小直流电机调速实验报告

小直流电机调速实验报告

【前言】

小直流电机调速是电动机控制的基础，也是电力电子技术中的一个重要实验项目，本实验通过对小直流电动机调速系统的搭建和调试，了解电力电子技术在电动机控制中的应用，提高学生对电动机控制的认识和理解。

【实验目的】

1. 熟悉小直流电动机的电路结构和性能特点；

2. 掌握控制小直流电机转速的方法；

3. 学会使用单相可控硅控制直流电机；

4. 掌握直流电动机调速原理及其控制策略；

5. 了解直流电动机调速系统的工作流程和控制方法。

1. 小直流电机

2. 可控硅触发电路

3. 脉冲宽度调制器(PWM)模块

4. 直流电源

5. 数字万用表

小直流电动机调速的基本原理是通过改变电动机的电压和电流来改变转速，实现精度调速。当调整电动机电源的电压时，电动机转速会相应地变化。可控硅是被广泛应用的电力半导体器件之一，使用可控硅控制电动机启动和停止，可以实现对电动机的精确控制。触发电路通过贝尔定律、黎曼和华氏定理结合可控硅的工作原理将正弦波信号转换成脉冲波信号，从而使可控硅转导角度和电流变化。PWM模块控制可控硅导通时间，间断时间和工作周期，从而实现电机转速的精确调节。

1. 搭建电路：将可控硅触发电路和小直流电动机连接到直流电源上；

2. 打开电源开关，将电压调节到合适的值；

3. 启动可控硅触发电路，使电机开始运转；

4. 使用数字万用表，测量电机运转的转速，记录结果；

5. 按照实验要求，改变PWM模块的各种参数，观察电动机转速的变化；

6. 记录实验过程和结果，写出实验报告。

【实验结果与分析】

通过实验，成功地搭建了小直流电动机调速系统，实现了对电机的转速精确控制。在

调节可控硅导通角度的过程中，电机转速随着导通角度的变化而发生变化，证明控制电机

转速的方法是可行的。在调节PWM模块参数的过程中，也可以看到电机转速的变化。实验

结果表明，小直流电动机调速采用可控硅和PWM模块控制，可以实现高精度、高效率的电

机转速调节。

【结论】【改进方向】

本实验中使用的是单相可控硅，受限于控制系统的复杂度和硬件成本，只能实现单向

控制，控制效果相对较差。未来的改进方向是采用三相可控硅控制电机，提高控制效果和

精度。可以考虑使用闭环控制方式，通过编码器等传感器对电机转速和位置进行反馈控制，进一步提高系统的稳定性和准确性。

【应用展望】

小直流电机调速是电力电子学科的基石之一，其应用涵盖了各个领域的电力控制。在

工业自动化领域中，小直流电机调速被广泛用于机器人、输送带、卷绕机等电机设备的控制。在电子产品领域中，小直流电机调速被广泛应用于空气净化器、加湿器、电动工具、

家电等领域，提高了电机的效率和性能。未来，随着物联网、人工智能等技术的不断发展，小直流电机调速仍将保持其重要性，成为电力控制领域发展的重要驱动力。

【实验体会】

通过本次实验，我对小直流电机调速的控制方法和原理有了更深入的了解，掌握了可

控硅和PWM模块控制电机转速的基本方法。本次实验也让我更加深入地感受到电力电子技

术在现代社会中的广泛应用，加深了我对电力控制领域的认识和理解。在实验中，我遇到

了许多困难和挑战，但是通过不断的尝试和实验，最终解决了问题，获得了宝贵的经验和

知识。今后，我将继续深入学习电力电子技术，不断提高自己的能力，为电力控制领域的

发展和创新做出贡献。【教学应用】

小直流电机调速实验是电力电子技术课程中的重要实验环节之一，能够帮助学生深入

理解电力电子技术在电机控制中的应用。在教学中，可以运用本实验的原理和方法，进行

更加广泛和深入的教学应用和训练。可以通过增加实验难度和改变参数等方式，提高学生

的实验技巧和创新思维，进一步提升他们的应用能力和实际操作技术。该实验也可以广泛

应用于电机控制类专业的教学和科研领域，在培养人才方面具有重要作用和意义。

【实验不足】

本实验在实践过程中，由于硬件设备和实验条件的限制，无法完美地模拟和控制电机

转速，实验精度和可靠性仍有待提高。在实验指导和实验操作过程中，还需要进一步完善

和细化，以更好地帮助学生理解和掌握实验内容和要点。在今后的教学实践中，可以更加

注重实验设计和指导方面的优化和创新，提高实验训练效果和实用性。

【总结】【实验价值】

小直流电机调速实验是电力电子技术课程中不可或缺的实验之一，对于电力电子领域

的学生具有重要的实用价值和理论价值。在实验中，学生可以通过自己搭建电路，探究电

机转速和可控硅触发方式之间的关系，从而获得更加深入的理解和认识。学生还可以通过

调整PWM模块参数，观察电机转速的变化，进一步加深对电机控制的认识和理解。

小直流电机调速实验还具有实用价值，可以应用于控制各种电动机的转速、提高电动

机的效率和性能，以及扩展各种电子设备的功能。在实际工程应用中，电机调速技术牵涉

到多种电力电子器件的应用，具有复杂性和挑战性，通过小直流电机调速实验的学习和训练，可以培养学生的实际操作技能和创新意识，使他们能够更好地应用电力电子技术解决

实际问题。

【思考题】

1.什么是可控硅？可控硅用于电机控制的优点和局限性是什么？

答：可控硅是一种广泛应用的电力半导体器件，它的工作原理是通过控制其工作状态，来实现对电流和电压的控制。可控硅可以达到很高的控制精度和效率，因此在电机控制领

域中得到广泛应用。它的优点是：具有电压控制、电流控制、功率控制等控制模式；设备

维护和安装方便，价格比较低廉，成本较少；具有较高的可靠性和性能稳定性。其局限性是：只具有单向控制功能，工作状态不能反向；脉冲和谐失真现象较为严重，会导致不稳

定性的出现；可控硅在控制负载较大的电机时，容易受到环境温度变化等因素的影响。

2. PWM模块是什么？它对电机控制有什么作用？

答：PWM模块是一种数字电路，可以通过时间间隔来控制输出电压。在电机控制领域中，PWM模块被广泛应用，其作用是控制可控硅导通时间、间断时间和工作周期，从而精

确地控制电机转速和电机的输出功率。PWM模块控制电机具有精度高、控制工作可靠、性

能稳定的特点，不仅可以满足电机调速的要求，而且能够提高电机的效率和功率。