的特点是:调速时改变转差，增加转差损耗.（一）具体的交流调速装置有：高效调速方法包括：改变极对数调速-—鼠笼式电机变频调速——鼠笼式电机串级调速——绕线式电机换向器电机调速--同步电机低效调速方法包括：定子调压调速——鼠笼式电机电磁滑差离合器调速-—鼠笼式电机转子串电阻调速——绕线式电机（二）各种调速装置的特点：（1）改变极对数调速优点：①无附加转差损耗，效率高；②控制电路简单，易维修，价格低；③与定子调压或电磁转差离合器配合可得到效率较高的平滑调速。
转自电气自动化技术网缺点:有级调速,不能实现无级平滑的调速。
且由于受到电机结构和制造工艺的限制,通常只能实现2~3种极对数的有级调速，调速范围相当有限。
（2）变频调速优点：①无附加转差损耗，效率高，调速范围宽；②对于低负载运行时间较长，或起、停较频繁的场合,可以达到节电和保护电机的目的。
直流电动机电枢串电阻
引言直流电动机是人类最早发明和应用的一种电机。
直流电机可作为电动机用，也可作为发电机用。
滞留电动机是将直流电转换成机械能的而带动生产机械运转的电器设备。
与交流电动机相比，直流机因结构复杂、维护困难、价格较贵等缺点制约了它的发展，但是它具有良好的启动、调速和制动性能，因此在速度调节要求较要、正反转和启动频繁或多个单元同步协调运转的生产机械上，仍广泛采用直流电动机拖动。
在工业领域直流电动机仍占有一席之地。
因此有必要了解直流电动的运行特性。
在四种直流电动机中，他励电动机应用最为广泛。
一、直流电动机的工作原理如图1—1所示，电枢绕组通过电刷接到直流电源上，绕组的转轴与机械负载相连，这是便有电流从电源正极流出，经电刷A流入电枢绕组，然后经过电刷B流回电源的负极。
在图（a）所示位置，在N级下面导线电流是由a到b，根据左手定则可知导线ab受力的方向向左，而cd的受力方向是向右的。
当两个电磁力对转轴所形成的电磁转矩大于阻转矩是，电动机逆时针旋转。
当线圈转过180度时，这是导线的电流方向变为由d到c和b到a，因此电磁转矩的方向仍然是逆时针的。
这样就使得电机一直旋转下去。
图1—1 直流电动机的工作原理图二、直流电动机的结构直流电机由定子、转子和机座等部分构成。
2.1、转子电枢铁心——电枢铁心既是主磁路的组成部分，又是电枢绕组支撑部分；电枢绕组就嵌放在电枢铁心的槽内。
电枢绕组——电枢绕组由一定数目的电枢线圈按一定的规律连接组成，他是直流电机的电路部分，也是感生电动势，产生电磁转矩进行机电能量转换的部分。
换向器—在直流发电机中，换向器起整流作用，在直流电动机中，换向器起逆变作用，因此换向器是直流电机的关键部件之一。
2.2、定子主磁极——主磁极的作用是建立主磁场。
绝大多数直流电机的主磁极不是用永久磁铁而是由励磁绕组通以直流电流来建立磁场。
主磁极由主磁极铁心和套装在铁心上的励磁绕组构成。
机座——机座有两个作用，一是作为主磁极的一部分，二是作为电机的结构框架。
直流电机调速控制系统设计
成绩电气控制与PLC课程设计说明书直流电机调速控制系统设计.Translate DC motor speed Control system design学生王杰学号学院班级信电工程学院13自动化专业名称电气工程及其自动化指导教师肖理庆2016年6月14日目录1 ××11.1 ××××××11.1.1 ××××错误!未定义书签。
1.1.2 ××××1……1.2 ××××××11.2.1 ××××8……2 ×××××82.1 ××××××102.1.1 ××××10……3 ×××××123.1 ××××××123.1.1 ××××12……参考文献13附录14附录114附录2141 直流电机调速控制系统模型1.1 直流调速系统的主导调速方法根据直流电动机的基础知识可知，直流电动机的电枢电压的平衡方程为：R I E U a +=式(1.1)公式中：U 为电枢电压；E 为电枢电动势；R I a 为电枢电流与电阻乘积。
由于电枢反电势为电路感应电动势，故：n C E φe =式(1.2)式中：e C 为电动势常数；φ为磁通势；n 为转速。
由此得到转速特性方程如下：φe a C R I U /)(n -=式(1.3)由式（1.3）可以看出,调节直流电动机的转速有以下三种方法：1.改变电枢回路的电阻R ——电枢回路串电阻调速。
直流电动机四大方程调速方法和动态模型
30 π
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2
n— 转速（r/min） U— 电枢电压（V） I— 电枢电流（A） ； ； ； R— 电枢回路总电阻（） — 励磁磁通（Wb） ； ； Ke— 由电机结构决定的电动势常数。 2 直流调速方法
直流调速电源
G-M 系统工作 原理
G-M 系统特性
1.1 三种常用的可控直流电源 旋转变流机组 静止式可控整流器 直流斩波器或脉宽调制变换器 据前，调压调速是直流调速系统的主要方法，而调节电枢电压需要有专门向电动 机供电的可控直流电源。本节介绍三种常用的可控直流电源。 1.1.1 旋转变流机组（for G-M 系统） --用交流电动机和直流发电机组成机组，获得可调的直流电压 图 1-1 旋转变流机组和由它供电的直流调速系统（G-M 系统）原理图 由原动机（柴油机、交流异步或同步电动机）拖动直流发电机 G 实现变流，由 G 给需要调速的直流电动机 M 供电。 调节 G 的励磁电流 if 即可改变其输出电压 U，从而调节电动机的转速 n 。 这样的调速系统简称 G-M 系统，国际上通称 Ward-Leonard 系统。 图 1-2 G-M 系统中电动机可逆运行的机械特性 1.1.2 静止式可控整流器（for V-M 系统） ——用静止式的可控整流器获得可调的直流电压。 图 1-3 晶闸管-电动机调速系统（V-M 系统）原理图 晶闸管-电动机调速系统（简称 V-M 系统，又称静止的 Ward-Leonard 系统） ，图中 VT 是晶闸管可控整流器，通过调节触发装置 GT 的控制电压 Uc 来移动触发脉冲的相 位，即可改变整流电压 Ud ，从而实现平滑调速。 晶闸管整流装置 经济可靠性有很大提高，技术性能有较大优越性。 晶闸管可控整流器的功率放大倍数在 104 以上， 其门极电流可以直接用晶体管来控 制，不再像直流发电机那样需要较大功率的放大器。 控制作用的快速性，大大提高系统的动态性能。 变流机组是秒级，而晶闸管整流器是毫秒级 可逆 由于晶闸管的单向导电性，它不允许电流反向，给系统的可逆运行造成困难。
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指导教师评定成绩：审定成绩：湖南交通工程学院课程设计报告设计题目：直流电机的串电阻调速过程设计院系：电气与信息工程系学生姓名：张蕴专业：电气工程及其自动化班级：14级电气工程及其自动化（1）班学号：144139240471指导教师：陈海文设计时间：2017 年11 月课程设计任务书一、设计题目直流电机的串电阻调速过程设计二、设计任务和要求1.熟练直流电机的机械特性和电气特性；2.根据图片提示，综合运用知识分析直流电机的运行过程；3.计算每个阶段变化过程中的阻值对系统的影响；4.推导出每个速度变化过程中电阻值的公式；5.根据以下直流电动机特性Pn=85KW Uan=380V Ian=176A Nn=1450r/min欲用电枢串电阻启动，启动级数初步为3级1)选择启动电流I1,切换电流I2和切换电流I32)求出起切电流比3)求出启动时电枢电路的总电阻Ram4)求出启动级数m5)重新计算，校验I2,I36)求出各级总电阻7)求出各级启动电阻8)结论9)提交整个设计报告和测试报告目录一、直流电动机的综述 (4)二、他励直流电动机 (5)三、设计内容 (12)四、结论 (14)五、心得体会 (16)六、参考文献 (17)一、综述直流电动机因其良好的调速性能而在电力拖动中得到广泛应用。
直流电动机按励磁方式分为永磁、他励和自励3类,其中自励又分为并励、串励和复励3种。
直流电动机 - 特点：(一)调速性能好。
所谓“调速性能”，是指电动机在一定负载的条件下，根据需要，人为地改变电动机的转速。
直流电动机可以在重负载条件下，实现均匀、平滑的无级调速，而且调速范围较宽。
(二)起动力矩大。
可以均匀而经济地实现转速调节。
因此，凡是在重负载下起动或要求均匀调节转速的机械，例如大型可逆轧钢机、卷扬机、电力机车、电车等，都用直流电动机拖动。
直流电动机–工作原理：如上图（a）所示，则有直流电流从电刷 A 流入，经过线圈abcd，从电刷 B 流出，根据电磁力定律，载流导体ab和cd收到电磁力的作用，其方向可由左手定则判定，两段导体受到的力形成了一个转矩，使得转子逆时针转动。
如果转子转到如上图（b）所示的位置，电刷 A 和换向片2接触，电刷 B 和换向片1接触，直流电流从电刷 A 流入，在线圈中的流动方向是dcba，从电刷B 流出。
此时载流导体ab和cd受到电磁力的作用方向同样可由左手定则判定，它们产生的转矩仍然使得转子逆时针转动。
这就是直流电动机的工作原理。
外加的电源是直流的，但由于电刷和换向片的作用，在线圈中流过的电流是交流的，其产生的转矩的方向却是不变的。
实用中的直流电动机转子上的绕组也不是由一个线圈构成，同样是由多个线圈连接而成，以减少电动机电磁转矩的波动，绕组形式同发电机。
二、他励直流电动机他励直流电动机由励磁绕组和电枢绕组分别由两个独立的直流电源供电。
在励磁电压U f的作用下，励磁绕组中通过励磁电流I f，从而产生主磁极磁通φ。
在电枢电压U a的作用下，电枢绕组中通过电枢电流I a。
电枢电流与磁场相互作用产生机械以某一转速n运转。
电枢旋转时，切割磁感线产生电动势E.电动势的方向与电枢电流的方向相反。
2.1 他励直流电动机机械特性2.1.1 他励直流电动机固有特性图2-1他励直流电动机固有特性2.1.2 他励直流电动机人为特性图2-2电枢串电阻起动时的人为特性图2-3降低电枢电压人为特性(U N<U1)2.2 他励直流电动机的起动2.2.1 降低电枢电压起动这种方法需要有一个可改变电压的直流电源专供电枢电路之用。
例如利用直流发电机、晶闸管可控整流电源或直流斩波电源等。
起动时，加上励磁电压U f，保持励磁电流I f为额定值不变，电枢电压U a 从零逐渐升高到额定值。
这种起动方法的优点是起动平稳，起动过程中能量损耗小，易于实现自动化。
缺点是初期投资大。
2.2.2 增加电枢电阻起动在实际中，如果能够做到适当选用各级起动电阻，那么串电阻起动由于其起动设备简单、经济和可靠，同时可以做到平滑快速起动，因而得到广泛应用。
但对于不同类型和规格的直流电动机，对起动电阻的级数要求也不尽相同。
下面以直流他励电动机电枢回路串联电阻二级起动为例说明起动过程。
(1) 启动过程分析如图4(a)所示，当电动机已有磁场时，给电枢电路加电源电压U 。
触点KM1、KM2均断开,电枢串入了全部附加电阻R K1+R K2 ,电枢回路总电阻为R al =r a +R K1 +R K2。
这是启动电流为 I 1=al R U =21K K a R R r U ++ 与起动电流所对应的起动转矩为T 1。
对应于由电阻所确定的人为机械特性如图4(b)中的曲线1所示。
(a) 电路图 (b) 特性图图4 直流他励电动机分二级起动的电路和特性根据电力拖动系统的基本运动方程式dωT-T L=Jdt式中 T——电动机的电磁转矩；T L——由负载作用所产生的阻转矩；dω——电动机转矩克服负载转矩后所产生的动态转矩。
Jdt由于起动转矩T1大于负载转矩T L，电动机受到加速转矩的作用，转速由零逐渐上升，电动机开始起动。
在图4(b)上，由a点沿曲线1上升，反电动势亦随之上升，电枢电流下降，电动机的转矩亦随之下降，加速转矩减小。
上升到b点时，为保证一定的加速转矩，控制触点KM1闭合，切除一段起动电阻R K1。
b点所对应的电枢电流I2称为切换电流，其对应的电动机的转矩T2称为切换转矩。
切除R K1后，电枢回路总电阻为R a2=r a+R K2。
这时电动机对应于由电阻R a2所确定的人为机械特性，见图4(b)中曲线2。
在切除起动电阻R K1的瞬间，由于惯性电动机的转速不变，仍为n b，其反电动势亦不变。
因此，电枢电流突增，其相应的电动机转矩也突增。
适当地选择所切除的电阻值R K1，使切除R K1后的电枢电流刚好等于I1，所对应的转矩为T2，即在曲线2上的c点。
又有T1>T2，电动机在加速转矩作用下，由c点沿曲线2上升到d点。
控制点KM2闭合，又切除一切起动电阻R K2。
同理，由d 点过度到e点，而且e点正好在固有机械特性上。
电枢电流又由I2突增到I1，相应的电动机转矩由T2突增到T1。
T1> T L，沿固有特性加速到g 点T=T L ，n=n g 电动机稳定运行，起动过程结束。
在分级起动过程中，各级的最大电流I 1(或相应的最大转矩T 2)及切换电流I 2(或与之相应的切换转矩T 2)都是不变的，这样，使得起动过程有较均匀的加速。
要满足以上电枢回路串接电阻分级起动的要求，前提是选择合适的各级起动电阻。
下面讨论应该如何计算起动电阻。
(2) 起动电阻的计算 在图4(b)中，对a 点，有I 1=1a R U即 R a1=1I U 当从曲线1(对应于电枢电路总电阻 R a1=r a + R K1 +R K2)转换得到曲线2(对应于总电阻R a2=r a +R K2)时，亦即从点转换到点时，由于切除电阻R K1进行很快，如忽略电感的影响，可假定n b =n c ，即电动势E b =E c ，这样在点有I 2=1a bR U U - 在c 点I 1=2a c R U U -两式相除，考虑到E b =E c ，得2121a a R R I I = 同样，当从d 点转换到e 点时，得21I I =aa r R 2这样，如图4所示的二级起动时，得2121a a R R I I ==aa r R 2推广到m 级起动的一般情况，得 β=2121a a R R I I ==a a r R 2=…=am m a R R )1(-=aamr R 式中λ为最大起动电流I 1与切换电流I 2之比，称为起动电流比(或起动转矩比)，它等于相邻两级电枢回路总电阻之比。
由此可以推出aa r R 1=m β 式中m 为起动级数。
由上式得 β=m aa r R 1如给定λ ,求m,可将式aa r R 1=m β取对数得 m=βlg lg 1⎪⎭⎫ ⎝⎛aa r R由式β=2121a a R R I I ==a a r R 2=…=am m a R R )1(-=aamr R 可得每级电枢回路总电阻 R a1=βR a2=m βr a R a2=βR a3=1-m βr a M R a(m-1)=βR am =2βr aR am =βr a各级启动电阻为R K1=R a1-R a2 R K2=R a2-R a3 R K3=R a3-R a4 M R K(m-1)=R a(m-1)-R am R Km =R am -r a起动最大电流I 1及切换电流I 2按生产机械的工艺要求确定，一般 I 1=(1.5~2.0)I NI 2=(1.1~1.2)I N及电动机相应的转矩T 1=(1.5~2.0)I N T 2=(1.1~1.2)I N (3) 计算分级启动电阻，有两种情况：1、启动级数m 未定，初选β→R am =m βr a →求m ，取成整数m →计算β值→计算各级电阻或分断电阻。
2、启动级数m 已定,选定I 1→R m =1I U→计算β值→计算各级电阻或分级电阻。
三、设计内容1）选择启动电流I 1和切换电流I 2I 1=(1.5～2.0)I aN =(1.5～2.0)×497A =(745.5～994)A I 2=(1.5 ～1.2)I aN =(1.1～1.2) ×497A =(546.7～596.4)A 选择I 1=840A ，I 2=560A 。
2）求出起切电流比ββ=21I I =1.5 3）求出启动时电枢电路的总电阻R am R am =1I U aN=0.524Ω （4）求出启动级数mm=βlg lg ⎪⎭⎫ ⎝⎛a am r R =4.76取m=55）重新计算β，校验I 2β=m aam r R =1.47I 2=β1I =571A I 2在规定范围之内。
6）求出各级总电阻R 5=β5r a =1.475⨯0.076Ω=0.52Ω R 4=β4r a =1.474⨯0.076Ω=0.35ΩR3=β3r a=1.473⨯0.076Ω=0.24ΩR2=2βr a=1.472⨯0.076Ω=0.16ΩR1=βr a=1.47⨯0.076Ω=0.11ΩR0=R a=0.076Ω7）求出各级启动电阻R st1=R1-R0=(0.11-0.076)Ω=0.034ΩR st2=R2-R1=(0.16-0.11)Ω=0.05ΩR st3=R3-R2=(0.24-0.16)Ω=0.08ΩR st4=R4-R3=(0.35-0.24)Ω=0.11ΩR st5=R5-R4=(0.52-0.35)Ω=0.27Ω四、结论1)额定功率较小的电动机可采用在电枢电路内串起动变阻器的方法起动。