直流电动机电枢串联电阻调速过程设计

直流电动机电枢串联电阻调速过程设计（精选4篇）

篇1：直流电动机电枢串联电阻调速过程设计

指导教师评定成绩：

审定成绩：

湖南交通工程学院

课程设计报告

院

系：

电气与信息工程系

学 生

姓 名：

张 蕴

专

业：

电气工程及其自动化

班

级：

14级电气工程及其自动化（1）班

学

号：

144139240471

指 导

教 师：

陈海文

设计题目：直流电机的串电阻调速过程设计

设计时间： 2017 年 11 月

课 程 设 计 任 务 书

一、设计题目

直流电机的串电阻调速过程设计

二、设计任务和要求

1.熟练直流电机的机械特性和电气特性；

2.根据图片提示，综合运用知识分析直流电机的运行过程； 3.计算每个阶段变化过程中的阻值对系统的影响； 4.推导出每个速度变化过程中电阻值的公式； 5.根据以下直流电动机特性

Pn=85KW Uan=380V Ian=176A Nn=1450r/min 欲用电枢串电阻启动，启动级数初步为3级 1)选择启动电流I1,切换电流I2和切换电流I3 2)求出起切电流比

3)求出启动时电枢电路的总电阻Ram 4)求出启动级数m 5)重新计算，校验I2,I3 6)求出各级总电阻 7)求出各级启动电阻 8)结论

9)提交整个设计报告和测试报告

目 录

一、直流电动机的综述……………………4

二、他励直流电动机………………………5

三、设计内容………………………………12

四、结论……………………………………14

五、心得体会………………………………16

六、参考文献………………………………17

一、综述

直流电动机因其良好的调速性能而在电力拖动中得到广泛应用。直流电动机按励磁方式分为永磁、他励和自励3类,其中自励又分为并励、串励和复励3种。直流电动机-特点：

(一)调速性能好。所谓“调速性能”，是指电动机在一定负载的条件下，根据需要，人为地改变电动机的转速。直流电动机可以在重负载条件下，实现均匀、平滑的无级调速，而且调速范围较宽。

(二)起动力矩大。可以均匀而经济地实现转速调节。因此，凡是在重负载下起动或要求均匀调节转速的机械，例如大型可逆轧钢机、卷扬机、电力机车、电车等，都用直流电动机拖动。直流电动机 – 工作原理：

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则判定，它们产生的转矩仍然使得转子逆时针转动。这就是直流电动机的工作原理。外加的电源是直流的，但由于电刷和换向片的作用，在线圈中流过的电流是交流的，其产生的转矩的方向却是不变的。

实用中的直流电动机转子上的绕组也不是由一个线圈构成，同样是由多个线圈连接而成，以减少电动机电磁转矩的波动，绕组形式同发电机。

二、他励直流电动机

他励直流电动机由励磁绕组和电枢绕组分别由两个独立的直流电源供电。在励磁电压Uf的作用下，励磁绕组中通过励磁电流If，从而产生主磁极磁通φ。在电枢电压Ua的作用下，电枢绕组中通过电枢电流Ia。电枢电流与磁场相互作用产生机械以某一转速n运转。电枢旋转时，切割磁感线产生电动势E.电动势的方向与电枢电流的方向相反。2.1 他励直流电动机机械特性 2.1.1 他励直流电动机固有特性

图2-1他励直流电动机固有特性 2.1.2 他励直流电动机人为特性

图2-2电枢串电阻起动时的人为特性 图2-3降低电枢电压人为特性(UN

2.2 他励直流电动机的起动 2.2.1 降低电枢电压起动

这种方法需要有一个可改变电压的直流电源专供电枢电路之用。例如利用直流发电机、晶闸管可控整流电源或直流斩波电源等。起动时，加上励磁电压Uf，保持励磁电流If为额定值不变，电枢电压Ua从零逐渐升高到额定值。这种起动方法的优点是起动平稳，起动过程中能量损耗小，易于实现自动化。缺点是初期投资大。2.2.2 增加电枢电阻起动

在实际中，如果能够做到适当选用各级起动电阻，那么串电阻起动由于其起动设备简单、经济和可靠，同时可以做到平滑快速起动，因而得到广泛应用。但对于不同类型和规格的直流电动机，对起动电阻的级数要求也不尽相同。

下面以直流他励电动机电枢回路串联电阻二级起动为例说明起动过程。(1)启动过程分析

如图4(a)所示，当电动机已有磁场时，给电枢电路加电源电压U。触点KM1、KM2均断开,电枢串入了全部附加电阻RK1+RK2 ,电枢回路总电阻为Ral=ra+RK1 +RK2。这是启动电流为 I1=

UU= RalraRK1RK2与起动电流所对应的起动转矩为T1。对应于由电阻所确定的人为机械特性如图4(b)中的曲线1所示。

(a)电路图(b)特性图 图4 直流他励电动机分二级起动的电路和特性

根据电力拖动系统的基本运动方程式 T-TL=J

d dt式中 T——电动机的电磁转矩；

TL——由负载作用所产生的阻转矩； Jd——电动机转矩克服负载转矩后所产生的动态转矩。dt由于起动转矩T1大于负载转矩TL，电动机受到加速转矩的作用，转速由零逐渐上升，电动机开始起动。在图4(b)上，由a点沿曲线1上升，反电动势亦随之上升，电枢电流下降，电动机的转矩亦随之下降，加速转矩减小。上升到b点时，为保证一定的加速转矩，控制触点KM1闭合，切除一段起动电阻RK1。b点所对应的电枢电流I2称为切换电流，其对应的电动机的转矩T2称为切换转矩。切除RK1后，电枢回路总电阻为Ra2=ra+RK2。这时电动机对应于由电阻Ra2所确定的人为机械特性，见图4(b)中曲线2。在切除起动电阻RK1的瞬间，由于惯性电动机的转速不变，仍为nb，其反电动势亦不变。因此，电枢电流突增，其相应的电动机转矩也突增。适当地选择所切除的电阻值RK1，使切除RK1后的电枢电流刚好等于I1，所对应的转矩为T2，即在曲线2上的c点。又有T1>T2，电动机在加速转矩作用下，由c点沿曲线2上升到d点。控制点KM2闭合，又切除一切起动电阻RK2。同理，由d点过度到e点，而且e点正好在固有机械特性上。电枢电流又由I2突增到I1，相应的电动机转矩由T2突增到T1。T1> TL，沿固有特性加速到g点T=TL，n=ng电动机稳定运行，起动过程结束。

在分级起动过程中，各级的最大电流I1(或相应的最大转矩T2)及切换电流I2(或与之相应的切换转矩T2)都是不变的，这样，使得起动过程有较均匀的加速。

要满足以上电枢回路串接电阻分级起动的要求，前提是选择合适的各级起动电阻。下面讨论应该如何计算起动电阻。(2)起动电阻的计算 在图4(b)中，对a点，有

I1=

U Ra1U I1即 Ra1=当从曲线1(对应于电枢电路总电阻 Ra1=ra+ RK1 +RK2)转换得到曲线2(对应于总电阻Ra2=ra+RK2)时，亦即从点转换到点时，由于切除电阻RK1进行很快，如忽略电感的影响，可假定nb=nc，即电动势Eb=Ec，这样在点有

I2=在c点

I1=UUc

Ra2UUb Ra1两式相除，考虑到Eb=Ec，得

I1Ra1 I2Ra2同样，当从d点转换到e点时，得

I1Ra2= I2ra这样，如图4所示的二级起动时，得

I1Ra1Ra2= I2Ra2ra推广到m级起动的一般情况，得

=

I1Ra1Ra2Ra(m1)Ram==…== I2Ra2raRamra式中为最大起动电流I1与切换电流I2之比，称为起动电流比(或起动转矩比)，它等于相邻两级电枢回路总电阻之比。由此可以推出

Ra1=m ra式中m为起动级数。由上式得

=m如给定 ,求m,可将式

Ra1 raRa1=m取对数得 raRa1lgra m=

lg由式=I1Ra1Ra2Ra(m1)Ram==…==可得每级电枢回路总电阻 I2Ra2raRamra Ra1=Ra2=mra Ra2=Ra3=m1ra  Ra(m-1)=Ram=2ra Ram=ra

各级启动电阻为

RK1=Ra1-Ra2 RK2=Ra2-Ra3 RK3=Ra3-Ra4  RK(m-1)=R a(m-1)-Ram RKm=Ram-ra 起动最大电流I1及切换电流I2按生产机械的工艺要求确定，一般 I1=(1.5~2.0)IN

I2=(1.1~1.2)IN 及电动机相应的转矩

T1=(1.5~2.0)IN T2=(1.1~1.2)IN(3)计算分级启动电阻，有两种情况：

1、启动级数m未定，初选→Ram=mra→求m，取成整数m→计算值→计算各级电阻或分断电阻。

2、启动级数m已定,选定I1→Rm=电阻。

U→计算值→计算各级电阻或分级I

1三、设计内容

1）选择启动电流I1和切换电流I2 I1=(1.5～2.0)IaN=(1.5～2.0)×497=(745.5～994)A I2=(1.5 ～1.2)IaN=(1.1～1.2)×497=(546.7～596.4) 选择I1=840，I2=560。2）求出起切电流比

=I1=1.5 I23）求出启动时电枢电路的总电阻Ram Ram=UaN=0.524 I1（4）求出启动级数m Ramlgram==4.76 lg取m=5 5）重新计算，校验I2 =mRam=1.47 raI2=I1=571

I2在规定范围之内。6）求出各级总电阻

R5=5ra=1.4750.076=0.52 R4=4ra =1.4740.076=0.35 R3=3ra=1.4730.076=0.24 R2=2ra=1.4720.076=0.16 R1=ra=1.470.076=0.11 R0=Ra=0.076 7）求出各级启动电阻

Rst1=R1-R0=(0.11-0.076)=0.034 Rst2=R2-R1=(0.16-0.11)=0.05 Rst3=R3-R2=(0.24-0.16)=0.08 Rst4=R4-R3=(0.35-0.24)=0.11 Rst5=R5-R4=(0.52-0.35)=0.27

四、结论

1)额定功率较小的电动机可采用在电枢电路内串起动变阻器的方法起动。起动前先把起动变阻器调到最大值，加上励磁电压Uf，保持励磁电流为额定值不变。在接通电枢电源，电动机开始起动。随着转速的升高，逐渐减小起动变阻器的电阻，直到全部切除。额定功率比较大的电动机一般采用分级方法以保证起动过程中既有比较大的起动转矩，又使起动电流不会超过允许值。2)他励直流电动机串电阻启动计算方法

①选择启动电流I1和切换电流I2

启动电流为 I1=(1.5~2.0)IN 对应的启动转矩 T1=(1.5~2.0)IN 切换电流为 I2=(1.~11.2)IN 对应的启动转矩 T2=(1.1~1.2)IN

②求出起切电流（转矩）比 =I1 I2③求出电动机的电枢电路电阻ra ra=UaNIaNPNIaN

④求出启动时的电枢总电阻Rm Ram=UaN I1⑤求出启动级数m Ramlgram=

lg⑥重新计算，校验I2是否在规定范围内 若m是取相近整数，则需重新计算I2

=mRam 再根据得出的重新求出I2，并校验I2是否在规定范ra围内。若不在规定范围内，需加大启动级数m重新计算和I2，直到符合要求为止。⑦求出各级总电阻

Ra1Ra2mram1Ra2Ra3ra

Ramra⑧求出各级启动电阻

五、心得体会

说实话，课程设计真的有点累．然而，当我一着手清理自己的设计成果，回味这1周的心路历程，一种少有的成功喜悦即刻使倦意顿消．虽然这是我刚学会走完的第一步，也是人生的一点小小的胜利，然而它令我感到自己的很多不足。通过课程设计，使我深刻的感受到，干任何事都必须耐心细致，课程设计过程中，有些计算就是因为自己的不细致算错了好几次只得重算，我终于感受到了科学的严谨性，我不禁时刻提醒自己，一定要养成一种高度负责，认真对待的良好习惯．这次课程设计使我在工作作风上得到了一次难得的磨练．短短一周的课程设计，使我发现了自己所掌握的知识是真正如此的缺乏，自己综合应用所学的专业知识能力是如此的不足，几年来的学习了那么多的课程，今天才知道自己并不会用．

在做课程设计过程中我要感谢程安宇老师，由于我们学的电机与拖动知识并不多，有很多地方我们都不懂，程老师在百忙之余抽出时间对我们进行了耐心细致的指导，在他的细心指导下我才能够完成课程设计。在设计过程中也得到了其他同学的热心帮助，通过和同学们的讨论和交流我才得以顺利地完成了课程设计的编写；在此向他们表示感谢。

六、参考文献

[1] 《电机与拖动》 唐介 主编，高等教育出版社 2003，年出版；

[2]《电机与拖动基础》 刘起新 主编，中国电力出版社，2005年出版；

[3]《电机学》 李海发 主编，科学出版社 2001年出版；

[4]《电机与拖动》 周绍英 主编，中央广播电视大学出版社，1995年出版 ；

[5]《电机学》 胡虔生 等编，中国电力出版社，2005年出版；

篇2：直流电动机电枢串联电阻调速过程设计

一、DTC调速装置是一套独立的电气控制系统, 其工作原理如下

变频器采用ABB公司的ACS800的控制系统作为主控制器, 在软件控制下, 接受司控的指令后, 通过采取电流传感器的三相电流数据, 将三相电流clark变换, 得到坐标系的分量, 并且根据当前电压空间矢量位置进行Park变换, 再用反电势定向数学模型计算出反电势位置, 以反电势方向为横轴, 建立反电势坐标系, 对α、β坐标的电流iα、iβ在反电势坐标系上进行Park变换, 计算出力矩电流和磁场电流iα、iβ, 再由力矩电流参考值Itref进行力矩电流调节。通过对im调节, 间接对磁场进行动态补偿。由力矩电流调节和动态磁通补偿输出, 控制电压矢量PWM发生器的相角和调制系数来产生三相电压, 进而控制交流电机的工作。

交流变频变压电机车控制框图:

1、司机控制全过程为无触点控制, 实现了电机车从零到最高速度范围的无级调速。

2、直变器, 改装一套+24V辅助电源装置为机车灯、喇叭提供电源。

3、采用三相异步交流变频牵引电机, 其电机基本上实现了免维护。

二、与电阻调速电机车的区别

1、电气结构:

采用交流变频变压调速控制方式与原电机车不同之处在于:采用人机一体化司控器取代原司机控制器、采用三相异步交流变频牵引电机取代原直流牵引电机, 并增加了DTC变频器, 除此之外, 其余小型电器设备与原电机车通用。

2、人机一体化司控器:

司控器主要由操作手轮、控制开关及全封闭式外壳组成, 体积小。司机可操作司控器板面上的手轮和方向手柄, 控制电机车的前进或后退, 整个控制过程都为弱电信号控制, 非常安全, 并可实现电机车无级调速。

3、变频器:

本系统变频器主要由专用变频器模块及辅助驱动电路构成, 其所有电气元器件均安装在箱体内, 箱体安装在原电阻箱的位置上, 便于用户对系统的检修和维护。

4、三相异步交流变频牵引电机:

无换相器, 坚固耐用、免维护。

三、DTC变频调速的优点

1、能耗

DTC交流变频电机车采用交流变频调速方式调速, 用三相异步交流变频牵引电机作为主牵引电机。调速装置将稳定的直流电变成一定频率的交流电的同时, 可根据电机车的实际需要, 变化牵引电机的电压频率值, 实现电机车的调速控制, 系统简单。与电阻调速电机车相比, 此过程无外加电阻参加, 故无外加电阻损耗。其节能性与电阻调速相比, 将节能30%以上, 与斩波调速车相比节能20%～30%以上。

2、控制方式

直流电机车采用电阻调速时, 利用凸轮控制器触头闭合的变化改变外加电阻器的电阻值从而实现调速目的。调速的全过程 (包括前进或后退) 均依靠控制器, 因此, 控制器的触头经常处在带电分合的机械磨损状态, 消耗量大、维修量大。

交流变频调速电机车由于采用交流变频调速方式后, 基本上实现了全过程的无触点控制, 机械磨损几乎为零, 维修量很小。

3、主牵引电机

直流电动机的换向器既有机械磨损又有电损耗, 更换换向器、碳刷, 维修电枢造成成本浪费, 电机车故障率升高等不利因素。

交流变频电机车由于采用三相异步交流变频电动机作为主牵引电机, 无需换相器, 碳刷, 维修电枢, 几乎为免维修。

4、控制方式

直流电机车一般采用电阻控制和机械制动及气制动方式作为电机车的减速制动, 此时, 电机车的电动机作为发电机将机械能变成电能, 无法将此能量反馈至电网来实现再生制动, 只能在机车配置的制动电阻上白白消耗。

交流变频变压调速电机车由于采用交流变频变压调速系统, 全过程为交流控制。当电机车需要采用电气制动时, 非常容易将主牵引电机的电能反馈至蓄电池或电网, 实现再生制动, 因此大大的节约了能源。

四、结束语

篇3：电梯门机直流调速装置设计

【摘 要】本文介绍了电梯门机的技术要求，并就采用直流调速还是交流调速做出了比较，最终采用了直流调速装置。根据设计要求最终采用了串电阻的调速方法，很好的满足了技术要求。

【关键词】电梯门机；直流调速；电阻

0.引言

随着现代化城市的高速度发展，为节约城市用地和适应经贸事业迅速发展的需要，一幢幢高楼拔地而起时，电梯这种工具也随之进入了人们的日常生活中。

为了适应高层建筑多用途全功能的需要。出现了智能大厦。智能大厦要求大厦主要垂直交通工具——电梯智能化。智能电梯就是利用推理和模糊逻辑，采用专家系统方法制定规则，并对选定规则作进一步处理，以确定最佳的电梯运行状态。同时，及时向乘客通报该梯信息，以满足乘客生理和心理要求，实现高效的垂直输送。一般智能电梯均系多微机控制系统，并与维修、消防、公安、电信等部门联网，做到节能、环境优美，实现无人化管理。

1.电梯的电气控制系统

电梯的电气控制系统由控制柜、操控箱、指层灯箱、召唤箱、限位装置、换速平层装置、轿顶检修箱等十几个部件，以及拽引电动机、制动器线圈、开/关门调速开关、极限开关等十几个分散安装在电梯井道内外和各相关电梯部件中的电器元件构成。

电梯的控制系统决定着电梯的性能、自动化程度和运行的可靠性。随着科学技术的发展和技术引进工作的进一步展开，电梯控制系统改进换代迅速。在国产电梯中，在中间逻辑控制方面，已经淘汰了继电器控制，采用了可编程控制（PLC）和微机控制。在拖动方面，除了速度V〈=0.63m/s的低速梯仍有部分产品采用交流双速电动机变极调速拖动外，对于速度V〉=1.0m/s的各类电梯中，均已采用交流调压调速和交流调频调压调速的拖动系统。

2.电梯的门系统

门的关闭、开启的动力源是门电动机，通过传动机构驱动轿门运动，再由轿门带动层门一起运动。根据电梯的使用要求，可以选择适当的传动系统。传动机构应满足：安全可靠、运行平滑、噪声小、重量轻和体积小等要求。从安全考虑，门在平均关门速度下的动能应不超过10J，阻止关门力应不超过150N。

门机一般设在轿厢顶部，门电机的控制箱也设置在轿厢顶部。根据开关门方式，门机可设在轿顶前沿中央或旁侧。电动机可以是交流的也可以是直流的。

2.1电梯门电机控制系统

这部分主要由门电机控制器＼门电机驱动装置以及门电动机等组成。其中门电机控制器主要用来控制门电机，使其沿给定门机曲线运行，以快速、安静、准确的开关电梯轿厢门和厅门。这部分如同一个小型的电机拖动控制系统。

2.2电梯的门结构

此部分主要由门扇、导轨、厅门门锁等构成，目前主要采用单扇门和中分门两种结构。为了提高门系统的快捷性，高性能的电梯系统多采用中分门结构。其中门扇必须具有坚固、防火的特点；导轨用来支撑门扇，故必须表面光滑、坚固且足够大，以便门扇可靠的移动；厅门门锁必须满足安全要求，当门扇到达关门点时应及时的锁住门。这部分对乘客安全非常重要。

2.3安全检测

在电梯控制系统中，为了避免乘客被正在关闭的门扇伤害，在门系统中大都设置安全检测系统，以检测关门时是否还有乘客从电梯门上通过。当轿厢门正在关闭时，如果此时有乘客欲进、出入电梯轿厢（包括乘客位于轿厢门前某段距离或乘客阻挡轿厢门关闭），则轿厢门应该停止关闭，且重新打开。目前的安全系统主要大都采用光电式装置（如光敏元件），也有的采用电磁式装置。

2.4乘客检测系统

在一些高性能的电梯系统中，都设置了大厅内乘客检测装置，确定乘客是否全部进入电梯。当乘客或物体仍在门检测区域内时，电梯的门系统能自动延时关门，确保乘客全部进入电梯。目前主要采用光电装置和热敏装置来检测乘客或物体。有的门机系统还采用热敏电磁装置和图象采集系统检测乘客或物体，由于受到性能和成本的限制，应用的并不多。

2.5过载保护装置

有的门系统设有门过载保护开关装置，当电梯在开关门过程中，因轿厢门受阻而导致动作力矩过大，梯门会自动向反方向动作，从而达到保护门电机的作用。

2.6速度度曲线及运行过程

电梯门机系统的速度曲线如图。速度曲线大致可分为四个阶段：加速阶段、匀速阶段、减速阶段和厅门锁定阶段。t1-t2时间段为加速阶段；t2-t5为匀速阶段；t5-t6为减速阶段；t6-t7为门锁定阶段。以关轿厢门为例，在t1时刻，门电机得到控制信号（一般为脉冲信号），經过一段时间延迟，轿厢门开始动作，一直到t2时刻，此段时间为加速阶段，其运行距离一般较短。从t2开始到t5时刻，为匀速阶段。此时，如果有乘客在轿厢门前一定距离内或者在门扇中间阻挡轿厢门的关闭，则电机得到一个脉冲信号，则电机提前进入减速阶段，如t3、t4时刻所示，然后反转，轿厢门从新打开。直到全部乘客进入轿厢，从时刻t5开始进入减速阶段。在t6时刻，轿厢门实际已经关闭。在t6-t7的门锁阶段，电机继续转动，轿厢门被压紧，门刀关上，同时通过机械结构关闭厅门。直到t7时刻，电机停止转动。门关闭过程结束。

为了防止电梯运行时厅门打开而出现危险，一般在电梯运行时还有强行关闭厅门的措施，即电梯运行时厅门不可轻易打开。目前主要有两种措施实现这种功能：一是让门电机堵转，压紧两扇厅门：二是采用电磁结构，厅门关闭后通过电磁力令两扇厅门紧紧闭合，不能轻易打开。

以上简要叙述了电梯门系统的组成和功能.在电梯门系统中，还有一个重要的问题就是门保持时间的选择.因为门的保持时间过长，会影响电梯的运行效率，而保持时间过短又不能保证乘客全部安全的进入轿厢。因此应对门保持时间进行很好的选择：在保证乘客全部安全进出电梯的情况下，尽可能的缩短电梯开关门时间。目前较好的方法是采用相对时间自适应控制方式。

3.电动机的选择

电梯门机控制系统要使电梯门开关动作时快速起、停、加速、减速，且运行平稳，到位准确。要实现这个目标，需解决好电机的选择问题，控制电路的选择及设计问题，以及电机的控制策略问题。

众所周知，在所有的电机中，直流电机的调速特性最好，但其不可避免的有刷结构制约了其应用场合。在工业生产中大量应用的交流异步电机虽然控制简单，却有着调速精度不高的问题，而交流同步电机存在着控制复杂，容易失步的缺点。相对而言，直流电机有着交流电机不具备的优点。

4.电梯门机原理图及分析

4.1原理图

4.2工作原理：

A.开门步骤

先将门关好。

按下开门按钮SB-K，继电器JKM线圈得电，JKM1常开触头闭合自锁，JKM2常开触头、JKM3常开触头、JKM4常开触头闭和。电机DM得电正转，带动凸轮转动，当轿门开到距中线L1处时，凸轮OA1的触点开始闭和，切除电阻DOR的3-4段，转速变大，当轿门开到距中线L2处时，凸轮OD1的触点断开，接通电阻DOR2-3段，电阻变大，转速变小。当门开到距中线L3时，凸轮OD2的触点闭和，接通电阻D2的一部分，转速又加大一点。最后门开到全开位置，凸轮DOL的触点打开，断开开门继电器JKM，JKM线圈失电，JKM常开触头恢复断开，常闭触头恢复闭和。开门过程结束。

B.关门步骤

从开门位置调试。

按下关门按钮SB-G，继电器JGM线圈得电，JGM1常开触头闭合自锁，JGM2常开触头、JGM3常开触头、JGM4常开触头闭和。电机DM得电反转，带动凸轮转动，当轿门开到距中线L5处时，凸轮CA1的触点开始闭和，切除电阻DCR的3-4段，转速变大，当轿门开到距中线L6处时，凸轮CD1的触点断开，接通电阻DCR2-3段，电阻变大，转速减小。当门开到距中线L7时，凸轮CD2的触点闭和，接通电阻D2的一部分，转速又加大一点。最后门开到全开位置，凸轮DCL的触点打开，断开开门继电器JGM，JGM线圈失电，JGM常开触头恢复断开，常闭触头恢复闭和。关门过程结束。

5.结束语

随着社会的发展和科技的進步，对于电梯的需求量越来越大。进一步提高电梯可靠性和现场调试的要求，是电梯控制技术的方向。随着电梯控制技术的迅猛发展，对电梯门机的要求也越来越高。 [科]

【参考文献】

[1]王风喜，杜秋平，徐游.电梯使用与维修问答.机械工业出版社，2003.8.

[2]李发海，王岩.电机与拖动基础.清华大学出版社，1994.6.

[3]赵士滨.现代电工技术疑难解答.广东科技出版社，2003.1.

篇4：直流电机PWM调速系统设计

[关键词] 直流电机PWM调速系统

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。

一、PWM信号发生电路设计

PWM信号发生器是由单片机和PWM脉冲发生电路两部分组成，其原理如图所示。PWM脉冲可由具有PWM输出口的单片机(如80C552，80C198等)通过编程产生，或者由单片机外扩8253来构成脉宽调制器，还可以采用PWM专用芯片。在实践中我们采用通用集成电路4585和4040设计了一种专用的PWM的脉冲发生电路。当l2位二进制串行计数器u4(404o)的RST引脚为“1”高电平)时，Q2-Q9均为“0”(低电平)。当RST为“0”时，CLK引脚每来一个脉冲，计数器加l。当系统晶振频率为12MHz时，Q2-Q9由全“0”变为全“l”的时间为42.5μs。2片4位数值比较器U2，U3(4585)串联组成8位数值比较器，其A组输入端接U4的Q2-Q9，B组输入端由U1的P1口送入预置数N。当A组输入小于B组输入时，U2的l3脚输出低电平，否则U2的l3脚输出高电平，这样在U2的l3脚就产生了脉冲信号，其占空比为(256-N)／256，周期为42．5μs。这里U1选择美国ATMAL公司的AT89C2051，其芯片结构和指令系统与5l系列单片机兼容，内部有2KB闪速存储器，无需外扩EPROM，而且仅有20条引脚，管脚排列参见图。该芯片市场价格便宜，具有良好的性能价格比，特别适用于小型经济型控制器。在本系统中，由U1的Pl口向8位数值比较器U2和U3传送预置数N，改变N就可以改变PWM脉的占空比。

二、直流电机速度闭环控制软件实现方法

u1的P3.3，P3.4分别接升速按钮s1和降速按钮s2。当s1键按下时，将送到P1口的预置数N减1以增大PWM信号的占空比；当s2按下时，将N加1以减小PWM信号的占空比。

在进行软件编程时应加入键盘去抖、速度限幅等处理程序。系统采用计时法测量电机转速。电机的输出轴装有测速盘，其上沿圆周方向均布32个孔，采用透射式光电传感器，其输出信号经施密特触发器整形后输入2051的P3-2口。每当转至小孔处，光电传感器接收到信号，引起2051外部中断。2051的定时器T1设定为16位定时器方式，初始化TH1，TL1为#00H。在外部中断程序中启动定时器T1，然后中断返回。当下一个外部中断到来时，读取TH1，TL1的值，即两孔间电机运行时间t。依据系统的机械结构尺寸，通过计算得出电机各档速度下的T值，组成速度一时间表。当电机处于某档速度时，测量所得到的t值，如比较从速度一时间表中查出的T值大，则说明电机速度比设定的低，此时可通过增大PWM脉冲的占空比提高电机的转速，反之，则通过减小PWM脉冲的占空比提高电机的转速。这样通过软件编程，就实现了直流电机的速度闭环控制。实践中，应采用数字滤波去除抖动或外部干扰的影响。

三、结论

本系统控制原理成熟可靠，运行稳定。该系统是基于现代电力电子技术，采用PWM控制技术构成的无级调速系统，启停时对直流系统无冲击。工作安全可靠、维护量小，从而确保了系统的安全运行。

参考文献:

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[2]王福瑞:单片微机测控系统设计大全[M]．北京:北京航空航天大学出版社,1999

[3]王兆安黄俊:电力电子技术．机械工业出版社,2000

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