摘 要

　　本文使用Matlab软件，通过建立相关的数学模型来研究不同调速方式下直流电机的转速变化规律。一般来说，直流电动机的调速有以下三种方式，电枢电压调速、弱磁调速、串电阻调速。本文主要是研究直流电动机的调速，并对以上三种调速方式进行比较。本文研究结果对于直流电动机的控制与应用有着非常重要的价值和意义。

　　本文借助于Matlab来分析并研究在不同调速方式下，直流电机转速的变化规律。从本次研究的结果可得出：三种调速方法中，改变电枢电压实现电机调速，是电机调速时使用最广泛的一种方法。此法是在电枢电阻R_a一定，励磁电流I_f一定时，通过对电枢电压的改变，可以调节控制直流电机的理想空载转速。弱磁调速则是通过励磁电流实现调速，通过改变励磁回路中的电阻，调整励磁电流，从而改变其中的励磁磁通，实现向上调速。串电阻调速的方法，即在电枢中串入附加电阻，使电枢电流变小，从而减小电磁转矩，使得转速降低。这种方式虽然比较简单，但耗能较大，使用范围不广。

本文由四个部分组成。第一章介绍课题的背景及意义、阐述本课题研究的步骤及目标。第二章重点研究调速系统组成并对直流电机的工作特性进行研究与仿真。第三章对直流电机的各类调速系统进行仿真。第四章将分析仿真结果并总结本文的工作。

关键词：直流电动机；调速方式；电枢电流；电磁转矩；电机转速

Abstract

　　This paper uses MATLAB software to study the variation of the motor speed by establishing mathematical model of DC motors. In general, the DC motor speed control has the following three ways, the armature voltage control, weak magnetic control, series resistance speed. This paper mainly researches the DC motor speed control and compares the above three kinds of control methods. The results of this study are impotant to the control and application of DC motor.

　　This paper analyses the changing speed of DC motor on different control mode with the help of MATLAB. The results of this paper show that Variable voltage speed regulation is the most widely used method. This method can adjust the ideal no-load speed control of DC motor with the armature voltage changes while the Armature resistance Ra and excitation current If is unchanged. The weak magnetic speed control is realized by regulating the excitation current. Changing the resistance in the excitation circuit can adjust the excitation current. And then, the speed can be adjustable. The method of adjusting the speed of the series resistance, that is, the method of increasing the rotational speed by reducing the electromagnetic torque and adding the additional resistance in the armature so that the armature current becomes smaller. Although this method is relatively simple, it is not used widely because of the large energy consumption.

　　This paper consists of four parts. The first chapter introduces the background and significance of the subject, elaborates research goal and steps of this topic. The second chapter focuses on the composition of the speed control system and working characteristics of DC motor. The third chapter is the simulation of various speed control system. The fourth chapter analyses and summarizes the simulation results of this paper.

Key Words：DC motor, Speed Control, Armature current, electromagnetic torque, motor speed.

目录

第1章 绪论 1

1.1 课题背景及意义 1

1.2 直流电机调速系统控制的目的和主要步骤 2

1.2.1 调速系统控制的目的 2

1.2.2直流电机调速的控制目标 2

1.3 直流电机调速系统的研究现状和发展趋势 2

1.4 本文的主要内容 3

第2章 直流调速系统的组成、研究及分析 4

2.1 直流电机的调速系统的组成 4

2.2 直流电动机的特性分析、参数计算及仿真 5

2.2.1 直流电动机的机械特性 5

2.2.2 直流电动机的转矩特性 7

第3章 直流电机的各类调速系统的研究及仿真 10

3.1 改变电枢电压的直流电动机调速方式 11

3.1.1 他励模式下的直流电机的电枢电压调速 11

3.1.2 并励模式下的直流电机的电枢电压调速 13

3.1.3 串励模式下的直流电机的电枢电压调速 15

3.2 改变励磁电流的直流电动机调速方式 17

3.2.1 他励直流电动机的励磁电流调速 18

3.2.2 并励直流电动机的励磁电流调速 19

3.2.3 串励直流电动机的励磁电流调速 21

3.3 改变电枢回路串电阻的直流电动机调速方式 23

3.3.1 他励模式下的直流电机的电枢回路串电阻调速 23

3.3.2 并励模式下的直流电机的电枢回路串电阻调速 25

3.3.3 串励模式下的直流电机的电枢回路串电阻调速 26

3.4 晶闸管—直流电动机开环调速 28

3.5 晶闸管—直流电动机闭环—静差调速系统 30

3.6 晶闸管—直流电动机转速电流双闭环—无静差调速系统 32

总结与展望 34

参考文献 35

致谢 36

附录 37

附1 并励直流电动机的机械特性仿真指令 37

附2 串励直流电动机的机械特性仿真指令 38

附3 他励直流电动机的转矩特性仿真指令 39

附4 并励直流电动机的转矩特性仿真指令 40

附5 串励直流电动机的转矩特性仿真指令 41

第1章 绪论

1.1 课题背景及意义

电动机，作为人们日常工作和生活中使用最多的实现能量转换的机电装置。调查显示，人类社会使用的动力资源，电动机输出至少占九成以上。与此同时，在我国国内，工厂企业所生产出的电能，电动机消耗了至少六成以上。由此可见，人类社会的生产生活，仍然在相当程度上需要依靠电动机的运行和应用。在大多数工业、企业部门，直流电动机的使用仍然相当广泛。