直流电动机常用的保护功能及方法

直流电动机常用的保护方法有短路保护、过载保护、欠励磁保护以及过电压保护等。较大功率的电动机还设有超速保护。各类保护的作用和保护要求及方法见表。表直流电动机常用的保护功能及方法保护类别作用保护要求及方法短路保护用以在母线或电动机内部发生短路时快速切断电路，以防设备受到损伤(1)可采用熔断器或具有瞬时动作脱扣器的断路器进行短路保护；(2)也可采用过电流继电器作用到接触器而切断电路的保护方式；(3)功率较大或采用晶闸管变流装置供电的电动机应采用快速断路器作短路保护过载保护用以防止电动机超过允许的过载而受到损伤(1)功率在1kW以上的电动机应设过载保护，7. 5kW以上的电动机最好采用内装热元件的过载保护；

(2)过载保护可采用带热脱扣器的断路器或通过过电流继电器作用到接触器而切断电路失磁保护（欠励磁保护）用以防止电动机励磁电流过小而导致电动机超速等故障除串励电动机外，每台直流电动机都应装设欠励磁保护装置，一般采用高返回系数的电流继电器，其动作值通常整定为电动机额定励磁电流（不需要弱磁调速时）或最小励磁工作电流（需要弱磁调速时）的80%～85%。也常采用磁场失

压继电器作失压保护过电压保护用以防止电动机电枢电压超过允许值而造成换向器片间击穿等故障采用电压继电器作过电压保护，其动作值一般整定在电动机电枢额定电压的110%～115% 超速保护用以防止电动机超过允许的转速而损坏较大功率的电动机或运转中有可能超速的电动机均应装设超速保护，超速保护一般采

用离心式速度继电器，其动作值通常整定在电动机最高工作转速的110%～115%。直流电动机

电动机常见故障分析与维修

直流电动机常见故障分析与维修 1.引言电动机在人们的工农业生产中发挥着巨大的作用，给人们的生活带来了极大的便利。直流电动机虽然结构较复杂，使用与维护较麻烦，价格较贵,但是由于其具有调速性能好，起动转矩大等优点, 本文分析了电动机的结构、工作原理以及在工作中的常见故障，并给出了一些日常维护的方法。 2.直流电动机的原理、结构与拆装 2.1直流电动机的工作原理当把直流电动机的电刷A、B接到直流电源上时，从图2.1可以看出,电刷A是正电位，Ｂ是负电位，在N极范围内的导体ab中的电流是从a流向b,在S极范围内的导体ｃｄ中的电流是从ｃ流向d。前面已经说过，载流导体在磁场中要受到电磁力的作用，因此，ａｂ和cd两导体都要受到电磁力Fde的作用。根据磁场方向和导体中的电流方向，利用电动机左手定则判断,aｂ边受力的方向是向左,而cｄ边则是向右。由于磁场是均匀的,导体中流过的又是相同的电流,所以，ab边和cｄ边所受电磁力的大小相等。这样,线圈上就受到了电磁力的作用而按逆时针方向转动了。当线圈转到磁极的中性面上时,线圈中的电流等于零，电磁力等于零，但是由于惯性的作用，线圈继续转动。线圈转过半州之后,虽然aｂ与cｄ的位置调换了，aｂ边转到S极范围内,ｃｄ边转到N极范围内,但是，由于换向片和电刷的作用，转到Ｎ极下的cd边中电流方向也变了，是从d流向ｃ,在S极下的ab边中的电流则是从ｂ流向a。因此，电磁力Fｄc的方向仍然不变,线圈仍然受力按逆时针方向转动。可见，分别处在Ｎ、S极范围内的导体中的电流方向总是不变的，因此,线圈两个边的受力方向也不变,这样，线圈就可以按照受力方向不停的旋转了,通过齿轮或皮带等机构的传动，便可以带动其它工作机械。图2．1 从以上的分析可以看到，要使线圈按照一定的方向旋转，关键问题是当导体从一个磁极范围内转到另一个异性磁极范围内时(也就是导体经过中性面后),导体中电流的方向也要同时改变。换向器和电刷就是完成这

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

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

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：

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

直流电机的维护保养

直流电机的维护保养 1．短期维护轧钢企业现场工况条件比较恶劣，如维护保养不当，就会出现直流电机换向变差的情况。根据现场实际工况条件优选碳刷，正确调整碳刷，可以使电机恢复正常的换向，确保电机的正常运行。 (1)碳刷的选用碳刷的选用应综合其材料类别、电阻系数、密度、允许电流密度、允许速度、抗弯强度、硬度等技术参数进行优选。如一台Z450-4B直流电机，额定功率700kW，额定电流1240A，最高转速1400r/min。该电机实际负荷为90％额定值，原随机配备的某牌号碳刷，在使用中表面油化，换向器表面出现黑色碳膜，碳刷磨损消耗很大，使用寿命不足1个月。经分析，选拜了一种电阻系数、密度、抗弯强度、允许电流密度及线速度较之原来均有提高的碳刷（表1）。磨合后，换向器表面重新形成良好的氧化膜，碳刷使用寿命达到了半年左右。表1 (2)碳刷数量的最优配置直流电机中碳刷数量应满足国标规定的负荷能力。按照《Z系列中型直流电动机技术条

件》ZBK23 001-89中的要求，金属轧机用直流电动机应能承受如下连续过载：①在额定电压、转速下，带115％额定负载连续运行；②在额定电压、转速、负载连续运行之后，紧接着以125%额定负载运行2h。如某Z400-4B直流电机，额定功率400kW，额定电流715A。电机共有4个刷握杆，每个刷握杆上安装了6只碳刷，碳刷表面尺寸为25mm×32mm。那么碳刷设计工作面积（c m2）为：单只碳刷表面积×每个刷握杆上的碳刷数量×电机极对数= 25×32×6×2=9600mm2=96cm2 在125%额定负载下，碳刷的工作电流密度为：715A×l.25÷96cm2=9.3A/cm2，在碳刷理论最佳工作电流密度8～12A/cm2的范围内。但在实际使用中，该电机最大负荷电流仅为600A，也就是说，该电机碳刷最大工作电流密度为：600A=96cm2=6.25A/cm2。远低于碳刷理论最佳工作电流密度的下限值8A/cm2。碳刷工作电流密度过小，会造成电机换向器表面出现线状和槽状刻痕，缩短换向器的车削处理周期，缩短电机的使用寿命。反之，碳刷工作电流密度过大，则会造成碳刷及换向器表面发热、换向火花大。如表2对碳刷数量进行调整后，有效地避免了换向器表面的现状和槽状刻痕现象。表2 (3)碳刷的布置直流电机换向器刷握杆上的碳刷一般是平均布置的。但在需要对碳刷数量进行调整时，

直流电动机转速控制系统设计

摘要当今，自动化控制系统已经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。特别是在直流电动机广泛应用的电气传动领域，起到至关重要的作用。直流电动机因为具有良好的调速性能和比较大的起动转矩，一直被应用在电气领域，尤其是在需要调速性能很高的场所。在制造业、工农业自动化、铁路与运输等行业都被广泛的应用，随着市场的竞争力，对直流电动机的需求也越来越高，同时对直流电动机的调速性能也有了更高的要求。因此，研究直流电动机转速控制系统的调速性能有着很重要的意义。在本次的设计中采用PWM控制直流电动机转速。PWM脉冲受到PID算法的控制，被用来控制直流电动机的转速。同时利用安装在直流电动机转轴上的光电式传感器，将直流电动机的转速转换成脉冲信号，反馈到单片机，形成闭环反馈控制系统，改变不同占空比的PWM脉冲就可以实现直流电动机转速控制。本论文对每一个方案的选择都进行详细的论述，在软件和硬件部分都进行了模块化。硬件部分首先给出一个以AT89S52单片机为核心的整体结构图，并对驱动电路、显示电路等模块进行详细的阐述。在软件部分给出整体程序流程图，对PWM 程序、PID算法程序、显示程序等模块详细的阐述。本次系统设计的具有抗干扰能力强、性价比高、维修简单方便等优点。关键词：PWM；单片机；直流电动机；转速控制

Abstract Nowadays, automatic control system has been widely used and greatly developed in all walks of life. As the dominant part of electric drive, direct current (DC) control plays an important role in modern production, especially in the DC motor is widely used in the field of electric transmission. DC motor because of its good speed control performance and relatively large starting torque, has been applied in the electrical field, especially in the high speed performance requirements of the occasion. Is widely used in the manufacturing industry, industry and trade of agricultural automation, rail and transit industry, with the competitiveness of the market, the demand of DC motor is also more and more high, also of the DC motor speed performance also has the higher requirements. Therefore, it is very important to study the speed control performance of the DC motor speed control system. In this design, using PWM control DC motor speed. PWM pulse is controlled by the PID algorithm, PWM is used to control the speed of DC motor. At the same time, the hall sensor mounted on the rotational shaft of the DC motor, the DC motor speed is converted into a pulse signal, feedback to the microcontroller, form a closed loop feedback control system, changing the duty ratio of the PWM pulse can realize DC motor speed control. In this paper, the choice of each program are discussed in detail, in both the software and hardware parts are modular. In the part of hardware, we first give a whole structure diagram with AT89S52 single chip microcomputer as the core, and elaborate the driving circuit, display circuit and other modules in detail. In the software part gives the overall program flow chart, the PWM program, PID algorithm program, display program, and other modules are described in detail. The system design has the advantages of strong anti-interference ability, high cost performance, easy maintenance and so on. Key Words: PWM; microcomputer; DC motor; speed control

电动机保养与维护

电动机日常保养维护制度电动机就就是利用电磁感应原理,将电能转化为机械能得一种旋转得电气设备。常用得电动机可以分为:交流、直流与交直流两用电动机。交流电动机包括同步电动机与异步电动机。异步电动机又可分为三相交流异步电动机、单相异步电动机。企业中大多数为三相异步电动机,三相异步电动机又分为绕线式与鼠笼式。电动机整体形状就是一个圆柱体,主要部件有转子与定子。定子就是一对能产生磁场得固定电磁极。装在定子中间得就是一个能转动得电磁体叫转子。转子就是由特种材料作成得圆柱体,套在电动机轴上。异步电动机在运行过程中，由于许多原因常常会出现各种故障,影响工厂得正常生产。为此,正确使用与维护电动机得运转,了解电动机发生故障得主要现象,限制故障得扩大,及时加以排除，对保证完成或提前完成生产任务就是十分重要得。时间就就是产量，产量就就是效益,所以准确快速得找到故障原因，以最快速度排除故障、恢复生产,也就保证了工厂生产得效益。电动机日常维护保养得目得:应用到工作实践中,避免或减少电动机烧坏，加强电动机得管理水平，做好定期检查,就能大大减少电动机故障与事故,从而提高生产效率、减少维修费用,保障生产安全顺利进行。一、电动机得日常检查得要素电动机由定子架、绕组及绝缘材料、转子、两端轴承及端盖等组成,比较简单。电动机故障得常见原因有:电源断相、电压或频率不对;绕组短路、断路、接地；轴承运转不良；内、外部脏,散热不好(外部涂油漆太厚也就是散热不好得原因）,与自带冷却风扇坏，通风不畅;与机械装备连接不良;长期高负荷运行;环境温度高等等。 1、保持电动机得清洁电动机在运行中，进风口周围至少3米内不允许有尘土、水渍与其她杂物,以防止吸进电动机内部,形成短路介质,或损坏导线绝缘层,造成匣间短路，电流增大,温度升高而烧毁电动机。所以，要保证电动机有足够得绝缘电阻，以及良好得通风冷却环境,才能使电动机保持长期得安全、稳定运行状态。

直流电机原理与控制方法

电机简要学习手册 2015-2-3

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：

电动机维修保养标准规范

1．目的为保证设备的正常运转，能正确、科学地检修。 2．适用范围本程序规定了电动机维修保养标准操作方法，适用于中、小型交、直流电动机的维护和检修。 3. 职责设备维修人员负责本程序的实施。 4．检修类别检修类别检修类别分小修、中修、大修。检修间隔期表1 5．检修内容小修检查轴承油质、油量和油环，更换润滑脂。检查及处理电动机引线的连接情况和绝缘包扎情况。检查处理电动机外壳的接地线。

检查清理滑环和换向器，调整或更换电刷。测量定、转子线圈及电缆线路的绝缘电阻，如果阻值低，要进行干燥处理。检查清扫电动机的开关、保护、信号、通风、冷却等附属装置。中修包括小修内容清扫定子、转子绕组、铁芯以及通风沟内的积尘污垢。检查定子线圈(磁极线圈)和槽楔的绝缘有否松动，铁芯有否松动变色，以及与转子有无磨擦现象，必要时进行刷漆、干燥、焊接、绑扎等绝缘处理。检查转子鼠笼条（或线圈），端环有无断裂，转子平衡块以及风扇螺钉情况，防松装置是否完整。检查电枢线圈有否断线，电枢绕组线圈与整流片间的焊接是否牢固，修整流子表面检查电枢线圈对地的绝缘电阻。检查和更换轴承、风叶、风罩。检查防爆电动机的接合面有否因裂纹磨损、腐蚀等原因而失去防爆性能，必要时测量防爆间隙。电动的组装、喷漆、防腐及其组装前后的电导规定试验，经过检修后的电动机，应进行空载和起动试验。大修包括中修内容拆开电动机所有零部件进行清洗、防腐、油漆。

铁芯的紧固处理。更换定、转子部分或全部线圈，并进行浸漆和干燥处理。更换损坏的集电环，换向器(整流子)，并精车、接槽和磨光。清扫紧固励磁装置（硅励磁装置），并进行必要的测试。刷架、刷握装置的分解和检修，更换损坏和修整弹簧。组装，进行规定的试验。试运转。 6．检修前的准备技术准备做好设备说明书、技术标准、图样等技术资料的准备，应熟悉电动机的各项技术指标和性能，掌握其结构组成和接线方式。应了解设备的性能，并测试数据(包括：主要技术参数、绝缘电阻、耐压试验、电流、电压、泄漏电流、各部升温、振动、轴窜量等) 材料准备电气材料，更换件。检测仪器、拆装工具等。安全技术准备对所有公用器具、检测仪器仪表、保护设施等进行检查，保证其精度并且安全可靠。现场检修应根据环境条件，做好防火、防爆、防毒、防高温等安全措施。

直流电动机控制系统设计

X X X X X学院题目：直流电动机控制系统学院 XXXXXX学院专业自动化班级 XX班姓名 XXX 学号 XXXXX 指导老师 XXX 2012年 12 月 25 日 1、设计题目：直流电动机控制系统 1、前言近年来，随着科技的进步，电力电子技术得到了迅速的发展，直流电机得到了越来越广泛的应用。直流它具有优良的调速特性,调速平滑、方便,调速范围广;过载能力大,能承受频繁的冲击负载,可实现频繁的无级快速起动、制动和反转;需要能满足生产过程自动化系统各种不同的特殊运行要求，从而对直流电机的调速提出了较高的要求，改变电枢回路电阻调速，改变电枢电压调速等技术已远远不能满足要求，这时通过PWM方式控制直流电机调速的方法应运而生。采用传统的调速系统主要有以下缺陷：模拟电路容易随时间漂移，会产生一些不必要的热损耗，以及对噪声敏感等。而在用了PWM技术后，避免了以上的缺陷，实现了用数字方式来控制模拟信号，可以大幅度降低成本和功耗。另外，由于PWM 调速系统的开关频率较高,仅靠电枢电感的滤波作用就可获得平稳的直流电流,低速特性好；同样,由于开

关频率高,快速响应特性好,动态抗干扰能力强,可以获得很宽的频带;开关器件只工作在开关状态,主电路损耗小,装置效率高。PWM 具有很强的抗噪性，且有节约空间、比较经济等特点。 2、系统设计原理脉宽调制技术是利用数字输出对模拟电路进行控制的一种有效技术，尤其是在对电机的转速控制方面，可大大节省能量，PWM控制技术的理论基础为：冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同，使输出端得到一系列幅值相等而宽度不相等的脉冲，用这些脉冲来代替正弦波或其他所需要的波形。按一定的规则对各脉冲的宽度进行调制，既可改变逆变电路输出电压的大小，也可改变输出频率。直流电动机的转速n和其他参量的关系可表示为（1）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。 3、方案选择及论证 3.1、方案选择 3.1.1、改变电枢回路电阻调速可以通过改变电枢回路电阻来调速，此时转速特性公式为 n=U-【I(R+Rw)】/KeФ （2）式中Rw为电枢回路中的外接电阻（Ω）。当负载一定时，随着串入的外接电阻Rw的增大，电枢回路总电阻R= (Ra+Rw)增大，电动机转速就降低。Rw的改变可用接触器或主令开关切换来实现。这种调速方法为有级调速，转速变化率大，轻载下很难得到低速，

电动机技术发展、工作原理及维护

毕业设计(论文) G RADUATE D ESIGN(T HESIS) 设计（论文）题目电动机技术发展、工作原理及维护学生学习中心太原理工大学专业矿山机电层次二〇一四年八月六日

引言近几十年来，随着电力电子技术、微电子技术及现代控制理论的发展，中、小功率电动机在工农业生产及人们的日常生活中都有极其广泛的的应用。特别是乡镇企业及家用电器的迅速，更需要大量的中小功率电动机。由于这种电动机的发展及广泛的应用，它的使用、保养和维护工作也越来越重要。本文主要介绍了电动机技术发展及现状、工作原理、电动机的运行维护。关键词：技术现状工作原理运行维护

第一章电动机技术发展及现状电机是利用电磁感应原理工作的机械。随着生产的发展而发展的，反过来，电机的发展又促进了社会生产力的不断提高。从19世纪末期起，电动机就逐渐代替蒸汽机作为拖动生产机械的原动机，一个多世纪以来，虽然电机的基本结构变化不大，但是电机的类型增加了许多，在运行性能，经济指标等方面也都有了很大的改进和提高，而且随着自动控制系统和计算机技术的发展，在一般旋转电机的理论基础上又发展出许多种类的控制电机，控制电机具有高可靠性﹑好精确度﹑快速响应的特点，已成为电机学科的一个独立分支。它应用广泛，种类繁多。性能各异，分类方法也很多。电动机的功能是将电能转换成机械能，它可以作为拖动各种生产机械的动力，是国民经济各部门应用最多的动力机械，也是最主要的用电设备，各种电动机消耗的电能占全国总发电量的60%-70%。另一种分类方法是按照电机的结构或转速分类,可分为变压器和旋转电机.根据电源电流的不同旋转电机又分为直流电机和交流电机两大类.交流电机又分为同步电机和异步电机。在现代化工业生产过程中，为了实现各种生产工艺过程，需要各种各样的生产机械。拖动各种生产机械运转，可以采用气动，液压传动和电力拖动。由于电力拖动具有控制简单﹑调节性能好﹑耗损小﹑经济，能实现远距离控制和自动控制等一系列优点，因此大多数生产机械都采用电力拖动。按照电动机的种类不同，电力拖动系统分为直流电力拖动

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。

直流电机的保养

大型直流电动机的维护和管理时间:2010-06-20来源:本站整理作者:电工之家大型直流电动机系指电枢直径超过1m的直流电动机,因其结构复杂、价格昂贵、对使用环境要求高、维修周期长,一旦出现重大故障就会造成经济损失。因此,加强对大型直流电动机的维护和管理工作势在必行。一、大型直流电动机的维护对于24h连续使用的大型直流电动机,停机定期维护期一般为7~10天,平时应对电机负载的变化情况、换向器表面质量、火花的状态、绕组的温度及风、水、油系统等诸方面因素作好记录。维护工作主要有以下几方面。 1.换向器 (1)吹扫和清擦换向器表面,保证清洁。 (2)建立电机负载合理分配的生产工艺,保证换向器表面建立良好的薄膜(又称氧化膜)。发现换向器表面状态恶化,火花较大,应考虑停车,用细砂纸打磨其表面,使之重新建立起氧化膜。 (3)检查云母槽是否清洁,换向片棱角应光滑无毛刺。 (4)在保证换向器表面质量的条件下,还需要在日常运行中,仔细地观察和监视换向火花。通常情况下,点状、粒状火花(呈白色或微带蓝色和黄色)是稀疏而均匀地分布在大部分电刷上,属于正常换向火花。而响声状、火球或飞溅状火花(呈暗黄色、红色或绿色)属于有害火花。当环火状火花发生时,电机不宜继续运行。 2.电刷、滑动接触 (1)用空压气吹净电刷、刷盒和换向器上的碳粉。

(2)检查电刷接触弧面是否有烧灼点,接触面是否均匀、光滑,如有缺陷应立即更换。 (3)检查电刷在刷盒内是否浮动灵活。 (4)检查电刷的压力大小是否均匀适当,通常情况下电刷压力为 (1.76~2.25)×104Pa,根据电刷的截面积算出每个电刷压力,再与实际测出的压力进行比较。无论电刷的长短,其压力都应达到要求。 (5)检查电刷的磨损高度,当电刷磨损到原高度的1/3时应予更换。需要注意:电刷一次性更换数量不宜过多,成批更换电刷易破坏原换向器表面的氧化膜。只需将磨短的或有问题的电刷换下即可。在同一台电机上,绝不允许使用不同牌号的电刷,即使同一牌号的电刷,因制造时间不同,性能也有明显差异,所以也不允许使用。 (6)检查刷辫的固定是否可靠,电刷振动和压力不均都容易引起各电刷电流分配不均。 (7)检查刷盒压脚和弹簧是否软化或断裂。 3.电机绕组 (1)送电前应对绕组进行绝缘电阻的测量(用l000V兆欧表),绝缘电阻值一般不应低于R=V/(1000 P/100) (MΩ)的数值,V为电机绕组的额定电压(V),P为电机的额定功率(kW)。但最小值≥0.5MΩ。如测量绝缘电阻较低,则应进行干燥处理。 (2)检查绕组与机座的连接线是否有绝缘损伤或相互短路等情况。 (3)注意观察主极绕组和换向极绕组的温升是否正常。

直流电动机的PWM调压调速原理

直流电动机的PWM调压调速原理直流电动机转速N的表达式为：N=U-IR/Kφ 由上式可得，直流电动机的转速控制方法可分为两类：调节励磁磁通的励磁控制方法和调节电枢电压的电枢控制方法。其中励磁控制方法在低速时受磁极饱和的限制，在高速时受换向火花和换向器结构强度的限制，并且励磁线圈电感较大，动态响应较差，所以这种控制方法用得很少。现在，大多数应用场合都使用电枢控制方法。对电动机的驱动离不开半导体功率器件。在对直流电动机电枢电压的控制和驱动中，对半导体器件的使用上又可分为两种方式：线性放大驱动方式和开关驱动方式。线性放大驱动方式是使半导体功率器件工作在线性区。这种方式的优点是：控制原理简单，输出波动小，线性好，对邻近电路干扰小；但是功率器件在线性区工作时由于产生热量会消耗大部分电功率，效率和散热问题严重，因此这种方式只用于微小功率直流电动机的驱动。绝大多数直流电动机采用开关驱动方式。开关驱动方式是使半导体器件工作在开关状态，通过脉宽调制PWM 来控制电动机电枢电压，实现调速。在PWM调速时，占空比α是一个重要参数。以下3种方法都可以改变占空比的值。（1）定宽调频法这种方法是保持t1不变，只改变t2，这样使周期T（或频率）也随之改变。（2）调频调宽法这种方法是保持t2不变，只改变t1，这样使周期T（或频率）也随之改变。（3）定频调宽法这种方法是使周期T（或频率）保持不变，而同时改变t1和t2。前两种方法由于在调速时改变了控制脉冲的周期（或频率），当控制脉冲的频率与系统的固有频率接近时，将会引起振荡，因此这两种方法用得很少。目前，在直流电动机的控制中，主要使用定频调宽法。直流电动机双极性驱动可逆PWM控制系统双极性驱动则是指在一个PWM周期里，作为在电枢两端的脉冲电压是正负交替的。双极性驱动电路有两种，一种称为T型，它由两个开关管组成，采用正负电源，相当于两个不可逆控制系统的组合。但由于T型双极性驱动中的开关管要承受较高的反向电压，因此只用在低压小功率直流电动机驱动。另一种称为H型。 H型双极性驱动一、显示接口模块方案一：液晶显示器也是一种常用的显示器件。它的优点是功耗低，寿命长，本身无老化问题，显示信息量大（可以显示字母和数字），在显示字符上没有限制。但价格高，接口电路较为复杂。其只在一些（袖珍型）设备上作为显示之用。

大型直流电动机维护的注意事项

大型直流电动机维护的注意事项对于24h连续使用的大型直流电动机，停机定期维护期一般为7～10天，平时应对电机负载的变化情况、换向器表面质量、火花的状态、绕组的温度及风、水、油系统等诸方面因素作好记录。维护工作主要有以下几方面。 1．换向器 (1)吹扫和清擦换向器表面，保证清洁。 (2)建立电机负载合理分配的生产工艺，保证换向器表面建立良好的薄膜（又称氧化膜）。发现换向器表面状态恶化，火花较大，应考虑停车，用细砂纸打磨其表面，使之重新建立起氧化膜。 (3)检查云母槽是否清洁，换向片棱角应光滑无毛刺。 (4)在保证换向器表面质量的条件下，还需要在日常运行中，仔细地观察和监视换向火花。通常情况下，点状、粒状火花（呈白色或微带蓝色和黄色）是稀疏而均匀地分布在大部分电刷上，属于正常换向火花。而响声状、火球或飞溅状火花（呈暗黄色、红色或绿色）属于有害火花。当环火状火花发生时，电机不宜继续运行。 2．电刷、滑动接触 (1)用空压气吹净电刷、刷盒和换向器上的碳粉。 (2)检查电刷接触弧面是否有烧灼点，接触面是否均匀、光滑，如有缺陷应立即更换。 (3)检查电刷在刷盒内是否浮动灵活。

(4)检查电刷的压力大小是否均匀适当，通常情况下电刷压力为(1.76～2.25)#times;104Pa，根据电刷的截面积算出每个电刷压力，再与实际测出的压力进行比较。无论电刷的长短，其压力都应达到要求。 (5)检查电刷的磨损高度，当电刷磨损到原高度的1/3时应予更换。需要注意的是电刷一次性更换数量不宜过多，成批更换电刷易破坏原换向器表面的氧化膜。只需将磨短的或有问题的电刷换下即可。在同一台电机上，绝不允许使用不同牌号的电刷，即使同一牌号的电刷，因制造时间不同，性能也有明显差异，所以也不允许使用。 (6)检查刷辫的固定是否可靠，电刷振动和压力不均都容易引起各电刷电流分配不均。 (7)检查刷盒压脚和弹簧是否软化或断裂。

直流电动机双闭环控制系统设计与分析[设计+开题+综述]

开题报告电气工程与自动化直流电动机双闭环控制系统设计与分析一、选题的背景与意义随着现代工业的快速发展，在调速领域中，双闭环的控制理念已经得到了越来越广泛的认同。由于其动态响应快,静态性能良好,抗干扰能力强,因而在工程设计中被广泛地采用[1]。现在直流调速理论发展得比较成熟,但要真正设计好一个双闭环调速系统并应用于工程设计却有一定的难度[2]。 PID（即：比例-积分-微分）控制器是最早发展起来的控制理论之一，由于它具有算法结构简单、鲁棒性好、可靠性高等优点，在工业控制中90％是采用PID控制系统 [3]。然而，在越来越复杂的工业过程中，常常难以确定其精确数学模型，无法从理论上准确设计PID 控制器的相应参数。此外，在实际的生产现场过程中，由于受到现场环境及运行工况的变化等因素的困扰，常规的PID设计方法往往整定欠佳，性能不良，对运行工况的适应性较差，很难满足对生产过程的控制性能和产品质量的要求。群体智能算法(Swarm Intelligence Algorithm) [4]是近十几年发展起来的智能仿生算法，其基本思想是模拟自然界生物的群体行为来构造随机优化算法。其中由美国学者Kennedy 和Eberha提出的粒子群优化算法(particle swarill optimization，PSO) 计算快速收敛，不易陷入局部最优，而且所需参数少且易于实现。因此，粒子群及改进的粒子群优化算法在PID参数整定中的应用近几年也得到了极大关注和重视。二、研究的基本内容与拟解决的主要问题： 1、基本内容本课题主要研究直流电动机双闭环控制系统设计与分析，并通过粒子群优化算法（PSO）用于双闭环PID调节控制的方法对系统进行设计和仿真。双闭环PID控制系统设置了转速调节器(ASR)和电流调节器(ACR), 分别调节转速和电流, 两者实行串级连接, 且都带有输出限幅电路。由于调速系统的主要被控量是转速, 故把转速环作为外环, 以抑制电网电压扰动对于转速的影响, 把由电流环作为内环, 以实现在最大电流约束下的转速过渡过程最快最优控制。直流电动机双闭环控制系统原理见图1所示。 III

电动机保养与维护

电动机日常保养维护制度电动机就是利用电磁感应原理，将电能转化为机械能的一种旋转的电气设备。常用的电动机可以分为：交流、直流和交直流两用电动机。交流电动机包括同步电动机和异步电动机。异步电动机又可分为三相交流异步电动机、单相异步电动机。企业中大多数为三相异步电动机，三相异步电动机又分为绕线式和鼠笼式。电动机整体形状是一个圆柱体，主要部件有转子和定子。定子是一对能产生磁场的固定电磁极。装在定子中间的是一个能转动的电磁体叫转子。转子是由特种材料作成的圆柱体，套在电动机轴上。异步电动机在运行过程中，由于许多原因常常会出现各种故障，影响工厂的正常生产。为此，正确使用与维护电动机的运转，了解电动机发生故障的主要现象，限制故障的扩大，及时加以排除，对保证完成或提前完成生产任务是十分重要的。时间就是产量，产量就是效益，所以准确快速的找到故障原因，以最快速度排除故障、恢复生产，也就保证了工厂生产的效益。电动机日常维护保养的目的：应用到工作实践中，避免或减少电动机烧坏, 加强电动机的管理水平，做好定期检查，就能大大减少电动机故障和事故，从而提高生产效率、减少维修费用，保障生产安全顺利进行。一、电动机的日常检查的要素电动机由定子架、绕组及绝缘材料、转子、两端轴承及端盖等组成，比较简单。电动机故障的常见原因有：电源断相、电压或频率不对；绕组短路、断路、接地；轴承运转不良；内、外部脏，散热不好（外部涂油漆太厚也是散热不好的原因），和自带冷却风扇坏，通风不畅；与机械装备连接不良；长期高负荷运行; 环境温度高等等。 1、保持电动机的清洁电动机在运行中，进风口周围至少3米内不允许有尘土、水渍和其他杂物, 以防止吸进电动机内部，形成短路介质, 或损坏导线绝缘层，造成匣间短路，电流增大，温度升高而烧毁电动机。所以, 要保证电动机有足够的绝缘电阻，以及良好的通风冷却环境，才能使电动机保持长期的安全、稳定运行状态。