并励直流电动机电压调速设计(20200814135228).docx

毕业设计（论文）

PAGE

1-

毕业设计（论文）报告

题目：

并励直流电动机电压调速设计(20200814135228)

学号：

姓名：

学院：

专业：

指导教师：

起止日期：

并励直流电动机电压调速设计(20200814135228)

摘要：本文针对并励直流电动机电压调速问题，首先分析了并励直流电动机的工作原理和电压调速的基本原理。然后，详细介绍了并励直流电动机电压调速系统的设计方法，包括电机参数的确定、调速电路的设计和控制系统软件的设计。最后，通过实验验证了所设计的电压调速系统的性能，结果表明，该系统能够实现并励直流电动机的高效、稳定调速。关键词：并励直流电动机；电压调速；系统设计；控制系统；实验验证。

前言：随着工业自动化程度的不断提高，对电机调速系统的要求也越来越高。并励直流电动机因其具有结构简单、控制方便、调速范围宽等优点，在工业生产中得到广泛应用。然而，传统的并励直流电动机调速系统存在调速精度低、响应速度慢等问题。为了提高并励直流电动机调速系统的性能，本文研究了并励直流电动机电压调速设计，旨在提高调速精度和响应速度，以满足工业生产对电机调速系统的要求。

一、1.并励直流电动机的工作原理及电压调速原理

1.1并励直流电动机的工作原理

并励直流电动机是一种常见的直流电机类型，其工作原理基于电磁感应定律。在并励直流电动机中，励磁绕组与电枢绕组是并联连接的，这种结构使得励磁电流与电枢电流不直接相关。电动机的工作原理可以从以下几个方面进行阐述：

(1)当电枢绕组中通入直流电流时，会产生一个磁场，这个磁场与永磁体或励磁绕组产生的磁场相互作用。根据左手定则，可以确定电枢的受力方向。具体来说，当电流流过电枢绕组时，产生的磁场与励磁绕组的磁场相互作用，形成了一个合成磁场。这个合成磁场使得电枢绕组受到力的作用，从而驱动电动机旋转。

(2)电动机的转速与电枢绕组中的电流成正比，而转矩与电流的平方成正比。这意味着，通过改变电枢绕组中的电流，可以实现对电动机转速和转矩的控制。在实际应用中，可以通过调节励磁绕组中的电流来改变磁通量，从而实现电压调速。例如，在电机制造业中，通过调节励磁电流，可以实现对电机转速的精确控制，以满足不同生产需求。

(3)在实际应用中，并励直流电动机常用于需要频繁起停、调速和制动等场合。例如，在数控机床、电梯、起重机和地铁等设备中，并励直流电动机因其优越的调速性能而被广泛应用。以数控机床为例，通过调节电机的转速和转矩，可以实现对工件加工过程的精确控制，提高加工效率和产品质量。在实际操作中，可以通过改变励磁电流来调整电机的转速，以满足不同加工阶段的转速要求。

以某型号并励直流电动机为例，该电机在额定电压下，电枢绕组电阻为0.5Ω，电枢绕组电感为0.1H，励磁绕组电阻为100Ω，励磁绕组电感为0.01H。当电枢绕组通入额定电流10A时，电机的转速约为1500r/min，转矩约为0.3Nm。通过调节励磁电流，可以改变电机的转速和转矩。例如，当励磁电流增加到15A时，电机的转速可提升至2000r/min，转矩可增加至0.6Nm。这种调节方式使得并励直流电动机在工业生产中具有广泛的应用前景。

1.2电压调速的基本原理

(1)电压调速是直流电机调速的一种基本方法，其基本原理是通过改变电机的供电电压来实现转速的调节。在并励直流电动机中，通过调节电机的励磁电压和电枢电压，可以改变电机的磁通和电枢电流，从而实现转速的控制。这种调速方式的特点是控制简单，成本较低，但调速范围有限。电压调速通常通过调整电机的供电电源来实现，如使用变压器、调压器或者直流稳压电源等。

(2)电压调速的基本原理基于电机转矩和电压之间的关系。在一定的负载条件下，电机的转矩与电枢电压的平方成正比。因此，通过降低电机的供电电压，可以减小电机的转矩，从而达到降低转速的目的。在实际应用中，为了实现平滑的调速效果，常常采用脉宽调制（PWM）技术，通过改变电压脉冲的宽度来调节平均电压，进而实现电机的精确调速。

(3)在电压调速系统中，为了保证电机的稳定运行，通常需要考虑电机的电磁转矩和负载转矩之间的关系。当负载转矩增加时，电机的转速会下降，这时需要通过增加供电电压来补偿转矩的下降，以保证电机的稳定运行。此外，电压调速系统还需要具备良好的动态响应性能，以便在负载变化时能够快速调整电机的转速，以满足实际工作的需求。在实际的电压调速系统中，为了提高系统的效率和稳定性，常常采用专门的调速控制器和电机驱动器。

1.3并励直流电动机调速系统的特点

(1)并励直流电动机调速系统具有结构简单、控制方便的特点。由于励磁绕组和电枢绕组并联连接，使得系统的设计相对简单，便于工程实现。同时，并励直流电动机的调速可以通过调节励