电机与拖动控制课程设计--直流电机调速控制系统设计

1、 指导教师评定成绩： 审定成绩： 课程设计报告 设计题目：直流电机调速控制系统设计 学 校： 学 生 姓 名： 专 业： 班 级： 学 号： 指 导 教 师： 设计时间： 2013 年 12 月 2 目录 （一）（一） 直流电动机的综述 直流电动机的综述 3 3 （二）（二）他励直流电动机他励直流电动机 5 5 （三）（三） 直流电动机调速系统设计 直流电动机调速系统设计 1414 （四）结论 （四）结论 3131 参考文献参考文献 3232 3 直流电机调速控制系统课程设计直流电机调速控制系统课程设计 一、一、直流电动机的综述直流电动机的综述 直流电动机是人类最早发明和应用的一种电机。 直流

2、电机可 作为电动机用，也可作为发电机用。直流电动机是将直流电转换 成机械能的而带动生产机械运转的电器设备。与交流电动机相 比，直流机因结构复杂、维护困难、价格较贵等缺点制约了它的 发展，但是它具有良好的起动、调速和制动性能，因此在速度调 节要求较要、 正反转和起动频繁或多个单元同步协调运转的生产 机械上，仍广泛采用直流电动机拖动。在工业领域直流电动机仍 占有一席之地。因此有必要了解直流电动的运行特性。在四种直 流电动机中，他励电动机应用最为广泛。 直流电机它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

3、电能。 4 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。因其良好的调速性能而在电力拖动中得到广泛应用。 1.11.1 直流电机调速控制原理直流电机调速控制原理 图 1.1 所示点数电压为 U a ，电枢电流为 I a ，电枢回路总电阻为 R a ，电机 常数为 K，励磁磁通量是 。 直流电机的转速计算公式： n=（U a -I a R a ）/K （1） 其中，对于极对数 p，匝数为 N，电枢支路数为 a 的电机来说，电机常数为 K=pN/60a （2） 意味着电机确定后，该值是不变的。而在（U a -I a R a ）中，由于 R a 仅为绕组

4、电 阻，导致 I a R a 非常小，所以（Ua-I a R a ）约等于 U a 。由此可见我们改变电枢电 压时，转速 n 即可随之改变，同时可以看出，转速和 U a 、I a 有关，并且可控量 只有这两个，因此我们可以通过调节这两个量来改变转速。 公式（1）中的 I a可以通过改变电压进行改变，而我们常提到的 PWM 控制也 就是用来调节电压波形的常用方法，这里我们也用 PWM 控制来进行点击转速调 节。通过单片机输出一定频率的方波，方波的占空比大小决定电压的大小，也决 定了电机的转速大小。 直流电机原理图如下所示： 5 本次设计所采用的电机为 Z2-11： Z2Z2 系列电动机技术参数（系列电动机技术参数（220220 伏，伏，15001500 转转/ /分分） 序号 电机 型号 额定功率 (千瓦) 额定电压 （伏） 额定转速 （转/分） 额定电流 （安培） 最高转速 （转/分） 飞轮矩 （公斤-米 2） 重量 （公斤） 1 Z2-11 0.4 220 1500 2.64 3000 0.012 30 二、二、他励直流电动机他励直流电动机 2.12.1 直流电动机机械特性直流电动机机械特性 他励直流电动机的固有机械特性是指当电动机电源电压、磁通为额定值，且 电枢回路不串联电阻时的机械特性，