直流电机教案
教案编号 1 课题直流电动机的结构授课人课型
课时 2 教具
原设计者授课时间
教学目标1．掌握直流电机的结构
2．了解直流电动机的优缺点。
教学重点直流电机的结构
教学难点直流电机的结构
教学过程（复习提问、精讲设计、课前或中预习内容及要求、设计当堂测试和作业、随堂小结等）第一课时授课时间
第一节直流电机
直流发电机与直流电动机在理论上是可逆的。应用于起重、运输机械、传动机构、精密机械、自动控制系统和电子电器、日常电器中。
一、直流电机的构造
（一）定子
定子由机座、主磁极、换向磁极、电刷组件组成，如图所示。
定子的横剖平面图如图所示。
1．机座
用铸钢或铜板焊成，用作支撑和保护整机结构，同时又是电机磁路的一部分，有良好的导磁性能和机械强度。
2．主磁极
由铁心和励磁绕组组成。铁心由极身和极靴两部分组成，铁心由1~1.5mm厚的钢板叠压而成如图所示。
励磁绕组绕在铁心外面，主磁极的作用是在励磁绕组中通入励磁电流时产生主磁通。当励磁绕组通入直流电时，铁心就成为一个有固定极性的磁极。
3．换向磁极
换向磁极的作用是为了改善换向性能，减小换向火花，削弱电枢磁场。换向磁极与转子间气隙较大，涡流较小，可用整块钢制成。其上的绕组一般与电枢绕组串联，用横截面较大的铜导线绕制。
换向磁极与主磁极数量相等或为其一半，顺着转子旋转的方向排列顺序是：N,N’,S,S’
4．电刷组件
电刷组件由电刷、刷握、刷杆、刷杆座及压紧弹簧组成，如图所示。
电刷内有用细铜丝编织成的刷辫与外电路导通
作用：与换向器配合，连接静止的外电路和转动的电枢电路。
板书设计（第一课时）
一、直流电机的构造
（一）定子
1．机座
2．主磁极
3．换向磁极
4．电刷组件
教学后记（各班级授课时间、缺席名单及原因；学生辅导；偶发事件处理；教学反思等）
1、对主磁极和换向磁极概念模糊
2、对电刷的作用不太理解
教学过程（复习提问、精讲设计、课前或中预习内容及要求、设计当堂测试和作业、随堂小结等）第二课时授课时间
复习提问：直流电动机的定子结构及各部分的作用
（二）电枢
电枢又称转子，作用是在励磁磁场作用下，产生感应电动势和电磁转矩，实现电能与机械能之间的转换。其结构如图所示。
1．电枢铁心
电机磁路的另一部分，为减小涡流由硅钢片叠压而成。在电区外缘有嵌放绕组的铁心槽，整个铁心固定在转动轴上，随轴一起转动。
2．电枢绕组
由绝缘铜导线或扁铜线在模具上绕制成型后嵌放在转子铁心槽中，伸出铁心槽的端部，均用非磁性丝带扎紧，每个线圈的首尾端，均按一定规律，焊接到换向片上。
3．换向器
由若干个楔形铜片装成一圆柱体，片与片之间用云母绝缘。结构如图所示。
换向片与转轴之间又用塑料绝缘，固定在转轴的一端，按照一定规律与电枢绕组连接。它的作用是与电刷配合将外加的直流电变为电枢绕组中的交流电。
（三）直流电机的其他部分
直流电机的其他部分还有端盖、轴承、转轴、风扇、接线板、接线盒等。
板书设计（第课时）
(二)电枢
1、电枢铁心
2、电枢绕组
3、换向器
教学后记（各班级授课时间、缺席名单及原因；学生辅导；偶发事件处理；教学反思等）
1、对换向磁极和换向器概念模糊
2、对电刷和换向器的作用不理解
全面贯彻落实“堂堂清”课堂教学模式
教案编号 3 课题直流电动机的工作原理授课人课型
课时 1 教具
原设计者授课时间
教学目标掌握直流电动机的基本工作原理
教学重点1、电磁力的产生
2、转动方向的一致的分析
教学难点结合换向器进行转子中电流方向的变化分析
教学过程（复习提问、精讲设计、课前或中预习内容及要求、设计当堂测试和作业、随堂小结等）第一课时授课时间
复习提问：1、三相异步电动机的工作原理
2、直流电动机的工作原理
3、单相异步电动机的工作原理
4、磁场对电流的作用力的判断方法。
一、 直流电动机原理示意图如图所示。
1．原理：
（1）定子——永久磁铁
（2）转子——矩形线圈，可绕OO'转动，接支流电源
（3）电刷——A接电源正极，B接电源负极。
（4）换向器——装在转子上。
2．转动原理：
如上图所示
（1）电流在线圈中的方向是d→ c→ b→ a。
（2）根据左手定则，线圈两边在磁场中受力方向是：ab边向上，cd边向下，产生顺时针力矩。
（3）线圈转过180? 后，线圈的两个受力边位置对调，方向正好相反，但在两磁极下导体电流和受力方向不变，线圈继续顺时针转动。
二、总结直流电动机的工作原理
1、励磁绕组通入直流电产生静止的主磁场。
2、电枢绕组通入直流电，在主磁场中受到电磁力的作用产生电磁转矩，驱动转子旋转。
3、借助电刷和换向器的作用，把电源的直流电变为电枢绕组中的交流电，保持电磁转矩的方向不变，使电动机保持一个方向连续旋转。
三、练习
板书设计（第一课时）
一、分析原理
二、总结原理
教学后记（各班级授课时间、缺席名单及原因；学生辅导；偶发事件处理；教学反思等）通过本节课的学习对结构的认识加强了理解，效果很好
教案编号 4 课题直流电动机的工作原理
授课人课型
课时 1 教具
原设计者授课时间
教学目标掌握直流电动机的基本工作原理
教学重点直流电动机的工作过程
教学难点直流电动机的工作过程
教学过程（复习提问、精讲设计、课前或中预习内容及要求、设计当堂测试和作业、随堂小结等）第一课时授课时间
复习提问：1、三相异步电动机的工作原理
2、直流电动机的工作原理
3、单相异步电动机的工作原理
4、磁场对电流的作用力的判断方法。
一、 直流电动机原理示意图如图所示。
1．原理：
（1）定子——永久磁铁
（2）转子——矩形线圈，可绕OO'转动，接支流电源
（3）电刷——A接电源正极，B接电源负极。
（4）换向器——装在转子上。
2．转动原理：
如上图所示
（1）电流在线圈中的方向是d→ c→ b→ a。
（2）根据左手定则，线圈两边在磁场中受力方向是：ab边向上，cd边向下，产生顺时针力矩。
（3）线圈转过180? 后，线圈的两个受力边位置对调，方向正好相反，但在两磁极下导体电流和受力方向不变，线圈继续顺时针转动。
二、总结直流电动机的工作原理
1、励磁绕组通入直流电产生静止的主磁场。
2、电枢绕组通入直流电，在主磁场中受到电磁力的作用产生电磁转矩，驱动转子旋转。
3、借助电刷和换向器的作用，把电源的直流电变为电枢绕组中的交流电，保持电磁转矩的方向不变，使电动机保持一个方向连续旋转。
三、练习
板书设计（第一课时）
一、分析原理
二、总结原理
教学后记（各班级授课时间、缺席名单及原因；学生辅导；偶发事件处理；教学反思等）通过本节课的学习对结构的认识加强了理解，效果很好
教案编号 5 课题直流电动机的控制
授课人课型
课时 1 教具
原设计者授课时间
教学目标理解各种电机的机械特性，掌握直流电动机反转的方法。
教学重点直流电动机反转的方法
教学难点各种电机的机械特性
教学过程（复习提问、精讲设计、课前或中预习内容及要求、设计当堂测试和作业、随堂小结等）第一课时授课时间
复习提问：1、直流电动机的分类
2、三相异步电动机的反转方法
3、单相异步电动机的反转方法
直流电动机的控制
一、直流电动机的调速控制 并励电动机转速公式
Φ
e a
a C I R U n -=
串励电动机转速公式
Φ
e a
L a )(C I R R U n +-=
下面以改变主磁极磁通Φ调速为例分析其调速方法及原理。 1．并励电动机的变Φ调速
在励磁支路上串入一阻值连续可调的变阻器P R ，如图所示。
P R 增大时，Φ减小，转速上升。 P R 减小时，Φ增大，转速下降
2．串励电动机变Φ调速
在励磁支路上并入一阻值连续可调的变阻器P R ，如图所示。
P R 增大时，Φ增大，转速下降。 P R 减小时，Φ减小，转速上升。
3．根据转矩公式a T I C T Φ=分析，在调速中如保持转矩不变，Φ减小，电枢电流a I 必然增大。如果调速前a I 已达额定值，则不能用此法调速。它只适用于调高速度以前电枢电流a I 未达额定值的情况。这种调速方法具有如下特点：
（1）可实现无级平滑调速。
（2）调节器速后，新的转速仍较稳定。 （3）励磁电流小，能量损耗小。
（4）这种调速方法的缺点是转速只能调到比加调速变阻器前的转速高。
二、直流电动机的反转控制
让直流电动机反转有两种方法：
1．保持电枢电流方向不变，将励磁绕组反接，改变励磁电流方向；
2．保持励磁电流方向不变，将电枢绕组反接，从而改变电枢电流方向。
三、练习
板书设计（第一课时）
一、直流电动的控制
二、直流电动机的反转
教学后记（各班级授课时间、缺席名单及原因；学生辅导；偶发事件处理；教学反思等）
1、机械特性掌握的不太好
2、反转方法基本掌握
教案编号 6 课题单相交直流两用串励电动机
授课人课型
课时 1 教具
原设计者授课时间
教学目标了解单相交直流两用串励电动机的结构原理
教学重点单相交直流两用串励电动机结构
教学难点单相交直流两用串励电动机的原理
教学过程（复习提问、精讲设计、课前或中预习内容及要求、设计当堂测试和作业、随堂小结等）
第一课时授课时间
复习提问：1、直流电动机反转的方法
单相交直流两用串励电动机
（一）基本结构与工作原理
1．基本结构
由定子和电枢两大部分组成，定子包括外壳、磁极、电刷组件，电枢由转子铁心、绕组、转轴及换向器等组成。
2．工作原理
原理电路如图所示。
对比图（b）和图（c）可以看出，无论是正向连接或反向连接，电磁转矩的方向相同，所以即可以用于直流又可以用于交流。
（二）机械特性及其应用
单相交直流两用串励电动机的机械特性如图所示。
由图可见这种电动机的起动转矩大、机械特性软，最适用于在电动工具中作动力机。单相交直流两用串励电动机多数用于交流电源，其转速很高，在带负载运行时中速一般保持在400 ~1 000 r/min。所以不能直接接电源空载运转。
这种电动机影响通信设备、寿命短、结构复杂、可靠性差。
三、练习
板书设计（第一课时）
一、串励直流电动机的机械特性特点
二、串励直流电动机的使用注意事项
教学后记（各班级授课时间、缺席名单及原因；学生辅导；偶发事件处理；教学反思等）基本理解
教案编号7 课题直流电动机的机械特性
授课人课型
课时 1 教具
原设计者授课时间
教学目标了解直流电动机的机械特性
并励串励电动机的应用及应用注意事项
教学重点
教学难点并励、串励电动机的机械特性特点
教学过程（复习提问、精讲设计、课前或中预习内容及要求、设计当堂测试和作业、随堂小结等）第一课时授课时间
复习提问：1、直流电动机的分类
直流电动机的机械特性
如图所示。
1．“硬”机械特性：他励、并励式。
他励直流电动机适用于转速较稳定且调速范围较大的场合，如龙门刨床。
并励电动机一般用于拖动转速变化较小的负载，如金属切削机床和球磨机等。
2．“软”机械特性：串励式，负载很轻或空载时，电动机转速很高，满载时转速很低。适用于负载经常变化而对转速要求不高的情况下，具有较强的过载能力的场合。
注意事项：1、不允许空载运行，因为空载会飞车。
2、串励直流电动机与负载之间必须用联轴器或齿轮连接，不准用带传动。
3、串励直流电动机主要用于起重机和交通运输机械上，如起重吊车，城市电车等，手枪钻、点动锤、家用绞肉机、吸尘器等也采用串励直流电动机。
3．介于“软”、“硬”之间的机械特性：复励式直流电动机，适用于启动转矩较大，而转速变化不大的负载。
三、练习
板书设计（第一课时）
一、“硬”机械特性：他励、并励式。
二、“软”机械特性：串励式
三、介于“软”、“硬”之间的机械特性
教学后记（各班级授课时间、缺席名单及原因；学生辅导；偶发事件处理；教学反思等）
1、能够区分并励、串励机械特性的特点
2、能够掌握并励、串励电动机的应用
教案编号8 课题单相交直流两用串励电动机
授课人课型
课时 1 教具
原设计者授课时间
教学目标了解单相交直流两用串励电动机的基本机构和工作原理
单相交直流两用串励电动机的基本机构和工作原理
教学重点
教学难点机械特性及其应用
教学过程（复习提问、精讲设计、课前或中预习内容及要求、设计当堂测试和作业、随堂小结等）第一课时授课时间
复习提问：1、直流电动机反转的方法
单相交直流两用串励电动机
（一）基本结构与工作原理
1．基本结构
由定子和电枢两大部分组成，定子包括外壳、磁极、电刷组件，电枢由转子铁心、绕组、转轴及换向器等组成。
2．工作原理
原理电路如图所示。
对比图（b）和图（c）可以看出，无论是正向连接或反向连接，电磁转矩的方向相同，所以即可以用于直流又可以用于交流。
（二）机械特性及其应用
单相交直流两用串励电动机的机械特性如图所示。
由图可见这种电动机的起动转矩大、机械特性软，最适用于在电动工具中作动力机。单相交直流两用串励电动机多数用于交流电源，其转速很高，在带负载运行时中速一般保持在400 ~1 000 r/min。所以不能直接接电源空载运转。
这种电动机影响通信设备、寿命短、结构复杂、可靠性差。
三、练习
板书设计（第一课时）
一、基本结构与工作原理
二、机械特性及其应用
教学后记（各班级授课时间、缺席名单及原因；学生辅导；偶发事件处理；教学反思等）
基本理解
教案编号9 课题直流电动机的练习
授课人课型
课时 1 教具
原设计者授课时间
教学目标巩固直流电动机的基本结构和工作原理
教学重点直流电动机的结构特点及作用直流电动机的基本工作原理
教学难点直流电动机的机械特性
教学过程（复习提问、精讲设计、课前或中预习内容及要求、设计当堂测试和作业、随堂小结等）第一课时授课时间
1.直流电动机的电路部分是（）
A 定子铁心
B 励磁绕组
C 电枢绕组D转子铁心
2、直流电机的定子产生的磁场是（）
A. 恒定磁场
B. 旋转磁场
C. 脉振磁场
D. 匀强磁场
3、直流电机的主磁场是指（）
A.主磁极产生的磁场
B.电枢电流产生的磁场
C.换向磁极产生的磁场
D.以上三者的合成
4、直流电动机进行能量转换的关键部件是（）
A. 电枢
B. 电枢绕组
C. 定子
D. 换向器
5、直流电动机在旋转一周的过程中，某一绕组元件中通过的电流是（）
A.直流电流
B. 交流电流
C. 没有电流
D.视换
向片的位置而定
6.直流电动机的额定电压是指（）
A 电枢绕组能够安全工作的最大外加电压
B 励磁绕组能够安全工作的最大外加电压
C 电枢绕组和励磁绕组能够安全工作的最大外加电源压之和
D 电枢绕组和励磁绕组能够安全工作的最大外加电压中较大的一个
7.并励直流电动机在接通电源瞬间电枢电流（）
A 最大
B 最小
C 不确定
8.在直流电动机中连接静止的电源电路和旋转的电枢电路的是（）
A 电刷
B 电刷和换向器
C 换向器D换向极
9、直流电动机换向器的作用是使电枢获得（）。
A.单相电流
B.单向转矩
C.恒定转矩
D.旋转磁场
10、串励直流电动机不宜轻载或空载运行的主要原因是（）
A 电流过大
B 功率因数低
C 转速过高
D 转差率低
11、只要将并励直流电动机的励磁电压降低，此时电动机的转速会（）。
A.变慢
B.变快
C.不变
D.不确定
12、直流电动机反接制动时，电枢电流很大，这是因为（）。
A.电枢电动势大于电源电压
B.电枢电动势小于电源电压
C.电枢电动势为零
D.电枢电动势与电源电压同相
13、直流电动机的降电压调速，是指（）。
A.改变励磁电压，电枢电压仍为额定值
B.改变电枢电压，励磁电压仍为额定值
C.同时改变励磁、电枢端电压
D.电枢串电阻
14、直流电动机中，只高速调速的是（）。
A.变压调速
B.串电阻调速
C.弱磁调速
D.变频调速
15、直流电动机能耗制动过程中，操作方法是（）。
A.切断励磁电压，电枢绕组不断开
B.电枢、励磁绕组同时断开
C.励磁绕组不断开，电枢绕组断开后串电阻
D.电枢、励磁绕组都不切断，串电阻
16、直流电动机的能耗制动是指切断电源后，把电枢两端接到一个适宜的电阻上，此
时电动机处于（）。
A.电动机状态
B.发电状态
C.运行状态
D.惯性状态
17、直流电动机铭牌上的额定电流是（）。
A.电枢绕组的额定电流INQ
B.励磁绕组的额定电流
INE
C.电源输入电动机的电流
D.前两者的电流之和
18、直流电动机在应用于起重机快速下放重物过程中，应用的制动方法是（）。
A.能耗制动
B.回馈制动
C.反接制动
D.电容制动
19、直流电动机PN是指（）。
A. 输入功率P1
B.输入视在功率S1
C.轴上输出的机械功率
D.在额定运行时轴上输出的机械功率
20、直流电动机的定子部分主要有（）
A.机座和端盖
B. 主磁极
C.换向
极 D.电刷
21. 直流电动机的转子部分主要有（）
A 电枢铁心
B 电枢绕组
C 换向器D电刷
22、直流电动机的励磁方式有（）
A.他励
B. 并励
C. 串励
D.复励
板书设计（第一课时）
一、串励直流电动机的机械特性特点
二、串励直流电动机的使用注意事项
教学后记（各班级授课时间、缺席名单及原因；学生辅导；偶发事件处理；教学反思等）
PWM控制直流电机的系统的设计
电力电子与电机拖动综合课程设计 题目： PWM控制直流电机的系统 专业： 05自动化 学号： 200510320219 姓名：张建华 完成日期： 指导教师：李晓高
电力电子与电机拖动综合课程设计任务书 班级：自动化05 姓名：张建华指导老师：2008年6月10日 年月日
目录
1 引言 直流电机由于具有速度控制容易，启、制动性能良好，且在宽范围内平滑调速等特点而在冶金、机械制造、轻工等工业部门中得到广泛应用。直流电动机转速的控制方法可分为两类，即励磁控制法与电枢电压控制法。励磁控制法控制磁通，其控制功率虽然小，但低速时受到磁饱和的限制，高速时受到换向火花和换向器结构强度的限制;而且由于励磁线圈电感较大，动态响应较差。所以常用的控制方法是改变电枢端电压调速的电枢电压控制法。调节电阻R即可改变端电压，达到调速目的。但这种传统的调压调速方法效率低。随着电力电子技术的进步，发展了许多新的电枢电压控制方法，其中PWM(脉宽调制)是常用的一种调速方法。其基本原理是用改变电机电枢(定子)电压的接通和断开的时间比(占空比)来控制马达的速度，在脉宽调速系统中，当电机通电时，其速度增加；电机断电时，其速度减低。只要按照一定的规律改变通、断电的时间，即可使电机的速度达到并保持一稳定值。最近几年来，随着微电子技术和计算机技术的发展及单片机的广泛应用，使调速装置向集成化、小型化和智能化方向发展。 本电机调速系统采用脉宽调制方式, 与晶闸管调速相比技术先进, 可减少对电源的污染。为使整个系统能正常安全地运行, 设计了过流、过载、过压、欠压保护电路, 另外还有过压吸收电路。确保了系统可靠运行。 2 系统概述 2.1 系统构成 本系统主要有信号发生电路、PWM速度控制电路、电机驱动电路等几部分组成。整个系统上采用了转速、电流双闭环控制结构，如图1所示。在系统中设置两个调节器，分别调节转速和电流，二者之间实行串级连接，即以转速调节器
《直流电动机》名师教案
《直流电动机》名师教 案 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN
第六节直流电动机 清华大学附属中学永丰学校刘铭 教材内容分析 本课选自义务教育教科书，北京师范大学出版社物理九年级全一册第14章，第6节《直流电动机》。前面学生已经掌握了电流周围存在磁场，磁场对通电导体有力的作用，紧接着这节课的学习就是对前面所学知识的一个应用，也是对前面所学内容的另一种诠释，这需要很好的理解掌握前面学习的理论知识，这节课进行深入加工，有着理论的依据，亲自动手操作实验，切实做到学以致用。 学生情况分析 初三下学期的学生，有前面几节课的知识储备，并具备一定的发现问题、分析问题、解决问题的能力，在实验操作方面也有很多的实验积累，在讨论解决方案时会有一些可行的猜想，并针对这些猜想设计可行的实验，来验证猜想是否正确。但是对于学生来说,总会有一些想法不是很严谨，需要老师的及时适当引导。 核心素养 通过动手组装模拟电动机，探究电动机的工作的过程和原理，培养学生科学探究的能力和科学的思维，通过了解电动机在生活中的应用，认识科学与技术之间的关系，培养学生科学的态度与责任。 教学目标设计 1.知识与技能: (1)知道电动机工作的基本原理:通电线圈在磁场中受到力的作用。 (2)知道电动机工作过程中的能量转化。 (3)了解使电动机连续转动的方法,及换向器在直流电动机中的作用。 2.过程与方法:
(1)经历探究电动机转动原理的过程,培养学生初步分析问题的能力。 (2)经历电动机的发明过程,培养学生动手能力和发现问题并解决问题的能力。 3.情感态度与价值观: 了解物理知识如何转变为科学技术,强化学生学以致用的意识。 教学内容设计： 教学重点:探究磁场对通电导体有力的作用。 教学难点:使电动机持续转动的方法。 教学策略分析 （一）教学方法分析： 1.协作学习法：2个学生为一组，组内同学协同完成实验任务。 2.任务驱动法：学生们经历电动机的发展历程，随着电动机发展过程中问题的产生，猜想解决问题的措施，针对解决措施，动手设计实验，验证猜想是否正确，方案是否可行。 3.讨论交流学习法：学生在实验操作前，交流实验方案；在实验操作过程中，讨论方法的可行性；在实验操作后，交流总结实验心得和结论。 （二）教学手段： 多媒体，实物投影，电动机的换向器工作时慢镜头视频，小型电动机模型（2个），带有换向器的电动机模型（2个），玩具车中的电动机。
直流电机控制系统设计
直流电机控制系统设计
XX大学 课程设计 （论文） 题目直流电机控制系统设计 班级 学号 学生姓名 指导教师
沈阳航空航天大学 课程设计任务书 课程名称专业基础课程设计 院（系）自动化学院专业测控技术与仪器 班级学号姓名 课程设计题目直流电机控制系统设计 课程设计时间: 2012年7 月9 日至2012年7 月20 日 课程设计的内容及要求： 1.内容 利用51单片机开发板设计并制作一个直流电机控制系统。系统能够实时控制电机的正转、反转、启动、停止、加速、减速等。 2.要求 （1）掌握直流电机的工作原理及编程方法。 （2）掌握直流电机驱动电路的设计方法。 （3）制定设计方案，绘制系统工作框图，给出系统电路原理图。 （4）用汇编或C语言进行程序设计与调试。 （5）完成系统硬件电路的设计。 （6）撰写一篇7000字左右的课程设计报告。 指导教师年月日 负责教师年月日
学生签字年月日 目录 0 前言 (1) 1 总体方案设计 (2) 1.1 系统方案 (2) 1.2 系统构成 (2) 1.3 电路工作原理 (2) 1.4 方案选择 (3) 2 硬件电路设计 (3) 2.1 系统分析与硬件设计 (3) 2.2 单片机AT89C52 (3) 2.3 复位电路和时钟电路 (4) 2.4 直流电机驱动电路设计 (4) 2.5 键盘电路设计 (4) 3软件设计 (5) 3.1 应用软件的编制和调试 (5) 3.2 程序总体设计 (5) 3.3 仿真图形 (7) 4 调试分析 (9) 5 结论及进一步设想 (9) 参考文献 (10) 课设体会 (11) 附录1 电路原理图 (12) 附录2 程序清单 (13)
第1章 直流电机教案
河南工程学院 纺织电机控制与调速教案 新型纺织机电技术 适用专业 纺电1031 授课班级 开课学期2011-2012学年第2学期 王藩 任课教师 纺织工程系 开课单位 编写时间2012年2月1日
第1章直流电机 教学目的要求： 1、掌握在磁场里运动导体产生感应电动势和载流导体受力这两个基本规律。这 两个规律是直流电机工作的理论基础。 2、了解直流电机的主要结构和各部分的主要作用。 3、知道直流电机的铭牌中有哪些主要的额定数据及其含义。 4、熟练掌握电枢电动势和电磁转矩的计算公式和性质。 5、了解直流发电机的励磁方式。 6、掌握直流电动机稳态运行的基本方程式和功率的关系式。 7、掌握他励直流电动机的机械特性。 8、掌握直流发电机稳态运行的基本方程式和功率的关系式。 重点难点： （1）教学重点 直流电机的主要结构以及各部分的作用；电枢电动势和电磁转矩的计算公式和性质；直流发动机的励磁方式；他励直流电动机的机械特性。 （2）教学难点 直流电机的工作原理和直流电机稳定运行的基本方程式和功率关系。 学时分配：8个学时 教学内容： §1.1直流电机的基本工作原理 直流电机是人类最早发明和应用的一种电机，虽然目前不如交流电机应用普通，但是，直流电动机具有比交流电动机较为优良的调速和起动性能。它的调速范围广，平滑性、经济性较好，采用晶闸管调速系统更为方便；它的起动转矩较大。这种性能对有些机械的拖动是十分重要的，例如大型机床、电力机车、大型轧钢机、大型起重设备等。 直流发电机过去是直流电的主要电源之一，广泛地用在电解、电镀、充电等设备
中，也用作同步电机的励磁和直流电动机的电源。由于晶闸管整流技术日益发展，在某些场合已经取代直流发电机。 直流电动机的优点： （1） 调速范围广，易于平滑调节 （2） 过载、启动、制动转矩大 （3） 易于控制，可靠性高 （4） 调速时的能量损耗较小 缺点: （1）换向困难，容量受到限制，不能做的很大； （2）制造工艺复杂，生产成本高； （3）运行时由于电刷与换向器之间容易产生火花，可靠性较差，维护较麻烦。 （4） 调速时的能量损耗较小 人们虽做过很多研究工作来改善交流电动机的性能，但还不能全部用交流拖动来代替直流拖动。因而，在某些机械的拖动中，仍需用直流电动机。 应用: 轧钢机、电车、电气铁道牵引、造纸、纺织拖动。 直流发电机用作电解、电镀、电冶炼、充电、交流发电机励磁等的直流电源。 任何电机的工作原理都是建立在电磁感应和电磁力这个基础上。在不同的外部条件下，电机中能量转换的方向是可逆的。如果从电机轴上输入机械功率，电枢绕组中感应电动势大于端电压，即U E a >时，电机运行于发电机状态，将机械能转化为电能，从电刷两端输出电能；如果从电枢输入电功率，电枢绕组中感应电动势小于外加端电压，即U E a <时，电机运行于电动机状态，将电能转换为机械能，从轴上输出机械能。 1.1.1 直流发电机的工作原理 1、工作原理：电磁感应定律 导体在磁场中运动时，导体中会感应出电势e 。 e=Blv 。 B:磁密l ：导体长度； v ：导体与磁场的相对速度。 正方向：用右手定则判断。电势e 正方向表示电位升高的方向，与U 相反。如果同一元件上e 和U 正方向相同时，e= -U 。
直流电机转速控制
直流电机转速控制公司标准化编码 [QQX96QT-XQQB89Q8-NQQJ6Q8-MQM9N]
直流电机转速控制 课程设计 姓名： 学号： 班级：
目录 1．直流电机转速控制方案设计 (2) 设计要求 (2) 设计框图 (2) 2．直流电机转速控制硬件设计 (3) 主要器件功能 (3) 硬件原理图 (6) 3．直流电机转速控制软件设计 (7) 4．调试 (8) 硬件测试 (8) 软件调试……………………………………………………………(11
1．直流电机转速控制方案设计 设计要求 通过设计了解如何运用电子技术来实现直流电机转速控制，完成直流电机转向和转速的控制，提高分析电路设计、调试方面问题和解决问题的能力。 1、用按键1控制旋转方向，实现正转和反转。 2、电机的设定转速与电机的实际转速在数码管上显示。 3、旋转速度可实时改变。 设计框图 本课题中测量控制电路组成框图如下所示：
图1 2．直流电机转速控制硬件设计 主要器件功能 1、L298N 是专用驱动集成电路，属于H 桥集成电路，与L293D 的差别是其输出电流增大，功率增强。其输出电流为2A，最高电流4A，最高工作电压50V，可以驱动感性负载，如大功率直流电机，步进电机，电磁阀等，特别是其输入端可以与单片机直接相联，从而很方便地受单片机控制。当驱动直流电机时，可以直接控制步进电机，并可以实现电机正转与反转，实现此功能只需改变输入端的逻辑电平。此外可能通过使能端的高低电平的变换,从而使电机通断,来控制电机的转速。 图2 板上的EN1 与EN2 为高电平时有效，这里的电平指的是TTL 电平。EN1 为IN1 和IN2 的使能端，EN2为IN3 和IN4 的使能端。POWER 接直流电源，注意正负，电源正端为VCC，电源地为GND。 2、ZLG7290的核心是一块ZLG7290B芯片，它采用I2C接口，能直接驱动8位共阴式数码管，同时可扫描管理多达64只按键，实现人机对话的功能资源十分丰富。除具有自动消除抖动功能外，它还具有段闪烁、段点亮、段熄灭、功
无刷直流电机控制系统的设计
1引言无刷直流电机最本质的特征是没有机械换向器和电刷所构成的机械接触式换向机构。现在，无刷直流电机定义有俩种：一种是方波/梯形波直流电机才可以被称为无刷直流电机，而正弦波直流电机则被认为是永磁同步电机。另一种是方波/梯形波直流电机和正弦波直流电机都是无刷直流电机。国际电器制造业协会在1987年将无刷直流电机定义为“一种转子为永磁体，带转子位置信号，通过电子换相控制的自同步旋转电机”，其换相电路可以是独立的或集成于电机本体上的。本次设计采用第一种定义，把具有方波/梯形波无刷直流电机称为无刷直流电机。从20世纪90年代开始，由于人们生活水平的不断提高和现代化生产、办公自动化的发展，家用电器、工业机器人等设备都向着高效率化、小型化及高智能化发展，电机作为设备的重要组成部分，必须具有精度高、速度快、效率高等优点，因此无刷直流电机的应用也发展迅速[1]。 1.1 无刷直流电机的发展概况 无刷直流电动机是由有刷直流电动机的基础上发展过来的。 19世纪40年代，第一台直流电动机研制成功，经过70多年不断的发展，直流电机进入成熟阶段，并且运用广泛。 1955年，美国的D.Harrison申请了用晶体管换相线路代替有刷直流电动机的机械电刷的专利，形成了现代无刷直流电动机的雏形。 在20世纪60年代初，霍尔元件等位置传感器和电子换向线路的发现，标志着真正的无刷直流电机的出现。 20世纪70年代初，德国人Blaschke提出矢量控制理论，无刷直流电机的性能控制水平得到进一步的提高，极大地推动了电机在高性能领域的应用。 1987年，在北京举办的德国金属加工设备展览会上，西门子和博世两公司展出了永磁自同步伺服系统和驱动器，引起了我国有关学者的注意，自此我国开始了研制和开发电机控制系统和驱动的热潮。目前，我国无刷直流电机的系列产品越来越多，形成了生产规模。 无刷直流电动机的发展主要取决于电子电力技术的发展，无刷直流电机发展的初期，由于大功率开关器件的发展处于初级阶段，性能差，价格贵，而且受永磁材料和驱动控制技术的约束，这让无刷直流电动机问世以后的很长一段时间内，都停
直流电动机-教案
《直流电动机》教学设计 一、教材内容分析 本课选自义务教育教科书，北京师范大学出版社物理九年级全一册第14章，第6节《直流电动机》。前面学生已经掌握了电流周围存在磁场，磁场对通电导体有力的作用，紧接着这节课的学习就是对前面所学知识的一个应用，也是对前面所学内容的另一种诠释，这需要很好的理解掌握前面学习的理论知识，这节课进行深入加工，有着理论的依据，亲自动手操作实验，切实做到学以致用。 二、学生情况分析 初三下学期的学生，有前面几节课的知识储备，并具备一定的发现问题、分析问题、解决问题的能力，在实验操作方面也有很多的实验积累，在讨论解决方案时会有一些可行的猜想，并针对这些猜想设计可行的实验，来验证猜想是否正确。但是对于学生来说,总会有一些想法不是很严谨，需要老师的及时适当引导。 三、教学目标设计 1.知识与技能: (1)知道电动机工作的基本原理:通电线圈在磁场中受到力的作用。 (2)知道电动机工作过程中的能量转化。 (3)了解使电动机连续转动的方法,及换向器在直流电动机中的作用。 2.过程与方法: (1)经历探究电动机转动原理的过程,培养学生初步分析问题的能力。 (2)经历电动机的发明过程,培养学生动手能力和发现问题并解决问题的能力。 3.情感态度与价值观: 了解物理知识如何转变为科学技术,强化学生学以致用的意识。 四、教学内容设计：
教学重点:探究磁场对通电导体有力的作用。 教学难点:使电动机持续转动的方法。 五、教学策略分析 （一）教学方法分析： 1.协作学习法：2个学生为一组，组内同学协同完成实验任务。 2.任务驱动法：学生们经历电动机的发展历程，随着电动机发展过程中问题的产生，猜想解决问题的措施，针对解决措施，动手设计实验，验证猜想是否正确，方案是否可行。 3.讨论交流学习法：学生在实验操作前，交流实验方案；在实验操作过程中，讨论方法的可行性；在实验操作后，交流总结实验心得和结论。 （二）教学手段： 多媒体，实物投影，电动机的换向器工作时慢镜头视频，小型电动机模型（2个），带有换 向器的电动机模型（2个），玩具车中的电动机。
直流电机控制
编号： 单片机 实训 (论文)说明书 题目：直流电机控制 院（系）： 专业： 学生姓名： 学号： 指导教师： 2012 年12月27 日
目录 0.前言 (3) 1.用单片机控制直流电机转速的基本理论 (3) 1.1 直流电机调速原理 (3) 1.2 PWM基本原理及设计方案 (4) 2.硬件电路的设计 (5) 2.1 系统分析与硬件设计模块 (5) 2.2 设计该系统所需部分器件 (7) 2.3 直流电机的功能简介 (7) 2.4 直流电机调速控制系统模块 (7) 2.5 显示设计模块 (8) 2.6电机驱动设计模块 3.系统软件的设计 (11) 4.系统调试和结果分析 (13) 4.1仿真图形 (13) 5.结论和总结 (15) 参考文献 (15) 附录........................................... 错误！未定义书签。
摘要：本文介绍了基于单片机的直流电机PWM 调速的基本方法，直流电机调速的相关知识以及PWM 调速的基本原理和实现方法。重点介绍了基于MCS-51单片机的用软件生产PWM 信号以及信号占空比调节的方法。对于直流电机速度控制系统的实现提供了一个有效的途径。 本次实训设计主要任务是以四位共阳数码管显示电机速度，它能间接直观的观察到电机速度的变化，用独立键盘来手动控制电机的转速，其中控制核心部分是单片机，单片机输出微弱的电流信号经过L298N 驱动芯片放大从而使电机满足转速的要求。 关键字：四位共阳数码管；STC89C52单片机；PWM ；直流电机调速 0.前言 随着社会的发展，各种智能化的产品日益走入寻常百姓家。为了实现产品的便携性、低成品以及对电源的限制，小型直流电机应用相当广泛。对直流电机的速度调节，我们可以采用多种办法，本文在给出直流电机调整和PWM 实现方法的基础上，提供一种用单片机软件实现PWM 调速的方法。对基于MCS-51系列单片机实现直流电机调速系统进行研究和设计，能够在不同的按钮作用下分别实现直流电机的停止、加速、减速、正转、反转控制；能够实现基于MCS-51系列单片机的直流电机PWM 的调速设计。 本文研究的是基于MCS-51系列单片机的直流电机PWM 调速系统属于微机控制领域，通过对单片机的学习和研究对自己以后从事硬件产品的开发有一定的实际指导意义。 1.用单片机控制直流电机转速的基本理论 1.1 直流电机调速原理 根据励磁方式不同，直流电机分为自励和他励两种类型。不同励磁方式的直流电机机械特性曲线有所不同。对于直流电机来说，人为机械特性方程式为： 2 N ad a e N e t N U R R n T n n K K K φφ+= -=-? （ 1-1） 式中N U ,N φ—— 额定电枢电压、额定磁通量； e K ,t K －－与电机有关的常数；
九年级物理全册 第14章 第六节 直流电动机教案1 (新版)北师大版(1)
《直流电动机》 教学目的： 1、知道直流电动机的原理和主要构造。 2、知道换向器在直流电动机中的作用。 3、了解直流电动机的优点及其应用。 4、培养学生把物理理论应用于实际的能力。 教学重点、难点： 1.、磁场对电流的作用。 2.、磁场对电流作用的现象和规律，电动机的构造和原理。 教学过程： 1、复习 提问：上节课我们做实验给磁场中的导体通电，发现了什么？（学生回答：通电导体在磁场中受力）。 提问：这个力的方向与哪两个因素有关？（学生回答之后，教师强调：改变电流方向，或改变磁感线方向，导体受力方向就随着改变） 提问：出示如课本中的挂图和模型，根据上面的结论，通电线圈在磁场中是怎样受力的？（学生回答：ab边受力向上，cd边受力向下） 提问：在这两个力的作用下，线圈怎样运动？（学生回答：线圈会转动） 提问：这个现象中能量是怎样转化的？（学生回答：电能转化为机械能） 2、引入新课 教师陈述：电动机就是利用通电线圈在磁场中受力而转动的现象制成的，它将电能转化成机械能。下面我们来研究电动机是如何利用上述现象制成的，当然，我们先讨论最简单的一种电动机—直流电动机。给出直流电动机定义，并板书： 〈第六节直流电动机〉 3、进行新课 （1）使磁场中的通电线圈能连续转动的办法 很多同学可能马上想到通电线圈在磁场中不能连续转动（转到平衡位置要停下来），而实际的电动机要连续转动。怎样解决这个问题呢？（此处可告诉学生把理论用于实际需要再付出很多劳动，还可简介各国对理论应用于实际的重视，以培养学生对应用科学的兴趣）要解决这个问题，我们还得进行深入研究。 提问：在上节课的演示实验中，线圈转到平衡位置时是立即停止吗？为什么它不立即停止？（学生答：由于惯性线圈会稍转过平衡位置） 提问：转过平衡位置后，为什么它又转回来呢？（利用模型分析：转过平衡位置后，ab
直流电机控制系统设计范本
直流电机控制系统 设计
XX大学 课程设计 （论文）题目直流电机控制系统设计 班级 学号 学生姓名 指导教师
沈阳航空航天大学 课程设计任务书 课程名称专业基础课程设计 院（系）自动化学院专业测控技术与仪器 班级学号姓名 课程设计题目直流电机控制系统设计 课程设计时间: 7 月 9 日至 7 月 20 日 课程设计的内容及要求： 1.内容 利用51单片机开发板设计并制作一个直流电机控制系统。系统能够实时控制电机的正转、反转、启动、停止、加速、减速等。 2.要求 （1）掌握直流电机的工作原理及编程方法。 （2）掌握直流电机驱动电路的设计方法。 （3）制定设计方案，绘制系统工作框图，给出系统电路原理图。 （4）用汇编或C语言进行程序设计与调试。 （5）完成系统硬件电路的设计。 （6）撰写一篇7000字左右的课程设计报告。
指导教师年月日 负责教师年月日 学生签字年月日 目录 0 前言...................................................................................... 错误!未定义书签。 1 总体方案设计 ...................................................................... 错误!未定义书签。 1.1 系统方案 ...................................................................... 错误!未定义书签。 1.2 系统构成 ...................................................................... 错误!未定义书签。 1.3 电路工作原理............................................................... 错误!未定义书签。 1.4 方案选择 ...................................................................... 错误!未定义书签。 2 硬件电路设计 ...................................................................... 错误!未定义书签。 2.1 系统分析与硬件设计................................................... 错误!未定义书签。 2.2 单片机AT89C52............................................................ 错误!未定义书签。 2.3 复位电路和时钟电路................................................... 错误!未定义书签。 2.4 直流电机驱动电路设计 ............................................... 错误!未定义书签。 2.5 键盘电路设计............................................................... 错误!未定义书签。 3 软件设计 ............................................................................ 错误!未定义书签。 3.1 应用软件的编制和调试 ............................................... 错误!未定义书签。 3.2 程序总体设计............................................................... 错误!未定义书签。 3.3 仿真图形 ...................................................................... 错误!未定义书签。 4 调试分析 .............................................................................. 错误!未定义书签。
直流电动机教案示例
直流电动机教案示例 （一）教学目的 1．知道直流电动机的原理和主要构造。 2．知道换向器在直流电动机中的作用。 3.了解直流电动机的优点及其应用。 4．培养学生把物理理论应用于实际的能力。 （二）教具 如课本图12—10的挂图和模型，两个箭头标志（可用饮料盒铝片制作），自制直流电动机模型（参见图12—2），直流电动机原理挂图一幅，小型直流电动机一台，学生电源一台。 （三）教学过程 1．复习 提问：上节课我们做实验给磁场中的导体通电，发现了什么？（学生回答：通电导体在磁场中受力）。 提问：这个力的方向与哪两个因素有关？（学生回答之后，教师强调：改变电流方向，或改变磁感线方向，导体受力方向就随着改变） 提问：出示如课本12—10甲的挂图和模型，根据上面的结论，通电线圈在磁场中是怎样受力的？（学生回答：ab
边受力向上，cd边受力向下） 提问：在这两个力的作用下，线圈怎样运动？（学生回答：线圈会转动） 提问：这个现象中能量是怎样转化的？（学生回答：电能转化为机械能） 2．引入新课 教师陈述：电动机就是利用通电线圈在磁场中受力而转动的现象制成的，它将电能转化成机械能。下面我们来研究电动机是如何利用上述现象制成的，当然，我们先讨论最简单的一种电动机—直流电动机。给出直流电动机定义，并板书： 〈第五节直流电动机〉 3．进行新课 使磁场中的通电线圈能连续转动的办法 很多同学可能马上想到通电线圈在磁场中不能连续转动（转到平衡位置要停下来），而实际的电动机要连续转动。怎样解决这个问题呢？（此处可告诉学生把理论用于实际需要再付出很多劳动，还可简介各国对理论应用于实际的重视，以培养学生对应用科学的兴趣）要解决这个问题，我们还得进行深入研究。 提问：在上节课的演示实验中，线圈转到平衡位置时是立即停止吗？为什么它不立即停止？（学生答：由于惯性线
直流电机控制
直流电机控制电路 永磁式换向器直流电机，是应用很广泛的一种。只要在它上面加适当电压。电机就转动。图9是这种电机的符号和简化等效电路。 工作原理 这种电机由定子、转子、换向器(又称整流子)、电刷等组成，定子用作产生磁场。转于是在定子磁场作用下，得到转矩而旋转起来。换向器及时改变了电流方向，使转子能连续旋转下去。也就是说，直流电压加在电刷上，经换向器加到转子线圈，流过电流而产生磁场，这磁场与定子的固定磁场作用，转子被强迫转动起来。当它转动时，由于磁场的相互作用，也将产生反电动势，它的大小正比于转子的速度，方向和所加的直流电压相反。图9(b)给出了等效电路。Rw代表转子绕组的总电阻，E代表与速度相关的反电动势。 永磁式换流器电机的特点 ·当电机负载固定时，电机转速正比于所加的电源电压。 ·当电机直流电源固定时，电机的工作电流正比于转予负载的大小。 ·加于电机的有效电压，等于外加直流电压减去反电动势。因此当用固定电压驱动电机时，电机的速度趋向于自稳定。因为负载增加时，转子有慢下来的倾向，于是反电动势减少，而使有效电压增加，反过来又将使转子有快起来的倾向，所以总的效果使速度稳定。 ·当转子静止时，反电动势为零，电机电流最大。其最大值等于V／Rw(这儿V是电源电压)。最大·电流出现在刚起动的条件。 ·转子转动的方向，可由电机上所加电压的极性来控制。 ·体积小，重量轻。起动转矩大。 由于具备上述的那些特点，所以在医疗器械、小型机床、电子仪器、计算机、气象探空仪、探矿测井、电动工具、家用电器及电子玩具等各个方面，都得到广泛的应用。 对这种永磁式电机的控制，主要有电机的起停控制、方向控制、可变速度控制和速度的稳定控制。 1、电机的起／停控制 电机的起／停控制，最简单最原始的方法是在电机与电源之间，加一机械开关。或者用继电器的触点控制。大家都比较熟悉，故不举例。 现在比较流行的方法，是用开关晶体管来代替机械开关，无触点、无火花干扰，速度快。电路如图10(a)所示。当输入端为低电平时，开关晶体管Q1截止，电机无电流而处于停止状态。如果输入端为高电平时，Q1饱和导通，电机中有电流，因此电机起动运转。图中二极管D1和D2是保护二极管，防止反电动势损
直流电机控制系统设计(1)
湖南工程学院课程设计《DSP原理及应用》 题目：直流电机控制系统设计 专业： 班级： 姓名： 学号： 指导教师： 2015年5 月19 日
摘要 直流电动机具有优良的调速特性，调速平滑，方便，调速范围广，过载能力大，能承受频繁的冲击负载，可实现频繁的无级快速起动、制动和反转；能满足生产过程中自动化系统各种不同的特殊运行要求。电动机调速系统采用微机实现自动控制，是电气传动发展的主要方向之一。采用微机控制后，整个调速系统体积小，结构简单、可靠性高、操作维护方便，电动机稳态运转时转速精度可达到较高水平，静动态各项指标均能较好地满足工业生产中高性能电气传动的要求。 本篇论文介绍了基于单片机的直流电机PWN调速的基本办法，直流电机调速的相关知识以及PWM调速的基本原理和实现方法。重点介绍了基于TMS320LF2407单片机的用软件产生PWM信号以及信号占空比调节的方法。对于直流电机速度控制系统的实现提供了一种有效的途径。 关键词：单片机最小系统；PWM ；直流电机调速，TMS320LF2407;
前言 电动机作为最主要的机电能量转换装置，其应用范围已遍及国民经济的各个领域和人们的日常生活。无论是在工农业生产，交通运输，国防，航空航天，医疗卫生，商务和办公设备中，还是在日常生活的家用电器和消费电子产品（如电冰箱，空调，DVD等）中，都大量使用着各种各样的电动机。据资料显示，在所有动力资源中，百分之九十以上来自电动机。同样，我国生产的电能中有百分之六十是用于电动机的。电动机与人的生活息息相关，密不可分。电气时代，电动机的调速控制一般采用模拟法，对电动机的简单控制应用比较多。简单控制是指对电动机进行启动，制动，正反转控制和顺序控制。然而近年来，随着技术的发展和进步，以及市场对产品功能和性能的要求不断提高，直流电动机的应用更加广泛，尤其是在智能机器人中的应用。直流电动机的起动和调速性能、过载能力强等特点显得十分重要，为了能够适应发展的要求，单闭环直流电动机的调速控制系统得到了很大的发展。而作为单片嵌入式系统的核心—单片机，正朝着多功能、多选择、高速度、低功耗、低价格、大存储容量和强I/O功能等方向发展。随着计算机档次的不断提高，功能的不断完善，单片机已越来越广泛地应用在各种领域的控制、自动化、智能化等方面，特别是在直流电动机的调速控制系统中。这是因为单片机具有很多优点：体积小，功能全，抗干扰能力强，可靠性高，结构合理，指令丰富，控制功能强，造价低等。所以选用单片机作为控制系统的核心以
直流电机教案汇总
教案编号 1 课题直流电动机的结构授课人课型 课时 2 教具 原设计者授课时间 教学目标1．掌握直流电机的结构 2．了解直流电动机的优缺点。 教学重点直流电机的结构 教学难点直流电机的结构 教学过程（复习提问、精讲设计、课前或中预习内容及要求、设计当堂测试和作业、随堂小结等）第一课时授课时间 第一节直流电机 直流发电机与直流电动机在理论上是可逆的。应用于起重、运输机械、传动机构、精密机械、自动控制系统和电子电器、日常电器中。 一、直流电机的构造 （一）定子 定子由机座、主磁极、换向磁极、电刷组件组成，如图所示。 定子的横剖平面图如图所示。
1．机座 用铸钢或铜板焊成，用作支撑和保护整机结构，同时又是电机磁路的一部分，有良好的导磁性能和机械强度。 2．主磁极 由铁心和励磁绕组组成。铁心由极身和极靴两部分组成，铁心由1~1.5mm厚的钢板叠压而成如图所示。 励磁绕组绕在铁心外面，主磁极的作用是在励磁绕组中通入励磁电流时产生主磁通。当励磁绕组通入直流电时，铁心就成为一个有固定极性的磁极。 3．换向磁极 换向磁极的作用是为了改善换向性能，减小换向火花，削弱电枢磁场。换向磁极与转子间气隙较大，涡流较小，可用整块钢制成。其上的绕组一般与电枢绕组串联，用横截面较大的铜导线绕制。 换向磁极与主磁极数量相等或为其一半，顺着转子旋转的方向排列顺序是：N,N’,S,S’ 4．电刷组件 电刷组件由电刷、刷握、刷杆、刷杆座及压紧弹簧组成，如图所示。 电刷内有用细铜丝编织成的刷辫与外电路导通 作用：与换向器配合，连接静止的外电路和转动的电枢电路。
板书设计（第一课时） 一、直流电机的构造 （一）定子 1．机座 2．主磁极 3．换向磁极 4．电刷组件 教学后记（各班级授课时间、缺席名单及原因；学生辅导；偶发事件处理；教学反思等） 1、对主磁极和换向磁极概念模糊 2、对电刷的作用不太理解 教学过程（复习提问、精讲设计、课前或中预习内容及要求、设计当堂测试和作业、随堂小结等）第二课时授课时间 复习提问：直流电动机的定子结构及各部分的作用 （二）电枢 电枢又称转子，作用是在励磁磁场作用下，产生感应电动势和电磁转矩，实现电能与机械能之间的转换。其结构如图所示。 1．电枢铁心 电机磁路的另一部分，为减小涡流由硅钢片叠压而成。在电区外缘有嵌放绕组的铁心槽，整个铁心固定在转动轴上，随轴一起转动。 2．电枢绕组
基于51单片机控制直流电机的设计
可以实现的功能是： 按下左转键则开始向左转动 按下右转键则向右转动 按下停止键则开始逐渐停止转动 按下调速键一次则会加速一档 按下调速键二次则会加速二档 按下调速键三次则会加速三档 按下调速键四次则会加速四档 按下调速键五次则会回到最初速度重新记档位 设计思路： 直流电机只要能提供一定的直流就可以转动，改变电压极性可以改变转动方向，可以通过给直流电机提供脉冲信号来驱动它，脉冲信号的占空比可以影响到直流电机的平均速度，因此可以通过调整占空比从而能实现调速的目的。直流电机的驱动电路要有过流保护作用，图中的二极管就直到这个作用，另外电机的驱动电流是比较大的所以需要用三极管来放大电流。程序的关键就是如何实现占空比的调整，这个可以通过对51单片机定时器重装初值进行改变，从而改变时间。用51实现PWM信号的输出，相对麻烦点，要是AVR就可以方便地实现PWM信号，由见51单片机的局限性与AVR单片机的优势。 原理图
详细程序： #include
直流电动机控制系统设计
X X X X X学院 题目：直流电动机控制系统 学 院 XXXXXX学院 专 业 自动化 班 级 XX班 姓 名 XXX 学 号 XXXXX 指导老师 XXX 2012年 12 月 25 日 1、 设计题目：直流电动机控制系统 1、前言 近年来，随着科技的进步，电力电子技术得到了迅速的发展，直流电机得到了越来越广泛的应用。直流它具有优良的调速特性,调速平滑、方便,调速范围广;过载能力大,能承受频繁的冲击负载,可实现频繁的无级快速起动、制动和反转;需要能满足生产过程自动化系统各种不同的特殊运行要求，从而对直流电机的调速提出了较高的要求，改变电枢回路电阻调速，改变电枢电压调速等技术已远远不能满足要求，这时通过PWM方式控制直流电机调速的方法应运而生。 采用传统的调速系统主要有以下缺陷：模拟电路容易随时间漂移，会产生一些不必要的热损耗，以及对噪声敏感等。而在用了PWM技术后，避免了以上的缺陷，实现了用数字方式来控制模拟信号，可以大幅度降低成本和功耗。另外，由于PWM 调速系统的开关频率较高,仅靠电枢电感的滤波作用就可获得平稳的直流电流,低速特性好；同样,由于开
关频率高,快速响应特性好,动态抗干扰能力强,可以获得很宽的频带;开关器件只工作在开关状态,主电路损耗小,装置效率高。PWM 具有很强的抗噪性，且有节约空间、比较经济等特点。 2、系统设计原理 脉宽调制技术是利用数字输出对模拟电路进行控制的一种有效技术，尤其是在对电机的转速控制方面，可大大节省能量，PWM控制技术的理论基础为：冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同，使输出端得到一系列幅值相等而宽度不相等的脉冲，用这些脉冲来代替正弦波或其他所需 要的波形。按一定的规则对各脉冲的宽度进行调制，既可改变逆变电路输出电压的大小，也可改变输出频率。 直流电动机的转速n和其他参量的关系可表示为 （1） 式中 Ua——电枢供电电压（V）； Ia ——电枢电流（A）； Ф——励磁磁通（Wb）； Ra——电枢回路总电阻（Ω）； CE——电势系数， ，p为电磁对数，a为电枢并联支路数，N为导体数。 由式（1）可以看出，式中Ua、Ra、Ф三个参量都可以成为变量，只要改变其中一个参量，就可以改变电动机的转速，所以直流电动机有三种基本调速方法：(1)改变电枢回路总电阻Ra；；(2)改变电枢供电电压Ua；(3)改变励磁磁通Ф。 3、方案选择及论证 3.1、方案选择 3.1.1、改变电枢回路电阻调速 可以通过改变电枢回路电阻来调速，此时转速特性公式为 n=U-【I(R+Rw)】/KeФ （2）式中Rw为电枢回路中的外接电阻（Ω）。 当负载一定时，随着串入的外接电阻Rw的增大，电枢回路总电阻R= (Ra+Rw)增大，电动机转速就降低。Rw的改变可用接触器或主令开关切换来实现。 这种调速方法为有级调速，转速变化率大，轻载下很难得到低速，
直流电机原理与控制方法
专业资料 电机简要学习手册 2015-2-3
一、直流电机原理与控制方法 1直流电机简介 直流电机（DM）是指能将直流电能转换成机械能（直流电动机）或将机械能转换成直流电能 （直流发电机）的旋转电机。 它是能实现直流电能和机械 能互相转换的电机。当它作电 动机运行时是直流电动机，将 电能转换为机械能；作发电机 运行时是直流发电机，将机械 能转换为电能。 直流电机由转子（电枢）、定子（励磁绕组或者永磁体）、换向器、电刷等部分构成，以其良好的调速性能以至于在矢量控制出现以前基本占据了电机控制领域的整座江山。但随着交流电机控制技术的发展，直流电机的弊端也逐渐显现，在很多领域都逐渐被交流电机所取代。但如今直流电机仍然占据着不可忽视的地位，广泛用于对调速要求较高的生产机械上，如轧钢机、电力牵引、挖掘机械、纺织机械，龙门刨床等等，所以对直流电机的了解和研究仍然意义重大。 2 直流电动机基本结构与工作原理 2.1 直流电机结构
如下图，是直流电机结构图，电枢绕组通过换向器流过直流电流与定子绕组磁场发生作用，产生转矩。定子按照励磁可分为直励，他励，复励。电枢产生的磁场会叠加在定子磁场上使得气隙主磁通产生一个偏角，称为电枢反应，通常加补偿绕组使磁通畸变得以修正。 2.2 直流电机工作原理 如图所示给两个电刷加上直流电源，如上图（a）所示，则有直流电流从电刷 A 流入，经过线圈abcd，从电刷 B 流出，根据电磁力定律，载流导体ab和 cd收到电磁力的作用， 其方向可由左手定则判 定，两段导体受到的力 形成了一个转矩，使得 转子逆时针转动。如果 转子转到如上图（b）所 示的位置，电刷 A 和换向片2接触，电刷 B 和换向片1接触，直流电流从电刷 A 流入，在线圈中的流动方向是dcba，从电刷 B 流出。 此时载流导体ab和cd受到电磁力的作用方向同样可由左手定
直流电动机教案示例
直流电动机教案示例 （一）教学目的1．知道直流电动机的原理和主要构造。2．知道换向器在直流电动机中的作用。 3.了解直流电动机的优点及其应用。4．培养学生把物理理论应用于实际的能力。（二）教具如课本图12—10的挂图和模型，两个箭头标志（可用饮料盒铝片制作），自制直流电动机模型（参见图12—2），直流电动机原理挂图一幅，小型直流电动机一台，学生电源一台。（三）教学过程1．复习提问：上节课我们做实验给磁场中的导体通电，发现了什么？（学生回答：通电导体在磁场中受力）。提问：这个力的方向与哪两个因素有关？（学生回答之后，教师强调：改变电流方向，或改变磁感线方向，导体受力方向就随着改变）提问：出示如课本12—10甲的挂图和模型，根据上面的结论，通电线圈在磁场中是怎样受力的？（学生回答：ab 边受力向上，cd边受力向下）提问：在这两个力的作用下，线圈怎样运动？（学生回答：线圈会转动）提问：这个现象中能量是怎样转化的？（学生回答：电能转化为机械能）2．引入新课教师陈述：
电动机就是利用通电线圈在磁场中受力而转动的现象制成的，它将电能转化成机械能。下面我们来研究电动机是如何利用上述现象制成的，当然，我们先讨论最简单的一种电动机—直流电动机。给出直流电动机定义，并板书：〈第五节直流电动机〉3．进行新课(1)使磁场中的通电线圈能连续转动的办法很多同学可能马上想到通电线圈在磁场中不能连续转动（转到平衡位置要停下来），而实际的电动机要连续转动。怎样解决这个问题呢？（此处可告诉学生把理论用于实际需要再付出很多劳动，还可简介各国对理论应用于实际的重视，以培养学生对应用科学的兴趣）要解决这个问题，我们还得进行深入研究。提问：在上节课的演示实验中，线圈转到平衡位置时是立即停止吗？为什么它不立即停止？（学生答：由于惯性线圈会稍转过平衡位置）提问：转过平衡位置后，为什么它又转回来呢？（利用模型分析：转过平衡位置后，ab边受力仍朝上，cd边受力仍朝下，正是这一对力使线圈转回来的）提问：要使线圈不转回来，应该在线圈刚转过平衡位置时就改变线圈的受力方向，即使线圈刚转过平衡位置就使ab 边受力变为向下，cd边受力变为向上。怎样才能使线圈受力方向发生这样的改变呢？引导学生回忆影响受力方向的两个因素，从而得出：应该在此时改变电流方向，或者改变磁感线方向。进一步引导学