他励直流电动机仿真研究0312李华安.doc

华东交通大学理工学院 期末论文 专 业： 电气工程及其自动化（电牵） 班 级： 13电牵1班 姓 名： 李 华 安 学 号： 20130210470312 课 题： 他励直流电动机建模及仿真 指导教师： 李 房 云 2016年6月26号目录 直流电动机的工作原理、结构、基本电磁关系......................3 二. 直流电动机的机械特性仿真......................................................6 三. 直流电动机直接起动和制动仿真..............................................9 四. 直流电动机调速研究.................................................................18 五. 结束语..........................................................................................21 一、直流电动机的工作原理、结构、基本电磁关系 图1表示一台最简单的两极直流电动机模型，它的固定部分（定子）上，装有一对用直流励磁的主磁极N和S，在旋转部分（转子）上装设电枢。定子与转子之间有一气隙。电枢铁心上装有由A和X根导体连接而成的电枢线圈，线圈的首端和末端分别接到两个圆弧形的铜片K1和K2铜片称为换向片，换向片之间互相绝缘。换向片构成的整体称为换向器，换向器固定在转轴上。换向器上放置着一对静止不动的电刷B1和B2，电枢旋转时，电枢线圈通过换向片和电刷与外电路接通。 如果将直流电压直接加到线圈 AX上，导体中就有直流电流通过。设导体中的电流为i，载流导体在磁场中将受到电磁力 f，f=bil，作用在线圈上的电磁转矩Txa则等于2倍的电磁力乘上力臂，即Txa=2fD/2=bilda。式中，Da为电枢外径。若电流i为恒定，转子旋转一周时，气隙磁通密度b的方向为一正一负，因此电磁转矩Txa将是交变的，一个周期内的平均值为0，无法使电枢持续旋转。然而在直流电动机中，电流并非直接接入线圈，而是通过电刷B1、B2和换向器再接入线圈，这样情况就不同了。因为电刷B1和B2静止不动，电流i总是从正极性电刷B1流入，经过旋转的换向片流入位于N极下的导体，再经位于S极下的导体，由负极性电刷B2流出；故当导体旋转而交替地处于N极和S级下的导体中的电流将随其所处磁极极性的改变而同时改变其方向，从而使电磁转矩的方向始终保持不变，并使电动机持续旋转!此时电刷和换向器起到把外部电源通入的直流，改变成线圈内的交流的“逆变”作用。这就是直流电动机的工作原理。 直流电机主要分为定子和转子两大部分。定转子之间存在的间隙称为气隙。 1.定子是电机的静止部分，主要用来产生磁场。它主要包括： (1)主磁极 主磁极包括铁心和励磁绕组两部分。当励磁绕组中通人直流电流后，铁心中即产生励磁磁通，并在气隙中建立励磁磁场。励磁绕组通常用圆形或矩形的绝缘导线制成一个集中的线圈，套在磁极铁心外面。主磁极铁心一般用1～1.5mm厚的低碳钢板冲片叠压铆接而成，主磁极铁心柱体部分称为极身，靠近气隙一端较宽的部分称为极靴，极靴与极身交接处形成一个突出的肩部，用以支撑住励磁绕组。极靴沿气隙表面成弧形，使磁极下气隙磁通密度分布更合理。整个主磁极用螺杆固定在机座上。主磁极总是N、S两极成对出现。各主磁极的励磁绕组通常是相互串联连接，连接时要能保证相邻磁极的极性按N、S交替排列。 (2)换向极 换向极也由铁心和绕组构成。中小容量直流电机的换向极铁心是用整块钢制成的，大容量直流电机和换向要求高的电机，换向极铁心用薄钢片叠成，换向极绕组要与电枢绕组串联，因通过的电流大，导线截面较大，匝数较少。换向极装在主磁极之间，换向极的数目一般等于主磁极数，在功率很小的电机中，换向极的数目有时只有主磁极极数的一半，或不装换向极。换向极的作用是改善换向，防止电刷和换向器之间出现过强的