直流電動機控制技術(shù)

《直流電動機控制技術(shù)》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。

1、機電液系統(tǒng)控制—直流電機控制技術(shù)哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）機器人研究所本章內(nèi)容直流電機的電樞繞組和磁場直流電機的基本結(jié)構(gòu)與銘牌直流電機基本原理直流電機的電樞電勢和電磁轉(zhuǎn)矩他勵直流電機的穩(wěn)態(tài)方程和外特性一、直流電機原理定義直流電機是指發(fā)出直流電的發(fā)電機或通以直流電而轉(zhuǎn)動的電動機，是電機的主要類型之一。用途（1）由于直流電動機能在寬廣的范圍內(nèi)平滑而經(jīng)濟地調(diào)節(jié)速度，所以它在精密機床和以蓄電池為電源的小型起重運輸機械等設(shè)備中應(yīng)用較多；（2）在機器人領(lǐng)域，小容量直流電動機的應(yīng)用也很廣泛。直流電動機的基本工作原理一、直流電機原理圖3-1直流電動機物理模型一、直流電機原理圖3-1是最簡

2、單的直流電動機的物理模型，N和S是一對固定的磁極(一般是電磁鐵，也可以是永久磁鐵)。磁極之間有一個可以轉(zhuǎn)動的鐵質(zhì)圓柱體，稱為電樞鐵心。鐵心表面固定一個用絕緣導(dǎo)體構(gòu)成的電樞線圈abcd，線圈的兩端分別接到相互絕緣的兩個圓弧形銅片上。弧形銅片稱為換向片，它們的組合體稱為換向器。在換向器上放置固定不動而與換向片滑動接觸的電刷A和Ｂ，線圈abcd通過換向器和電刷接通外電路。電樞鐵心、電樞線圈和換向器構(gòu)成的整體叫作轉(zhuǎn)子或稱為電樞。一、直流電機原理此模型作為直流電動機運行時，將直流電源加于電刷A和B。例如將電源正極加于電刷A，電源負極加于電刷B，則線圈abcd中流過電流，在導(dǎo)體a

3、b中，電流由a流向b，在導(dǎo)體cd中，電流由c流向d。載流導(dǎo)體ab和cd均處于N、S極之間的磁場當(dāng)中，受到電磁力的作用，其方向由左手定則確定，可知這一對電磁力形成一個轉(zhuǎn)矩，稱為電磁轉(zhuǎn)矩，電磁轉(zhuǎn)矩的方向為逆時針方向，使整個電樞逆時針方向旋轉(zhuǎn)。當(dāng)電樞旋轉(zhuǎn)180°，導(dǎo)體cd轉(zhuǎn)到N極下，ab轉(zhuǎn)到S極，如圖3-1所示，由于電流仍從電刷A流入，使cd中的電流方向變?yōu)橛蒬流向c，而ab中的電流由b流向a，從電刷B流出，用左手定則可判別，電磁轉(zhuǎn)矩的方向仍是逆時針方向。一、直流電機原理由此可見，加于直流電動機的直流電源，借助于換向器和電刷的作用，使直流電動機電樞線圈中流過的電流，方向是交

4、變的，從而使電樞產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩的方向恒定不變，確保了直流電動機朝確定的方向連續(xù)旋轉(zhuǎn)。這就是直流電動機的基本工作原理。實際的直流電動機，電樞四周上均勻地嵌放許多線圈；相應(yīng)地，換向器由許多換向片組成，使電樞線圈所產(chǎn)生的總電磁轉(zhuǎn)矩足夠大并且比較均勻，電動機的轉(zhuǎn)速也就比較均勻。一、直流電機原理直流發(fā)電機的基本工作原理直流發(fā)電機的工作原理就是把電樞線圈中感應(yīng)的交變電動勢，靠換向器配合電刷的換向作用，使之從電刷端引出時變?yōu)橹绷麟妱觿?。直流發(fā)電機的模型與直流電動機相同，不同的是電刷上不加直流電壓，而是利用原動機拖動電樞朝某一方向（例如逆時針方向）旋轉(zhuǎn)，如圖3-2所示。一、直流電機原

5、理圖3-2直流發(fā)電機物理模型一、直流電機原理這時導(dǎo)體ab和cd分別切割N極和S極下的磁力線，感應(yīng)產(chǎn)生電動勢，電動勢的方向用右手定則確定。圖示情況下，導(dǎo)體ab中電動勢的方向由b指向a，導(dǎo)體cd中電動勢的方向由d指向c，所以電刷A為正極性，電刷B為負極性。電樞旋轉(zhuǎn)180°時，導(dǎo)體cd轉(zhuǎn)至N極下，感應(yīng)電動勢的方向由c指向d，電刷A與d所連換向片接觸，仍為正極性；導(dǎo)體ab轉(zhuǎn)至S極下，感應(yīng)電動勢的方向變?yōu)閍指向b，電刷B與a所連換向片接觸，仍為負極性。可見，直流發(fā)電機電樞線圈中的感應(yīng)電動勢的方向是交變的，而通過換向器和電刷的作用，在電刷A、B兩端輸出的電動勢是方向不變的直流電動

6、勢。若在電刷A、B之間接上負載，發(fā)電機就能向負載供給直流電能，這就是直流發(fā)電機的基本工作原理。一、直流電機原理從以上分析可見：一臺直流電機原則上既可以作為電動機運行，也可以作為發(fā)電機運行，取決于外界不同的條件。如果在電刷端外加直流電壓，則電機把電能轉(zhuǎn)變成機械能，作電動機運行；如用原動機拖動直流電機的電樞旋轉(zhuǎn)，電機能將機械能轉(zhuǎn)換為直流電能，作發(fā)電機運行。這種同一臺電機既能作電動機運行，又能作發(fā)電機運行的原理，在電機理論中稱為可逆原理。二、直流電機的基本結(jié)構(gòu)與銘牌直流電機基本結(jié)構(gòu)由直流電動機和直流發(fā)電機工作原理可以看到，直流電機的結(jié)構(gòu)由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成。直流電機運行

7、時靜止不動的部分稱為定子，其主要作用是產(chǎn)生磁場，由機座、主磁極、換向極、端蓋、軸承和電刷裝置等組成。運行時轉(zhuǎn)動的部分稱為轉(zhuǎn)子，其主要作用是產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩和感應(yīng)電動勢，是直流電機進行能量轉(zhuǎn)換的樞紐，所以通常又稱為電樞，由轉(zhuǎn)軸、電樞鐵心、電樞繞組、換向器和風(fēng)扇等組成。二、直流電機的基本結(jié)構(gòu)與銘牌圖3-3直流電機結(jié)構(gòu)圖二、直流電機的基本結(jié)構(gòu)與銘牌圖3-4直流電機橫剖面示意圖二、直流電機的基本結(jié)構(gòu)與銘牌1）主磁極主磁極的作用是產(chǎn)生氣隙磁場。主磁極由主磁極鐵心和勵磁繞組兩部分組成，如圖3-5所示。鐵心用0.5～1.5mm厚的鋼板沖片疊壓鉚緊而成，上面套勵磁繞組的