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安徽工业大学

设计报告

课程：硬件描述语言与系统仿真

选题：直流电机 PWM 控制

姓名：

学院：电气信息学院

专业：电气工程（专硕）

学号：

指导教师：武卫华

电枢在电磁转矩的作用下就旋转起来。电枢一经转动，由于换向器配合电刷对电流的换向

作用，直流电流交替地由线圈边 ab 和 cd 流入，使线圈边只要处于 N 极下，其中通过电流

的方向总是由电刷 A 流入的方向，而在 S 极下时，总是从电刷 B 流出的方向。这就保证了

每个极下线圈边中的电流始终是一个方向。这样的结构，就可使电动机能连续地旋转。这

就是直流电机的基本工作原理。

1.2 直流电机调速原理

1.2.1 直流电机电压调速原理

图 1.2 为按电机惯例标定的直流电机稳定运行量各物理量的正方向。由图可见电机的

电枢电动势 E

a

的正方向与电枢电流 I

a

的方向相反，为反电动势；电磁转矩 T 的正方向与

转速 n 的方向相同，是拖动转矩；轴上的机械负载转矩 T2 及空载转矩 T0 均与 n 相反，是

制动转矩。

根据基尔霍夫第二定律，电枢回路列回路电压方程可得直流电动的电动势平衡方程式：

U=Ea-Ia（Ra+Rc）

式中，R

a

为电枢回路电阻，电枢回路串联保绕阻与电刷接触电阻的总和；R

c

是外接在

电枢回路中的调节电阻。

由此可得到直流电机的转速公式为：

n =Ua-IR/CeΦ

式中，Ce 为电动势常数，Φ 是磁通量。

n =Ea/Ce

从由式子中可以看出，对于一个已经制造好的电机，当励磁电压和负载转矩恒定时，

它的转速由电枢电压 E

a

决定，电枢电压越高，电机转速就越快，电枢电压降低到 0V 时，

电机就停止转动；改变电枢电压的极性，电机就反转。总之电机的调速可以通过控制电枢

r

a

Ea

n

T0

T2

I

U

T1

Φ

Rc

说明:

U ………………> 电压

Ea ……… >电枢电动势

n …………………>转速

I………………>电枢电流

r

a

……… >电枢回路电阻

Rc……… >外在电枢电阻

T1，T2………>负载转矩

T0………… > 空载转矩

Φ………………> 磁通量

图 1.2 直流电机惯例

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