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1、指导教师评定成绩： 审定成绩： 重 庆 邮 电 大 学 课程设计报告 设计题目：直流电机的串电阻调速过程设计单位二级学院： 重庆邮电大学移通学院 学 生 姓 名： 罗 峰 专 业： 电气工程及其自动化 班 级： 07电气3班 学 号： 0511070322 指 导 教 师： 程安宇 设计时间： 2022 年 3 月重庆邮电大学制课 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
2、；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I32) 求出起切电流比3) 求出启动时电枢电路的总电阻Ram4) 求出启动级数m5) 重新计算，校验I2,I36) 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
3、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，但凡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，那么有直流电流从电刷 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，其方向可由左手定那么判定，两段导体受到的力
4、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那么判定，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
5、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。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(UNT2，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
6、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，前提是选择适宜的各级起动电阻。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=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Ra
7、2=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=两式相除，考虑到Eb=Ec，得 同样，当从d点转换到e点时，得 = 这样，如图4所示的二级起动时，得 =推广到m级起动的一般情况，得 =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 =式中m为起动级数。由上式得 =如给定 ,求m,可将式=取对数得 m=由式=可得每级电枢回路总电阻 Ra1=Ra2=ra Ra2=Ra3=ra Ra(m-1)=Ram=ra Ram=ra
8、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=(1.52.0)IN I2=(1.11.2)IN及电动机相应的转矩 T1=(1.52.0)IN T2=(1.11.2)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=ra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I1Rm=计算值计算各级电阻或分级电阻。三、设计内容1选择启动电流I1和切换电流I2I1=(1.52.0)IaN=(1.52.0)497=(745.5994)AI2=(1.5 1.2)IaN=(1.11.2) 497=(546.7596.4)选择I1=840，I2=560。2求出起切电流比=1.53求出启动时电枢电路的总电阻RamRam=0.5244求出启动级数mm=4.76取m=55重新计算，校验I2=1.47I2=571I2在规定范围之内。6求出各级总电阻R5=5ra=1.4750.076=0.52R4=4ra =1.4740.076=0.35R3=3ra=1.4730.076=0.24R2=ra=1.4720.076=0.16R1=ra=1.470.076=0.11R0=Ra=0.0767
