电机学课件--直流电动机的电力拖动

直流电动机的电力拖动欢迎来到直流电动机电力拖动的课程本课程将深入探讨直流电动机的原理、特性和控制方法，为您提供全面的理论和实践知识绪论课程概述学习目标介绍直流电动机在工业应用掌握直流电动机的基本原理、中的重要性和广泛应用控制方法和应用技术课程结构从基础理论到高级应用，循序渐进地学习直流电动机知识直流电动机的结构和工作原理基本结构工作原理定子、转子、换向器和电刷是直流电动机的主要组成部分基于安培力定律和法拉第电磁感应定律，实现电能到机械能的转换直流电动机特性曲线机械特性曲线描述转速与转矩之间的关系电磁特性曲线展示电流与转矩的关系调速特性曲线反映不同电压下的转速转矩关系-转速和扭矩的关系线性关系影响因素调节方法在恒定电压下，转速与扭矩呈线电枢电压、磁场强度和负载变化通过改变电枢电压或磁场强度可性反比关系都会影响转速扭矩关系以调节转速扭矩特性--电动机起动过程初始状态1电动机静止，无电流流过施加电压2电枢绕组产生大电流，形成起动转矩加速阶段3转速逐渐增加，反电动势上升稳定运行4达到额定转速，电流降至正常值起动电流的计算欧姆定律考虑因素电流曲线起动电流电源电压电枢电阻电源特性、电机参数和负载特性起动过程中电流随时间的变化=/起动电流的限制措施串联电阻法1降压启动法2晶闸管软启动3变频软启动4这些方法可有效降低起动电流，保护电机和电网直流电动机的变速控制电枢电压控制1磁场调节控制2串级调速控制3调速控制4PWM不同的变速控制方法适用于不同的应用场景电机转速的控制方式开环控制闭环控制简单直接，但精度较低，适用于低要求场合通过反馈调节，实现高精度控制，适用于高要求场合恒功率变速控制原理解析应用场景12通过调节电枢电压和磁场适用于需要在宽速度范围强度，保持输出功率恒定内保持恒定功率的应用控制策略3低速区采用恒转矩控制，高速区采用弱磁控制四象限工作第一象限第二象限第三象限第四象限正向电动状态，电机正向旋反向发电状态，电机正向旋反向电动状态，电机反向旋正向发电状态，电机反向旋转输出正转矩转输出负转矩转输出负转矩转输出正转矩四象限工作下的转矩转速特性-第一象限正转速，正转矩，电动运行第二象限正转速，负转矩，发电制动第三象限负转速，负转矩，反向电动运行第四象限负转速，正转矩，反向发电制动四象限工作下的功率转速特性-电动状态发电状态第一和第三象限，电机消耗第二和第四象限，电机将机电能产生机械功械能转化为电能过渡区域象限之间的过渡区域，功率接近于零电动机负载对其工作特性的影响恒转矩负载二次型负载恒功率负载如电梯，转速变化，转矩保持不变如风机，转矩随转速平方变化如卷扬机，转速增加，转矩减小直流电动机配电网的设计负载分析1确定电机功率和运行特性电源选择2根据电机功率选择合适的电源线路设计3计算导线截面积和电压降保护装置4选择合适的断路器和保护设备配电网参数的确定电压等级电流容量根据电机额定电压选择合适的配考虑电机最大工作电流和启动电电网电压流导线选择根据电流容量和电压降要求选择导线规格电源选择和供电系统整流器电源开关电源将交流电转换为直流电，适高效率、小体积，适用于中用于大功率电机小功率电机蓄电池电源便携性好，适用于移动设备和应急系统电机选型和电机保护电机选型考虑因素电机保护措施•负载特性•过载保护•工作环境•短路保护•启动性能•过热保护•调速范围•欠压保护电动机控制系统的设计控制目标确定1控制策略选择2控制器设计3驱动电路设计4反馈系统设计5设计过程需要考虑系统性能、可靠性和成本等因素电机控制元件的选择电机控制系统的构成控制单元处理控制算法和逻辑驱动电路将控制信号转换为驱动电机的功率信号反馈系统采集电机运行状态信息保护电路确保系统安全运行在电动机控制中的应用PLC灵活性可靠性程序易于修改，适应不工业级设计，适合恶劣环境PLC同控制需求集成性远程控制可与其他自动化设备轻松集支持网络通信，实现远程监成控和控制直流电动机驱动的应用案例电动汽车机器人工业生产线直流电机在电动汽车中用作牵引电机，直流电机用于机器人关节驱动，实现直流电机驱动传送带和各种工业设备提供动力精确运动控制电机驱动系统的节能措施高效电机选用1变频调速应用2功率因数补偿3能量回馈技术4这些措施可以显著提高电机系统的能源利用效率电机效率的评价指标ηφcos效率功率因数输出功率与输入功率之比，反映有功功率与视在功率之比，反映能量转换效率电能利用程度IE能效等级国际电工委员会制定的电机能效标准无刷直流电动机的控制技术六步换向法正弦波驱动矢量控制简单可靠，适用于低成本应用平稳运行，低噪音，高效率高性能控制，适用于精密应用步进电动机的控制技术全步进驱动半步进驱动每次移动一个完整步距，定每次移动半个步距，提高定位精度较低位精度微步进驱动将一个步距细分，实现更高精度和平滑运动编码器在电机控制中的应用位置反馈速度测量提供电机轴的精确位置信息通过脉冲频率计算电机转速方向检测判断电机旋转方向总结与展望技术进步智能化趋势直流电机控制技术不断创新，人工智能和物联网技术将深性能持续提升度融入电机控制系统节能环保应用拓展高效节能的电机系统将成为直流电机将在更多新兴领域未来发展重点发挥重要作用。