第一章-直流电动机及其控制.ppt

1、第一章直流电动机和控制1.1直流电动机及其基本结构，I，概述，应用：1高精度位置伺服系统；2种大型扭矩设备，如轧机、电气化铁路拖拉机、起重机等；3高精度调速系统；4航天器和直流电源专用的其他情况。优点：1)速度调节范围广，稳定运行速度范围大。扭矩大。3)控制方法简单，控制装置可靠性高。缺点：人工费、昂贵的费用、运行时整流子需要经常修理，寿命短(350400h)。特殊点：二，结构，按运动状态：定子和转子两部分。根据功能：磁极、电枢绕组、换向器和刷子三部分。磁极在定子，电枢绕组在转子。换向器在转子上，刷子在定子上。1 .极和定子铁芯，功能：磁场产生电磁直流电动机：直流电源产生恒定磁场，应用：功率大

2、，大中型电动机。永磁电机：由永磁产生恒定磁场。优点：体积小、重量轻、结构紧凑。缺点：磁场弱。应用：小型和小型电动机。2 .电枢绕组和电枢铁芯，电枢绕组：电磁转矩和发电机的电势。马达的中心和轮毂。电枢绕组的制造方法是预先制作绝缘的铜导线，放置芯内部的绝缘层，然后插入绕组。每个绕组元素的两个末端(簧片)按一定的规律连接到换向器。直流电枢绕组本身形成了自己的闭环。3 .换向器和刷子装置，换向器在转子上。刷子在定子上。功能将笔刷的直流变更为绕组内部的交流。第三，图形符号，1.2马达的磁性材料，1.2.1铁磁材料能产生磁场，在磁场中受到力的作用。铁磁材料特性1)磁导率，真空磁导率为0的20006000倍

3、。2)根据磁场的强度，不是一定的量。3)有临界温度居里点，高于此温度，磁导率下降到真空磁导率。，Br:残留磁密度(简单剩下的磁)Hc:矫顽力。脱字曲线或脱字曲线：第二象限或第四象限的磁滞回线部分。软磁材料：磁滞回线狭窄，渗透率高。硅钢片，纯铁，铸钢等。常用作电动机、变压器核心。硬磁性材料：矫顽力大，磁滞线宽大。用永磁商用。b的变化落后于h的变化。磁滞损耗：铁磁物质是在交变磁场下磁化反复时产生热量而产生的损失。滞环损失与频率f成正比，滞环的面积越大，滞环损失也越大。涡流损耗：铁磁性材料在交变外磁场中时，铁的心脏也产生涡流，涡流在内核中发生的热损耗。芯使用带片状和绝缘薄膜的材料的层压压力，以减少涡

4、流损耗。芯损耗(铁消耗):磁滞损耗和涡流损耗。单位质量的铁消耗：1.3直流电动机工作原理，1.3.1电磁力定律和电磁力定律电磁力定律大小：方向：左手定律，马达产生扭矩的条件：同性极下电流相等。异性(相邻)极下的电流是相反的。直流电动机保持恒定方向转矩的条件：在每个极下导体的电流方向必须保持不变。电磁感应定律大小：方向：右手定律，1.3.2直流电动机工作原理，1，模型电动机，换向器的作用：当导体从一个极移动到相邻异性的极时，改变导体的电流方向，在每个极下保持电流的方向不变，使马达继续旋转。拐角范围小，不需要换向器。变更笔刷电压的极性。现有问题：扭矩小，波动大。原因：灯数少(1转)，磁路为空气，磁

5、密度低。第二，环绕直流电机环芯，多绕组。双管齐下。存在的问题：1)环芯内部没有磁场，内部导体没有电磁力，铜的利用率低。2)制造困难，工艺性和经济性不好。，3，鼓形绕组，1.5直流电动机特性和控制方法，直流电动机布线，1.5.1直流电动机基本关系，1，电磁转矩和电枢逆电线力，一导线电磁转矩，一导线电磁转矩，一. 5.1直流电动机基本关系，一，电磁转矩和电枢电枢逆转位是通过电磁感应法将一根电线的电势加上电枢绕组感应电位，然后在马达上称为电枢逆转位。反电动势系数使用国际单位制(SI)。其次，转矩平衡方程作为转子力和力学定律动态转矩平衡方程是动态的。静态转矩平衡方程，第三，电压平衡方程电枢绕组有磁感和

6、电阻，旋转时电枢有感应电位，称为电枢逆位，因此电枢等效电路。3、电压平衡方程式动态电压平衡方程式动态：4个主要关系、Ke和Kt的关系马达电源输入电力中，马达的总机械电源电枢绕组的热功率是能量守恒定律：1.5.2直流马达的静态性质和控制方法、静态电枢等效电路图为静态时，电枢电流直流电动机中的电流与速度相关。使用自下而上旋转速度：静态直流电动机速度另一种表达静态特性表达式、速度调节：开环速度调节方法：电枢电压变化、磁通、电枢电路电阻。电枢控制：磁场控制：输入量为磁通量、励磁电流或励磁电压。第二，在电枢控制时机械特性磁通量保持不变，在电枢电压为常数或参数时速度与电磁转矩的关系。表达式图像：挠度线。倾

7、斜：2，电枢控制时的机械特性倾斜：理想空载速度实际空载速度切断扭矩，2，电枢控制时的机械特性理想空载速度n0实际空载速度切断扭矩Ts机械特性硬度：的大小。小，机械特性硬。“机械属性”族可以修改电枢电压，而“机械属性”族是平行直线。分析：电压增加时，工作状态如何变化，Tc保持不变，第三，在电枢控制时，电磁转矩为参数时，旋转速度与电枢电压的关系。方程式倾斜直流马达调整性质曲线族群是平行直线。直线经过原点。第三，控制电枢时，调整特性调整特性曲线族是平行线。当Tem=Tc=0时，直线通过原点。线与水平轴的交点：起始(死区)电压。由中度力和载荷引起。起动电流：电枢控制的优点：机械特性和调整特性曲线族是平

8、行线，表示直流电动机是理想的线性构件。电枢控制的缺点：对于控制功率UaIa较大、容量较大的电动机，使用容量较大的功率放大器。4，磁场控制时的机械特性和调整特性机械特性：磁通量是参考变量，速度n和转矩Tem的关系。机械特性的数学表示n和Tem是线性关系。斜度是磁链相关机械性质族群相交的直线。4，磁场控制时的机械特性和调整特性调整特性：转矩是基准变量，速度n和磁通关系。调整特性数学表达式调整特性是非线性曲线。具有明显的非线性。控制方法：改变此处电压Uf、电流If。磁场控制的优点：控制功率UfIf小，可以控制大功率电动机。1.5.3直流电动机的动态特性，一，电枢控制时的动态特性1。电枢电压Ua是输入，转速是输出。扰动力矩为Tc。1.5.5直流电动机的动态特性，一，电枢控制时的动态特性1。电枢电压Ua是输入，转速是输出。扰动力矩为Tc。方块图，寻找转移函数。直流电动机的动态块图从输出(s)开始。、直流电动机的动态方框图、直流电动机的动态方框图、直流电动机的传输函数机电时间常数电磁时间常数、直流电动机的传输函数1/e远远超过控制系统的传输带、直流电动机传输函数参数和静态特性的关系机电时间常数与机械特性的斜率成正比。1/Ke是静态性质平行线，是性质倾斜调整线性元件。2。每个位移(t)是输出，示例一个电磁直流伺服电动机在此电压保持不变。电枢电压，空载速度，电枢电流。已知的电枢电阻。问：马