电机拖动课程设计--他励直流电动机的调速系统

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1、电机拖动课程设计电机拖动课程设计设计题目设计题目: : 1 1、他励直流电动机的调速系统他励直流电动机的调速系统2 2、绕线异步电动机串电阻启动设计绕线异步电动机串电阻启动设计3 3、直流电动机能耗制动设计直流电动机能耗制动设计他励直流电动机的调速系统目录目录摘要摘要一、设计的目的和意义设计的目的和意义二、总体设计方案二、总体设计方案1. 并励(他励)直流电动机的起动2. 并励(他励)直流电动机的调速三三. .设计过程设计过程1 实验设备2. 设备屏上挂件排列顺序3. 设计原理图4.调速步骤五、设计心得六参考文献摘要摘要随着工业的不断发展，电动机的需求会越来越大，电动机的应用越来越广泛，电动机

2、的操作系统是一个非常庞大而复杂的系统，它不仅为现代化工业、家庭生活和办公自动化等一系列应用提供基本操作平台，而且能提供多种应用服务，使人们的生活质量有了大幅度的提高，摆脱了人力劳作的模式。而电动机主要应用于工业生产的自动化操作中是电动机的主要应用之一，因此本课程设计课题将主要以在工业中电动机调速方法的应用过程可能用到的各种技术及实施方案为设计方向，为工业生产提供理论依据和实践指导。关键词关键词：直流电动机 调速 设计他励直流电动机的调速系统他励直流电动机的调速系统一、设计的目的和意义设计的目的和意义通过本次的课程设计更进一步的掌握和了解异步电动机的调速方法。这次 课程设计可以使我们在学校学的理

3、论知识用到实践中，使我们在学习中起到主 导地位，是我们在实践中掌握相关知识，能够培养我们的职业技能，课程设计 是以任务引领，以工作过程为导向，以活动为载体，给我们提供了一个真实的 过程，通过设计和运行，反复调试、训练、便于我们掌握规范系统的电机方面 的知识，同时也提高了我们的动手能力。二、总体设计方案二、总体设计方案1. 并励(他励)直流电动机的起动直流电动机接通电源以后，电动机的转速从零达到稳态转速的过程称为起动过程。对于电动机来讲，我们总希望它的起动转矩大，起动电流小，起动设备简单、经济、可靠。直流电动机开始起动时，转速 n=0，此时直流电动机的反电动势(E=KEn)还没有建立起来，由于电

4、枢电阻 Ra 较小，Ia=uR。，所以此时电枢电流最大。另外，根据转矩公式 T=KTI 可知，由于电枢电流非常大，此时的起动转矩也非常大。这样大的起动电流和起动转矩，分别将对供电电源和机械装置形成强大的冲击。通常采用保证足够的起动转矩下尽量减少起动电流的办法，使电动机起动。直流电动机经常使用的起动方法有下面两种。1电枢回路串电阻起动为了限制起动电流，起动时可在电枢回路串入起动电阻 RST,待电动机转速上升后逐步将起动电阻切除。接人起动电阻后的起动电流为2减压起动减压起动时，开始加在电动机电枢的端电压很低，随着转速的上升，逐步增大电枢电压，并使电枢电流限制在一定的范围内。为使励磁不受电枢电压的影

5、响，电动机应采用他励方式。二 并励(他励)直流电动机的调速同交流异步电动机相比，并励直流电动机在调速方面有其独到的优点。从直流电动机的转速特性可知，并励(他励)直流电动机可通过三种方式对电动机的速度进行凋节1_调节电枢电压调速当保持他励直流电动机磁通为额定值和电枢回路电阻不变时，降低电枢电压，可以调常电动机的转速：由并励直流电动机的机械特性为2调节串入电枢回路电阻调速在电枢回路串八电阻 R 从串八电阻后并励直流电动机的机械特性可知，机械特性的斜率将随之增大，即不变，改变的只是n 所以它和负载 特性的交点随着 R 的变大而逐步下移，如罔 2 15 所示。这种调速方法的优点是简单易行，缺点是接人电

6、阻后电动机的效率降低，机 械特性变软，3调节励磁电流调速这种调速方法所用设备简单调节也很方便，且效率较高。缺点是随着电动 机转速的增高，电 枢电流随之升高，电动机的温升升高，换向条件变坏，转速过高，还会出现不 稳定的现象。三. 调速的性能指标1. 调速范围与静差率调速范围是指电动机在额定负载转矩 调速时，其最高转速与最低转速之比，用 D 表示为 最高转速受电动机的换向及机械强度限制，最低转速受生产机械对转速相 对稳定性要求的限制。 静差率或转速变换率，是指电动机由理想空载到额定负载时转速的变化率，静差率越小，转速的相对稳定性越好，负载波动时，转速的变换也越小。 调速范围与静差率相互制约，采用同

7、一种方法调速时，静差率数值越大， 则可以得到较高的调速范围；如果静差率一定，采用不同的调速方法，其调速 范围 D 不同 2. 调速的平滑性 无级调速的平滑性最好，有级调速的平滑性用平滑系数 表示，其定义为：相邻两极转速中，高一级 n 与低一级转速 n 之比，即 3. 调速的经济性 主要考虑调速设备的初投资、调速时电能的损耗、运行时的维修费用等。 调速时电能的损耗除了要考虑电动机本身的损耗外，还要考虑供电电源的 效率。 调速设备初投资应该考虑电动机和供电电源两方面：专门设计的改变磁通 调速的电动机成本较普通直流电机为高；降电枢电压调速的大功率可调压电源， 成本也较高；调磁通调速一般也要专门配一可

8、调压电源，但容量要小，成本也 低些。这样综合起来考虑，电枢串电阻调速设备成本最低，而改变电源电压调 速设备成本最高。 四四. .设计过程设计过程1 实验设备序号序号型号型号名称名称数量数量1 1DD03DD03导轨、测速发电机及转速表导轨、测速发电机及转速表1 1 台台2 2DJ23DJ23校正直流测功机校正直流测功机1 1 台台3 3DJ15DJ15直流并励电动机直流并励电动机1 1 台台4 4D31D31直流数字电压、毫安、安培表直流数字电压、毫安、安培表2 2 件件5 5D42D42三相可调电阻器三相可调电阻器1 1 件件6 6D44D44可调电阻器、电容器可调电阻器、电容器1 1 件件

9、7 7D51D51波形测试及开关板波形测试及开关板1 1 件件8 8D41D41三相可调电阻器三相可调电阻器1 1 件件2. 设备屏上挂件排列顺序D31D31、D42D42、D41D41、D51D51、D31D31、D44D443. 设计原理图图图 1 1 直流他励电动机接线图直流他励电动机接线图4.调速步骤1.选择仪器 （1）电压量程的选择 如测量电动机两端为 220V 的直流电压，选用直流电压表为 1000V 量程档。 （2）电流量程的选择 因为直流并励电动机的额定电流为 1.2A，测量电枢电流的电表 A3可选用直 流电流表的 5A 量程档；额定励磁电流小于 0.16A，电流表 A1选用

10、200mA 量程档。并磁绕阻A1A2并励绕组Rf2+220V励磁电源If2IfA3+220V 电枢电源R1V1A4IFV2SIRf1（3）变阻器的选择变阻器选用的原则是根据实验中所需的阻值和流过变阻器最大的电流来的电流来确定，电枢回路 R1可选用 D44 挂件的 90 与 90 串联电阻,磁场回路 Rf1可选 用 D44 挂件的 900 与 900 串联电阻。 2. 直流他励电动机的起动准备 (1)按原理图接线。图中直流他励电动机 M 用 DJ15，其额定功率 PN=185W， 额定电压UN=220V，额定电流IN=1.2A,额定转速nN=1600r/min,额定励磁电流 IfN0.16A。校

11、正直流测功机 MG 作为测功机使用，TG 为测速发电机。直流电流 表选用 D31。Rf1用可调电阻器 D44 中的 900 与 900 电阻串联，使 Rf1的阻 值等于 1800，作为他励直流电动机励磁回路串接的电阻。Rf2选用可调电阻器 D42 中的 900 与 900 电阻串联，使 Rf2的阻值等于 1800，作为 MG 励磁回 路串接的电阻。R1选用可调电阻器 D44 中的 90 与 90 电阻串联，使 R1的阻 值等于 180，作为他励直流他励电动机的起动电阻，R2选用可调电阻器 D42 中的 900 与 900 并联后再与可调电阻器 D41 中的 6 个 90 电阻互串联，作 为 M

12、G 的负载电阻。 (2)接好线后，检查 M、MG 及 TG 之间是否用联轴器直接联接好。 3.他励直流电动机起动步骤 （1）检查按原理图的接线是否正确，电表的极性、量程选择是否正确，电 动机励磁回路接线是否牢靠。 (2)将电动机电枢串联起动电阻 R1、测功机 MG 的负载电阻 R2、及 MG 的磁场回 路电阻 Rf2调到阻值最大位置，M 的磁场调节电阻 Rf1调到最小位置，断开开关 S，并断开控制屏下方右边的电枢电源开关，并将控制屏上电枢电源电压调 节旋钮调至最小，作好起动准备。 （3）开启控制屏上的电源总开关，按下其上方的“开”按钮，接通其下方左边 的励磁电源开关，观察 M 及 MG 的励磁

13、电流值，调节 Rf2使 If2（电流表 A2）于校 正值（100mA）并保持不变，再接通控制屏右下方的电枢电源开关，调节控制屏 上电枢电源电压调节旋钮，使电动机 M 起动。 （4）M 起动后观察转速表指针偏转方向，应为正值。 （若不正确，先关断 电枢电源开关，再关断励磁电源开关，用励磁电源极性对调来纠正转向，重复 步骤（1） （2） ，使电动机 M 起动。 ）电动机 M 起动后，调节控制屏上电枢电源电 压为 220 伏。减小起动电阻 R1阻值，直至短接。 （5）合上校正直流测功机 MG 的负载开关 S，调节 R2阻值，记录电枢电流 I（电流表 A3）不同值时，使 MG 的负载电流 IF（电流表

14、 A4）改变值，即直流电 动机 M 的输出转矩 T2改变值（按不同的 IF值，查对应于 If2=100mA 时的校正曲 线 T2=f(IF)，可得到 M 不同的输出转矩 T2值） 。将测得数据记录到表 1-1 中。表表 1-11-1I I（电流表电流表 A A3 3） I IF F（电流电流 表表 A A4 4）T T2 2（6）调节他励电动机的转速 分别改变电动机 M 电枢回路的电阻 R1和励磁回路的电阻 Rf1，观察转速变化 情况。 保持励磁回路的电阻 Rf1不变，改变电枢回路的电阻 R1，使其增大，测转 速 n。将测得数据记录到表 1-2 中。表表 1-21-2R R1 1n n保持电阻

15、 R1=0 不变，改变励磁回路的调节电阻 Rf1时，测转速 n。将测得 数据记录到表 1-3 中。表表 1-31-3R Rf1f1n n（7）改变电动机的转向 将电枢串联起动变阻器 R1的阻值调回到最大值，先切断控制屏上的电枢电 源开关，然后切断控制屏上的励磁电源开关，使他励电动机停机。在断电情况 下，将电枢（或励磁绕组）的两端接线对调后，再按他励电动机的起动步骤起 动电动机，并观察电动机的转向及转速表指针偏转的方向。五、设计心得五、设计心得通过这段时间的课程设计，从无知到认知，到深入了解，渐渐了我喜欢上了这个全新的专业，让我深刻的体会到学习过程是最美的。在整个课程设计过程中，我每天都有很多新

16、的体会。经过一周的奋战，课程设计完成了，在没有做课程设计之前觉得课程设计只是对这个学科所学知识的总结，但通过这次课程设计发现自己的看法片面。课程设计不仅是对所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的提高。通过课程设计，让我更加明白学习是一个长期的积累过程，经后的工作、生活中应该不段的学习，努力提高知识和综合能力。设计过程中，我查阅了大量的有关资料，并与同学交流，学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获还是很多的。在设计中培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心。让我充分体会到在创造过程中探索的艰辛和成功的喜悦。我的独立思考能力得到了相应的提高，在设计过程中，我不仅学到了知识， 也让我感到了生活的充实和学习的快乐，以及获得知识的满足。真正接触了实 践，使我消除了从学校走向社会的恐惧心理，使我对未来充满了信心，以良好 的心态去面对社会。同时我也体验到了工作的艰辛，促使自己努力学习更多的 知识，为自己今后的工作奠定良好的基础。六参考文献内部资料 仅供参考*Jg&6a*