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1、指引教师评估成绩： 审定成绩： 重庆邮电大学移通学院自 动化系课程设计报告 设计题目：她励直流电动机串电阻起动的设计学 生 姓名: 无 专 业: 电气工程及其自动化 班 级: 05111202 学 号: 222 指 导 教 师: 设计时间: 月重庆邮电大学移通自动化系制课程设计任务书一、设计题目她励直流电动机串电阻启动的设计二、设计任务某工厂有一台她励直流电动机,已知参数如下:Pa0 ；Uan=440v ；Ian=47A ; N=150r/mi；a=.07;采用分级启动,启动电流最大不超过2IN,求各段电阻值，并且求出切除电阻时的瞬时转速和电动势,并作出机械特性曲线，对启动特性进行分析。三、设
2、计规定1、设计工作量为按规定完毕设计阐明书一份。2、设计必须根据进度筹划按期完毕。3、设计阐明书必须经指引教师审查签字方可答辩。指引教师： 时 间：12月摘 要她励直流电动机起动时由于电枢感应电动势,最初起动电流,若直接起动,由于Ra很小， 会十几倍甚至几十倍于额定电流,无法换向,同步也会过热,因此不能直接起动。要限制起动电流的大小可以有两种措施：减少电枢电压和电枢回路串接附加电阻。本文仅以她励直流电动机的串电阻起动为主题进行具体的论述。在实际中，如果可以做到合适选用各级起动电阻，那么串电阻起动由于其起动设备简朴、经济和可靠，同步可以做到平滑起动，因而得到广泛应用。但对于不同类型和规格的直流电
3、动机,对起动电阻的级数规定也不尽相似。核心词:她励直流电动机；起动电流;串电阻起动；目录引言1第一章 直流电动机21.1直流电动机的工作原理2.2直流电动机的分类3.3她励直流电机工作原理3第二章她励直流电动机的起动4.1她励直流电动机串电阻起动4. 直流电动机电枢串电阻起动设计方案8.3 多级起动的规律9第三章 设计小结0第四章 设计体会2参照文献13引 言她励直流电动机的起动时间虽然很短，但是如果不能采用对的的起动措施，电动机就不能正常地投入运营。为此,应对电动机的起动过程和措施进行必要的分析。直接起动时,她励直流电动机电枢加额定电压UN,电枢回路不串任何电阻，此时由于,，因此起动电流,由
4、于电枢回路总电阻较小，因此可以达到额定电流IN的十几甚至几十倍。这样大的电流也可以导致电机换向严重不良，产生火花,甚至正、负电刷间浮现电弧,烧毁电刷及换向器。此外,过大的起动电流使起动转矩过大,会使机械撞击,也会引起供电电网电波动，从而引起其她接于同一电网上的电气设备的正常运营,因此是不容许的。一般只有微型直流电动机,由于自身电枢电阻大,转动惯量小,起动时间短，可以直接起动，其她直流电机都不容许直接起动。在拖动装置规定不高的场合下,可以采用减少起动电压或在电枢回路串电阻的措施。她励直流电动机在电枢回路中串电阻,具有良好的起动特性、较大的起动转矩和较小的起动电流,可以满足生产机械需要的规定。本文
5、借助图像对整个过程被各个变量与时间的互相关系进行了描绘，对更加清晰地理解和设计她励直流电机起动的特点具有重要意义。第一章 直流电动机1.1直流电动机的工作原理图1.1直流电动机的工作原理直流电动机的工作原理:上图所示为最简朴的直流电动机工作原理示意图。直流电动机换向器是由二片互相绝缘的半圆铜环(换向片）构成的,每一换向片都与相应的电枢绕组连接,与电枢绕组同轴旋转,并与电刷A、相接触。若电刷A是正电位，是负电位,那么在极范畴内的转子绕组a中的电流从a流向b，在极范畴内的转子绕组c中的电流从c流向d。转子载流导体在磁场中要受到电磁力的作用,根据磁场方向和导体中的电流方向,运用电动机左手定则判断，如
6、图中a边受力方向是向左，而d则向右。由于磁场是对称的，导体中流过的又是相似的电流，因此ab边和cd边所受的电磁力的大小相等。这样转子线圈上受到的电磁力f的作用而按逆时针方向旋转。当线圈转到磁极的中性面时,线圈中的电流为零。因此,电磁力也等于零。但由于惯性的作用，线圈继续转动。线圈转过半圈之后，虽然ab与d的位置调换了,ab转到S极范畴内，d转到N极范畴内，但是由于电刷和换向片的作用,转到N极下的c边中的电流方向也变了,是从d流向c,在S极下的a边中的电流,则从b流向a。因此，电磁力f的方向仍然不变,转子线圈仍按逆时针方向转动。可知，分别在,S极范畴内的导体中的电流方向总是不变的。由此，线圈二边
7、受力方向也不变。这样,线圈就可以按照受力方向不断地旋转。1.直流电动机的分类根据励磁方式的不同,直流电机可分；她励直流电机、并励直流电机、串励直流电机、复励直流电机。13她励直流电机工作原理她励直流电机的励磁绕组与电枢绕组无联接关系,而由其她直流电源对励磁绕组供电的直流电机称为她励直流电机,接线如图1.所示。图中M表达电动机，若为发电机，则用G表达。永磁直流电机也可看作她励直流电机。图1.3她励直流电机工作原理图第二章 她励直流电动机的起动2.1 她励直流电动机串电阻起动在实际中,如果可以做到合适选用各级起动电阻，那么串电阻起动由于其起动设备简朴、经济和可靠，同步可以做到平滑迅速起动，因而得到
8、广泛应用。但对于不同类型和规格的直流电动机，对起动电阻的级数规定也不尽相似。下面仅以直流她励电动机电枢回路串电阻起动为例阐明起动过程。(） 起动过程分析如图2.（）所示,当电动机已有磁场时,给电枢电路加电源电压。触点KM1、KM均断开，电枢串入了所有附加电阻K1+R2 ，电枢回路总电阻为Ra=Ra+RK1 +K2。这是起动电流为 与起动电流所相应的起动转矩为T。相应于由电阻所拟定的人为机械特性如图21（b)中的曲线1所示。 ()电路图 （b) 特性图 图21 直流她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 式中 T电动机的电磁转矩； TL由负载作用所产生的阻转矩; J电动
9、机的转动惯量；由于起动转矩T不小于负载转矩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2.(b)上，由点沿曲线上升,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点所相应的电枢电流称为切换电流,其相应的电动机的转矩T2称为切换转矩。切除后，电枢回路总电阻为。这时电动机相应于由电阻Ra2所拟定的人为机械特性，见图2.1(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。合适
10、地选择所切除的电阻值，使切除后的电枢电流刚好等于,所相应的转矩为T,即在曲线2上的点。又有12，电动机在加速转矩作用下，由c点沿曲线上升到d点。控制点KM闭合,又切除一切起动电阻。同理，由d点过度到点,并且e点正好在固有机械特性上。电枢电流又由突增到，相应的电动机转矩由突增到T 。T T,沿固有特性加速到g点TL,n=n电动机稳定运营，起动过程结束。在分级起动过程中,各级的最大电流 (或相应的最大转矩2)及切换电流 （或与之相应的切换转矩2)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规定,前提是选择合适的各级起动电阻。下面讨论应当如何计算起动电阻。 (2
11、）起动电阻的计算在图21(b)中，对a点,有即 当从曲线1(相应于电枢电路总电阻转换得到曲线2(相应于总电阻)时，亦即从点转换到点时,由于切除电阻RK1进行不久,如忽视电感的影响，可假定nb=c，即电动势Eb=c，这样在点有在c点 两式相除,考虑到b=Ec，得 同样,当从d点转换到e点时，得 这样，如图.所示的二级起动时,得 推广到m级起动的一般状况,得=式中为最大起动电流与切换电流之比,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进而求出各级起动电阻为： 起动最大
12、电流及切换电流按生产机械的工艺规定拟定，一般 = =. 直流电动机电枢串电阻起动设计方案(1）选择起动电流和切换电流=(1520）(1.50)47=(745.5994)A=（1112)=(1.11.2)49A=(46796.4) 选择=0A，=50A。(2)求出起切电流比=1.5(3）求出起动时电枢电路的总电阻m0.524(4）求出起动级数mm=4.76 取5（5)重新计算,校验=1.4=571在规定范畴之内。()求出各级总电阻1.475.060.52 （）求出各级起动电阻23 多级起动的规律（1）不同加速级的机电常数是不同的,电枢电路的电阻越大，则TM越大。（2）不同加速级的起始转速与稳定转速是不同的，这是由于不同的机械特性与恒切换转矩T（或切换电流2)特性及恒负载转矩TL（或负载电流IL)特性的交点是不同的。（)起动级数的选用:取决于负载的大小与对起动平滑性的规定。级数越多起动平滑性越好,但是起动设备与控制装置庞杂，投资大。一般取级,空载或轻载取，重载或满载取。第三章 设计小结根据以上的设计实践,她励直流电动机串电阻起动计算措施可归结如下：（1）选择起动电流和切换电流(2.0.）IN=（.11.2)L起动电流为,相应的起动转矩T1;T1=（1.52.0）T切换电流为，相应的起动转矩T2；2=（10)T
