1、 电机与拖动课程设计报告 （20142015 学年 第二学期） 题 目 直流电动机调速系统设计 系 别 信息与控制系 专 业 电气工程及其自动化 目 录 第一章 直流电动机 . - 1 - 第二章 直流电动机的结构与工作原理 . - 2 - 2.1 直流电动机的结构 - 2 - 2.2 直流电动机的工作原理 - 3 - 第三章 他励直流电动机的调速 . - 4 - 3.1 电机调速指标 . - 4 - 3.2 电枢串电阻调速 - 6 - 3.3 改变电枢电源电压调速 . - 7 - 3.4 弱磁调速 . - 8 - 第四章 课程设计内容 . - 9 - 4.1 采用电枢串电阻调速 - 9 -
2、4.2 采用电枢电压调速 . - 10 - 4.3 采用改变励磁电流调速 . - 10 - 结论 . - 11 - 设计体会 . - 12 - 参考文献 . - 13 - - 1 - 第一章第一章 直流电动机直流电动机 直流电动机（direct current machine）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（图 1-1） 。直流电机的结构应 由定子和转子两大部分组成。直流电机运行时静止不动的部分称为定子，定子的主要作用 是产生磁场，由机座、主磁极、换向极、端盖、轴承和电刷装置等组成。运行时转动的部 分称为转子， 其主要作用是产生电磁
3、转矩和感应电动势， 是直流电机进行能量转换的枢纽， 所以通常又称为电枢，由转轴、电枢铁心、电枢绕组、换向器和风扇等组成。它与交流电 动机（如三相异步电动机）相比，虽然因结构比较复杂、生产成本较高、故障较多等，目 前已不如交流电动机应用普遍，但由于它具有优良的调速性能和较大的启动转矩，得到广 泛应用。本节仅就直流电动机的结构与工作原理、直流电动机的分类及在印刷设备中的应 用、直流电动机的启动与调速做一简单介绍。 NS AB E F 1-1 直流电动机 图 1-2 abcd 线框 A.B. 电刷 E.F.换向器 图 1-2 为直流电动机的结构原理图，图中的 N 和 S 是一对固定不动的磁极，用以产
4、生 所需要的磁场。容量较大一些的电机，磁场都是由直流励磁电流通过绕在磁极铁心上的励 磁绕组产生。为了清晰，图中只画出了磁极的铁心，没有画出励磁绕组。在 N 极和 S 极之 间有一个可以绕轴旋转的绕组。直流电机这部分称为电枢，而实际电机的电枢绕组嵌在铁 心槽内，电枢绕组的电流称为电枢电流。线圈两端分别与两个彼此绝缘而且与线圈同轴旋 转的铜片连接，铜片上有各压着一个固定不动的电刷。在直流电动机中，为了产生方向始 终如一的电磁转矩，外部电路中的直流电流必须改变成电机内部的交流电流，这一过程称 为电流的换向。换向的铜片称为换向片。互相绝缘的换向片组合的总体称为换向器。 - 2 - 第二章第二章 直流电
5、动机的结构与工作原理直流电动机的结构与工作原理 2.1 2.1 直流电动机的结构直流电动机的结构 直流电动机主要由磁极、电枢、换向器三部分组成。 （1）磁极 磁极是电动机中产生磁场的装置，如图 2-1 所示。它分成极心 1 和极掌 2 两部分。极 心上放置励磁绕组 3，极掌的作用是使电动机空气隙中磁感应强度的分布最为合适，并用 来挡住励磁绕组；磁极是用钢片叠成的，固定在机座 4（即电机外壳）上，机座也是磁路 的一部分。机座常用铸钢制成。 N S S 1 2 3 4 图 2-1 直流电动机的磁极及磁路 1-极心 2-极掌 3-励磁绕组 4-机座 （2）电枢 电枢是电动机中产生感应电动势的部分。直
6、流电动机的电枢是旋转的，电枢铁心呈圆 柱状，由硅钢片组成，一般电枢铁心采用由 0.5mm 厚的硅钢片冲制而成的冲片叠压而成， 以降低电机运行时电枢铁心中产生的涡流损耗和磁滞损耗。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，电枢绕组的作用是产生电磁转矩和 感应电动势，是直流电机进行能量变换的关键部件，所以叫电枢。 （3）换向器（整流子） 换向器是直流电动机的一种特殊装置，主要由许多换向片组成，每两个相邻的换向片 中间是绝缘片。在换向器的表面用弹簧压着固定的电刷，使转动的电枢绕组得以同外电路 联结。换向器是直流电动机的结构特征，易于识别。 - 3 - 2.2 2.2 直流电动机的工作原理直流电动机的工作原理 U + - A B N S I I F F C a b d 图 2-2 直流电动机原理图 图 2-2 是直流电动机的示意图。若在 A、B 之间外加一个直流电压，A 接电源正极，B 接负极，则线圈中有电流流过。当线圈处于图
