学习手册(直流电动机控制技术)
关于直流电机及控制系统的基本知识
关于直流电机及控制系统的基本知识6、直流电机的四象限运行：直流电机与交流电机一样，也有两种运行方式：电动运行和制动运行。
如果再以正、反转来分的话，则分为正转运行、正转制动运行和反转运行、反转制动运行四种运行方式。
如果以坐标形式来表示的话，则称为电机的四象限运行坐标，见下图4-5各种运行方式的机械特性曲线。
当电机正向运行时，其机械特性是一条横跨1、2、4象限的直线。
其中1象限为电动运行状态，电磁转矩方向与旋转方向相同，第2、4象限为制动运行状态，在此状态内是产生一个与转向方向相反的阻力矩，以使拖动系统迅速停车或限制转速的升高。
制动状态下转矩的方向与转速的方向相反，此时电机从轴上吸收机械能并转化为电能消耗于电枢回路电路或回馈于电源。
第3象限为反向电动运行。
当电磁转矩T M与转速n同方向，T M是拖动负载运动的，所以电机运行曲线处于1、3象限，1象限为电机正向运行，3象限为电机反向运行；当T M与转速n的方向相反时，表示电机机处于制动运行方式，其机械特性曲线在坐标的2、4象限内，2象限内为电机正向制动，包含能耗制动过程（O A线段）、电源反接制动过程（-T M B线段）和正向回馈制动过程（-n0C）线段；处于第四象限时为电机反向制动，也包含能耗制动过程（O D线段）、倒拉反接制动过程（T M E线段）和反向回馈过程（-n0F线段）。
7、直流电机的启动、停止和制动控制：直流电机从接入电源开始，电枢由静止开始转动到额定转速的过程，称为启动过程。
要求启动时间短、启动转矩大、启动电流小。
启动的要求是矛盾的，比如，用逐渐提升供电电压实施软起动，来降低起动电流，但启动时间又会加长；加大启动转矩，又势必增大的启动电流等。
因而要根据实际应用和配置情况，对启动问题综合考虑。
1）启动方式：a、直接启动。
只适用于小型直流电机。
启动方法是先给电机加励磁，并调节励磁电流达到最大，当励磁磁场建立后，再使电枢绕组直接加上额定电压，电机开始启动。
第二章学习指南
2
图 2.1 并励直流电动机等效电路
要认真掌握直流电动机的基本方程式：电动势平衡方程式、功率平衡方程式、
转矩平衡方程式。
电动势平衡方程式
U E Ia Ra CEΦn Ia Ra
功率平衡方程式
P1 Pem pCu
Pem P2 p0
电磁功率
Pem EIa
空载损耗
p0 pmec pFe pad
改变励磁电流调速
端电压调速
5
3. 直流电机空载磁场和磁化曲线
直流电机空载磁场是由主磁极上的励磁绕组通入直流电流所建立的，该磁场 即主极磁场。主磁通与励磁电流的关系曲线称为磁化曲线，从磁化曲线可以看出 电机的饱和程度，饱和程度对电机的性能有很大的影响。电机的磁化曲线仅和电 机的几何尺寸及所用的材料有关，而与电机的励磁方式无关。电机的运行特性与 其磁化曲线密切相关。设计电机时，一般使额定工作点位于磁化曲线开始弯曲的 部分，这样既可保证一定的可调节度，又不至于浪费材料。
第二章 学习指南
熊永前
一、内容及要求
直流电机的工作原理、基本结构、额定值。直流电枢绕组的基本特点。直流 电机按励磁方式的分类，直流电机的空载磁场，磁化曲线。感应电动势和电磁转 矩。直流电动机的基本方程、工作特性、机械特性。直流电动机的起动、调速和 制动。电机的发热与冷却。
1. 掌握直流电机的基本工作原理，了解直流电机的基本结构，掌握直流电机 的额定值。
降平衡，因此起动电流很大。直接起动电枢电流的最大值近似等于U Ra 。 直流电动机常用的起动方法有：①直接起动；②在电枢回路串电阻起动；③
降压起动。不管采用哪种起动方法起动，在起动时，励磁回路的调节电阻要调到
最小，以保证起动时达到最大，从而增大起动转矩。
直流电机控制说明书
实现稳幅的方法是使电路的 Rf/R1 值随输出电压幅度增大而减小。 电路设计：RC 电路产生正弦波，用二级管做稳压电路，输出较好的波形，放大器选用 TL082CD, 电阻选用滑动变阻器，方便控制，TL082CD 引脚图所示
电路设计如下：
8
11
R7 10kΩ
10
C2 100nF
9
R8
C1
10kΩ
100nF
选频网络（即反馈网络）的选频特性已知，在
处，RC 串并联反馈网络的
，
，
根据振荡平衡条件
和
，可知放大电路的输出与输入之间的相位关系应是同
相，放大电路的电压增益不能小于 3，即用增益为 3（起振时，为使振荡电路能自行建立振荡，
应大于 3）的同相比例放大电路即可。根据这个原理组成的电路如图 XX_01 所示，由
0
VCC
R9
15V
20kΩ
VCC
8 U1A
3
1
2
4 TL082CD 12
R6 VEE
20kΩ Key=A
50%
0
VEE
-15V
电路振荡过程，仿真如图所示
D1 1N1202C
R11 10kΩ 50%
Key=A
R10 1310kΩ 50%
Key=A D2
1N1202C
电机控制技术手册
电机控制技术手册第一章：引言电机控制技术是现代工业中不可或缺的一部分。
它能够实现对电机系统的全面控制和管理，提高生产效率和产品质量。
本手册旨在介绍电机控制技术的基本原理和常见应用，帮助读者理解和掌握相关知识。
第二章：电机基础知识2.1 电机的工作原理电机是将电能转换为机械能的设备。
根据不同的原理和结构，电机可以分为直流电机、交流电机和步进电机等多种类型。
本节将详细介绍各种电机的工作原理和特点。
2.2 电机控制的基本原则电机控制的基本原则是根据实际需求对电机进行启动、停止、调速等操作。
常见的电机控制方法包括直接启动、星三角启动、变频调速等。
本节将详细介绍各种电机控制方法的原理和适用范围。
2.3 电机控制系统的组成电机控制系统由电源、控制器、传感器和执行器等组成。
每个组成部分都扮演着关键的角色，确保电机能够按照预定要求工作。
本节将逐一介绍各个组成部分的功能和作用。
第三章：电机控制技术的应用3.1 电动机控制系统电动机控制系统广泛应用于机械制造、能源、交通运输等领域。
本节将通过具体案例，介绍电动机控制系统在驱动各类机械设备中的应用和优势。
3.2 电机控制器的选型与调试电机控制器是电机控制系统中最重要的部分，其选择和调试对于系统的稳定性和性能至关重要。
本节将介绍如何根据实际需求选择合适的电机控制器，并对其进行调试和优化。
3.3 电机控制技术在智能制造中的应用随着工业智能化的发展，电机控制技术在智能制造中的应用越来越广泛。
本节将介绍电机控制技术在智能制造中的典型应用案例，包括自动化装配线、机器人等领域。
第四章：电机控制技术的发展趋势4.1 变频调速技术变频调速技术是当前电机控制技术的主流趋势之一。
本节将介绍变频调速技术的原理和应用优势，并展望其未来发展方向。
4.2 无感矢量控制技术无感矢量控制技术是电机控制技术领域的前沿技术。
本节将介绍无感矢量控制技术的原理和应用，并探讨其对电机控制技术的影响和未来发展方向。
直流电机原理及控制PPT课件
Ts max
1 mf
(1-13)
式中 f — 交流电流频率（Hz）； m — 一周内整流电压的脉冲波数。
Ts 值的选取
在一般情况下，可取其统计平均值 Ts = Tsmax /2， 并认为是常数。
也可按最严重的情况考虑，取Ts = Tsmax 。
各种整流电路的失控时间（f =50Hz）
整流电路形式 单相半波
图1-15 晶闸管触发与整流装置动态结构框图
1.3 直流脉宽调速系统的主要问题
自从全控型电力电子器件问世以后， 就出现了采用脉冲宽度调制（PWM）的高 频开关控制方式形成的脉宽调制变换器直流电动机调速系统，简称直流脉宽调 速系统，即直流PWM调速系统。
1.3.1 PWM变换器的工作状态和电压、 电流波形
ud0为整流电压理 想空载瞬时值 。
R
+
Id
ud0
_
L
+
E
_
图1-7 V-M系统主电路的等效电路图
• 瞬时电压平衡方程
ud0
E
id R
L
did dt
式中
E — 电动机反电动势（V）；
id — 整流电流瞬时值（A）； L — 主电路总电感（H）；
R — 主电路等效电阻（）， R = Rrec + Ra + RL。
进行直流调速系统分析或设计时，须 事先求出这个环节的放大系数和传递函 数。
• 晶闸管触发和整流装置的放大系数的计算
晶闸管触发和整流 装置的放大系数
Ks
U d U c
(1-12)
如果不可能实测特性，
只好根据装置的参数
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
估算。
图1-13 晶闸管触发与整流装置的输 入-输出特性和的测定
z2直流电动机控制手册
z2直流电动机控制手册z2直流电动机是一种常见的电机类型，广泛应用于工业生产中。
它具有结构简单、控制方案多样、运行可靠的特点，因而备受青睐。
掌握z2直流电动机的控制方法，对于工程技术人员来说非常必要。
本手册将详细介绍z2直流电动机的控制原理、电路设计和调试步骤，以帮助读者深入了解和掌握这方面知识。
一、控制原理1.1基本原理z2直流电动机由电枢、磁极和电刷组成。
当电枢通电时，电枢和磁极产生互作用力，使电动机转动。
控制z2直流电动机的关键是控制电枢电流。
电枢电流的大小和方向决定了电动机的运行状态和转速。
1.2控制方式常见的z2直流电动机控制方式有以下几种：（1）电压调速：控制电源电压来改变电动机的转速。
（2）电枢电流调速：改变电动机的电枢电流来实现转速控制。
（3）励磁电流调速：改变电动机的励磁电流来实现转速调节。
（4）PWM调速：通过改变PWM波的占空比来调节电动机的转速。
二、电路设计2.1励磁电路z2直流电动机的励磁电路是控制电动机的重要部分。
一般情况下，我们可以采用直流稳压电源或者直流稳流电源作为励磁电源，通过调节电源输出电压或电流来改变励磁电流的大小。
2.2电枢电路z2直流电动机的电枢电路包括电源、电枢线圈和电枢电流调节装置。
为了实现电枢电流调控，我们可以采用可调电阻、变阻器、可调型稳压电源等。
通过改变电源电压或者线圈电阻来调节电枢电流大小和方向，从而控制电动机的转速。
2.3控制电路为了实现对z2直流电动机的精确控制，通常还需要设计一个控制电路。
控制电路可以根据需要采用模拟控制或数字控制。
模拟控制一般使用比例-积分-微分（PID）控制算法，数字控制通常采用单片机或者PLC控制，通过编程来实现控制逻辑。
三、调试步骤3.1基本参数设置在调试z2直流电动机之前，首先需要设置一些基本参数，例如额定电压、额定电流、额定转速等。
这些参数将作为后续调试过程中的参考依据。
3.2电机启动将励磁电流调节装置设置到合适的位置，接通电源，观察电机是否能够正常启动，检查电动机是否有异常声音或其他异常现象。
z2直流电动机控制手册
z2直流电动机控制手册标题：Z2直流电动机控制手册一、引言直流电动机被广泛应用于工业生产和家庭设备中，具有结构简单、容易控制和可靠性高的特点。
为了更好地了解和掌握Z2直流电动机的控制方法，本手册将详细介绍其基本原理、控制技术和应用场景。
二、基本原理Z2直流电动机由电动机本体和驱动电源两部分组成。
其工作原理是通过电源提供直流电流，经过电磁感应效应产生力矩，从而驱动电动机转动。
电动机本体由转子、定子、刷子和电枢等部件组成，控制电源则通过控制电压和电流来控制电动机的转速和转向。
三、控制技术1.调速控制Z2直流电动机的调速控制可以通过改变电源电压和电流来实现。
常用的方法有电阻调速、PWM调速和磁场调速。
电阻调速通过串联外部电阻改变电动机的电压和电流，从而实现调速。
PWM调速则通过控制开关管的导通和关断时间来控制平均输出电压，实现调速。
磁场调速则通过改变磁场强度来调节电动机的转速。
2.转向控制Z2直流电动机可以通过改变正反极性来实现正转和反转。
控制器需要根据需要调整电源的极性，使电动机正常运转。
3.启动控制启动控制是指在正常运行之前，电动机需要经过启动过程。
常用的启动控制方法有直接启动、变压器启动、降压启动和自耦变压器启动等。
用户根据具体需求选择合适的启动控制方法。
四、应用场景Z2直流电动机广泛用于许多领域，如工业生产、家庭设备、汽车、船舶和航空航天等。
常见的应用包括：工厂机械设备、电动车辆、电动工具、空调机组、风扇等。
每种应用场景对电动机的控制要求和环境条件都有所不同，用户需要根据具体需求选择合适的电动机和控制方法。
五、控制手册的使用注意事项1.了解电动机的基本原理和控制技术是使用控制手册的前提。
2.在进行调速、转向和启动控制时，注意选用合适的控制电源和控制器，避免电机损坏。
3.严格按照操作步骤进行控制，避免操作失误导致设备故障或人身伤害。
4.定期维护和保养电动机，确保其正常工作和寿命。
六、结论本手册详细介绍了Z2直流电动机的基本原理、控制技术和应用场景。
直流电机培训教材
七、直流电动机----------------------------------------------------261、永磁直流电动机-----------------------------------------------262、无刷直流电动机-----------------------------------------------271）无刷直流电机的组成-----------------------------------------272）工作原理--------------------------------------------------------283）电机调速--------------------------------------------------------314）PWM 调速的实现---------------------------------------------325）应用--------------------------------------------------------------33电流随时间变化，产生磁势和磁场在空间旋转，旋转速度由电源频率f 和电机极数P 决定。
f pn 602⨯= 式中n ——旋转磁转速（r/min ）P ——电机极数f ——电源频率（Hz ）在单相电机中，由于单相绕组产生的使脉振磁场，电机没有起动一、 直流电动机直流电动机分有刷直流电动机和无刷直流电动机，有刷直流电动机又分为励磁式直流电动机和永磁直流电动机。
在工作原理上永磁直流电机与励磁式直流电动机是相同的。
下面主要以永磁式直流电动机与无刷直流电动机进行简要介绍。
1. 永磁直流电动机高、噪音低、调速范围宽、调速精度高、振动小、寿命长等优点。
下面就空调用无刷直流电机的组成及工作原理作简要介绍：（1）无刷直流电机的组成：直流电机本体：定子部分主要采用集中式绕组，根据控制方式的不同，绕组相数有单相、二相、三相、四相等结构，用得最多的是三相绕组结构，绕组的接法有星形接法和环形接法两种，绝大部分绕组采用星形接法。
直流电机电控技术实训报告
一、实训背景随着科技的不断发展，直流电机在工业、交通、医疗等领域得到了广泛的应用。
直流电机电控技术是研究直流电机控制系统的设计、调试和维护的技术。
为了更好地掌握直流电机电控技术，我们进行了为期一周的实训，通过实际操作和理论学习，加深对直流电机电控技术的理解。
二、实训目的1. 熟悉直流电机的基本结构和工作原理。
2. 掌握直流电机电控系统的组成和原理。
3. 学会使用常用的电工工具和仪器。
4. 培养实际操作能力和解决实际问题的能力。
5. 提高团队合作和沟通能力。
三、实训内容1. 直流电机的基本结构和工作原理在实训开始，我们首先学习了直流电机的基本结构，包括定子、转子、电刷、换向器等部分。
接着，通过理论学习和实验演示，我们了解了直流电机的工作原理，即通电线圈在磁场中受到力的作用而旋转。
2. 直流电机电控系统的组成和原理直流电机电控系统主要由电源、电机、控制器、保护装置等组成。
我们学习了各种控制器的原理和特点，如晶闸管控制器、PWM控制器等。
同时，了解了保护装置的作用和原理，如过流保护、过压保护等。
3. 实验操作在实验操作环节，我们首先进行了直流电机的基本实验，如转速、转矩、功率等参数的测量。
接着，进行了直流电机电控系统的调试，包括控制器参数的设置、电机启动和停止的控制等。
在实验过程中，我们遇到了一些问题，如电机转速不稳定、控制器故障等，通过查阅资料和与指导老师沟通，我们成功解决了这些问题。
4. 报告撰写在实训结束后，我们根据实验数据和观察结果，撰写了实训报告。
报告内容包括实验目的、实验原理、实验步骤、实验结果和分析等。
四、实训总结通过本次实训，我们取得了以下成果：1. 熟悉了直流电机的基本结构和工作原理。
2. 掌握了直流电机电控系统的组成和原理。
3. 学会了使用常用的电工工具和仪器。
4. 提高了实际操作能力和解决实际问题的能力。
5. 增强了团队合作和沟通能力。
五、实训体会1. 实践是检验真理的唯一标准。
直流电动机的控制(“直流电”相关文档)共10张
规定：电机运行时励磁电流不得小于 0.
枢回路电阻不变（即不串电阻，Q合），调节时励磁电 注：保持电枢电压U不变(n=1000r/min时的电压)，保持电枢回路电阻不变（即不串电阻，Q合），调节时励磁电流不得小于0.
53A)，保持电枢电压U不变(n=1500r/min时的电压)，Q分。
注：保持励磁电流If不变（0.
二、直流电动机的机械特性
n
n0 nN
A 固有机械特性
O TL
T
思考：当直流电动 机空载或轻载时，
励磁电流如果很小或 是零，会有什么后果？
“飞车” 规定：电机运行时励磁 电流不得小于 0.2 A。
三、直流电动机的空载运行与监视（机组二）
励磁电源
+0～250VA
励磁绕组
1.抄写铭牌，仪表选择及量程设定。 2.接线方案 3.操作流程
(n=1500r/min时的电压)，Q分。
任务：
1.会接线。
2.会操作。（流程图） 3.会监视（各表计分别测量的是哪个物理量，额定值及量
程。）
4.做出曲线图。
4.检查各旋钮、开关的初始位置。
－M
A V
+电枢电源-
0～250V
注：
1.起动顺序：
先加励磁到额定电流，再加电枢；
2.停机顺序
先停电枢，后停励磁。
任务：
1.会起、停直流电动机。 2.会监视，并观察转速n与哪些因素有关。 3.使电动机反转。
资讯三 直流电动机的调速
调速方法
nCUeCeCRTa2 T
规定：电机运行时励磁电流不得小于 0. 检查各旋钮、开关的初始位置。 三、直流电动机的空载运行与监视（机组二） 先加励磁到额定电流，再加电枢； 资讯三 直流电动机的调速 励磁电流如果很小或是零，会有什么后果？ 注：保持电枢电压U不变(n=1000r/min时的电压)，保持电枢回路电阻不变（即不串电阻，Q合），调节时励磁电流不得小于0. 53A)，保持电枢电压U不变(n=1500r/min时的电压)，Q分。 注：保持励磁电流If不变（0.
直流电机控制技术11
的接触电阻应小，以免引起过大的电压降； 从改善换向角度来说，接触电阻大一点好。 一般，对于换向并不困难的中、小型 电机，采用接触电阻值中等的石墨电刷。 对于换向比较困难的电机，则采用接触电 阻值最大的碳-石墨。在更换电机电刷时， 应注意选用同一牌号的电刷，以免造成刷 间电流分配不均。 （3）.装设防止环火的补偿绕组 补偿绕组嵌放在主磁极极靴上专门冲 制的槽内。有补偿绕组的电机，电枢磁势 大部分被补偿绕组磁势所抵消，装设补偿 绕组将增加用铜量，且使结构复杂化，故 只有在负载经常变化的大、中型直流电机 中才采用。
一.直流电机的基本知识 直流电机的基本知识
1.基本原理 基本原理 1.启动 启动 2.基本结构 基本结构 3.换向 换向
二.直流电机控制技术 直流电机控制技术
2.调速 调速
三.应用
1..基本原理
当直流电流从电刷A流入，经 换向片1、线圈abcd、换向片2、 电刷B流出时，载流导体在磁场 里受到电磁力的作用，据左手定 则使线圈沿逆时针方向转动。 当电枢转过半圈时，dc处于N 极下。此时电流仍从电刷A流入， 经换向片2，线圈dcba、换向片1， 由电刷B流出，据左手定则，dc 边受到的力向右，其合成的力矩 仍使线圈沿逆时针方向转动。因 此电枢沿一个方向继续转动。
改善换向的方法 1.换向不良的后果 当换向情况不良，严重时会在刷边出现火 花，关于火花强弱程度和是否容许电机继续运 行，国家有关部门有统一规定。按照我国技术 标准，电刷下火花分为五级，即1级、1¼级、 1½级、2级、3级。各级火花看表
直流电机火花的等级
火花 等级 电刷下火花程度
无火花 电刷边缘有微弱的点 状火花 电刷边缘有轻微的火 花 电刷边缘的大部分有 较大的火花 电刷整个边缘有强烈 的火花，同时有大火 花飞出
z2直流电动机控制手册
z2直流电动机控制手册一、简介直流电动机是一种常见的电机类型，广泛应用于各个领域。
本手册将重点介绍z2直流电动机的控制方法、步骤和注意事项，帮助用户正确、有效地控制电动机。
二、控制方法1.转向控制：z2直流电动机可以通过改变电源的正反极性来实现转向控制。
将正极连接到电动机的正极，负极连接到电动机的负极，电动机即会顺时针旋转；将正极连接到电动机的负极，负极连接到电动机的正极，电动机即会逆时针旋转。
2.转速控制：z2直流电动机的转速可以通过改变电源的电压来控制。
增大电压会增加电动机的转速，减小电压会降低电动机的转速。
3.力矩控制：z2直流电动机的力矩可以通过改变电流大小来控制。
增大电流会增加电动机的输出力矩，减小电流会减小电动机的输出力矩。
4.位置控制：z2直流电动机可以通过安装编码器或位置传感器来实现位置控制。
根据编码器或传感器的反馈信号，可以精确控制电动机的位置。
三、控制步骤1.开关电源：首先，确保电动机的电源开关处于关闭状态。
2.连接电源和电机：将正极连接到电动机的正极，负极连接到电动机的负极。
确保连接牢固，避免电路短路或接线松动。
3.转向设置：根据实际需求，选择合适的电源正反极性连接方式，以实现所需的转向控制。
4.转速控制：通过调节电源电压，控制电动机的转速。
根据实际情况，逐步增加或减小电压，观察电动机的转速变化，并找到所需的转速。
5.力矩控制：通过调节电源电流，控制电动机的输出力矩。
根据实际需求，逐步增加或减小电流，观察电动机的力矩变化，并找到所需的力矩。
6.位置控制：如需进行位置控制，可安装编码器或位置传感器，并连接到相应的控制装置。
通过对编码器或传感器信号的处理，实现电动机的精确位置控制。
四、注意事项1.安全操作：使用电动机前，务必确保电源已关闭，避免电击风险。
2.电源稳定：使用稳定的直流电源，避免电压波动对电动机控制造成影响。
3.散热保护：长时间运行电动机时，注意电机散热，避免过热损坏。
直流电机基本知识与控制方法
专业资料电机简要学习手册2015-2-3一、直流电机原理与控制方法1直流电机简介直流电机（DM）是指能将直流电能转换成机械能（直流电动机）或将机械能转换成直流电能（直流发电机）的旋转电机。
它是能实现直流电能和机械能互相转换的电机。
当它作电动机运行时是直流电动机，将电能转换为机械能；作发电机运行时是直流发电机，将机械能转换为电能。
直流电机由转子（电枢）、定子（励磁绕组或者永磁体）、换向器、电刷等部分构成，以其良好的调速性能以至于在矢量控制出现以前基本占据了电机控制领域的整座江山。
但随着交流电机控制技术的发展，直流电机的弊端也逐渐显现，在很多领域都逐渐被交流电机所取代。
但如今直流电机仍然占据着不可忽视的地位，广泛用于对调速要求较高的生产机械上，如轧钢机、电力牵引、挖掘机械、纺织机械，龙门刨床等等，所以对直流电机的了解和研究仍然意义重大。
2 直流电动机基本结构与工作原理2.1 直流电机结构如下图，是直流电机结构图，电枢绕组通过换向器流过直流电流与定子绕组磁场发生作用，产生转矩。
定子按照励磁可分为直励，他励，复励。
电枢产生的磁场会叠加在定子磁场上使得气隙主磁通产生一个偏角，称为电枢反应，通常加补偿绕组使磁通畸变得以修正。
2.2 直流电机工作原理如图所示给两个电刷加上直流电源，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。
直流控制系统技术手册
直流系统技术手册1.直流系统概述1.1引言DF0210A智能型直流操作电源系统采用高频开关电源模块组成充电装置，适用于发电厂、变电站（所）的直流系统，以及其它使用直流电源系统的用户（石化、矿山、铁路等），主要用于断路器分、合闸及二次回路中的仪器、仪表、继电保护和事故照明等的直流供电。
系统由充电装置、馈电单元、监控单元、绝缘监察、蓄电池组等部分组成。
1.2系统特点◇采用模块化设计的高频开关电源，充电模块N+1冗余备份；◇宽电压输入范围，电网适用性强；◇平均电流型无主从自动均流方式，模块间输出电流的不平衡度小于±3%；◇充电模块采用功率因数校正技术，功率因数接近1，消除了电源对电网的谐波污染，完全满足IEC1000-3-2标准对谐波电流的限制；◇采用温控风冷及风道隔离技术，平均无故障时间长达10万小时，并有效防止尘埃在模块内部的沉积，可靠性高；◇可靠的防雷及高度的电气绝缘防护措施，确保系统和人身安全；◇监控单元采用大屏幕液晶汉字显示、下拉式菜单，界面友好，操作简便，系统相关参数可通过键盘进行设置；◇具有“四遥”功能，支持多种通信规约，易于接入远程监控系统，适合于无人值守；◇具有多个串行口，可接入多种外部智能设备（蓄电池测试仪、微机绝缘监察装置等）；◇智能化电池管理，提高电池使用寿命，并具有电池温度自动补偿功能。
1.3使用环境◇海拔不超过2500m；◇设备运行期间周围空气温度不高于55℃；◇日平均相对湿度不大于95%，月平均相对湿度不大于90%；◇安装使用地点无强烈振动和冲击，无强电磁干扰，外磁场感应强度均不得超过0.5mT；◇安装垂直倾斜度不超过5%；◇使用地点不得有爆炸危险介质，周围介质不含有腐蚀金属和破坏绝缘的有害气体及导电介质，不允许有霉菌存在。
1.4技术参数²输入电压：380V±20%，频率45～55Hz，三相四线制²功率因数：≥0.95²效率：≥92％²输出电压：198～275V²输出电流：0～100%²稳压精度：≤±0.5%²稳流精度：≤±1.0%²纹波系数：≤0.5%²均流不平衡度：≤±5%²音响噪声：≤40dB1.5充电方式建立合理的充放电方式，对蓄电池进行智能化管理，有利于延长蓄电池的使用寿命并可提高直流系统的可靠性。
直流电动机控制技术
图3-7 电刷装置
二、直流电机的基本结构与铭牌
转子（电枢）部分
1）电枢铁心 是主磁通磁路的主要部分，同时用以嵌放电 枢绕组。为了降低电机运行时的电枢铁心中产生的涡流损 耗和磁滞损耗，电枢铁心用0.5mm厚的硅钢片冲制的冲片叠 压而成，冲片形状如图3-8所示。叠成的铁心固定在转轴或 转子支架上。铁心的外圆开有电枢槽，槽内嵌放电枢绕组。
用途
（1）由于直流电动机能在宽广的范围内平滑而经济地 调节速度，所以它在精密机床和以蓄电池为电源的小型起 重运输机械等设备中应用较多；
（2）在机器人领域，小容量直流电动机的应用也很广 泛。
一、直流电机原理
直流电动机的基本工作原理
图3-1 直流电动机物理模型
一、直流电机原理
图3-1是最简单的直流电动机的物理模型，N和S是一对 固定的磁极(一般是电磁铁，也可以是永久磁铁)。磁极之 间有一个可以转动的铁质圆柱体，称为电枢铁心。铁心表 面固定一个用绝缘导体构成的电枢线圈abcd，线圈的两端 分别接到相互绝缘的两个圆弧形铜片上。弧形铜片称为换 向片，它们的组合体称为换向器。在换向器上放置固定不
二、直流电机的基本结构与铭牌
图3-3 直流电机结构图
二、直流电机的基本结构与铭牌
图3-4 直流电机横剖面示意图
二、直流电机的基本结构与铭牌
定子部分
1）主磁极 主磁极的作用是产 生气隙磁场。主磁极由主磁极铁心 和励磁绕组两部分组成，如图3-5所 示。铁心用0.5～1.5mm厚的钢板冲 片叠压铆紧而成，上面套励磁绕组 的部分称为极身，下面扩宽的部分 称为极靴，极靴宽于极身，既可使 气隙中磁场分布比较理想，又便于 固定励磁绕组。励磁绕组用绝缘铜 线绕制而成，套在极身上，再将整 个主磁极用螺钉固定在机座上。
学习子领域一 直流电动机控制技术概要
学习子领域一直流电动机控制技术直流电动机启动调速技术一、教学素材本单元教学中要用到的教学资源1、 130系列电动玩具电机；小型车模；Z4系列直流电动机方形直流电动机是当前国际上公认的体积小、性能好有多种额定电压的系列产品，其中额定电压为160V、440V两种电机在工业生产中用得最广。
它配合电力电子可控整流，实现直流电动机调速、逆变，选择160V、440V为额定电压时，在可控整流主电路上无需另接整流变压器，直接输入220V交流相电压或380V线电压到整流、逆变桥主电路，从而减小了设备的体积，降低了设备的造价，可方便地实现直流电机四象限运行。
它效率高、噪声小、寿命长。
主要是新材料、新工艺、新结构带来的高性能新产品。
目前我国已有许多地方企业具有制造同类产品的能力。
130系列电动玩具电机小型车模Z4系列直流电动机2、直流电机的教学模型。
3、直流电动机分解后的各大部件实物。
4、直流电动机的实验设备。
5、多媒体教学条件、直流电动机教学课件。
二、单元概述A、教学要点1、讲述直流电动机的基本结构及各组成部分的作用，介绍目前新产品在结构上的变化、新材料在直流电机上的应用，以及电机特性上的进步。
说明铭牌上各主要参数的意义。
2、讲述直流电机的工作原理。
（直流发电机、直流电动机分别说明）3、讲述直流机电枢绕组的几种不同形式。
（重点讲叠绕、波绕各节距的计算）4、分析直流电机换向的原理，改善换向的方法与措施.5、讲述直流电机的启动方法6、讲述直流调速中常用的电力电子元件7、讲述直流电动机的调速方法B、教学目标1、通过本章教学要使学生了解直流电动机的基本结构、各部件在电动机中的作用。
2、掌握直流电动机的工作原理。
3、掌握直流电动机的启动方法。
4、掌握直流电动机调速常用的电力电子元件。
5、掌握直流电动机的调速方法。
三、教学纲要A 、教学重点一、直流电动机的工作原理。
（以电动机为重点）按上图说明能量的转换原理，做到要简明扼要。
从电、磁、力三个方面入手学习，由电磁感应的定理出发，电－磁－力－电机旋转，每一个过程中能量转换关系及实现方法。
电子电机控制技术手册
电子电机控制技术手册前言本技术手册是为想要了解电子电机控制技术的工程师和学生准备的，并且适用于传感器、机器人、汽车电子、医疗设备、家用电器等行业。
本手册将介绍电机分类、电机控制器、控制器分类和电机控制方法等方面的知识。
电机分类电机按照使用的原理分类，可以分成直流电机、交流电机、步进电机和伺服电机。
其中，直流电机电枢绕组与磁极磁通方向相互垂直，当通电时就形成电枢磁通，与永磁体磁通相助力转动电机。
交流电机根据电气系统而分为感应电机和同步电机两大类。
电机控制器电机控制器是控制电机运行的一种设备，根据电机分类，不同的电机控制器工作原理也有所不同。
下面是几种常见的电机控制器：1. 直流电机控制器：可以控制电机的方向和速度，并且可以通过控制电枢电流和场极电流来实现电机的控制。
2. 交流电机控制器：可通过改变电机线圈的电流方向和大小来控制电机的转动方向和转速。
3. 步进电机控制器：通过变化电压来驱动电机转动，从而控制电机步进的角度和转速。
4. 伺服电机控制器：具有定位、速度和力矩控制功能，可以控制转子位置、速度和转矩输出。
控制器分类控制器按照其控制方式可分为开环控制和闭环控制。
1. 开环控制：又叫前馈控制。
控制器没有反馈控制信息，只有输出端接收到的输入信号和预设的设定值，无法根据实际情况来进行调节或者修正控制。
2. 闭环控制：又叫反馈控制。
根据输出和输入信号之间的误差进行数据处理，根据反馈控制器调整输出端，从而达到预设的控制效果。
电机控制方法电机控制方法主要包括转速控制、转矩控制、位置控制等。
其中，转速控制分成开环转速控制和闭环转速控制两种，通常在电机驱动系统中应用较广泛。
电机还可以通过PWM（脉宽调制）控制、矢量控制和SPWM控制等方式进行控制。
此外，还有一些较为高级的控制方法如FOC（磁场定向控制）和SOC（滑模控制）等。
结论在电子电机控制技术中，电机控制器和控制方法都是非常关键的技术。
未来，随着各个行业的电气化、智能化和自动化发展趋势不断增强，电机控制技术也将变得越来越重要。
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图 2-16 并励电机电流-转矩图 2. 转速特性（ n f(Ia ) ）
由公式：U=E+IaRa,E=KEФn,T=KTФIa 得：n
U K EΦ
Ra
Байду номын сангаас
I KEΦ a
式中 U n0 ：理想空载转速。可见电枢电流增大、转矩增加的同时转速会成比例降低。 K EΦ
3. 机械特性( n f(T) )
n U Ra Ia 和 T KTΦIa KEΦ KEΦ
T KTΦIa ，与并励类似。
2. 转速特性： n f(Ia )
当 Ia 较小时，： Φ KIa ，根据 n U Ra Ia 可得： n U Ra
KEΦ KEΦ
K E KIa K E K
根据上式可得出如图 2-19 所示的电机转矩与电流特性。
图 2-19 串励直流电机电流-转矩图 从上式可见，当轻载时串 励电动机的转速急剧上升，将导致电动机的损坏，所以串励电 动机不允许轻载运行，一般最低负载不小于额定负载的 30%。 当 Ia 较大时，铁心饱和，与并励类似。
电阻时的人为特性 ： U U N , N
图 2-21 他励直流电机原理图 图 2-21 为他励直流电机电枢回路串电阻原理图。在电枢回路中串入 Rad 电阻。电压平衡
方程式为：
U N E Ia (Ra Rad ) 。得到的人为机械特性方程式为： n U N K e N
Ra Rad T Ke K t2N
效率。
最后我们讨论复励直流电机的固有机械特性。
图 2-20 复励电机电路图 图 2-20 为复励电机模拟电路图。复励电机有串励和并励两种励磁组成。他的工作特性介 于并励和串励之间。如果并励绕组磁通势起主要作用，其工作特性与并励电动机工作特性接 近。如果串励绕组磁通势起主要作用，其工作特性与串励电动机工作特性接近。但因为有并 励绕组磁通势的存在，磁通不会趋近于零，所以空载或轻载时，仍能正常运行。
方向与外部电源方向相反。
直流电动机按励磁方式分为并励、他励、串励和复励四种。我们分析固有机械特性时就
按这四种来逐一分析。其中并励和他励又有相似之处，所以我们分析并励、串励、复励三种。
首先我们讨论直流并励电动机固有工作特性。
1. 转矩特性（T=f(Ia)）
图 2-15 并励电动机电气原理图 图 2-15 为并励电动机电气原理图。励磁绕组和电枢绕组都由一个电源供电。其中电枢回 路中有：U=E+IaRa。→Ia=(U-E)/Ra。励磁回路有：If=U/Rf。 I= Ia + If ≈Ia 当电源电压 U 和励磁回路的电阻 Rf 一定时, 励磁电流 If 和磁通不变，即= 常数。则: T=KT Ia = KT Ia 即：并励电动机的磁通 = 常数，转矩与电枢电流成正比。如图 2-16 所示。 并励 直流电动机的转矩与电流大小成正比。
图 2-14 他励直流电动机电气原理图 外部为他励电动机提供的电枢电压为“U”，励磁
大小。
电压为 Uf。通过 Rf 可以控制励磁电流的
电枢回路中外部电源提供“U”电压，产生电流 I。电动机转速为 n。电动机电磁转矩为 T，
此时处于电动机拖动负载运转，电磁转矩方向与转速方向相同。转子产生的电动势为“E”， 其
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二、直流电机的人为机械特性 人为机械特性是指人为地改变电动机电枢外加电压 U 和励磁磁通 Φ的大小以及电枢回路
串接附加电阻 Rad 所得到的机械特性。 根据直流电动机转速方程：U=E+IR=Ken+IR。得：
n
UKe-
IR
n0
KeRI
式中 n — 转速（r/min）；
3. 机械特性： n f(T)
由n
U
Ra
和 T K ΦI
K E KIa K E K
T
K I 2 得： n U b 。串励电动机在负载变化时，
a
Ta
aT
转速 n 的变化大—软机械特性。适合于拖动启动频繁、负载变化大的负载。当负载增加时，
转速快速下降，当负载减小时，转速快速上升，这样不仅可以确保安全，而且可以提高生产
得：
n
U K EΦ
KT
Ra K EΦ
2
T
其中
n
KT
Ra K EΦ 2
T
。
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n n0 n =
U K EΦ
KT
Ra K EΦ
2
T
式中理想空载转速：
n0
U K EΦ
，转速降为： n
KT
Ra K EΦ
2
T
；
n= f (T) 特性曲线
图 2-17 直流并励电机固有机械特性曲线 从图 2-17 可以看出，其同步转速为 n0，随着转矩的增大，转速降低。但转速 n 的变化 不大，机械特性比较硬。
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。 根据上式可知：要改变电机转速，可以改变
电枢回路电流（在电枢回路中串入电阻）、
改变电枢回路电压和改变励磁磁场强度等方法。 下面我们对三种方法一一
讨论。我们以他励直流电机为例来进行讨论。 1.电枢回路中串接附加
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直流电动机控制技术
直流电动机具有良好的调速性能，在本次任务中要学习直流电动机的固有机械特性、人 为机械特性。根据直流电动机的机械特性确定直流电动机的调速方法。最后学习直流电动机 的制动方法。
相关知识 一、直流电动 机固有机械特性
电动机的机械特性指的是电动机转子转速与电磁转矩之间的关系。电动机的固有机械特 性指的是在额定条件（额定电压 UN 和额定磁通 N )下和电枢电路内不外接任何电阻时的 n=f(T)，即转速与转矩之间的关系。不同励磁方式的电动机，其运行特性也不尽相同。图 2-14 为 他励直流电机电气原理图。
ΔnN n0 nN 100% ，nN 很小，大约为 3%~8% 。 nN
现在我们再来讨论串励直流电动机。
图 2-18 串励直流电机电路图
特点： Ia I f ， f(Ia ) 。
1. 转矩特性： T f(Ia )。
当
I a
较小时，铁心不饱和。 Φ
KI a
，T
K ΦI Ta
K I 2 Ta
；当
I 较大时，铁心饱和。 a
。
由上式可知：理想空载转速不变。当串入电阻越大时，转速随转矩的增加而下降的越快。根
据上式可得下面的图形。如图 2-22 所示。
图 2-22 电枢回路串电阻机械特性图 在图 2-22 中，Rad 越小，机械特性就越硬。在输出转矩相同的情况下，串入电阻越大，n 越大，转速越低。所以我们也可以通过电枢回路串入电阻方式来降低转速。