《直流电动机的调速》课件.ppt

直流电动机的调速

课程简介

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课程目标

深入理解直流电动机调速原理和方法，掌握常见调速技术及其应用。

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课程内容

涵盖直流电动机调速的基础知识、主要调速方法、驱动系统组成和应用案例等。

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学习方式

课堂讲解、案例分析、实验操作和课后作业相结合，注重理论与实践相结合。

直流电动机基本原理回顾

电动机结构

直流电动机主要由定子和转子组成，定子包含磁场线圈，而转子则包含电枢线圈。

工作原理

当电流流过电枢线圈时，它与定子磁场相互作用，产生力矩，驱动转子旋转。

应用场景

直流电动机广泛应用于各种领域，包括工业自动化、汽车、医疗设备等。

直流电动机的主要特性

转速-转矩特性

转速与负载转矩成反比，负载增加时，转速下降。

电流-转矩特性

电流与负载转矩成正比，负载增加时，电流增大。

电磁转矩特性

电磁转矩与磁场强度和电枢电流成正比，并受电枢绕组结构影响。

机械式调速方法

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改变磁场

通过调节励磁电流或改变励磁绕组的匝数来改变磁场强度，进而改变电动机的转速。

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改变电枢电压

通过调节电枢电压来控制电动机的转速，适用于低速运行情况。

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改变负载

通过调节负载的大小来改变电动机的转速，适用于需要改变负载的场合。

串激式调速

原理

串激式调速是指通过改变励磁绕组的电流来改变电枢电流，从而改变转速的方法。

特点

串激式调速具有结构简单、成本低廉的优点，但转速调节范围较小，且转速不稳定。

分励式调速

独立励磁绕组，励磁电流不受负载电流影响，可调范围较广。

调速性能稳定，适合于恒转矩负载和恒功率负载。

结构相对复杂，成本较高，需要单独的励磁电源。

磁控式调速

1

磁场强度控制

通过改变励磁电流来调节磁场强度，从而改变电机的转速。

2

无级调速

可以实现平滑的转速调节，没有明显的阶梯变化。

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响应速度快

磁控式调速系统响应速度快，能够快速地响应转速变化指令。

电子转速控制

1

准确性

精确控制转速

2

响应速度

快速响应转速变化

3

可靠性

确保稳定运行

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效率

提高电机效率

四象限调速

1

再生制动

电机作为发电机工作，将动能转化为电能。

2

正向运行

电机正向旋转，提供正向扭矩。

3

反向运行

电机反向旋转，提供反向扭矩。

4

反向制动

电机反向旋转，提供负向扭矩，快速减速。

谐波调速

原理

利用谐波齿轮传动原理，通过改变谐波齿轮的相位角来改变输出轴的转速。

优点

调速范围大、精度高、响应速度快、效率高。

应用

广泛应用于精密机械、航空航天、医疗设备等领域。

微处理器控制

1

精确控制

通过微处理器，可以实现对转速、转矩等参数的精确控制。

2

灵活调节

可根据实际需求，对控制算法进行灵活调节，实现多种调速方式。

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智能化

可集成故障诊断、自适应控制等智能功能，提高系统可靠性。

直流电动机驱动系统组成

直流电动机驱动系统由以下主要部分组成：

直流电动机：将电能转换为机械能的执行机构

驱动电源：为电动机提供直流电

控制系统：负责调节电动机的运行状态

保护装置：保护电动机和驱动系统安全运行

辅助设备：如传感器、编码器等

直流电动机驱动系统特点

效率高

直流电动机驱动系统能够实现高效的能量转换，将电能转化为机械能，效率较高。

控制精度高

通过调节电压和电流，可以精确控制直流电动机的速度、扭矩和方向，实现精确的控制。

可靠性高

直流电动机驱动系统结构简单，稳定性好，寿命长，在恶劣环境下也能保持稳定的性能。

常见故障诊断和维护

预防性维护

定期检查和清洁直流电动机，确保其正常运行。

更换磨损或损坏的部件，例如轴承、电刷和换向器。

故障诊断

仔细观察直流电动机运行状况，识别异常噪音、振动或温度升高。

使用测试仪器测量电机电流、电压和转速，确定故障原因。

典型应用案例1

直流电动机在铁路机车牵引系统中得到广泛应用。直流电动机具有结构简单、效率高、调速范围广等优点，非常适合用于机车牵引。直流电动机的调速技术可以实现机车的平稳启动、加速和减速，提高机车的运行效率和安全性。

典型应用案例2

自动化生产线

直流电动机广泛应用于工业生产线中，如自动化机械手、传送带等。直流电动机的高精度控制能力和可靠性，使得生产流程更加高效、稳定。

典型应用案例3

直流电动机在**工业自动化**领域有着广泛的应用，例如**机械加工**、**材料搬运**、**包装**等行业。直流电动机的调速技术可实现**精确控制**，提高生产效率和产品质量。

例如，在**自动包装生产线**中，直流电动机可以驱动**传送带**，通过调速实现**不同速度**的包装产品运输，并根据需要进行**自动停机**和**启动**，提高生产效率。

主要调速方法的比较

机械式调速

结构简单，成本低，但效率低，调速范围有限，且存在机械磨损问题。

电子调速

效率高，调速范围广，响应速度快，但成本较高，技术较为复杂。