直流电动机控制电路的设计

课程设计(论文)

题目名称直流电动机控制电路的设计

课程名称电力拖动基础课程设计

学生姓名周孝雄

学号0941202031

系、专业电气工程系、09自动化

指导教师邱雄迩

2011年12 月18 日

邵阳学院课程设计（论文）任务书

注： 1．此表由指导教师填写，经系、教研室审批，指导教师、学生签字后生效；

2．此表1式3份，学生、指导教师、教研室各1份。

指导教师（签字）：学生（签字）：

邵阳学院课程设计（论文）评阅表

学生姓名周孝雄学号0941202031

系电气工程系专业班级09自动化班

题目名称直流电动机控制电路的设计课程名称电力拖动基础一、学生自我总结

二、指导教师评定

注：1、本表是学生课程设计（论文）成绩评定的依据，装订在设计说明书（或论文）的“任务书”页后面；

当今，自动化控制系统在各行各业得到了广泛的应用和发展，而直流驱动控制作为电气传动的主流在现代化生产中起着主要作用。直流电动机应用如此之广，主要在于其采用了PWM脉宽调制电路来控制直流电动机的调速。在这里介绍了PWM脉宽产生的电路。该电路运用模拟电子电路基础知识完成，利用产生的方波信号带动负载转动。本设计原理简单，易于理解，电路实现简单。我们先概括介绍了电路中锁需要的电路模块，然后给出了整体的电路图，并做了测试及得出测试结果。

关键词：直流电动机，PWM，三极管

1绪论 (7)

1.1概述 (7)

1.2 直流电动机的基本理论 (7)

1.3直流脉宽调速系统 (10)

2 元器件介绍 (13)

2.1 SG2731 (13)

2.2 三极管C4466 和 A1693 (16)

3 系统设计方案 (17)

3.1直流电动机控制电路 (17)

4直流电动机控制电路的测试 (19)

4.1 测试步骤 (19)

4.2 测试结果 (19)

5实验总结 (21)

参考文献 (22)

1绪论

1.1概述

直流电机可分为他励直流电机，串励直流电机，并励直流电机和复励直流电

机。它是电机的主要类型之一。不同励磁方式的直流电机有着不同的特性。

一般情况直流电动机的主要励磁方式是并励式、串励式和复励式，直流发

电机的主要励磁方式是他励式、并励式和和复励式。一台直流电机即可作为

发电机使用，也可作为电动机使用。直流发电机是把机械能转化为直流电能

的机器，它主要作为直流电动机、电解、电镀、电冶炼、充电及交流发电

机的励磁等所需的直流电机。虽然在需要直流电的地方，也用电力整流元

件，把交流电变成直流电，但从使用方便、运行的可靠性及某些工作性能

方面来看，交流电整流还不能和直流发电机相比。用作直流发电机可以得到

直流电源，而作为直流电动机，由于其具有良好的调速性能，在许多调速性能要

求较高的场合，仍得到广泛使用

1.2 直流电动机的基本理论

1.2.1直流电动机的工作原理

固定部分有磁铁，这里称作主磁极；固定部分还有电刷。转动部分有环形铁

心和绕在环形铁心上的绕组。

体，电流通过转子上的线圈产生洛

伦磁力，当转子上的线圈与磁场平

行时，再继续转受到的磁场方向将

改变，因此此时转子末端的电刷跟

转换片交替接触，从而线圈上的电

流方向也改变，产生的洛伦磁力方

向不变，所以电机能保持一个方向

转动这就是直流电动机的工作原

图1-1 直流电动机的工作原理

理。

直流电动机的工作原理归结如下：

将直流电源通过电刷接通电枢绕组，使电枢导体有电流流过。电机内部有磁场存在。

载流的转子（即电枢）导体将受到电磁力f的作用，f=bli.所有导体产生的电磁力作用于转子，使转子以n(转/分)旋转，以便拖动机械负载

1.2.2直流电动机的调速

改变直流电动机的转速n和其他参量的关系可表示

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）；

CE——电势系数，p为电磁对数，a为电枢并联支路数，N为导体数。

由式1可以看出，式中Ua、Ra、Ф三个参量都可以成为变量，只要改变其中一个参量，就可以改变电动机的转速，所以直流电动机有三种基本调速方法：(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。

1. 改变励磁电流调速

当电枢电压恒定时，改变电动机的励磁电流也能实现调速。由式（1）可看出，电动机的转速与磁通Ф（也就是励磁电流）成反比，即当磁通减小时，转速n升高；反之，则n降低。与此同时，由于电动机的转矩Te是磁通Ф和电枢电流Ia的乘积（即Te=CTФIa），电枢电流不变时，随着磁通Ф的减小，其转速升高，转矩也会相应地减小。所以，在这种调速方法中，随着电动机磁通Ф的减小，其转矩升高，转矩也会相应地降低。在额定电压和额定电流下，不同转速时，电动机始终可以输出额定功率，因此这种调速方法称为恒功率调速。

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