直流电动机项目实施方案

直流电动机项目实施方案
直流电动机项目实施方案

直流电动机项目

实施方案

泓域咨询

规划设计/投资分析/产业运营

报告说明—

电机(俗称“马达”)是指依据电磁感应定律实现电能转换或传递的

一种电磁装置。在电路中用字母M(旧标准用D)表示。它的主要作用是产

生驱动转矩,作为用电器或各种机械的动力源。发电机在电路中用字母G

表示。它的主要作用是利用机械能转化为电能,目前最常用的是,利用热能、水能等推动发电机转子来发电。

该直流电动机项目计划总投资8116.21万元,其中:固定资产投资5968.21万元,占项目总投资的73.53%;流动资金2148.00万元,占项目

总投资的26.47%。

达产年营业收入15703.00万元,总成本费用11821.01万元,税金及

附加148.06万元,利润总额3881.99万元,利税总额4565.50万元,税后

净利润2911.49万元,达产年纳税总额1654.01万元;达产年投资利润率47.83%,投资利税率56.25%,投资回报率35.87%,全部投资回收期4.29年,提供就业职位271个。

直流电动机是将直流电能转换为机械能的电动机,因其良好的调速性

能而在电力拖动中得到广泛的应用。直流发电机按照有无刷分类可分为无

刷直流电动机和有刷直流电动机。大型直流电动机主要用于冶金(金属粗、精主轧机、飞剪机、轧管机、减径机、夹送辊、卷取机、开卷机等)、矿

山(卷扬机、悬挂式提升机)、石油钻井、运输(轮船上的主推进器、侧

推进器、消防设备)、电力等行业,具体用在主要驱动需要调速的机械设备上。

第一章项目概论

一、项目概况

(一)项目名称及背景

直流电动机项目

电机是工业领域的动力之源。通过电和磁的相互作用,实现电能和动能之间的相互转换。狭义的电机主要是指电动机,广义上来说可以包括电动机和发电机。电机在全球工业自动化市场中占据着举足轻重的地位,广泛应用于冶金、电力、石化、煤炭、矿山、建材、造纸、市政、水利、造船、港口装卸等领域。

直流电动机是将直流电能转换为机械能的电动机。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。

(二)项目选址

某某经济新区

项目建设区域以城市总体规划为依据,布局相对独立,便于集中开展科研、生产经营和管理活动,并且统筹考虑用地与城市发展的关系,与项目建设地的建成区有较方便的联系。所选场址应避开自然保护区、风景名

胜区、生活饮用水源地和其他特别需要保护的环境敏感性目标。项目建设

区域地理条件较好,基础设施等配套较为完善,并且具有足够的发展潜力。

(三)项目用地规模

项目总用地面积20950.47平方米(折合约31.41亩)。

(四)项目用地控制指标

该工程规划建筑系数61.25%,建筑容积率1.35,建设区域绿化覆盖率5.25%,固定资产投资强度190.01万元/亩。

(五)土建工程指标

项目净用地面积20950.47平方米,建筑物基底占地面积12832.16平

方米,总建筑面积28283.13平方米,其中:规划建设主体工程20486.52

平方米,项目规划绿化面积1483.52平方米。

(六)设备选型方案

项目计划购置设备共计67台(套),设备购置费1703.25万元。

(七)节能分析

1、项目年用电量844741.81千瓦时,折合103.82吨标准煤。

2、项目年总用水量11621.80立方米,折合0.99吨标准煤。

3、“直流电动机项目投资建设项目”,年用电量844741.81千瓦时,

年总用水量11621.80立方米,项目年综合总耗能量(当量值)104.81吨标准煤/年。达产年综合节能量40.76吨标准煤/年,项目总节能率21.16%,

能源利用效果良好。

(八)环境保护

项目符合某某经济新区发展规划,符合某某经济新区产业结构调整规

划和国家的产业发展政策;对产生的各类污染物都采取了切实可行的治理

措施,严格控制在国家规定的排放标准内,项目建设不会对区域生态环境

产生明显的影响。

(九)项目总投资及资金构成

项目预计总投资8116.21万元,其中:固定资产投资5968.21万元,

占项目总投资的73.53%;流动资金2148.00万元,占项目总投资的26.47%。

(十)资金筹措

该项目现阶段投资均由企业自筹。

(十一)项目预期经济效益规划目标

预期达产年营业收入15703.00万元,总成本费用11821.01万元,税

金及附加148.06万元,利润总额3881.99万元,利税总额4565.50万元,

税后净利润2911.49万元,达产年纳税总额1654.01万元;达产年投资利

润率47.83%,投资利税率56.25%,投资回报率35.87%,全部投资回收期

4.29年,提供就业职位271个。

(十二)进度规划

本期工程项目建设期限规划12个月。

科学组织施工平行流水作业,交叉施工,使施工机械等资源发挥最大

的使用效率,做到现场施工有条不紊,忙而不乱。认真做好施工技术准备

工作,预测分析施工过程中可能出现的技术难点,提前进行技术准备,确

保施工顺利进行。实行动态计划管理,加强施工进度的统计和分析工作,

根据实际施工进度,及时调整施工进度计划,随时掌握关键线路的变化状况。

二、项目评价

1、本期工程项目符合国家产业发展政策和规划要求,符合某某经济新

区及某某经济新区直流电动机行业布局和结构调整政策;项目的建设对促

进某某经济新区直流电动机产业结构、技术结构、组织结构、产品结构的

调整优化有着积极的推动意义。

2、xxx投资公司为适应国内外市场需求,拟建“直流电动机项目”,

本期工程项目的建设能够有力促进某某经济新区经济发展,为社会提供就

业职位271个,达产年纳税总额1654.01万元,可以促进某某经济新区区

域经济的繁荣发展和社会稳定,为地方财政收入做出积极的贡献。

3、项目达产年投资利润率47.83%,投资利税率56.25%,全部投资回

报率35.87%,全部投资回收期4.29年,固定资产投资回收期4.29年(含

建设期),项目具有较强的盈利能力和抗风险能力。

民营企业贴近市场、嗅觉敏锐、机制灵活,在推进企业技术创新能力

建设方面起到重要作用。认定国家技术创新示范企业和培育工业设计企业,有助于企业技术创新能力进一步升级。同时,大量民营企业走在科技、产业、时尚的最前沿,能够综合运用科技成果和工学、美学、心理学、经济

学等知识,对工业产品的功能、结构、形态及包装等进行整合优化创新,服务于工业设计,丰富产品品种、提升产品附加值,进而创造出新技术、新模式、新业态。2016年7月,工业和信息化部与发展改革委等11部门联合发布了《关于引导企业创新管理提质增效的指导意见》,并采取了一系列卓有成效的具体措施。认真贯彻落实十八届三中全会提出“鼓励有条件的私营企业建立现代企业制度”,会同发展改革委等有关部门,推动有条件的地区开展非公有制企业建立现代企业制度试点工作,引导企业树立现代企业经营管理理念,增强企业内在活力和创造力。开展管理咨询服务,建立中小企业管理咨询服务专家信息库,并在中国中小企业信息网和中国企业家联合会网站公布,供广大民营企业、中小企业选用,为各地开展管理咨询服务提供支撑;鼓励和支持管理咨询机构和志愿者开展管理诊断、管理咨询服务,帮助企业提升管理水平。实施企业经营管理人才素质提升工程和中小企业银河培训工程,全年完成对50万中小企业经营管理者和1000名中小企业领军人才的培训,推动企业提升管理水平。

坚持开放共赢,重点依托“一带一路”国家战略,积极参与国际产能合作,培育一批具有全球影响力的先进制造业基地和经济区,增强我省制造的国际影响力。

三、主要经济指标

主要经济指标一览表

第二章投资单位说明

一、项目承办单位基本情况

(一)公司名称

xxx科技公司

(二)公司简介

公司致力于一个符合现代企业制度要求,具有全球化、市场化竞争力的新型一流企业。公司是跨文化的组织,尊重不同文化和信仰,将诚信、平等、公平、和谐理念普及于企业并延伸至价值链;公司致力于制造和采购在技术、质量和按时交货上均能满足客户高标准要求的产品,并使用现

代仓储和物流技术为客户提供配送及售后服务。通过持续快速发展,公司

经济规模和综合实力不断增长,企业贡献力和影响力大幅提升。本公司

集研发、生产、销售为一体。公司拥有雄厚的技术力量,先进的生产设备

以及完善、科学的管理体系。面对科技高速发展的二十一世纪,本公司不

断创新,勇于开拓,以优质的产品、广泛的营销网络、优良的售后服务赢

得了市场。产品不仅畅销国内,还出口全球几十个国家和地区,深受国内

外用户的一致好评。

公司通过了GB/ISO9001-2008质量体系、GB/24001-2004环境管理体系、GB/T28001-2011职业健康安全管理体系和信息安全管理体系认证,并获得CCIA信息系统业务安全服务资质证书以及计算机信息系统集成三级资质。

公司在管理模式、组织结构、激励制度、科技创新等方面严格按照科技型

现代企业要求执行,并根据公司所具优势定位于高技术附加值产品的研制、生产和营销,以新产品开拓市场,以优质服务参与竞争。强调产品开发和

市场营销的科技型企业的组织框架已经建立,主要岗位已配备专业学科人员,包括科技奖励政策在内的企业各方面管理制度运作效果良好。管理制

度的先进性和创新性,极大地激发和调动了广大员工的工作热情,吸引了

较多适用人才,并通过科研开发、生产经营得以释放,因此,项目承办单

位较好的经济效益和社会效益。

未来,公司计划依靠自身实力,通过引入资本、技术和人才等扩大生

产规模,以“高效、智能、环保”作为产品发展方向,持续加强新产品研

发力度,实现行业关键技术突破,进一步夯实公司技术实力,全面推动产品结构升级,优化公司利润来源,提高核心竞争能力,巩固和提升公司的行业地位。

二、公司经济效益分析

上一年度,xxx投资公司实现营业收入13007.73万元,同比增长

10.76%(1263.48万元)。其中,主营业业务直流电动机生产及销售收入为10841.63万元,占营业总收入的83.35%。

上年度营收情况一览表

根据初步统计测算,公司实现利润总额3794.74万元,较去年同期相比增长852.82万元,增长率28.99%;实现净利润2846.05万元,较去年同

期相比增长474.58万元,增长率20.01%。

上年度主要经济指标

第三章项目基本情况

一、直流电动机项目背景分析

电机是工业领域的动力之源。通过电和磁的相互作用,实现电能和动能之间的相互转换。狭义的电机主要是指电动机,广义上来说可以包括电动机和发电机。电机在全球工业自动化市场中占据着举足轻重的地位,广泛应用于冶金、电力、石化、煤炭、矿山、建材、造纸、市政、水利、造船、港口装卸等领域。

中国电机行业历经数十年发展取得了巨大进步,但行业仍然存在不少问题。我国中小型电机基本系列产品产量占的比例偏大,高技术含量、高附加值产品品种少、产量小。基本系列产品生产厂家多、产量大,形成互相抢占市场压价竞争局面。

电机主要分为发电机和电动机。2018年中国电机行业出现大面积的亏损和利润暴跌,新能源汽车的补贴退坡是企业利润下滑的重要因素。数据显示,2018年我国发电机组(发电设备)累计产量10600.5万千瓦,比上年累计下降9.3%。

电机板块2018年实现营业收入372.44亿元,同比增长0.35%;实现归母净利润-27.15亿元,同比下降201.89%,销售毛利率为23.09%。2019年一季度,电机板块实现营业收入93.53亿元,同比增长12.84%;实现归母净利润5.35亿元,同比下降了1.77个百分点,销售毛利率为23.14%,行业整体销售毛利率目前基本维持窄幅波动。

电机板块近一年以来的营业收入表现出现了增速下降的情况,归母净

利润方面甚至出现了大幅度的亏损,盈利能力下降降低了板块的整体利润,新领域拓展是板块内公司提振业绩的主要方向,未来,看好此板块将融入

新能源汽车供应链而实现重新增长。

在一系列市场因素的影响下,我国大部分电机企业利润空间被进一步

压缩。在成本高居不下,环保监管进一步加强的背景下,高效节能电机是

电机产业发展的必然方向。在此前发布的《工业节能“十三五”规划》和《“十三五”节能环保产业发展规划》中明确将电机系统节能列入重点节

能九大工程,更明确提出示范推广稀土永磁无铁芯电机、电动机用铸铜转

子技术等高效节能电机技术和设备。

高效节能电机产业链上游是铜、铝、硅钢、永磁材料等原材料供应商,下游是渠道销售商、高效电机应用厂商等。巨大的市场需求空间将使产业

链上下游都围绕“电机高效化、节能化”进行一定调整,上游供给结构将

发生调整,高效电机专用原材料和零部件生产方面具有优势的企业将收获

更多的市场份额和更高的收益率。随着高效电机的规模化量产,其供给量

将放大、成本和价格相对降低,下游厂商也将更广泛地采用高效电机对原

有产品进行升级。

由于引入了严格的用电标准且电价上涨,全球范围内对高效节能电机

的需求正在不断上升,下游市场驱动系统产量不断上升也增加了对电机的

需求。此外,设计和制造过程中严谨的标准,以提高电机的效率,鼓励全

球厂商开发高效节能电机。电机的需求趋势正稳步从标准效率电机转向高

能效电机,然而,对高效节能电机好处缺乏认识且初始购买成本高正掏高

效节能电机的成长。

预测,全球工业电机市场正得以恢复,在未来5年,全球工业电机市

场有望以7%-7.5%的年综合增长率发展,预计在2020年将突破8000亿美元,至2023年达到9500亿美元。

近年来,在国家大力提倡发展新能源汽车的政策支持下,整个新能源

汽车行业呈现出蓬勃发展的态势。电机在新能源汽车领域中的应用技术越

来越成熟。在目前新能源汽车领域,永磁同步电机被广泛使用,稀土永磁

材料是驱动电机的首选材料,可以大幅减轻电机重量、缩小电机尺寸、提

高工作效率。组建上下游合作机制,有利于打通新能源整车、驱动电机和

稀土永磁材料等产业间发展梗阻,实现全产业链互利共赢。

高效节能是整个电机行业的发展趋势。近几年我国政府工作的重点内

容是节能减排,其中,工业节能是节能减排工作的重中之重,而电机系统

节能又是工业节能重要的内容。

对传统电机来说,其控制中心(CMCC)根据需控制电机的数目,由多

个电机控制单元MCC构成。每个MCC包括了断路器、接触器、热继电器、

电机起动器、变频器、监视器等设备。这些设备通过大量的硬件接线与检

测仪表相连,由仪表工现场抄表,再由控制工作人员查看收集到的电机运

行参数,决定下一步对电机的操作,最后将操作指令发送到MCC中进行执行。

由于现代工业生产的信息化、自动化程度越来越高,传统的电机控制

中心已经不能满足用户对电机的控制和保护要求。随着工业驱动控制领域

与大数据平台发展融合而产生了新型的电机系统,称之为智能电机。它集

成了电机的运动、诊断、保护、控制、通讯等功能,可实现电机系统的自

我诊断、自我保护、自我调速、远程控制等功能。进一步,如果将大数据

技术和云计算技术相结合,可以实现对电机的故障和寿命的提前预测,对

电机能效的自适应管理等,从而准确的契合了高效节能和智能制造的发展

方向。

二、直流电动机项目建设必要性分析

电机(俗称“马达”)是指依据电磁感应定律实现电能转换或传递的

一种电磁装置。在电路中用字母M(旧标准用D)表示。它的主要作用是产

生驱动转矩,作为用电器或各种机械的动力源。发电机在电路中用字母G

表示。它的主要作用是利用机械能转化为电能,目前最常用的是,利用热能、水能等推动发电机转子来发电。

电机行业的数据统计是由中华人民共和国国家统计局实行,而统计口

径是规模以上企业统计,通过计量资料、计数资料、等级资料等统计方式,对我国电机的发展状况、上下游行业发展状况、市场供需形势等进行统计

分析。

在行业竞争方面,国内电机行业的生产厂商众多,市场竞争主要体现

在产品的技术含量、价格和生产规模等方面,由于市场机制的不完善,行

业的价格竞争较为激烈,已对行业的良性发展带来不利的影响。随着电机

能效标识的强制执行、市场优胜劣汰作用的显化以及行业进入壁垒的进一

步强化,价格竞争影响将逐步弱化。

随着电机制造行业竞争的不断加剧,大型电机制造企业间并购整合与

资本运作日趋频繁,行业中处于领先地位的电机制造企业愈来愈重视对行

业市场的研究,特别是对客户需求趋势变化的深入研究,因此一批电机品

牌正在崛起,将逐渐成为电机制造行业中的翘楚。

据有关部门统计,中国电动机消耗的电量约占全国用电量的60%,而中小型电动机占到全国电动机功率的75%,若把中小型电动机的效率平均提高一个百分点,一年可节电20多亿kWh。由此可见,电动机的节能潜力巨大。

电机作为机电能量转换的重要装置,是电气传动的基础部件,应用领

域广泛、产品品种众多、规格繁杂,其产品特性决定该产业集中度不高、

生产企业及涉及的细分行业较多,无明显的周期性、区域性、季节性特征。

目前,中国电机行业属于劳动密集型加技术密集型产业,大中型电机

市场集中度较高,中小型电机市场的集中度较低,竞争激烈。电机行业内

部存在较大的分化,上市企业、大型国有企业因资金充足、产能规模较大、品牌知名度较高等原因,在整个行业的发展中占据了先机,逐步扩大了市

场占有率。而数量众多的中小型的、同质化的电机生产企业只能分享剩余

的市场份额,在行业内形成“马太效应”,促使行业集中度有所提升,部

分弱势企业被淘汰。

总的来说,国内电动机制造企业规模较小,多数企业集中于低端产品

的生产,行业内企业竞争激烈,国际领先企业凭借技术、管理等优势纷纷

抢占国内市场。

近几年,中国已渐渐成为电机制造大国,掌握了高效及超高效节能电

机生产技术,但从整体看,行业竞争力仍然较弱。例如虽然中国已渐渐成

为电机制造大国,但电机用量大、能效水平低,制约了中国国民经济的健

康发展。

中国虽已经成为出口大国,但国内生产的大多是低效耗能的普通电机,产品档次比较低、技术含量不高。许多技术含量高的产品,如高速精密无

刷主轴电机、高精度步进电机等尚未在中国生产,仍处于依赖进口的状态。

在全球降低能耗的背景下,高效节能电机成为全球电机产业发展的共识。电机产业作为节能环保、新能源、新能源汽车、高端装备制造业的先

导产业,必然受到国家政策的大力支持。代表节能环保的高效电机推广力

度不断加大。

目前,中国电机产品种类繁多,但是效率不高,高效电机的推广情况

与全球的水平还存在比较大的差距。与发达国家比,平均效率低3~5个百

分点,运行效率低10~20个百分点。因此,未来电机的发展之路在政策的指导之下应当走好高效节能的发展道路。

第四章产业分析预测

一、直流电动机行业分析

直流电动机是将直流电能转换为机械能的电动机。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。

当直流电源通过电刷向电枢绕组供电时,电枢表面的N极下导体可以流过相同方向的电流,根据左手定则导体将受到逆时针方向的力矩作用;电枢表面S极下部分导体也流过相同方向的电流,同样根据左手定则导体也将受到逆时针方向的力矩作用。这样,整个电枢绕组即转子将按逆时针旋转,输入的直流电能就转换成转子轴上输出的机械能。由定子和转子组成,定子:基座,主磁极,换向极,电刷装置等;转子(电枢):电枢铁心,电枢绕组,换向器,转轴和风扇等。

无刷直流电动机:无刷直流电动机是将普通直流电动机的定子与转子进行了互换。其转子为永久磁铁产生气隙磁通:定子为电枢,由多相绕组组成。在结构上,它与永磁同步电动机类似。

直流电动机控制课程设计总结报告

微机原理及应用B 课程设计任务书 2010-2011学年第 2学期第 19 周- 19 周 题目直流电机控制 内容及要求 内容:设计一直流电机控制系统,实现对电机的正转,反转和速度控制 要求:1、用proteus画出原理图; 2、用c语言或汇编编写程序; 3、实现对电机的正转,反转和速度控制 进度安排 1、方案论证 0.5天 2、分析、设计、调试、运行 4天 3、检查、整理、写设计报告、小结 0.5天 学生姓名:5组(组长:25盛夏;组员:23彭亚彬,24阮水盛,26陶志鹏)指导时间2011年6月27日至2011年7月1日指导地点:F 楼 613室任务下达2011年6月 27日任务完成2011 年7 月 1日 考核方式 1.评阅 2.答辩 3. 实际操作□ 4.其它□ 指导教师郭亮系(部)主任 注:1、此表一组一表二份,课程设计小组组长一份;任课教师授课时自带一份备查。 2、课程设计结束后与“课程设计小结”、“学生成绩单”一并交院教务存档。

目录 摘要 (3) Abstract (4) 一、概述 (5) 二、直流电机硬件电路设计及描述 (6) 2.1直流电机的结构 (6) 2.2直流电机的工作原理 (6) 2.3电磁关系 (7) 2.4直流电机主要技术参数 (7) 2.5直流电机的类型 (8) 2.6直流电机的特点 (8) 三、直流电机硬件电路设计及描述 (8) 3.1 总体方案设计 (8) 3.1.1 设计思路 (8) 3.1.2设计原理图 (10) 3.2设计原理及其实现方法 (10) 3.2.1速度调节的实现 (10) 3.2.2 转向的控制 (11) 四、流程图 (12) 五、.程序代码(C语言) (13) 六、程序代码(汇编语言) (18) 七、收获、体会和建议 (24) 附录 (25) 1. 本设计所需要芯片以及作用 (25) 2.主要参考文献 (26)

实习一:直流并励电动机

实验一直流并励电动机 一.实验目的 1.掌握用实验方法测取直流并励电动机的工作特性和机械特性。 2.掌握直流并励电动机的调速方法。 二.预习要点 1.什么是直流电动机的工作特性和机械特性? 答:工作特性:当U = U N , R f + r f = C时,η, n ,T分别随P 2 变; 机械特性:当U = U N , R f + r f = C时, n 随 T 变; 2.直流电动机调速原理是什么? 答:由n=(U-IR)/Ceφ可知,转速n和U、I有关,并且可控量只有这两个,我们可以通过调节这两个量来改变转速。即通过人为改变电动机的机械特性而使电动机与负载两条特性的交点随之改变,从而达到调速的目的。 三.实验项目 1.工作特性和机械特性 保持U=UN和If=IfN不变,测取n=f(Ia)及n=f(T2)。 2.调速特性 (1)改变电枢电压调速 保持U=UN、If=IfN=常数,T2=常数,测取n=f(Ua)。 (2)改变励磁电流调速 保持U=UN,T2 =常数,R1 =0,测取n=f(If)。 (3)观察能耗制动过程 四.实验设备及仪器 1.MEL-I系列电机教学实验台的主控制屏。 2.电机导轨及涡流测功机、转矩转速测量(MEL-13)、编码器、转速表。 3.可调直流稳压电源(含直流电压、电流、毫安表) 4.直流电压、毫安、安培表(MEL-06)。

I S :涡流测功机励磁电流调节,位于MEL-13。 (2)测取电动机电枢电流I a 、转速n和转矩T 2 ,共取数据7-8组填入表1-8中 表1-8U=U N=220V I f=I f N=K a=Ω 2.调 速 特 性 (1) 改变 电枢 端电 压的调速 f fN2 (2)改变励磁电流的调速 2= 一7接线 MEL-09) MEL-03中两只900Ω电阻 MEL-05) .直流电动机起动前, 测功机加载旋钮调至零. 实验做完也要将测功机负载钮调到零,否则电机起动时,测功机会受到冲击。 2.负载转矩表和转速表调零.如有零误差,在实验过程中要除去零误差。 3.为安全起动, 将电枢回路电阻调至最大, 励磁回路电阻调至最小。 4.转矩表反应速度缓慢,在实验过程中调节负载要慢。 5.实验过程中按照实验要求, 随时调节电阻, 使有关的物理量保持常量, 保证实验数据的正确性。 七.实验数据及分析

永磁无刷直流电动机的基本工作原理

永磁无刷直流电动机的基本工作原理 无刷直流电动机由电动机主体和驱动器组成,是一种典型的机电一体化产品。 1. 电动机的定子绕组多做成三相对称星形接法,同三相异步电动机十分相似。电动机的转子上粘有已充磁的永磁体,为了检测电动机转子的极性,在电动机内装有位置传感器。驱动器由功率电子器件和集成电路等构成,其功能是:接受电动机的启动、停止、制动信号,以控制电动机的启动、停止和制动;接受位置传感器信号和正反转信号,用来控制逆变桥各功率管的通断,产生连续转矩;接受速度指令和速度反馈信号,用来控制和调整转速;提供保护和显示等等。 无刷直流电动机的原理简图如图一所示: 永磁无刷直流电动机的基本工作原理 主电路是一个典型的电压型交-直-交电路,逆变器提供等幅等频5-26KHZ调制波的对称交变矩形波。 永磁体N-S交替交换,使位置传感器产生相位差120°的U、V、W方波,结合正/反转信号产生有效的六状态编码信号:101、100、110、010、011、001,通过逻辑组件处理产生T1-T4导通、T1-T6导通、T3-T6导通、T3-T2导通、T5-T2导通、T5-T4导通,也就是说将直流母线电压依次加在A+B-、A+C-、B+C-、B+A-、C+A-、C+B-上,这样转子每转过一对N-S极,T1-T6功率管即按固定组合成六种状态的依次导通。每种状态下,仅有两相绕组通电,依次改变一种状态,定子绕组产生的磁场轴线在空间转动60°电角度,转子跟随定子磁场转动相当于60°电角度空间位置,转子在新位置上,使位置传感器U、V、W按约定产生一组新编码,新的编码又改变了功率管的导通组合,使定子绕组产生的磁场轴再前进60°电角度,如此循环,无刷直流电动机将产生连续转矩,拖动负载作连续旋转。正因为无刷直流电动机的换向是自身产生的,而不是由逆变器强制换向的,所以也称作自控式同步电动机。 2. 无刷直流电动机的位置传感器编码使通电的两相绕组合成磁场轴线位置超前转子磁场轴线位置,所以不论转子的起始位置处在何处,电动机在启动瞬间就会产生足够大的启动转矩,因此转子上不需另设启动绕组。 由于定子磁场轴线可视作同转子轴线垂直,在铁芯不饱和的情况下,产生的平均电磁转矩与绕组电流成正比,这正是他励直流电动机的电流-转矩特性。 电动机的转矩正比于绕组平均电流: Tm=KtIav (N·m) 电动机两相绕组反电势的差正比于电动机的角速度: ELL=Keω (V) 所以电动机绕组中的平均电流为: Iav=(Vm-ELL)/2Ra (A) 其中,Vm=δ·VDC是加在电动机线间电压平均值,VDC是直流母线电压,δ是调制波的占空比,Ra为每相绕组电阻。由此可以得到直流电动机的电磁转矩: Tm=δ·(VDC·Kt/2Ra)-Kt·(Keω/2Ra) Kt、Ke是电动机的结构常数,ω为电动机的角速度(rad/s),所以,在一定的ω时,改变占空比δ,就可以线性地改变电动机的电磁转矩,得到与他励直流电动机电枢电压控制相同的控制特性和机械特性。

直流电动机可逆调速系统设计 (1)要点

摘要 本次课程设计直流电机可逆调速系统利用的是双闭环调速系统,因其具有调速范围广、精度高、动态性能好和易于控制等优点,所以在电气传动系统中得到了广泛的应用。直流双闭环调速系统中设置了两个调节器, 即转速调节器(ASR)和电流调节器(ACR), 分别调节转速和电流。本文对直流双闭环调速系统的设计进行了分析,对直流双闭环调速系统的原理进行了一些说明,介绍了其主电路、检测电路的设计,介绍了电流调节器和转速调节器的设计以及系统中一些参数的计算。 关键词:双闭环,可逆调速,参数计算,调速器。

目录 1. 设计概述 (1) 1.1 设计意义及要求 (1) 1.2 方案分析 (1) 1.2.1 可逆调速方案 (1) 1.2.2 控制方案的选择 (2) 2.系统组成及原理 (4) 3.1设计主电路图 (7) 3.2系统主电路设计 (8) 3.3 保护电路设计 (8) 3.3.1 过电压保护设计 (8) 3.3.2 过电流保护设计 (9) 3.4 转速、电流调节器的设计 (9) 3.4.1电流调节器 (10) 3.4.2 转速调节器 (10) 3.5 检测电路设计 (11) 3.5.1 电流检测电路 (11) 3.5.2 转速检测电路 (11) 3.6 触发电路设计 (12) 4. 主要参数计算 (14) 4.1 变压器参数计算 (14) 4.2 电抗器参数计算 (14) 4.3 晶闸管参数 (14) 5设计心得 (15) 6参考文献 (16)

直流电动机可逆调速系统设计 1.设计概述 1.1设计意义及要求 直流电动机具有良好的起、制动性能,宜于在大范围内实现平滑调速,在许多需要调速或快速正反向的电力拖动领域中得到了广泛的应用。从控制的角度来看,直流拖动控制系统又是交流拖动控制系统的基础,所以应该首先掌握直流拖动控制系统。本次设计最终的要求是能够是电机工作在电动和制动状态,并且能够对电机进行调速,通过一定的设计,对整个电路的各个器件参数进行一定的计算,由此得到各个器件的性质特性。 1.2 方案分析 1.2.1 可逆调速方案 使电机能够四象限运行的方法有很多,可以改变直流电机电枢两端电压的方向,可以改变直流电机励磁电流的方向等等,即电枢电压反接法和电枢励磁反接法。 电枢励磁反接方法需要的晶闸管功率小,适用于被控电机容量很小的情况,励磁电路中需要串接很大的电感,调速时,电机响应速度较慢,且需要设计很复杂的电路,故在设计中不采用这种方式。 电枢电压反接法可以应用在电机容量很的情况下,且控制电路相对简单,电枢反接反向过程很快,在实际应用中常常采用,本设计中采用该方法。 电枢电压反接电路可以采用两组晶闸管反并联的方式,两组晶闸管分别由不同的驱动电路驱动,可以做到互不干扰。 图1-1 两组晶闸管反并联示意图

直流电机原理与控制方法

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

他励、串励、并励、复励直流电动机的机械特性_及其工作特性与应用领域1

他励、串励、并励、复励直流电动机的机械 特性,及其工作特性与应用领域 一、他励直流电动机的机械特性,及其工作特性与应用领域 图中:n0为理想空载转速 n’0是实际空载转速。 他励电机的机械特性曲 线斜率小,机械硬度高。 他励直流电动机工作特性 1. 转速特性 2. 转矩特性 T T C C '=Φ 3. 效率特性 a a e e R U n I C C = + Φ Φ e T a T a T C I C I '==Φ2Fe mec Cuf a a a c 21a f 2Δ100%1() p p p I R I U P P U I I ??++++η= ?=- ?? +? ?

应用领域 他励电动机常用于转速不受负载影响又便于在大范围内调速的生产机械。如大型车床、龙门刨床。 二、串励直流电动机的机械特性, 串励电动机的机械特性为双曲线, 转速随转矩的增加而下降速率很快,称为软特性 Rj=0为自然机械特性 Rj不等于零为人工机械特性 工作特性

电动势平衡方程式 电动势公式 转矩平衡方程式 转矩公式 (其中,R fc 为串励绕组电阻) 应用领域 串励电机因转速可调范围广,启动扭矩大的特点被广泛的应用于电动工具,厨房用品,地板护理产品领域。 a e a a E C n C I n '==Φe 20 T T T =+2e T a T a T C I C I '==Φa e f C C K '=T T f C C K '=2e 200 602πP T T T T n =+=+?

三、并励直流电动机的机械特性 n0为理想空载转速,与端电压有关, 直线斜率k<0,表明n是T的减函数, 其下降速率与调节电阻Rj大小有关。 Rj=0为自然机械特性 Rj不等于零为人工机械特性 Rj=0时,特征曲线接近于水平线,表示硬特性。即硬度高。工作特性

直流电动机调速课程设计

《电力拖动技术课程设计》报告书 直流电动机调速设计 专业:电气自动化 学生姓名: 班级: 09电气自动化大专 指导老师: 提交日期: 2012 年 3 月

前言 在电机的发展史上,直流电动机有着光辉的历史和经历,皮克西、西门子、格拉姆、爱迪生、戈登等世界上著名的科学家都为直流电机的发展和生存作出了极其巨大的贡献,这些直流电机的鼻祖中尤其是以发明擅长的发明大王爱迪生却只对直流电机感兴趣,现而今直流电机仍然成为人类生存和发展极其重要的一部分,因而有必要说明对直流电机的研究很有必要。 早期直流电动机的控制均以模拟电路为基础,采用运算放大器、非线性集成电路以及少量的数字电路组成,控制系统的硬件部分非常复杂,功能单一,而且系统非常不灵活、调试困难,阻碍了直流电动机控制技术的发展和应用范围的推广。随着单片机技术的日新月异,使得许多控制功能及算法可以采用软件技术来完成,为直流电动机的控制提供了更大的灵活性,并使系统能达到更高的性能。采用单片机构成控制系统,可以节约人力资源和降低系统成本,从而有效的提高工作效率。 直流电动机具有良好的起动、制动性能,宜于在大范围内平滑调速,在许多需要调速或快速正反向的电力拖动领域中得到了广泛的应用。从控制的角度来看,直流调速还是交流拖动系统的基础。早期直流电动机的控制均以模拟电路为基础,采用运算放大器、非线性集成电路以及少量的数字电路组成,控制系统的硬件部分非常复杂,功能单一,而且系统非常不灵活、调试困难,阻碍了直流电动机控制技术的发展和应用范围的推广。随着单片机技术的日新月异,使得许多控制功能及算法可以采用软件技术来完成,为直流电动机的控制提供了更大的灵活性,并使系统能达到更高的性能。采用单片机构成控制系统,可以节约人力资源和降低系统成本,从而有效的提高工效率。

直流电动机设计方案

直流电动机设计方案 第1章前沿 1.1 课题研究的背景及意义 直流电动机以其良好的起动、制动性能,较宽范围内平滑调速的优点,在许多调速要求较高、要求快速正反向、以蓄电池为电源的电力拖动领域中得到了广泛的应用。近年来,虽然高性能交流调速技术得到了很快的发展,在某些领域交流调速系统已逐步取代直流调速系统。然而直流调速系统系统不仅在理论上和实践上都比较成熟,目前还在应用,比如轧钢机、电气机车等都还有用直流电机;而且从控制规律的角度来看,交流拖动控制系统的控制方式是建立在直流拖动控制系统的基础之上的,从某种意义上说有相似的地方。因此,掌握和了解直流拖动控制系统的控制规律和方法是非常必要的。 从生产机械的要求的角度看,电力拖动控制系统分为调速系统、伺服系统、多电动机同步控制系统、张力控制系统等多种类型。而各种系统大多都是通过控制转速来实现的,因此调速系统是电力拖动控制系统最基本的系统[1]。 从直流电机在国民生产生活中所占位置的角度来看,直流电机目前依旧应用于工业生产中,并广泛应用于人们的生活中。因此直流电机的控制技术的发展很大程度上影响着国民经济的增长,影响着人们的生产生活水平,因此,对直流电机调速系统的研究还是很有必要的。 1.2 课题发展历程及趋势 在很长的一段时间里直流电动机作为最主要的电力拖动工具,其应用已经渗透到人们的工作、学习、生活的各个方面。早期电动机调速控制器主要由模拟器件构成,由于模拟器件存在的固有缺点,比如存在温漂,零漂电压等,使系统控制精度和可靠性降低。后来,随着可编程控制器比如AT89C51,PLC等和IGBT、GTR等电力电子开关器件,传感器技术等的发展使得直流电机调速系统进入了数字控制的阶段,这使得直流电机调速系

实验一 直流他励电动机在各种运转状态下的机械特性

实验一直流他励电动机在各种运转状态下的机械特性 一、实验目的 测定他励直流电动机的自然机械特性及各种电气参数变化时的人为机械特性。 通过试验掌握直流电动机在各种运行状态时的特点和能量转换的规律。 二、预习要点 1、改变他励直流电动机机械特性有哪些方法? 2、他励直流电动机在什么情况下,从电动机运行状态进入回馈制动状态?他励直流电动机回馈制动时,能量传递关系,电动势平衡方程式及机械特性又是什么情况? 3、他励直流电动机反接制动时,能量传递关系,电动势平衡方程式及机械特性。 三、实验项目 1、电动及回馈制动状态下的机械特性 2、电动及反接制动状态下的机械特性 3、能耗制动状态下的机械特性 四、实验设备及挂件排列顺序 1、实验设备 序 型号名称数量 号 1 DD01 电源控制屏1台 2 DD0 3 不锈钢电机导轨、测速系统及数显转速表1件 3 DJ15 直流并励电动机1台 4 DJ23 校正直流测功机1台 5 D51 波形测试及开关板1件 2、屏上挂件排列顺序D51 五、实验方法及步骤

按图1-1接线,图中M用编号为DJ15的直流并励电动机(接成他励方式),MG用编号为DJ23的校正直流测功机,直流电压表V1的量程为500V,直流电流表A2、A4的量程为200mA,A1、A3的量程为5A。R2 、R4选用R1、R3上的900Ω电阻分压接法,R1选用R2、R4上4个90Ω串联,R3选用R5上的900Ω并联加上R6上的90Ω串联和实验台面上两个1300Ω并联。开关S1、S2选用D51上的双刀双掷开关。 直流电动机运行于电动及回馈制动状态下的自然机械特性 (一)试验概述: (1)测定被试直流电动机M运行于电动状态的机械特性时,在其轴上可加负载的形式是多种多样的,然而要获得反接、回馈及能耗制动等状态时的机械特性,其最可行的方法是采用一台直流电机来做负载,利用负载机MG工作在不同的运行状态,来测出受试电动机M于不同运转状态的机械特性。 (2)本实验的自然机械特性从额定运行点开始,向空载、回馈发电方向进行,测取被试机M的n、I a然后计算它的转矩T,求得n=f(T )机械特性(由于直流电机T=C TφI,在φ保持不变时则T=I)。 (3)当被试机M运行于电动状态时(即第一象限运行),其负载机MG处于制动运行状态(可以是发电制动状态也可以是电枢反接、转速反向的制动状态)。本实验建议采用电枢反接、转速反向的制动状态运行,使MG服从于M的转向,因此负载机MG合闸时电枢串联的电阻R3应足够大,以免负载转矩太大,引起电枢电流太大,我们可以通过调节MG的电枢串联电阻R3的大小,而调节被试机M的负载的大小。 (4)当被试机M运行于回馈发电状态时(即第二象限运行),这时它需要负载机MG为原动机来拖动。因此负载机MG应处于正向高转速下的电动运行,这可以通过减小R3的阻值;或减小I4值而得到实现。 (二)原理和步骤 A)原理: (1)实验线路如图1-1,直流电动机的自然机械特性试验的条件是U=U N;I f=I fN;R1 = 0 求n=f(T),因此实验 过程中应注意保持试验条件不变。 (2)当被试机M正向电动时(即运行于第一象限): M:电枢正接,起动后R1 = 0 。 MG:电枢反接,(在R3于阻值最大时接通电源) 使负载机MG 处于反接制动运行,改变R3的阻值可以得到负载机MG的各个 不同斜率的负载特性曲线与被试机M的被测机械特性曲线相交 平衡,从而调节被试机M的负载,其运行图如图1-2所示的虚 线a、b、c、d、e点。 (3)当被试机M回馈制动运行时(即运行于第Ⅱ象限): M:电枢正接,(被负载机MG正拖到转速大于理想空载转速)。 MG:电枢正接,通过改变磁场电阻R4使负载机的理想空载转速大于被试机的理想空载转速。然后改变R3的阻值可以得到负载机MG的各个不同斜率的负载特性曲线与被试机M的被测机械特性曲线相交平衡,从而调

直流电动机的工作原理

直流电动机的工作原理:在电枢线圈中通入直流电流,电枢在磁场中旋转,换向器和电枢一起旋转。电枢一经转动,由于换向器配合电刷对电流的换向作用,直流电流交替地由线圈边ab,cd流入,使线圈边只要处于N极下,其中通过电流的方向总是从电刷A流入的方向,在S极下,电流总是从电刷B流出的方向。由此保证了每个磁极线圈边中的电流始终是一个方向,使电动机连续旋转。 直流发电机的工作原理:把电枢线圈感应产生的交变电动势,靠换向器配合电刷的换向作用, 使之从电刷端引出时为直流电动势。 直流电机的结构:定子(主磁极,换向极,机座,端盖,电刷装置)作用:产生磁场 转子(电枢铁心,电枢绕组,换向器,轴,风扇) 主要是电枢,作用:产生电磁转矩和感应电动势 可逆原理:同一台电机,既能做电动机运行,又能做发电机运行的原理,称为可逆原理。 直流电机的励磁方式:4种,串励,并励,他励,复励。 直流电机的空载磁场:直流电机不带负载时运行的状态称为空载运行。空载运行时电枢电流为零或近似为零,所以空载磁场是指主磁极励磁磁动势单独产生的励磁磁场。电枢磁动势:由电枢电流所建立的磁动势. 电枢反应:电枢磁动势对励磁磁动势所产生的气隙磁场的影响,称为电枢反应。 电枢反应影响电动机转速,发电机端电压。 电枢反应的作用:1负载时气隙磁场发生了畸变。2呈去磁作用。 改变电动机转向的方法:1改变电枢两端电压极性。2互换励磁绕组极性。 电机圆周在几何上分成360度,这个角度成为机械角度或空间角度。 导体切割磁场,经过N,S一对磁极,因而一对磁极占有的空间是360度 直流电机的3种调速方法:1改变电枢电压调速,2电枢回路串电阻调速,3改变励磁调速。 并励直流发电机的自励条件:1电机磁路中有剩磁 2励磁绕组并联到电枢两端 3励磁回路的总电阻小于临界点组 换向:元件内电流方向改变的过程。 变压器的分类:电力变压器,特种变压器. 变压器的主要部件:铁心,绕组,油箱。铁心和绕组装配组成器身。 变压器的特性指标:变压器二次侧的电压变化,变压器的效率 三相异步电动机的工作原理:就是通过一种旋转磁场与由这种旋转磁场借助于感应作用在转 子绕组内所感生的电流互相作用,以产生电磁转矩来实现拖动作用。 旋转磁场:一种极性不和大小不变,以一定转速旋转的磁场。 三相异步电动机的结构:定子(定子铁心,定子绕组,机座,端盖,风扇) 转子(转子铁心,转子绕组,转轴,气隙) 机械角度:电机圆周在几何上分成360度,机械角度总是360度。 电角度=P×机械角度=p×360 p:极对数

直流电动机控制系统

煤炭工程学院课程设计 题目:直流电动机转速控制系统 专业班级: 学生姓名: 学号: 指导教师: 日期:

摘要 当今社会,电动机作为最主要的机电能量转换装置,其应用范围已遍及国民经济的各个领域和人们的日常生活。无论是在工农业生产,交通运输,国防,航空航天,医疗卫生,商务和办公设备中,还是在日常生活的家用电器和消费电子产品(如电冰箱,空调,DVD等)中,都大量使用着各种各样的电动机。据资料显示,在所有动力资源中,百分之九十以上来自电动机。同样,我国生产的电能中有百分之六十是用于电动机的。电动机与人的生活息息相关,密不可分。电气时代,电动机的调速控制一般采用模拟法、PID控制等,对电动机的简单控制应用比较多。简单控制是指对电动机进行启动,,制动,正反转控制和顺序控制。这类控制可通过继电器,光耦、可编程控制器和开关元件来实现。还有一类控制叫复杂控制,是指对电动机的转速,转角,转矩,电压,电流,功率等物理量进行控制。 电机在各行各业发挥着重要的作用,而电机转速是电机重要的性能指标之一,因而测量电机的转速和电机的调速,使它满足人们的各种需要,更显得重要,而且随着科技的发展,PWM调速成为电机调速的新方式。 随着数字技术的迅速发展,微控制器在社会的各个领域得到了广泛的应用,由于数字系统有着模拟系统所没有的优势,如抗干扰性强、便于和PC机相联、系统易于升级维护。 本设计是以单片机AT89S52和L298控制的直流电机脉宽调制调速系统。利用AT89S52芯片进行低成本直流电动机控制系统的设计,能够简化系统构成、降低系统成本、增强系统性能、满足更多应用场合的需要。系统实现对电机的正转、反转、急停、加速、减速的控制,以及PWM的占空比在LCD上的实时显示。 关键词:直流电机;AT89S52;PWM调速;L298

课程设计报告直流电机调速系统(单片机)

专业课程设计 题目三 直流电动机测速系统设计 院系: 专业班级: 小组成员: 指导教师: 日期:

前言 1.题目要求 设计题目:直流电动机测速系统设计 描述:利用单片机设计直流电机测速系统 具体要求:8051单片机作为主控制器、利用红外光传感器设计转速测量、检测直流电机速度,并显示。 元件:STC89C52、晶振(12MHz )、小按键、ST151、数码管以及电阻电容等 2.组内分工 (1)负责软件及仿真调试:主要由完成 (2)负责电路焊接: 主要由完成 (3)撰写报告:主要由完成 3.总体设计方案 总体设计方案的硬件部分详细框图如图一所示: 单片机 PWM 电机驱动 数码管显示 按键控制

一、转速测量方法 转速是指作圆周运动的物体在单位时间内所转过的圈数,其大小及变化往往意味着机器设备运转的正常与否,因此,转速测量一直是工业领域的一个重要问题。按照不同的理论方法,先后产生过模拟测速法(如离心式转速表) 、同步测速法(如机械式或闪光式频闪测速仪) 以及计数测速法。计数测速法又可分为机械式定时计数法和电子式定时计数法。本文介绍的采用单片机和光电传感器组成的高精度转速测量系统,其转速测量方法采用的就是电子式定时计数法。 对转速的测量实际上是对转子旋转引起的周期脉冲信号的频率进行测量。在频率的工程测量中,电子式定时计数测量频率的方法一般有三种: ①测频率法:在一定时间间隔t 内,计数被测信号的重复变化次数N ,则被测信号的频率fx 可表示为 f x =Nt(1) ②测周期法:在被测信号的一个周期内,计数时钟脉冲数m0 ,则被测信号频率fx = fc/ m0 ,其中, fc 为时钟脉冲信号频率。 ③多周期测频法:在被测信号m1 个周期内, 计数时钟脉冲数m2 ,从而得到被测信号频率fx ,则fx 可以表示为fx =m1 fcm2, m1 由测量准确度确定。 电子式定时计数法测量频率时, 其测量准确度主要由两项误差来决定: 一项是时基误差; 另一项是量化±1 误差。当时基误差小于量化±1 误差一个或两个数量级时,这时测量准确度主要由量化±1 误差来确定。对于测频率法,测量相对误差为: Er1 =测量误差值实际测量值×100 % =1N×100 % (2) 由此可见,被测信号频率越高, N 越大, Er1 就越小,所以测频率法适用于高频信号( 高转速信号) 的测量。对于测周期法,测量相对误差为: Er2 =测量误差值实际测量值×100 % =1m0×100 % (3) 对于给定的时钟脉冲fc , 当被测信号频率越低时,m0 越大, Er2 就越小,所以测周期法适用于低频信号( 低转速信号) 的测量。对于多周期测频法,测量相对误差为: Er3 =测量误差值实际测量值100%=1m2×100 % (4) 从上式可知,被测脉冲信号周期数m1 越大, m2 就越大,则测量精度就越高。

直流电机原理与控制方法

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。 发电机的原理则是电机的逆过程:原动机提供转矩,利用法拉第电磁感应产生直流电流。 如下图,比较清晰的说明了直流电动机的原理。 3直流电机重要特性 如下图,更加清晰的揭示了直流电机电流电压与转速转矩之间的关系。 我们可以得到直流电机的四个基本方程:

他励直流电动机工作特性的测定

实验一他励直流电动机工作特性的测定 一、实验目的 1、进一步熟悉他励直流电动机的起动和调速方法。 2、测定他励直流电动机的工作特性和机械特性。 二、预习要点 1、做固有特性实验时,为什么首先要找电动机的额定运行点?如何找I fN ? 2、调节同轴的直流发电机的电枢电流与励磁电流,为什么能起到调节电动机电磁转矩的作用? 三、实验仪器设备 校正过的直流电动机DJ23 一台直流电动机DJ15 一台电机导轨及转速表0~1800 r/min 一套直流毫安表200mA 二块直流安培表5A 二块三相电阻器D41、D42 二台白炽灯组二组注:DJ23的名牌参数: P N =355W、U N =220V、I N =2.2A、n N =1500r/min、U FN =220V、I FN <0.16A DJ15的名牌参数: W 185 P N =、V 220 U N =、A 06 .1 I N =、V 220 U FN =、 FN I

单片机控制直流电动机课程设计

目录 一、设计目的 二、设计任务和要求 三、设计原理分析 四、硬件资源及原理 五、硬件图 六、程序框图 七、程序 八、调试运行 九、仿真截图 十、设计心得体会

一、设计目的 1、通过单片机课程设计,熟练掌握C语言的编程方法,将理论联系到实践中,提高我们的动脑和动手的能力。 2、通过对单片机控制直流电动机控制系统的设计,掌握A/D转换、D/A转换的有关原理,加深对PWM波的理解和使用,同时对单片机的使用更加熟练,通过对简单程序的编写提高我们的逻辑抽象能力。 二、设计任务和要求 任务:采用单片机设计一个控制直流电动机并测量转速的装置。 要求: 1、通过改变A/D输入端的可变电阻来改变A/D输入电压,D/A输入检测量大小,进而改变直流电机的转速。 2、手动控制。在键盘上设置两个按键——直流电动机加速键和直流电机减速键。在手动状态下,每按一次键,电机的转速按照约定的速率改变。 3、键盘列扫描(4*6)。 三、设计原理分析 1. 设计思路 本文设计的直流PWM调速系统采用的是调压调速。系统主电路采用大功率GTR 为开关器件、H桥单极式电路为功率放大电路的结构。PWM调制部分是在单片机开发平台之上,运用汇编语言编程控制。由定时器来产生宽度可调的矩形波。通过调节波形的宽度来控制H电路中的GTR通断时间,以达到调节电机速度的目的。增加了系统的灵活性和精确性,使整个PWM脉冲的产生过程得到了大大的简化。设计以AT89C51单片机为核心,以键盘作为输入达到控制直流电机的启停、速度和方向,完成了基本要求和发挥部分的要求。在设计中,采用了PWM技术对电机进行控制,通过对占空比的计算达到精确调速的目的。本文介绍了直流电机的工作原理和数学模型、脉宽调制控制原理和H桥电路基本原理设计了驱动电路的总体结构,根据模型,利用PROTEUS软件对各个子电路及整体电路进行了仿真,确保设计的电路能够满足性能指标要求,并给出了仿真结果。 2、基本原理 主体电路:即直流电机PWM控制模块。PWM(脉冲宽度调制)是通过控制固定电压的直流电源开关频率,改变负载两端的电压,从而达到控制要求的一种电压调整方法。这部分电路主要由80C51单片机的I/O端口、定时计数器、外部中断扩展等控制直流电机的加速、减速,并且可以调整电机的转速,还可以方便的读

直流无刷电动机工作原理控制方法

直流无刷电动机工作原 理控制方法 Document number:PBGCG-0857-BTDO-0089-PTT1998

直流无刷电动机工作原理与控制方法 序言 由于直流无刷电动机既具有交流电动机的结构简单、运行可靠、维护方便等一系列优点,又具备直流电动机的运行效率高、无励磁损耗以及调速性能好等诸多优点,故在当今国民经济各领域应用日益普及。 一个多世纪以来,电动机作为机电能量转换装置,其应用范围已遍及国民经济的各个领域以及人们的日常生活中。其主要类型有同步电动机、异步电动机和直流电动机三种。由于传统的直流电动机均采用电刷以机械方法进行换向,因而存在相对的机械摩擦,由此带来了噪声、火化、无线电干扰以及寿命短等弱点,再加上制造成本高及维修困难等缺点,从而大大限制了它的应用范围,致使目前工农业生产上大多数均采用三相异步电动机。 针对上述传统直流电动机的弊病,早在上世纪30年代就有人开始研制以电子换向代替电刷机械换向的直流无刷电动机。经过了几十年的努力,直至上世纪60年代初终于实现了这一愿望。上世纪70年代以来,随着电力电子工业的飞速发展,许多高性能半导体功率器件,如GTR、MOSFET、IGBT、IPM等相继出现,以及高性能永磁材料的问世,均为直流无刷电动机的广泛应 用奠定了坚实的基础。 三相直流无刷电动机的基本组成 直流无刷永磁电动机主要由电动机本体、位置传感器和电子开关线路三部分组成。其定子绕组一般制成多相(三相、四相、五相不等),转子由永久磁钢按一定极对数(2p=2,4,…)组成。图1所示为三相两极直流无刷电机结构, 图1 三相两极直流无刷电机组成 三相定子绕组分别与电子开关线路中相应的功率开关器件联结,A、B、C相绕组分别与功率开关管V1、V2、V3相接。位 置传感器的跟踪转子与电动机转轴相联结。

直流电动机转速控制

直流电动机转速控制 王文玺 (北京交通大学机械与电子控制工程学院,北京) 摘要:通过对直流电动机控制系统的建模,再利用Matlab对建模后的系统进行分析,来加深对自动控制系统的理解。找到系统的输入、输出,理清经历各环节前后的信号变化,找出系统传递函数。 关键词:直流电动机、Matlab、建模、传递函数 1、直流电动机动态数学模型建立 1.1直流电机数字PID闭环速度控制,系统实现无静差控制。 这是一个完整的带PID算法的直流电动机控制系统。目标值为给定的期望值,期望值与被测输出结果形成的反馈做比较,得到误差信号。误差信号经过PID控制环节得到控制信号。继而经历驱动环节得到操作量,驱动量作用与对象即电动机然后得到输出信号即转速。转速通过传感器得到反馈信号。 1.2PID控制环节 1.3被控对象(直流电动机)的统一数学模型 信号类型一次为,输入信号为电压,然后电流、电流、转矩、转速,反馈信号为电压。

各环节的比例函数为: 1.3.1额定励磁条件下,直流电机的电压平衡关系: (Ud为外加电压,E 为感应电势,R a为电枢电阻 ,La为电枢电感,i a为电枢电流。) 拉氏变换后: (ra—L /R ,为电枢时间常数) 1.3.2直流电机的转矩平衡关系及拉氏变换: (Te 为电磁转矩,Tl 为负载转矩,B为 阻尼系数,J 为转动惯量,w为电机机 械转速,rm=J/B,为机械时间常数) 1.3.3电动机传递函数 可见直流电动机本身就是一个闭环系统,假设电机工作在空载状态,且机械时间常数远大于电枢时间常数,则电机传递函数可近似为: 1.4具体实例 电枢控制直流电动机拖动惯性负载的原理图,涉及的参数有:电压U为输入,转速为输出,R、L为电枢回路电阻、电感,K 是电动机转矩系数,K 是反电动势系数,K 是电动机和负载折合到电动机轴上的黏性摩擦系数,.厂是电动机和负载折合到电动机轴上的转动惯量。已知:R一2.0 Q,L:==0.5 H ,K = Kb一0.015,Kf一0.2 Nms,J— o.02kg.m 。 ( 取电压U为输入,转速叫为输出,由已知条件和原理图,根据直流电机的运动方程可以求出电动机系统的数学模型为:

单片机课程设计完整版《PWM直流电动机调速控制系统》

单片机原理及应用课程设计报告设计题目: 学院: 专业: 班级: 学号: 学生姓名: 指导教师: 年月日 目录

设计题目:PWM直流电机调速系统 本文设计的PWM直流电机调速系统,主要由51单片机、电源、H桥驱动电路、LED 液晶显示器、霍尔测速电路以及独立按键组成的电子产品。电源采用78系列芯片实现+5V、+15V对电机的调速采用PWM波方式,PWM是脉冲宽度调制,通过51单片机改变占空比实现。通过独立按键实现对电机的启停、调速、转向的人工控制,LED实现对测量数据(速度)的显示。电机转速利用霍尔传感器检测输出方波,通过51单片机对1秒内的方波脉冲个数进行计数,计算出电机的速度,实现了直流电机的反馈控制。 关键词:直流电机调速;定时中断;电动机;波形;LED显示器;51单片机 1 设计要求及主要技术指标: 基于MCS-51系列单片机AT89C52,设计一个单片机控制的直流电动机PWM调速控制装置。 设计要求 (1)在系统中扩展直流电动机控制驱动电路L298,驱动直流测速电动机。 (2)使用定时器产生可控的PWM波,通过按键改变PWM占空比,控制直流电动机的转速。 (3)设计一个4个按键的键盘。 K1:“启动/停止”。 K2:“正转/反转”。 K3:“加速”。 K4:“减速”。 (4)手动控制。在键盘上设置两个按键----直流电动机加速和直流电动机减速键。在

手动状态下,每按一次键,电动机的转速按照约定的速率改变。 (5)*测量并在LED显示器上显示电动机转速(rpm). (6)实现数字PID调速功能。 主要技术指标 (1)参考L298说明书,在系统中扩展直流电动机控制驱动电路。 (2)使用定时器产生可控PWM波,定时时间建议为250us。 (3)编写键盘控制程序,实现转向控制,并通过调整PWM波占空比,实现调速; (4)参考Protuse仿真效果图:图(1) 图(1) 2 设计过程 本文设计的直流PWM调速系统采用的是调压调速。系统主电路采用大功率GTR为开关器件、H桥单极式电路为功率放大电路的结构。PWM调制部分是在单片机开发平台之上,运用汇编语言编程控制。由定时器来产生宽度可调的矩形波。通过调节波形的宽度来控制H电路中的GTR通断时间,以达到调节电机速度的目的。增加了系统的灵活性和精确性,使整个PWM脉冲的产生过程得到了大大的简化。 本设计以控制驱动电路L298为核心,L298是SGS公司的产品,内部包含4通道逻辑驱动电路。是一种二相和四相电机的专用驱动器,即内含二个H桥的高电压大电流双全桥式驱动器,接收标准TTL逻辑电平信号,可驱动46V、2A以下的电机。可驱动2个电机,OUTl、OUT2和OUT3、OUT4之间分别接2个电动机。5、7、10、12脚接输入控制电平,控制电机的正反转,ENA,ENB接控制使能端,控制电机的停转。 本设计以AT89C52单片机为核心,如下图(2),AT89C52是一个低电压,高性能 8位,片内含8k bytes的可反复擦写的只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器(),器件采用的高密度、非易失性存储技术生产,兼容标准MCS-51指令系统,片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元,AT89C52单片机在电子行业中有着广泛的应用。 图(2) 对直流电机转速的控制即可采用开环控制,也可采用闭环控制。与开环控制相比,速度控制闭环系统的机械特性有以下优越性:闭环系统的机械特性与开环系统机械特性相比,其性能大大提高;理想空载转速相同时,闭环系统的静差(额定负载时电机转速降落与理想空载转速之比)要小得多;当要求的静差率相同时, 闭环调速系统的调速范

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