直流電動機電樞串聯(lián)電阻調(diào)速過程設計

1、指導教師評定成績:審定成績:湖南交通工程學院課程設計報告設計題目：直流電機的串電阻調(diào)速過程設計院系：電氣與信息工程系學生姓名：張?zhí)N專業(yè)：電氣工程及其自動化班級：14級電氣工程及其自動化1班學號：144139240471指導教師：陳海文實用文檔標準文案設計時間：2022 年11 月實用文檔課程設計任務書一、設計題目直流電機的串電阻調(diào)速過程設計二、設計任務和要求1.熟練直流電機的機械特性和電氣特性；2.根據(jù)圖片提示,綜合運用知識分析直流電機的運行過程;3,計算每個階段變化過程中的阻值對系統(tǒng)的影響；4 .推導由每個速度變化過程中電阻值的公式；5.根據(jù)以下直流電動機特性Pn=85KWUan=380VI

2、an=176ANn=1450r/min欲用電樞串電阻啟動,啟動級數(shù)初步為3級1選擇啟動電流I1,切換電流I2和切換電流I32求生起切電流比3求生啟動時電樞電路的總電阻Ram4求生啟動級數(shù)m5重新計算,校驗I2,I36求生各級總電阻7求生各級啟動電阻8結論9提交整個設計報告和測試報告標準文案實用文檔目錄一、直流電動機的綜述4二、他勵直流電動機5三、設計內(nèi)容12四、結論14五、心得體會16六、參考文獻17標準文案實用文檔一、綜述直流電動機因其良好的調(diào)速性能而在電力拖動中得到廣泛應用.直流電動機按勵磁方式分為永磁、他勵和自勵 3 3 類,其中自勵又分為弁勵、串勵和復勵 3 3 種.直流電動機-特點：

3、一調(diào)速性能好.所謂“調(diào)速性能,是指電動機在一定負載的條件下,根據(jù)需要,人為地改變電動機的轉(zhuǎn)速.直流電動機可以在重負載條件下,實現(xiàn)均勻、 平滑的無級調(diào)速,而且調(diào)速范圍較寬.二起動力矩大.可以均勻而經(jīng)濟地實現(xiàn)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié).因此,但凡在重負載下起動或要求均勻調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的機械,例如大型可逆軋鋼機、卷揚機、電力機車、電車等,都用直流電動機拖動.直流電動機-工作原理：a導體 ab 處于極 H：b導體獨處干極 F如上圖a a所示,那么有直流電流從電刷 A A 流入,經(jīng)過線圈abcd,abcd,從電刷 B B 流出,根據(jù)電磁力定律,載流導體 abab 和 cdcd 收到電磁力的作用,其方向可由左手定那么判定,兩段導

4、體受到的力標準文案實用文檔形成了一個轉(zhuǎn)矩,使得轉(zhuǎn)子逆時針轉(zhuǎn)動.如果轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到如上圖b b所示的位置,電刷 A A 和換向片 2 2 接觸,電刷 B B 和換向片 1 1 接觸,直流電流從電刷 A A 流入,在線圈中的流動方向是 dcba,dcba,從電刷 B B 流出.此時載流導體 abab 和 cdcd 受到電磁力的作用方向同樣可由左手定那么判定,它們產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩仍然使得轉(zhuǎn)子逆時針轉(zhuǎn)動.這就是直流電動機的工作原理.外加的電源是直流的,但由于電刷和換向片的作用,在線圈中流過的電流是交流的,其產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩的方向卻是不變的.實用中的直流電動機轉(zhuǎn)子上的繞組也不是由一個線圈構成,同樣是由多個線圈連接而成,以

5、減少電動機電磁轉(zhuǎn)矩的波動,繞組形式同發(fā)電機.二、他勵直流電動機他勵直流電動機由勵磁繞組和電樞繞組分別由兩個獨立的直流電源供電.在勵磁電壓U的作用下,勵磁繞組中通過勵磁電流If,從而產(chǎn)生主磁極磁通在電樞電壓ua的作用下,電樞繞組中通過電樞電流Ia.電樞電流與磁場相互作用產(chǎn)生機械以某一轉(zhuǎn)速n運轉(zhuǎn).電樞旋轉(zhuǎn)時,切割磁感線產(chǎn)生電動勢E.電動勢的方向與電樞電流的方向相反.2.1他勵直流電動機機械特性2.1.1他勵直流電動機固有特性標準文案實用文檔特性UNT2,電動機在加速轉(zhuǎn)矩作用下,由 c c 點沿曲線2上升到 d d 點.限制點KM2閉合,又切除一切起動電阻 FUFU 同理,由 d d 點過度到 e

6、e 點,而且 e e 點正好在固有機械特性上.電樞電流又由I2突增到Ii,相應的電動機轉(zhuǎn)矩由T2突增到Ti.TiTL,沿固有特性加標準文案實用文檔速到 g g 點T=TL,n=nt電動機穩(wěn)定運行,起動過程結束.在分級起動過程中,各級的最大電流Ii或相應的最大轉(zhuǎn)矩T2及切換電流12或與之相應的切換轉(zhuǎn)矩T2都是不變的,這樣,使得起動過程有較均勻的加速.要滿足以上電樞回路串接電阻分級起動的要求,前提是選擇適宜的各級起動電阻.下面討論應該如何計算起動電阻.2起動電阻的計算在圖4b中,對 a a 點,有一Rai即Ra1=UI1當從曲線1對應于電樞電路總電阻Ra1=ra+RK1+RK2轉(zhuǎn)換得到曲線2對應于

7、總電阻R2=ra+R2時,亦即從點轉(zhuǎn)換到點時,由于切除電阻 R1R1 進行很快,如忽略電感的影響,可假定nb=nc,即電動勢Eb=EC,這樣在點有U-Ub2=Ra1U-UcI1=Ra2兩式相除,考慮到E=E,得上二包I2Ra2同樣,當從d點轉(zhuǎn)換到e點時,得標準文案實用文檔IlRa2這樣,如圖4所示的二級起動時,得|1Rai_Ra2一二-I2Ra2推廣到m級起動的一般情況,得式中人為最大起動電流Ii與切換電流I2之比,稱為起動電流比或起動轉(zhuǎn)矩比,它等于相鄰兩級電樞回路總電阻之比.由此可以推出Ra10mra式中m為起動級數(shù).由上式得如給定人,求m,可將式包-Pm取對數(shù)得ra由式一:二IiRaiRa

8、2二-二I2Ra2ra二期ma-旦可得每級電樞回路總電阻RamraRa1-:RJ2-:由aRa2-：R33-m4raRa(m-1)Rn-a標準文案實用文檔am=I-Ta各級啟動電阻為K1=Rl-Ra2KR2-Ra3K3=Ri3-Ra4K(m-1)=Ra(m-1)-RamKkRora起動最大電流I1及切換電流I2按生產(chǎn)機械的工藝要求確定,一般I1=(1.52.0)INI2=(1.11.2)IN及電動機相應的轉(zhuǎn)矩T1=(1.52.0)INT2=(1.11.2)IN(3)計算分級啟動電阻,有兩種情況：1、啟動級數(shù)m未定,初選P-Rm=Pmra-求取成整數(shù)m計算P值一計算各級電阻或分斷電阻2、啟動級數(shù)

9、m已定,選定I1-Rn=U-計算P值-計算各級電阻或分級I1電阻標準文案實用文檔三、設計內(nèi)容1)選擇啟動電流11和切換電流I211=(1.52.0)IaN=(1.52.0)X497A=(745.5|2=(1,51.2)IaN=(1.11.2)X497A=(546.7選擇|1=840A,I2=560A.2)求出起切電流比-:=)=1.5I23)求出啟動時電樞電路的總電阻RmUaNRm=0.524,11(4)求出啟動級數(shù)migm=4.76lg:取m=55)重新計算P,校驗12mRam=1.47；ra1112=L=571AI2在規(guī)定范圍之內(nèi).6)求出各級總電阻R=5ra=1.4750.0761=0.

10、52-R=:4ra=1.4740.0761=0.3511994)A596.4)標準文案實用文檔R=3ra=1.4730.076J=0.24JR=：2=1.4720.076=0.16R=Pra=1.47x0.076c=0.11QR=R=0.0767)求出各級啟動電阻Rt1=R-R0=(0.11-0.076)-=0.034-Rt2=R-R=(0.16-0.11)-=0.05-Rt3=R-R2=(0.24-0.16)-=0.08-Rt4=R-R3=(0.35-0.24)-=0.11-品5=RR=(0.52-0.35)11=0.27-1標準文案實用文檔四、結論1)額定功率較小的電動機可采用在電樞電路內(nèi)

11、串起動變阻器的方法起動.起動前先把起動變阻器調(diào)到最大值,加上勵磁電壓U,保持勵磁電流為額定值不變.在接通電樞電源,電動機開始起動.隨著轉(zhuǎn)速的升高,逐漸減小起動變阻器的電阻,直到全部切除.額定功率比擬大的電動機一般采用分級方法以保證起動過程中既有比擬大的起動轉(zhuǎn)矩,又使起動電流不會超過允許值.2)他勵直流電動機串電阻啟動計算方法選擇啟動電流1l和切換電流I2啟動電流為Ii=(1.52.0)IN對應的啟動轉(zhuǎn)矩Ti=(1.52.0)IN切換電流為I2=(1.11.2)IN對應的啟動轉(zhuǎn)矩T2=(1.11.2)IN求出起切電流(轉(zhuǎn)矩)比:標準文案實用文檔求出電動機的電樞電路電阻raPNUaN-IaNIa-

12、IaN求出啟動時的電樞總電阻RnUaNRm=11求出啟動級數(shù)m重新計算P,校驗I2是否在規(guī)定范圍內(nèi)假設m是取相近整數(shù),那么需重新計算I2:Rm再根據(jù)得出的P重新求出I2,并校驗I2是否在規(guī)定范圍內(nèi).假設不在規(guī)定范圍內(nèi),需加大啟動級數(shù)m重新計算P和I2,直到符合要求為止.求出各級總電阻Rai=Ra2=：mraRa2=Ra3=:ma求出各級啟動電阻igRamm=raig:標準文案實用文檔五、心得體會說實話,課程設計真的有點累.然而,當我一著手清理自己的設計成果,回味這1周的心路歷程,一種少有的成功喜悅即刻使倦意頓消.雖然這是我剛學會走完的第一步,也是人生的一點小小的勝利,然而它令我感到自己的很多不

13、足.通過課程設計,使我深刻的感受到,干任何事都必須耐心細致,課程設計過程中,有些計算就是由于自己的不細致算錯了好幾次只得重算,我終于感受到了科學的嚴謹性,我不禁時刻提醒自己,一定要養(yǎng)成一種高度負責,認真對待的良好習慣.這次課程設計使我在工作作風上得到了一次難得的磨練.短短一周的課程設計,使我發(fā)現(xiàn)了自己所掌握的知識是真正如此的缺乏,自己綜合應用所學的專業(yè)知識水平是如此的缺乏,幾年來的學習了那么多的課程,今天才知道自己并不會用.在做課程設計過程中我要感謝程安宇老師,由于我們學的電機與拖動知識并不多,有很多地方我們都不懂,程老師在百忙之余抽生時間對我們進行了耐心細致的指導,在他的細心指導下我才能夠完成課程設計.在設計過程中也得到了其他同學的熱心幫助,