串激电机基本原理..
概述:
串励电动机作为电机家族的一员,它以自身的诸多特点而普遍应用于家用电器及电动工具中.随着家用电器的普遍应用,它的前景越来越广大.
1.1串励电动机的定义:
定子励磁绕组和电枢(转子)绕组为串联,既可通直流又可通交流电,具有换向器换向的电动机.
1.2串励电动机的基本结构:
串励电动机主要是由定子,转子,前、后端盖(罩)及散热风叶组成.定子由定子铁芯和套在极靴上的绕组组成,其作用是产生励磁磁通,导磁及支撑前后罩;转子由转子铁芯,轴,电枢绕组及换向器组成,其作用是保证并产生连续的电磁力矩,通过转轴带动负载做功,将电能转化为机械能; 前后罩起支撑电枢,将定、转子连结固定成一体的作用. 其中转轴,前、后罩要有足够的强度,以防电枢与罩发生共振现象,引起振动和危险.一般前、后罩内有滚动或滑动轴承.
1.3串励电动机的特点:
1.3.1它对于外接电源有广泛的适应性:
不论是交流电还是直流电;不论是60Hz还是50 Hz;不论12V、24VDC还是110V、220V、240V ;总之它可设计成适应任一外接电源的电机.
1.3.2它的转速高,调速范围广:
它的转速范围为3000~40000RPM,在同一电机上采用多个抽头可得到较宽的调速范围.家用电器正需要这种高转速、宽调速范围的电机. 因感应电机达不到高转速(不大于3000
RPM).例如吸尘器,它需要高转速在容器内外形成负压,以产生吸力.
1.3.3启动力矩大,体积小:
当负载力矩增大时, 串励电动机能调整自身的转速和电流,以增大自身的力矩.
1.4串励电动机的设计特点:
串励电动机一般依据客户对电气性能要求及外部结构的需要而设计.一个设计优良的串励电动机,不仅达到客户对电气性能及外部尺寸的要求,还要在绝缘、结构、安全、成本等方面上
优化,既使电机能通过相关的实验考核,符合Array相间的标准,又节省材料和工时.
二、串励电动机基本工作原理
2.1基本原理:
如左图一,它是串励电动机的基本工作
原理图.电流流经上部定子线圈,产生一定方
向的磁场;然后经碳刷进入换向器(铜头),再
在转子绕组中分成上、下并联支路流过,导流
的转子线圈在外部磁场作用下产生力,从而
使转子转动,铜头使转子中的电流始终保持上下对称、连续;电流最后从另一个碳刷出来进入下部定子.因上部与下部定子线圈绕线方向一致,致使上、下定子产生的磁场同向,这是必须保持一致的.
2.2 串励电动机为何能按设计方向连续转动?
如左图二: 其为串励电动机外接直流电时电 流、磁通及力矩曲线.电流通过定子线圈的激磁方向由线圈的进、出线以及绕线方向决定. 如图中电流I,可产生磁通Φ1和反向磁通Φ2,而对于串励
电动机,其力矩方向由电流I 及磁通Φ两个矢量决定.这就是定子绕线后接线的开口及交叉决定反正、转向的原因.
正向电流如经绕组产生正向磁场,则电机
产生正向力矩,即正转. 反之则反转. 如左图三,对于单相串励电动机,因电流为交
,则在定子中产生滞后约
°的交变正弦波磁场, 如图中Φ1和Φ2.其电流与磁,从而产生形象同于全波整流波.当定子绕组顺绕时产生上半部分力矩波, 即产1T ,反之则产生负向2T .这样就决定了.
2.3 换向电磁原理
在串励电动机的设计过程中,关于串励电动机的换向问题是最关键的.因为换向状况的好坏直接决定了电机寿命及对无线电 设备电磁干扰的好坏.怎样改善串励电动机的换向火花是一个复杂而困难的问题.
如图一, 欲使力矩Tm 的大小
和方向保 持为恒定,即Φ及I 在空间上的相位必须恒
定.假使转子沿着轴向旋转,而导体流过的电流却仍未换向,则作用力便无法维持恒定,上述状况便无法
成立,这就需要换向. 电枢旋转时
,
使每一组件边在经过一固定位置时,其电流得以切换的装置叫换向器(铜头). 组件: 对于串励电动机,指连接两换向片,由进出两线头所连接的多匝线圈为一组件,因组件和换向片一一对应,所以组件数和换向片数相等.
如图四和五表示一个单迭绕组(迭绕对于串励电动机指:任意两串联的线圈都是后一个紧迭在前一个上面,每个组件的始端与终端分别焊接在相邻两换向片上的绕组)电枢的换向过程.设其换向器片数为8,换向器由右向左逆时针运动,并设碳刷宽稍大于一个换向片的宽度.因碳刷位置是固定不变的,开始时换向片1与碳刷完全接触,组件8的下组件边及组件1的上组件边电流合为2i a 流出;当换向器转动至碳刷与换向器片1和2接触处,组件1被短路,组件8的下组件边及组件2的上组件边也合为2i a 流出;当碳刷与换向器片2完全接触时,组件2的上组件边及组件1的下组件边合为2i a 流出,这样换向片1换向完成,组件1中的电流方向由+i 变为-i .,完成此换向过程的时间称为换向周期T K .设此电机负
载转速为12000RPM,则41025.68
1200060
-==x x T k 秒.
2.4 引起换向火花的原因
,其换向周期特短,一般在.在这么短的时间内,要释放电机换向,必然会引起火花.换向组件:
P=(e r +e a )i+e kt i
.只有明
,才能有效地找到
.对于串励电动机,一般要求e kt r +e a )≦4.5V.
电抗电势e r
T K 内,换向组件中电流由+i a 变 (包括槽漏
).
,通过互感作用在该组件
L –––电枢铁芯长 .
转速越高,电流越大,则电抗电势就愈大.
Φd 及电枢绕组产生的交轴电枢磁场Φaq,此时换向组件轴线与主磁场轴线重合,当电机旋转时,换向组件在交轴电枢磁场中产生的旋转电势大小为: aq a B L V W e ???=2
W –––换向组件匝数
V –––电枢线速度; L –––铁芯长;B aq –––交轴电枢反应产生的磁密.其中B aq ∝W ．i a , 则a a i L V W e ???∝2.
可见e a 的大小与组件匝数平方、线速度及电流成正比;旋转电势e a 与电抗电势e r 方向相
同,总是企图阻止换向组件内电流的变化,使换向延迟.
2.4.2.2 电刷不在几何中性在线:
如图七所示,当电刷偏离几何中性线一定角度β时,换向组件既切割电枢
磁场,产生旋转电势e a ;又切割主磁场,产
生对应的旋转电势e m .它们符合右手安培定则.
β角越大, e m 越大.且e m 的电势方向同e r 的相反.
2.4.2.3 变压器电势e kt
换向组件轴线与主磁场轴线重合,脉振主磁场Φd 与换向线圈匝链,产生变压器电势.
d kt fW
e Φ=44.4
因Φd 与换向组件匝链,故e kt 数值很大,且比(e r +e a )大.其中:
W –––换向组件匝数 f –––电源频率. 2.5 改善火花的方法
改善换向火花的方法大体有下列几种:
2.5.1 使碳刷逆转向偏移一合适角度或将电枢组件与换向片的连接顺旋转方向移一角度.
如图七所示: 当碳刷逆转向偏离β角后,换向组件产生的直轴旋转电势e m 与交轴旋转
电势e a 及电抗电势e r 的方向相反,这样就出现(e a +e r -e m )使换向需释放的能量p 减小,从而改善了火花.β越大,使得e m 越大,则出现e m >>(e r +e a ),同样使能量p 增大,不利换向,这样会使原本延迟的换向变为超前,同时还使电磁转矩下降,故需合适的β角.
在实际设计中,因碳套固定在罩上,其位置不能变,故往往采用将电枢组件与换向片的连接顺旋转方向移一角度.例如下图八所示.
图八(a)所示为换向组件产生的(e a+e r)大,因而火花大;当碳刷逆转向移动两片换向片时,产
瓜瓜
生的e m使(e a+e r-e m)=0(如上图八中b所示).在要求碳刷位置不变的情况下,则将电枢组件与换向片的连接顺旋转方向位移两片换向片(如上图八中c所示).
当然,事情也有其特殊性.如上图九所示: 图(a)表示对于整距绕组的电枢,此时换向火花好,即(e a+e r-e m)=0,图(b)表示将整距绕组变成短距绕组,此时下组件边处在S极下靠中心区的地方,切割电势e m>(e r+e a),出现火花现象; 图(c)表示采取了电枢组件与换向片的连接逆转向移动了一个换向片,使e m减小,从而达到(e a+e r-e m)=0的目的,改善了火花.
2.5.2采用高的激磁绕组与电枢绕组匝数比(即低的电枢绕组与激磁绕组匝数比).
从电抗电势及旋转电势的公式可知,其数值的大小均与W的平方成正比,故减小换向组件匝数(即是减少电枢总匝数)可较快地减小(e r+e a),从下一节的电机设计知识可知,单相串励电动机只要保持定、转子匝数乘积不变,改变定、转子匝数,不会使电动机主要性能发生大的变化,为了减小换向组件中的感应电势,改善换向,宜采用小的电枢匝数.
当然,为了保证效率及温升,不是电枢绕组与激磁绕组的匝数比越小越好,一般串励电机取在1.5~2.0.
2.5.3增加每槽并列组件数n d,即增加换向片数.
在电机整体性能已定的条件下,即电枢绕组与激磁绕组已定,这时要改善火花,可采用增
加换向片数的方法改善火花.因e r 、e a 与换向组件的匝数平方成正比,e kt 与换向组件匝数成正比,故减小换向组件匝数会大大降低(e a + e r )及e kt 值.在电枢绕组总匝数已定情况下,增加每槽并列组件数n d ,即减少了换向各组件匝数,它需通过增加换向片数的方法达到.因增加换向片数后,换向周期T K 相对减少,故实际效果并未达到平方关系,但可改善许多,特别对于高电压电机,因每组件的匝数相对于低电压来说多得多,故采用增加换向片数效果显著. 2.5.4 采用短距绕组.
如图十中(1)所示,当采用整距绕组时,虽然整距绕组可产生最大的电磁力矩,但换向的上下
组件边在同一电枢
槽内.从电抗电势e r 的描述中可知,这时上下组件通过互
感作用在各组件边
中感应的互感电势
e m 增大,使火花增
大.当采用图中(2)的短距绕组时,虽
然电磁力矩稍有减小,但换向的上下
组件边不在同一槽内,从而减小了 e m 降低了火花.实际
绕线机上,采用的全是短距绕组,这样便于双飞叉绕线. 2.5.5 增大气隙
如图十一所示,因交轴电枢反应在顺主磁场方向使直轴磁场增强,在逆主磁场方向使直
轴磁场减弱,如图十一中曲线2;结果使主磁场波形发生畸变,如图中曲线3;主磁场的畸变
会影响换向组件中感应
电势的大
小,影响换向.因
气隙磁阻大,故增大气隙
会削
俱禯
78瓜
祏禯
弱这种畸变,但气隙过大,使主磁路磁阻增大,效率下降,温升变差.单边气隙一般取0.2~0.5之间.
2.5.6 合适的电刷宽度、材料、压力以及换向器的材料和加工质量.
对于串励电机,只要保证电流密度不大,一般碳刷不宜过宽.碳刷过宽,则被短接的组件
数过多,换向组件的互感电势大,不利换向;同时电磁力矩会减小,使得温升变差.但电刷过窄,会减小换向周期,增加换向电势,也不利换向;同时电刷过窄电密过大和机械强度变低,都会影响到电刷的寿命.一般电刷宽度取(1.2~2.5)片换向片宽.
单相串励电动机一般选用碳化石墨或人造树脂粘洁剂碳刷.为改善换向最好选用硬质电化
石墨电刷,因其有较大电阻率,电刷与换向器的接触电阻较大,能较好地抑制换向过程中的短路电流,有利换向减小火花.一般碳刷的电阻率要求为: 30,000~100,000μΩ.cm,能存受的电密为10A/cm 2.
电刷压力大小对换向性能和电刷损蚀有很大影响.压力大可减少火花,但磨损速度大幅度增加,压力小使换向器在换向时出现烧蚀.一般取300~500g/c ㎡.
换向器的材料一般为紫铜制作,为改善换向及寿命,串励马达一般选用含银的银铜合金.加工光洁度一般在0.4~1.2间,跳动量一般控制在5μ左右. 三、 单相串励电动机设计 3.1 基本公式: 3.1.1 反电动势E:
对于直流串励电动机: )(10106088v n c n a
PN
E e --?Φ=?Φ=
其中: P –––极对数; N –––电枢总的导体数
a –––电枢绕组并联支路对数 Φ–––每极气隙磁通量 n –––电机转速
对于单相串励电动机: )(102608v n k a
PN
E p -?Φ=
k p –––电枢绕组短距系数. 3.1.2 电压平衡方程式:
对于直流串励电动机: b f a a U R R I E U ?+++=)( R a ---––––电枢绕组电阻
R f ––––激磁绕组电阻
?U b ---––––电刷与换向器间压降
对单相串励电动机: 22
r x
U U U += Ux----–––端电压有动分量
Ur ––––端电压无功分量 3.1.3 电磁力矩公式:
对于直流串励电动机: a m I PN
T Φ?=
a 2π; 对于交流串励电动机: θπcos 2
2N p m I K a PN
T Φ?=
.(此为平均力矩,非瞬时力矩)
其中:θ --––– 电枢电流超前主磁通的相角.
3.1.4 每极气隙磁通量为:
δδδταB L ...=Φ
δα-- ––– 极弧系数 τ ––– 极弧长度 δL -- ––– 电压铁芯计算长
δB -- ––– 气隙磁密
3.1.5 转速:
略去电刷和换向器之间的压降△U b ,则直流串励电动机的转速:
Φ
+-=e f a a C R R I U n )
(
对单相串励电动机,在略去ΔU b 和假设θ=0的条件下有:)(f a a r R R I E UCOS U ++==?
n C E e Φ=2
1
则Φ
+-=
e f a a C R R I uCOS n )]
([2?.
3.2 电机主要参数之间的关系
3.2.1 电负荷(线负荷)、电密及发热因子之间的关系.
电负荷A 定义: 沿电枢圆周单位长度上的安培导体数称为电负荷.
公式: D
2πa NI
A =
N -- ––– 电枢总导体数 D --––– 电枢外径
a ––– 电枢绕组的并联支路对数
电密J:- 导体单位横载面积上通过电流的大小.
2
4d
I
J =π d --––– 导体直径
发热因子: 电枢绕组的线负和导体电密J 的乘积A ·J 叫发热因子.它决定了电机温升的高低.
2
22
2242Dd a NI d I D a NI J A πππ=?=? 从上可见,在电流一定的条件下,对于整个电机有:
a. 导线的横载越大,则温升越低;
b. 电枢直径越大,则温升越低;
c. 电枢匝数越小,则温升越低.
但在实际情况中,为了增大力矩,往往电枢匝数较大,使得电枢温升高于定子线圈部位的温升.电机绝缘等级越高,允许发热因子的数值越大,一般对串激电机,A ·J 为700~1400安/厘米?安/毫米2). 3.2.2 电机的体积、转速与功率之间的关系.
对于串励电动机 :
δ
αB A p n L D p ???=??'
21
6' 因串激电动机ηN
P P ='则P
n L D P n L D η
???=??22'
式中: 'P ------ 计算功率, η ------- 效率, P -------- 额定功率, '
P α -------- 计算
极弧系数, L D ?2------- 类同于电机的体积. 从上可知:
a. 在要求的转速与计算功率比值一定的条件下,改用不同类型的电机芯片(即改变D),
则可通过改变铁芯长度L 来保证达到相同的性能;
b. 在电机的芯片与长度一定的条件下,要求的功率越大,则转速越高,如若要保证工作点
的转速,则应提高工作点的效率;
c. 在功率一定的条件下,可提高转速以减小电机体积.
3.2.3 利用系数K A 与力矩之间的关系.
利用系数K A 它反映了产生单位计算转矩所耗用的有效材料.
n
L D P K A ?=2'
因''T n P =,则L
D T K A ?=2'. 可见: 在D 2
·L(即电机体积)一定的条件下,产生的力矩越大,则利用系数越高. 3.2.4 电负荷与磁负荷之间的关系.
由δ
αB A p n L D p ???=??'
216'可知: a. 若线负荷A 不变,气隙磁密B δ增大,则电机体积减小,用铁量减小;同时因铁损与2δB 成正比则电机铁耗增大,温升也将升高;同时气隙磁层降和磁路饱和程度增加,功率因子下降;
b. 磁负荷B δ不变,线负荷A 增大,则电机体积减小,用铁量减少;因B δ一定,而铁芯重量减小,则铁耗减少;同时因每极磁通变小,为了产生一定的感应电势,则绕组匝数必须增加,致使用铜量增加,铜耗随之增加,使绕组温升增高.
吸油烟机电动机基本原理教学文案
吸油烟机电动机基本 原理
精品资料 吸油烟机电动机基本原理一、吸油烟机核心技术是什么？ 人最重要的部位是心脏、大脑，汽车的心脏是发动机。所以吸油烟机的核心是电机，电机质量决定吸油烟机质量。开关则是吸油烟机的大脑（中枢神经）。 二、吸油烟机结构： 定子—纯铜线电机、铜包铝线电机、铝线电机 转子-铸铝转子 轴承-双滚珠、单滚珠、含油（粉沫） 机壳-铝机壳、铁机壳 定子铁芯-硅钢片、叠厚（18、20、24、26、28、30、32） 保护装置-可复式温控器、一次性温控器。 三、影响吸油烟机电机质量的主要因素 1、电机温升-国家标准90K，内控温升75K以内。与风轮、风柜、风道有关。 2、漆包线质量：必须经过匝间绝缘试验。不经过匝间绝缘试验的电机，容易出现短路、无力现象。 3、轴承质量-目前日本NSK、NTN质量最好。国内轴承已经成熟，目前使用的是国内轴承。含油（粉沫）轴承寿命短。 4、平衡问题会影响噪音——转子平衡、定子平衡、轴承室平衡、轴承质量等。 5、吸油烟机功率是否越大越好？ 烟机的输入功率和排风量并没有任何直接的关联。真正最直接影响排风量是电机本身的输出功率，输出功率越大，相对来说电机的力度越大，转速越快。而烟机标注的输入功率并不等同于就是电机的实际输出功率。这是因为国际规定：吸油烟机电机功率不能大于标称值的120%，而没有规定不能小于多少，例如一个100W的电机标上280W也是合格的。这就是一些厂家钻了空子，故意标大功率，以至于消费者误以为其烟机功率大、性能好，误导消费者。所以，不能仅仅依照产品的表示你功率来判断产品性能。同时要参考产品标识的风量、风压参数。因此目前市场上的烟机功率标注也比较混乱。 所以说，决定吸油烟机的吸力使由电机本身的功率决定的，而不是由标注功率决定的。 四、吸油烟机电动机 1、15年专业生产经验。 2、核心技术由邦太掌握。 3、纯铜线、双滚珠轴承电机。 五、对外宣传： 吸油烟机好品质用“芯”制造-纯铜线绕组电机、日本NSK轴承、自动保护装置。专业制造、质量更有保障、寿命更长。 六、吸油烟机电机故障及处理方法 常见故障现象排除方法 电源接通后，按下运转档位，电机不转 1.插座坏，无电源。检查插座。 2.开关坏，或线路接触不良，检查开关及电气连接部位。 3.电机烧坏，更换电机 4.保险丝断 5.检查电容是否损坏 6温控器损坏。 电源接通后，按下运转档位，运转不正常，或电机不转，但有异常嗡嗡声 1、风轮安装不好，与相邻零件有摩擦，校正风轮。 2、电机轴上传动销轴脱落，重新装好销轴，校正风轮。 3、电容连接不良或电容已损坏，检查电容器或更换电容。 4、风轮受损变形。 5、轴承损坏更换轴承、更换风轮。 噪声过大 1、风轮固定螺丝松动，要安装。 2、风轮平衡度差。 3、电机轴承松动磨损，更换轴承。 4、修后风轮未装到位。 5、机体锣钉松动。 6、机体固定不牢固。 仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢2
破壁机的原理结构
破壁料理机[1-3]、研磨机等产品功能，完全达到、冰激凌机、料理机榨汁 机、破壁料理机豆浆机集合了，释放植物生化素的机器。细胞壁一机多用功能，可以瞬间击破食物 编辑简介[1-3]是在传统榨汁机、原汁机、料理机的基础上发展起来的，属最新破壁料理机45000（现磨豆浆、五谷粉等于一体。由于超高转速第四代果汁机，集打果汁、冰沙、分以上）能瞬间击破疏果的细胞壁，有效地萃取植物生化素，从而获得破壁/转而最新一代的果汁机在则养生首选家电产品。料理机的美名，是现代居家保健、还，、沙冰是集加热和搅拌于一体的更多功能的破壁料理机，不仅可以做蔬果汁、药材汤、粥品等。采用低转速破壁，增强扭力的技术。鱼汤豆浆、可以加热做打出的蔬和分解的缺点，而且效果更佳，不仅避免了蔬果高速击打营养容易氧化[果汁如丝般细腻。发展历史编辑21930第一代果汁机：榨汁机是一种可以将蔬果快速榨成果蔬汁的机器。它早在）发明Dr. Norman Walker 年由诺蔓·沃克博士（通过离心力从汁渣混合物中分离出果,工作原理：是采用电机带动旋刀高速旋转汁，是单螺旋设计。疏果浪费多，，出汁率低大约只有50%主要特点：转速每分钟约5000-20000转，果汁易变色，口感差，零部件多，清洗麻烦。其主要工作目的都是将第二代果汁机：原汁机是在榨汁机的基础上发展起来的，水果变成果汁，以提高口感和方便饮用。工作原理：低转速螺旋榨压方式，汁渣分离的形式结构，是双螺旋设计以上，分离式结75%主要特点：每分钟60转，低速榨汁，原汁机的出汁率可达构，渣汁分离，连续提取，出汁质量高，零部件多，清洗麻烦。冰沙料理机是在全食物全营养理念发展而来的集打果汁、豆浆、第三代果汁机：等于一体的机型从采用容杯和主机分式设计，通过高速旋转刀片将容杯的疏果打碎，工作原理：而释放蕴涵在疏果中的水分。专业文档供参考，如有帮助请下载。． 叶锋利刀片，打出疏果汁口感不够转、4主要特点：转速每分钟约20000-40000 50-65%，清洗简单。细腻，破壁率约在继承了料理机的设第四代果汁机：破壁料理机是在料理机的基础上发展而来的，计结构以及主要功能，由于转速更高，打出的豆浆、疏果汁更细腻、口感。高速旋转刀采用镭射六叶翘尾刀片设计，采用容杯和主机分式架构、工作原理：度循环瞬间击打，萃取疏果植物生化素。片产生了强大的食物涡流，可以360叶带锯齿刀片，打出疏果汁很细腻口6主要特点：转速每分钟在45000转以上，，清洗简单。感很好，破壁率约在80-95%增加热型的破壁料理机是在料理机和豆浆机基础上发展而来的，第五代果汁机：可做出比以往更多的在搅拌的基础上搭配不同的智能加热程序，加了加热功能，营养料理。使得采用增强扭力的技术即大大增强每次转动的力度，工作原理：低转速破壁，打出来的效果比高速打出来的更佳。底盘较重，刀片较大，三维设计的钝刀，700w-1200w主要特点：功率，可加热， 90%-96%。扭力高，转速低，破壁率在产品结构编辑3线路板、主机中包含有交流串激电机、控制面板、破壁料理机由主机和容杯组成。高温安全保护装置、外壳及通风装置等；容杯含有
步进电机的简单电路控制
课程设计说明书 课程设计名称：数字电路课程设计 课程设计题目：步进电机简单的控制电路 学院名称：南昌航空大学信息工程学院 专业：班级： 学号：姓名： 评分：教师： 2013 年 9 月 9 日 数字电路课程设计任务书 20 13－20 14 学年第 1 学期第 2 周－ 4 周
注：1、此表一组一表二份，课程设计小组组长一份；任课教师授课时自带一份备查。 2、课程设计结束后与“课程设计小结”、“学生成绩单”一并交院教务存档。
步进电机是一种原理为利用电子电路的电脉冲信号转变为角位移或线位移的感应电机。通过简单的数字电路来控制它的转速并可以利用数码管来计算其转动的圈数，便可以实现电机的正反向转动，并且在数码管上精确的显示出它转动的圈数，从而广泛应用于实际生活当中。其中涉及到计算机，数字电路，电机，机械，完成了简单的自动化控制流程，将所学知识应用于工程中，增加实践动手能力。 关键词：分频、时序控制、脉冲计数
前言 (1) 第一章设计内容及要求 (1) 第二章系统的组成及工作原理 (2) 第三章单元电路设计 (2) 3.1多谐振荡器 (2) 3.2 步进电机信号控制电路 (3) 3.3转速的测量及显示电路 (4) 第四章调试 (5) 4.1电路排板及制作 (5) 4.2电路的调试 (5) 第五章总结 (6) 附录1：设计原理图 (7) 附录2：PCB电路图 (8) 附录3: 元件清单 (9)
前言 步进电机最早出现于上世纪，源于资本主义的造船工业，是一种可以自由转动的电磁铁，其工作原理和如今的反应式电机差不多，是依靠磁导来产生电磁矩，从而实现转动。 到了80年代之后，微型计算机逐步的应用于工业与生活中，使得步进电机的控制更加的灵活多样，最主要的是利用分立元件或者小型的集成电路来控制，但是对元件的需求量很大，调试也很复杂，出现问题需要花大量的精力来调试，因此，通过计算机软件来控制步进电机是必然的趋势，以提高工作效率。 现在的步进电机主要是由数字电路组成，也是利用集成电路来控制电路，但是大大的提高了其精度，更好的满足工业发展的需要。目前用到最多的是混合式步进电机，并具有很好的发展前景。 步进电机按照工作原理可分为永磁式、磁阻式和永磁感应子式三种。 今后步进电机将会有以下四个方面的发展，为减小其占用的空间从而会往小型方向发展，以更加的适用于工业制造当中；为增加力矩，从而会将圆形改为方形，以提高其工作效率；为体现其优越的控制性能，从而会偏向于一体化设计，以实现电子自动化控制，更加灵活方便；为降低其成本，增加其性能，从而会向三相和五相的方向发展，以充分实现其优越性能。 步进电机以其显着的特点，在电子数字化时代将发挥重大作用，将广泛应用于数控车床、机器人、航空工业和电子领域中，可完成工作量大，任务复杂、精度高的制造业以及代替人类完成不利于身体健康的工业中，为生活带来更多的便利。 第一章设计内容及要求 基本要求：1、利用proteus软件设计步进电机的工作原理图，并进行仿真。 2、调试及实现。 （1）实现步进电机根据输入的脉冲旋转的相应圈数。 （2）可以实现复位，正反转控制，由4个LED代替4个线圈。 （3）实现步进电机的加速、减速功能。
风电机的基本原理以及基本组成结构Word版
风电机的基本原理和部件组成如下： 大部分小功率风电机具有恒定转速（定速定桨），叶片尖端的转速为64米/秒，在叶轮轴心部分转速为零。距轴心四分之一叶片长度处的转速为16米/秒。但是，随着大功率风电机的研发并投入使用，风电机的转速不再恒定（变速变桨），叶片尖端的转速也随着叶轮转速的变化和叶片长度的不同而变化。所以站长推荐对不同类型的风电机单独查看其技术数据。（请参考产品信息） 风电机结构 一般风电机结构图（双馈机型） （1.轮毂 2.齿轮箱 3.机舱罩 4.联轴器 5.电控系统 6.发电机 7.冷却器 8.泵站 9.偏航驱动 10.偏航制动 11.偏航轴承 12.底座 13.弹性底座 14.叶片） 机舱：机舱包容着风电机的关键设备，包括齿轮箱、发电机。维护人员可以通过风电机塔进入机舱。机舱前端是风电机叶轮，即叶片、轮毂和轴。 叶片：捉获风，并将风力传送到轮毂。在600千瓦级别的风电机上，每个叶片的长度大约为20米；而在5兆瓦级别的风电机上，叶片长度可以达到60米。叶片的设计很类似飞机的机翼，制造材料却大不相同，多采用纤维而不是轻型合金。大部分叶片用玻璃纤维强化塑料（GRP）制造。采用碳纤维或芳族聚酰胺作为强化材料是另外一种选择，但这种叶片对大型风电机是不经济的。除此之外，已经有厂家用竹子做叶片，实际运行情况还有待试验。木材、环氧木材、或环氧木纤维合成物目前还没有在叶片市场出现，尽管目前在这一领域已经有了发展。钢及铝合金分别存在重量及金属疲劳等问题，目前只用在小型风电机上。。实际上，叶片设计师通常将叶片最远端的部分的横切面设计得类似于正统飞机的机翼。但是叶片内端的厚轮廓，通常是专门为风电机设计的。为叶片选择轮廓涉及很多折衷的方面，诸如可靠的运转与延时特性。叶片的轮廓设计，即使在表面有污垢时，叶片也可以运转良好。
利用单片机实现对步进电机的简单控制
龙源期刊网 https://www.sodocs.net/doc/1d8367186.html, 利用单片机实现对步进电机的简单控制 作者：吴云 来源：《计算机光盘软件与应用》2013年第08期 摘要：本文主要介绍了利用LY-51SV2.3开发板实现对步进电机的简单控制，以实现步进电机的正反转、加减速以及开始停止等功能。通过对步进电机的控制，使人们对开发板的应用以及如何编写C语言程序有更深层次的理解。通过本文的介绍，也为下一步更好的利用开发板控制步进电机打下一个基础。 关键词：单片机；步进电机；语言 中图分类号：TP368.1 目前，单片机应用得到了非常广泛的应用，几乎涉及到了社会生活中的各个领域，对于与计算机相关专业的单片机的知识有一个简单的学习了解是必要的，而对于初学者或者教学人员利用开发板进行学习是有效的途径。开发板是学习和实践的最好产品，因为有配套测试好的软件和硬件，这样用户就不必操心组建开发系统的过程。只需要专心研究程序。开发板只不过是个工具，利用这个工具，可以使我们更快的了解并掌握需要的知识。 1设计思路 本次单片机使用STC89C51，通过开发板的5个按键K1-K5分别实现对步进电机的加减速、正反转与停止的控制，在实现正反转的过程中分别由Led指示灯进行指示，并在数码管上显示当前速度的大小值，其最大值不超过18，在整个按键过程中是由键盘扫描函数来控制， 速度的大小值是由显示函数在数码管上显示出来。 2端口、函数与变量定义 #defineKeyPortP3//由P3口连接控制按钮 #defineDataPortP0//定义数据端口程序中遇到DataPort则用P0替换 sbitLATCH1=P2^2；//定义锁存使能端口段锁存 sbitLATCH2=P2^3；//位锁存 sbitA1=P1^0；//定义步进电机连接端口 sbitB1=P1^1；sbitC1=P1^2；sbitD1=P1^3；sbitled=P1^5；sbitled1=P1^7；
电动机的基本结构及工作原理
电动机的基本结构及工作原理 交流电机分异步电机和同步电机两大类。异步电机一般作电动机使用，拖动各种生产机械作功。同步电机分分为同步发电机和同步电动机两类。根据使用电源不同，异步电机可分为三相和单相两种型式。 一、异步电动机的基本结构 三相异步电动机由定子和转子两部分组成。因转子结构不同又可分为三相笼型和绕线式电机。 1、三相异步电动机的定子： 定子主要由定子铁心、定子绕组和机座三部分组成。定子的作用是通入三相对称交流电后产生旋转磁场以驱动转子旋转。定子铁心是电动机磁路的一部分，为减少铁心损耗，一般由0.35～0.5mm厚的导磁性能较好的硅钢片叠成圆筒形状，安装在机座内。定子绕组是电动机的电路部分，安嵌安在定子铁心的内圆槽内。定子绕组分单层和双层两种。一般小型异步电机采用单层绕组。大中型异步电动机采用双层绕组。机座是电动机的外壳和支架，用来固定和支撑定子铁心和端盖。 电机的定子绕组一般采用漆包线绕制而成，分三组分布在定子铁心槽内（每组间隔120O），构成对称的三相绕组。三相绕组有6个出线端，其首尾分别用U1、U2；V1、V2；W1、W2表示，连接在电机机壳上的接线盒中，一般3KW以下的电机采用星形接法（Y接），3KW以上的电机采用三角形接法（△接）。当通入电机定子的三相交流电相序改变后，因定子的旋转磁场方向改变，所以电机的转子旋转方向也改变。
2、三相异步电动机的转子： 转子主要由转子铁心、转子绕组和转轴三部分组成。转子的作用是产生感应电动势和感应电流，形成电磁转矩，实现机电能量的转换，从而带动负载机械转动。转子铁心和定子、气隙一起构成电动机的磁路部分。转子铁心也用硅钢片叠压而成，压装在转轴上。气隙是电动机磁路的一部分，它是决定电动机运行质量的一个重要因素。气隙过大将会使励磁电流增大，功率因数降低，电动机的性能变坏；气隙过小，则会使运行时转子铁心和定子铁心发生碰撞。一般中小型三相异步电动机的气隙为0.2～1.0mm，大型三相异步电动机的气隙为1.0～1.5mm。 三相异步电动机的转子绕组结构型式不同，可分为笼型转子和绕线转子两种。笼型转子绕组由嵌在转子铁心槽内的裸导条（铜条或铝条）组成。导条两端分别焊接在两个短接的端环上，形成一个整体。如去掉转子铁心，整个绕组的外形就像一个笼子，由此而得名。中小型电动机的笼型转子一般都采用铸铝转子，即把熔化了的铝浇铸在转子槽内而形成笼型。大型电动机采用铜导条；绕线转子绕组与定子绕组相似，由嵌放在转子铁心槽内的三相对称绕组构成，绕组作星形形联结，三个绕组的尾端连结在一起，三个首端分别接在固定在转轴上且彼此绝缘的三个铜制集电环上，通过电刷与外电路的可变电阻相连，用于起动或调速。 3、三相异步电动机的铭牌： 每台电动机上都有一块铭牌，上面标注了电动机的额定值和基本技术数据。铭牌上的额定值与有关技术数据是正确选择、使用和检修电动机的依据。下面对铭牌中和各数据加以说明： 型号异步电动机的型号主要包括产品代号、设计序号、规格代号和特
风力发电原理
▲1-3 风能具有哪些特点？ （1）风能蕴藏量大、分布广。（2）风能是可再生能源。（3）风能利用基本没有对环境的直接污染和影响。(4)风能的能量密度低。（5）不同地区风能差异大。（6）风能具有不稳定性。 ▲1- 风力发电技术的发展状况 当前风电技术和设备的发展主要呈现大型化、变速运行、变桨距、无齿轮箱等特点。 (1)水平轴风电机组技术成为主流。（2）风电机组单机容量持续增大。（3）变桨距技术得到普遍应用。（4）变速恒频技术得到快速推广。（5）直驱式、全功率变流技术得到迅速发展。（6）大型风电机组关键部件的性能日益提高。（7）智能化控制技术广泛应用。（8）叶片技术不断进步。（9）适应恶劣气候环境的风电机组得到重视。（10）低电压穿越技术得到应用。 （11）海上风电技术成为重要发展方向。（12）标准与规范逐步完善。 ▲2-8 为什么国际上通行的计算平均的时间间隔都取在10min至2h范围？ 由范德豪芬的平均风速功率谱曲线可知，在10min至2h范围的平均风速功率谱低而平坦，平均风速基本上是稳定值，可以忽略湍流的影响。 ▲2-9 什么是风速廓线？ 在大气边界层中，由于空气运动受地面植被、建筑物等得影响，风速随距地面的高度增加而发生明显的变化，这种变化规律成为风剪切或风速廓线。▲2-11 什么是风向玫瑰图？ 风向玫瑰图常用来表示某一风向一年或一个月出现的频率。 ▲2-15 风在静止叶片上的空气动力是如何形成的？ 由于叶片上方和下方的气流速度不同（上方速度大于下方速度），因此叶片上、下方所受的压力也不同（下方压力大于上方压力），总得合力F即为叶片在流动空气所受到的空气动力。 ▲2- 风的测量设备？ 风向：风向标、光电管、码盘。风速：皮托管、热线风速仪、风杯、螺旋叶片。 ▲2- 风能资源评估及风电场选址 评估参数：平均风速、主要风向分布、风功率密度、年风能可利用小时。宏观选址：（1）风能质量好（2）风向基本稳定（3）风速变化小（4）尽量避开灾难性天气频发地区（5）发电机组高度范围内风速的垂直变化小。（6）地形条件好。（7）地址情况能满足塔架基础、房屋建筑施工的要求，远离强地震带等。（8）对环境的不利影响小。（9）尽可能接近电网并考虑并网可能产生的影响。（10）交通方便。微观选址：（1）考虑地形的影响（2）考虑机组的排列方式。 ▲4-7 什么是并网风力发电机变速恒频运行方式？哪些类型的发电机？ 在不同风速下，为了实现最大风能捕获，提高风电机组的效率，发电机的转速必须随着风速的变化不断进行调整，处于变速欲行状态，其发出的频率需通过一定的恒频控制技术来满足电网要求。双馈异步交流发电机，永磁低速交流发电机 ▲4-8 双馈异步发电机的基本工作原理。 (公式)n2为转自中通入频率为f2的三项对称交流励磁电流后所产生的旋转磁场相对于转自本身的旋转速度（r\min），改变f2,即可改变n2。设n1为对应于电网频率50Hz时发电机的同步转速，而n为发电机转自本身的旋转速度，只要n+n2=n1，则定子绕组感应出的电动势的频率将始终维持为电网频率f1不变。由转差率公式s=。。。可得f2=sf1。所以只要在转子的三相对称绕组中通入转差频率的电流，双馈异步发电机可实现变速恒频运行的目的。 双馈型异步发电机实行交流励磁，励磁电流的可调量为其幅值、频率和相位。调节频率，可保证发电机转速变化时发出电能频率的稳定；调节幅值，可调节发出的无功功率；改变转子励磁电流的相位，调节了发电机的功率角。在一定工况下，转子也向电网馈送能量。 ▲4-9 叙述双馈异步发电机的功率流向。 （1）亚同步状态当n 概述: 串励电动机作为电机家族的一员,它以自身的诸多特点而普遍应用于家用电器及电动工具中.随着家用电器的普遍应用,它的前景越来越广大. 1.1串励电动机的定义: 定子励磁绕组和电枢(转子)绕组为串联,既可通直流又可通交流电,具有换向器换向的电动机. 1.2串励电动机的基本结构: 串励电动机主要是由定子,转子,前、后端盖(罩)及散热风叶组成.定子由定子铁芯和套在极靴上的绕组组成,其作用是产生励磁磁通,导磁及支撑前后罩;转子由转子铁芯,轴,电枢绕组及换向器组成,其作用是保证并产生连续的电磁力矩,通过转轴带动负载做功,将电能转化为机械能; 前后罩起支撑电枢,将定、转子连结固定成一体的作用. 其中转轴,前、后罩要有足够的强度,以防电枢与罩发生共振现象,引起振动和危险.一般前、后罩内有滚动或滑动轴承. 1.3串励电动机的特点: 1.3.1它对于外接电源有广泛的适应性: 不论是交流电还是直流电;不论是60Hz还是50 Hz;不论12V、24VDC还是110V、220V、240V ;总之它可设计成适应任一外接电源的电机. 1.3.2它的转速高,调速范围广: 它的转速范围为3000~40000RPM,在同一电机上采用多个抽头可得到较宽的调速范围.家用电器正需要这种高转速、宽调速范围的电机. 因感应电机达不到高转速(不大于3000 RPM).例如吸尘器,它需要高转速在容器内外形成负压,以产生吸力. 1.3.3启动力矩大,体积小: 当负载力矩增大时, 串励电动机能调整自身的转速和电流,以增大自身的力矩. 1.4串励电动机的设计特点: 串励电动机一般依据客户对电气性能要求及外部结构的需要而设计.一个设计优良的串励电动机,不仅达到客户对电气性能及外部尺寸的要求,还要在绝缘、结构、安全、成本等方面上 优化,既使电机能通过相关的实验考核,符合Array相间的标准,又节省材料和工时. 二、串励电动机基本工作原理 2.1基本原理: 如左图一,它是串励电动机的基本工作 原理图.电流流经上部定子线圈,产生一定方 向的磁场;然后经碳刷进入换向器(铜头),再 在转子绕组中分成上、下并联支路流过,导流 的转子线圈在外部磁场作用下产生力,从而 指导教师评定成绩： 审定成绩： 重庆邮电大学 自动化学院 自动控制原理课程设计报告 设计题目： 单位（二级学院）：自动化学院 学生姓名： 专业：自动化 班级： 学号： 指导教师： 设计时间：2010 年 6 月 重庆邮电大学自动化学院制 目录 目录 (2) 一、设计题目 (3) 1题目内容 (3) 2实现目标 (3) 3设计要求 (3) 4 设计安排 (3) 二、设计报告正文 (3) 1步进电机的概论 (4) 2步进电机的驱动控制系统 (6) 3系统设计思路 (10) 4步进电机的控制电路 (13) 三、设计总结 (15) 四、参考文献 (16) 一、设计题目 1题目内容 基于51单片机的步进电机调速设计 2实现目标 1)具有与PC机串口通信的功能； 2)具有与数码管显示或者LED指示灯显示状态（数码管显示的速度并不代表电 机实际速度，只是一个感性的认识） 3设计要求 1)绘制原理图，PCB; 2)完成单片机所有代码编写； 3)设计PC机简易显示界面； 4设计安排 三个人一组，为期一周，小组成员合作，共同完成设计要求。 二、设计报告正文 摘要：步进电机是一种将电脉冲转换成相应角位移或者线位移的电磁机械装置。在非超载的情况下，电机的转速，停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。它具有快速启停能力，在电机的负荷不超过它能提供的动态转矩时，可以通过输入脉冲来控制它在一瞬间的启动或者停止。由于其精确性以及其良好的性能在实际当中得到了广泛的应用。 本文首先介绍了步进电机的分类、技术指标、步进电机的工作原理以及步进电机 更多电子资料请登录赛微电子网https://www.sodocs.net/doc/1d8367186.html, 步进电机原理 作者：Dan Simon，电子与计算机工程系，克里夫兰州立大学 步进电机也叫步进器，它利用电磁学原理，将电能转换为机械能，人们早在20世纪20年代就开始使用这种电机。随着嵌入式系统(例如打印机、磁盘驱动器、玩具、雨刷、震动寻呼机、机械手臂和录像机等)的日益流行，步进电机的使用也开始暴增。不论在工业、军事、医疗、汽车还是娱乐业中，只要需要把某件物体从一个位置移动到另一个位置，步进电机就一定能派上用场。步进电机有许多种形状和尺寸，但不论形状和尺寸如何，它们都可以归为两类：可变磁阻步进电机和永磁步进电机。本文重点讨论更为简单也更常用的永磁步进电机。 步进电机的构造 （图一，具有双齿槽和单绕组的定子） 如图1所示，步进电机是由一组缠绕在电机固定部件--定子齿槽上的线圈驱动的。通常情况下，一根绕成圈状的金属丝叫做螺线管，而在电机中，绕在齿上的金属丝则叫做绕组、线圈、或相。如果线圈中电流的流向如图1所示，并且我们从电机顶部向下看齿槽的顶部，那么电流在绕两个齿槽按逆时针流向流动。根据安培定律和右手准则，这样的电流会产生一个北极向上的磁场。 现在假设我们构造一个定子上缠绕有两个绕组的电机，内置一个能够绕中心任意转动的永久磁铁，这个可旋转部分叫做转子。图2给出了一种简单的电机，叫做双相双极电机，因为其定子上有两个绕组，而且其转子有两个磁极。如果我们按图2a所示方向给绕组1输送电流，而绕组2中没有电流流过，那么电机转子的南极就会自然地按图中所示，指向定子磁场的北极 （图2：双相双极电机） 然后我们切断绕组1中的电流，按照图2b所示方向给绕组2输送电流，于是定子磁场会指向左侧，从而使得转子旋转，其南极也指向左侧。 一、直流电动机的基本原理： 下面电机原理部分的内容主要摘自谢明琛教授编著的《电机学》： 图示为一个最简单的直流电机模型，定子上有固定的永久磁铁做磁极，转子为圆柱型的铁芯，上面嵌有线圈（图中导体ab和cd连成一个线圈），线圈的首末端分别连接在两片彼此绝缘的圆弧型换向片上，换向片固定在转轴上，换向片构成的整体称为换向器，整个转动部分成为电枢，为了把电枢和外电路接通，在换向片上放置了两件空间位置固定的电刷A和B，当电枢转动时，电刷A只能与转到上面的换向片接触，电刷B只能与转到下面的换向片接触。 当这个原理样机作为直流发电机运行时，用原动机拖动电枢，使之以恒速n沿逆时针方向旋转，若导体的有效长度为l ,线速度为v,导体所在位置的磁通密度为 ，则在每根导体中感应出电势为 = v l e.. B δ 导体感应电势的方向用右手定则确定，在图示的瞬间，ab导体处在N极下，其电动势的方向由b—a，而导体cd处·在S极下，其电动势方向由d—c,整个线圈的电动势为2e，方向由d—a,如果线圈转过180度，则ab导体和cd导体的电动势方向均发生改变，故线圈电动势为交变电动势。 但通过测量，我们却发现在电刷A/B间的电动势却是单向的，这是为什么呢？这是因为电刷A只与N极下的导体接触，当ab导体在N极下时，电动势方向为b—a—A，电刷A的极性为+，在另一个时刻，导体cd转到N极下时，电动势的方向为c—d—A,电刷A的极性仍为+，可见电刷A的极性永远为+，同理，电刷B的极性就永远为-，故电刷A/B间的电动势为直流电动势。 若把上述电机模型用做电动机运行，在电刷A/B间施加直流电压，使电流从正极电刷A流入，通过线圈abcd，经负极电刷B流出，由于电流始终从N极下的导体流入，S极下的导体流出，根据电磁力定律可知，上下两根导体受到的电磁力方向始终为逆时针方向，它们产生的电磁力矩的方向也始终是逆时针方向，使电机按逆时针方向旋转，从上面的分析可以看出，在直流电机的绕组里，电枢线圈里的电流方向是交变的，但产生的电磁转距的方向却是单向的，这也是由于有换向器的原因。 以上是直流电机运行的基本原理，而对直流电机的基本结构，相信大家已经非常熟悉，我就不再浪费大家的时间，下面，就首先从电动机的额定参数的定义开始给大家开始介绍电机的运行方程及特点。 破壁料理机 破壁料理机[1-3]集合了榨汁机、豆浆机、冰激凌机、料理机、研磨机等产品功能，完全达到一机多用功能，可以瞬间击破食物细胞壁，释放植物生化素的机器。 简介编辑 破壁料理机[1-3]是在传统榨汁机、原汁机、料理机的基础上发展起来的，属最新第四代果汁机，集打果汁、冰沙、现磨豆浆、五谷粉等于一体。由于超高转速（45000转/分以上）能瞬间击破疏果的细胞壁，有效地萃取植物生化素，从而获得破壁料理机的美名，是现代居家保健、养生首选家电产品。而最新一代的果汁机在则是集加热和搅拌于一体的更多功能的破壁料理机，不仅可以做蔬果汁、沙冰，还可以加热做豆浆、鱼汤、药材汤、粥品等。采用低转速破壁，增强扭力的技术。不仅避免了蔬果高速击打营养容易氧化和分解的缺点，而且效果更佳，打出的蔬果汁如丝般细腻。[ 2发展历史编辑 第一代果汁机：榨汁机是一种可以将蔬果快速榨成果蔬汁的机器。它早在1930年由诺蔓·沃克博士（Dr. Norman Walker ）发明 工作原理：是采用电机带动旋刀高速旋转,通过离心力从汁渣混合物中分离出果汁，是单螺旋设计。 主要特点：转速每分钟约5000-20000转，出汁率低大约只有50%，疏果浪费多，果汁易变色，口感差，零部件多，清洗麻烦。 第二代果汁机：原汁机是在榨汁机的基础上发展起来的，其主要工作目的都是将水果变成果汁，以提高口感和方便饮用 工作原理：低转速螺旋榨压方式，汁渣分离的形式结构，是双螺旋设计。 主要特点：每分钟60转，低速榨汁，原汁机的出汁率可达75%以上，分离式结构，渣汁分离，连续提取，出汁质量高，零部件多，清洗麻烦。 第三代果汁机：料理机是在全食物全营养理念发展而来的集打果汁、豆浆、冰沙等于一体的机型 工作原理：采用容杯和主机分式设计，通过高速旋转刀片将容杯的疏果打碎，从而释放蕴涵在疏果中的水分。 直流电机工作原理图解 一.直流电机的物理模型图解释。 这是分析直流电机的物理模型图。其中，固定部分有磁铁，这里称作主磁极；固定部分还有电刷。转动部分有环形铁心和绕在环形铁心上的绕组。(其中2个小圆圈是为了方便表示该位置上的导体电势或电流的方向而设置的) 上图表示一台最简单的两极直流电机模型，它的固定部分（定子）上，装设了一对直流励磁的静止的主磁极N和S，在旋转部分（转子）上装设电枢铁心。定子与转子之间有一气隙。在电枢铁心上放置了由A和X两根导体连成的电枢线圈，线圈的首端和末端分别连到两个圆弧形的铜片上，此铜片称为换向片。换向片之间互相绝缘，由换向片构成的整体称为换向器。换向器固定在转轴上，换向片与转轴之间亦 互相绝缘。在换向片上放置着一对固定不动的电刷B1和B2，当电枢旋转时，电枢线圈通过换向片和电刷与外电路接通。 二.直流发电机的工作原理 直流发电机是机械能转换为直流电能的电气设备。 如何转换？分以下步骤说明： 设原动机拖动转子以每分转n转转动； 电机内部的固定部分要有磁场。这个磁场可以是如图示的磁铁也可以是磁极铁心上绕套线圈，再通过直流电产生磁场。其中 If 称之为励磁电流。这种线圈每个磁极上有一个，也就是，电机有几个磁极就有几个励磁线圈，这几个线圈串联（或并联）起来就构成了励磁绕组。这里要注意各线圈通过电流的方向不可出错。在以上条件下环外导体将感应电势，其大小与磁通密度 B 、导体的有效长度 l 和导体切割磁场速度 v 三者的乘积成正比，其方向用右手定则判断。 但是要注意某一根转子导体的电势性质是交流电。而经电刷输出的电动势确是直流电了。这便是直流发电机的工作原理。如下动画演示： 三.直流电动机的工作原理 1.风形成的主要因素是什么？ 答：地球表面受热不均使得赤道区的空气变热上升，且在两极区冷空气下沉，引起大气层中空气压力不均衡；地球的旋转导致运动的大气层根据其位置向东方和西方偏移。 2.风力发电的意义是什么？ 答：提供国民经济发展所需的能源，减少温室气体排放，减少二氧化硫气体排放，提高能源利用效率、减少社会负担，增加就业机会。3.风电场微观选址的基本原则有哪些？ 答：（1）风资源丰富，风能质量好；（2）符合国家产业政策和地区发展规划；（3）满足接入系统要求；（4）具备交通运输和施工安装条件；（5）保证工程安全；（6）满足环境保护的要求；（7）满足投资回报要求。 4.解释风速、风能密度？ 答：风速是单位时间内空气在水平方向上所移动的距离；风能密度是通过单位截面积的风所含的能量。 5.什么是风轮仰角，有什么作用？ 答：风轮旋转轴线和水平面的夹角是风轮仰角；作用是避免叶尖和塔架碰撞。 6.风电机组的控制系统应能监测的主要数据有哪些？ 答：发电机温度、有功与无功功率、电流、电压、频率、转速、功率因数；风轮转速、变桨距角度；齿轮箱油位与油温；液压装置油位与油温；制动刹车片温度；风速、风向、气温、气压；机舱温度、塔内 控制柜温度；机组振动超温和控制刹车片磨损报警。 7.风电机组的功率调节目前有哪几种方法？ 答：风电机组的功率调节目前主要有两个方法，且大都采用空气动力方法进行调节。一种是定桨距调节方法，另一种是定桨距调节方法。 8.风力发电的经济效益主要取决于哪些因素？ 答：风力发电的经济效益主要取决于风能资源、电网连接、交通运输、地质条件、地形地貌和社会经济多方面复杂的因素。 9.测风有哪些注意事项？ 答：最佳的风速测量方法是在具有风资源开发潜力的地区安装测风塔，测风高度与预装风电机组的轮毂高度尽量接近，并且测风设备安装在测风塔的顶端，这样，一方面可以减小利用风切变系数计算不同高度处的风速所带来的不确定性，另一方面也可以减小测风塔本身对测风设备造成的影响（塔影效益），如果测风设备安装在测风塔的中部，应尽量使侧风设备的支架方向与主风向保持垂直，并使侧风设备与测风塔保持足够的距离。 10.请阐述风的测量及自动测风系统的主要组成部分？ 答：风的测量包括风向和风速测量。风向测量是指测量风的走向，风速测量是测量单位时间内空气在水平方向所移动的距离。自动测风系统主要由六部分组成。即传感器、主机、数据存储装置、电源、安全与保护装置。传感器分风速传感器、风向传感器、温度传感器、气压传感器，输出信息为频率（数字）或模拟信号。主机利用微处理器对传感器发送的信号进行采集、计算和存储，由数据记录装置、数据读 第一章 单相串激电动机的运转原理 本章通过对单相串激电动机的运转原理、交直流两用的基本概念、高速运转及软特性和调速电路等方面的叙述，比较全面的阐明单相串激电动机的运转原理。 1-1运转原理及交直流两用的基本概念 单相串激电动机的结构虽与直流电动机相同，但可交直流两用。在交流电源供电时，产生旋转力矩的原理，仍可用直流电动机的运转原理来解释，因此本节先介绍直流电动机的运转原理，然后再文章说明能够交直流两用的基本概念。 当导体中通有电流时，在异体周围产生磁场，其磁力线的方向取决于电流方向（右手定则）。 如将通电的导体放入一磁场中，这一磁场与通电导体所产生的磁场相互作用，将使此导体受到一个作用力F，并因此而产生运动，导体会从磁力线密的地方向磁力线稀的地方移动。而磁力线的稀密，则由二个磁场的磁力线方向来决定，磁场磁力线的方向是从N极走向S 极，而通电导体产生的磁力线走向用左手定则，二个磁场的磁力线方向一致则密，方向相反则稀。 当将由二个互相相对的导体组成的线圈放入磁场时，线圈的二个边也受到了作用力，此二力方向相反，形成了力矩，如图1所示。 图1 当线圈在磁场中转动时，相应的二个线圈边，从一个磁极下转到另一个磁极下时，此时由于磁场极性有了改变，将使导体受到的作用力的方向改变，也就是转矩的方向改变，从而使线圈向反方向转动，于是线圈只能绕中心轴来回摆动，而不能连续旋转。当线圈的中的二个线圈边转到另一磁极下时，如能使线圈中的电流，也改变电流方向，则极性改变，电流也改变方向，结果使转矩方向保持不变，线圈就能连续旋转。 换向器与电刷的作用，就是使线圈从一个极转到另一个磁极下时，相应的改变线圈中电流的方向。这也可理解为：在各个磁极下的线圈中的电流，始终保持着各自一定的电流方向。因此，从另一个磁极下转过来的线圈，就要改变线圈中电流的原来的方向。 但实际上换向过程是非常复杂的，尤其是高转速电机，要在极短的时间中，使线圈的电流改变方向，这必然带来一系列的电磁问题。同时换向器和电刷又是一对磨擦付，所以还有机械上的问题，这都对电机的设计和制造带来了很多特殊要求。 以上就是直流电动机的基本运转原理，下面逐步说明单相串激电动机能交直流两用的基本概念。 直流电机的定子磁场除某些小功率电机由永久磁铁（硬磁材料）产生外，大多由缠绕在定子铁芯（软磁材料）上的激磁线圈通入激磁电流后产生的。而单相串激电动机则必须采用激磁方式。激磁的磁极极性决定于电流方向和线圈的缠绕方向，此二者中任一方向改变，就 1.变桨系统与风机主控通讯的部件是？（6.0分） A.变桨控制器 B.变桨驱动器 C.变桨电机 D.备用电源 我的答案：A√答对 2.变桨系统的驱动执行机构是？（6.0分） A.变桨控制器 B.变桨驱动器 C.变桨电机 D.备用电源 我的答案：C√答对 3.变桨系统调节桨叶的主要作用是什么？（6.0分） A.调节风机机头对风 B.使风机跟踪最大风能 C.解除扭揽 D.将风能变换成电能 我的答案：B√答对 4.风电变桨系统是用于调节风机的那个部位？（6.0分） A.A桨叶 C.机舱 D.塔筒 我的答案：A√答对 5.下列哪个部件不属于变桨系统？（ 6.0分） A.变桨电机 B.轴控柜 C.限位开关 D.轴承润滑泵 我的答案：D√答对 1.变桨电机有以下哪几种形式？（8.0分）） A.永磁电机 B.感应电机 C.直流电机 D.直线电机 我的答案：ABC√答对 2.用于变桨系统温湿度控制的设备有？（8.0分）） A.温控开关 B.湿控开关 C.加热器 我的答案：AB×答错 3.按动力类型分类变桨系统有以下哪几种？（8.0分）） A.电磁型 B.液压型 C.电动型 D.蒸汽型 我的答案：BC√答对 4.变桨系统的备用电源主要有哪几种形式？（8.0分）） A.超级电容 B.铅酸蓄电池 C.飞轮储能 D.锂离子电池 我的答案：ABD√答对 5.变桨系统电磁兼容防护的主要形式有哪几种？（8.0分）） A.加热器 B.雷击浪涌保护器 C.电抗器和滤波器 D.接地防护 我的答案：BC×答错 1.变桨系统的供电电压是400VAC（6.0分） 我的答案：正确√答对 2.变桨系统是安装在风机的机舱中（6.0分） 我的答案：错误√答对 3.变桨系统不会高原上使用（6.0分） 我的答案：错误√答对 4.安全链中的任何一个环节故障都会导致整个系统保护（6.0分） 我的答案：正确√答对 5.在感应电机、直流电机、永磁电机三种电机中，永磁同步电机的功率密度最高（ 6.0分） 我的答案：正确√答对串激电机基本原理
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