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1、个人资料整理仅限学习使用课程设计名称：电机与拖动题目：他励直流电动机串电阻启动的设计专业：自动化班级： 11-4 姓名：曹飞道学号： 1105010401 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 12 页个人资料整理仅限学习使用辽宁工程技术大学课 程 设 计 成 绩 评 定 表学期20112012 学年第一学期姓名专业班级课程名称电机与拖动论文题目评定标准评定指标分值得分知识创新性20 理论正确性20 内容难易性15 结合实际性10 知识掌握程度15 书写规范性10 工作量10 总成绩100 评语：任课教师时间年月日备注精选学习
2、资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 12 页个人资料整理仅限学习使用课 程 设 计 任 务 书一、设计题目他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他励直流电动机，一直参数如下：PN=220 KW; UaN=220 V; IaN=497 A; Nn=1500 r/min; 三、设计计划第 1 天:查找资料并了解题目；第 2 天：确定选题；第 3 天：分析方案具体步骤并且设计说明书；第 4 天：准备答辩；第 5 天：答辩四、设计要求1、按要求设计一份说明书；2、设计按照进度完成；3、按时交与老师审查签字；指导教师：王继强
3、刘春喜 李国华教研室主任：汪玉凤时间：2011年 6 月 24 日精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 12 页个人资料整理仅限学习使用摘要直流电动机的调速性能好等优点，使得直流电动机得到广泛的应用。其中的他励直流电动机励磁绕组与电枢绕组不相关，从而使得它的机械特性很硬，调速范围宽。在对他励直流电动机的串电阻启动的设计过程中，关键在于根据电机的机械要求，求出启动电流I1 与切换电流 I2 之比，进而求出启动级数m和各级启动电阻，最终完成对他励直流电动机串电阻启动的设计任务。关键词：他励直流电动机；启动级数；各级启动电阻；目录引
4、言 . 111 他励直流电动机的机械特性介绍. 221.1他励直流电动机的机械特性. 222 他励直流电动机的串电阻启动. 222.1 启动过程分析 . 332.2计算启动电阻 . 443直流电动机电枢串电阻启动设计方案. 663.1选择启动电流 I1 和切换电流 I2 . 663.2 求出切换电流比 . 663.3 求启动时电枢电路的总电阻 . 663.4求出启动时的电枢电路的总电阻Ram . 663.5重新计算 ，校验 I2 . 663.5 求出各级总电阻 . 773.6 求出各级启动电阻 . 774结论. 77心得体会 . 88参考文献 . 88精选学习资料 - - - - - - -
5、- - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 12 页个人资料整理仅限学习使用引言直流电动机是将电能转换为机械能的装置。它具有调速性能好、启动和制动转矩大、过载能力强等优点，使得直流电动在国民生产过程中占据着不可取代的位置，因此广泛应用于启动和调试要求高的机械上。例如轧钢机床、电车、电气轨道牵引、挖掘机械、纺织机械等。直流电动机的性能与它的励磁方式有密切关系。按照励磁方式的不同，直流电动机可以分为：他励直流电动、并励直流电动机、串励直流电动机和复励直流电动。这里的他励直流电动机是指，励磁绕组与电枢绕组五了解关系，而由他励直流电源对励磁绕组供电的直流电动机。他励直流电动机广泛应
6、用于造纸、印刷、纺织和冶金等多种领域，调速范围宽，机械特性硬的场合。由于直接启动时的启动电流很大，考虑到电机的安全，往往不能直接启动电动机。电机的启动设计方案直接关系着电机的使用寿命。他励直流电动的启动方式有电枢回路串电阻启动和降压启动。这里仅介绍电枢回路串电阻启动设计方案的方法和具体步骤。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 12 页个人资料整理仅限学习使用1 他励直流电动机的机械特性介绍1.1 他励直流电动机的机械特性已知他励直流电动机的机械特性方程式为：n=2CeCtRCeU公式中 R 为电枢总电阻，包括Ra及电枢回路串
7、联电阻Ram,CeU为理想空载转速记为n0,2CeCtR记为 ，为机械特性的斜率。当 U=UN，=N，电枢回路没有串电阻是的机械特性称为直流电动机的固有机械特性。当改变U 或者 或者电枢回路串电阻时，其机械特性的n0,或 将相应变化，此时称为直流电动机的人为机械特性。若不计电枢反应的影响，当电动机正向运行时，其机械特性是一条横跨、象限的直线。其中第象限为电动机运行状态，其特点是电磁转矩的方向与旋转方向相同，第、象限为制动运行状。2 他励直流电动机的串电阻启动在实际应用中，由于串电阻启动设备简单、经济可靠，同时可以做到平滑快速启动，因而得到广泛应用。但对于不同型号的的直流电动机，对启动电阻的级数
8、要求也不尽相同。下面仅以他励直流电动机电枢串电阻启动为例说明启动过程。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 12 页个人资料整理仅限学习使用2.1 启动过程分析如图 2-1 所示，当电机已有磁场时，给电枢电路加上电源U。触点 S1、S2均断开，电枢串入了电阻R1+R2，电枢回路的总电阻为R=r+R1+R2。这时的启动电流为： I1=21RRrURU与启动电流对应的转矩为T1。对应于有电阻所确定的人为机械特性如图 2-2中的曲线 1 所示。1图 2-1图 2-2 由于启动转矩 T1 大于负载转矩 TL，转速由零逐渐上升，电动机开
9、始启动。由直流电机的基本方程可知：Ea=Cen。 Te=CtIa。Ia=REaU。在图 2-2 上，由 a点沿曲线 1上升，反电动势亦随之上升，电枢电流下降，电动机的转矩随之下降，加速转矩减少的。上升到b 点时，为保证一定的加速转矩，控制触点S1闭合，切除一段启动电阻R1。b 点所对应的电枢电流 I2 称为切换电流。切除R1 后，电枢回路的总电阻为R=r+R2。这时电动机对应于由电阻R2 所确定的人为机械特性曲线，见图2-2，中曲线2。在切除 R1 的瞬间，由于电动机的惯性，电动机的转速不变，其反电动势也不变。由于电枢电流的突增，其相应的电动机的转矩也突增。恰当的选择电阻，可以确保电枢电流和转
10、矩在设计的要求范围之内。又有TeTL，电精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 12 页个人资料整理仅限学习使用动机在加速转矩的的作用下，由C 点沿曲线 2 上升到 d 点。控制点 S2闭合，切除所有的启动电阻。同理，由d 点过渡到 e点，而且 e点正好在固有特性曲线上。 TeTL 沿固有特性曲线加速到g点 Te=TL 电动机稳定运行，启动过程结束。在分级启动的过程中，各级的最大电流及切换电流时不变的，这样，使得启动过程有较均匀的加速。要满足以上电枢回路串联电阻分级启动的要求，前提是选择合适的各级启动电阻一下套路应该如何计算启动
11、电阻。2.2 计算启动电阻在图 2-2中，对 a点，有 I1=1RU即 Ra1=1IU当曲线 1 转换到曲线 2 时，即从 a 点转换到 b 点时，由于切除电阻时，转速和反电动势都保持不变，这样在b 点有 I2=1RaUbU在 c 点 I1=2RaUcU两式相除，考虑到Eb=Ec，得2121RaRaII同样，当从 d 点转换到点 e时,得rRaII221这样，如图 2-1所示的二级启动时，得rRRRII22121推广到 m级的一般情况，得 =rRaRaRaII22121=? =rRamRammRa) 1(式中的 为最大电流 I1 与切换电流 I2 之比，称为启动电流比，它等于相邻两级电枢回路总
12、电阻之比。由此可以推出rRam1式中的 m 为启动级数。由上式得精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 12 页个人资料整理仅限学习使用rRm1亦有lg)1lg(rRam由式=rRRRII22121=? =rRmRmmR) 1(可得每级电枢回路总电阻进而求出各级启动电阻为： R1=Ra1-Ra2 R2=Ra2-Ra3 R3=Ra3-Ra4 ? R(m-1=Ra(m-1-Ram Rm=Ram-r 启动最大电流 I1 及切换电流 I2 按生产机械的工艺要求确定，一般 I1=(1.52.0IaN I2=(1.11.2IaN 精选学习资
13、料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 12 页个人资料整理仅限学习使用3 直流电动机电枢串电阻启动设计方案3.1 选择启动电流I1 和切换电流I2 I1=(1.52.0IaN=(1.52.0497A=(745.5994A I2=(1.11.2IaN=(1.11.2497A=(546.7596.4A 选择 I1=840A, I2=560A 。3.2 求出切换电流比= 5 . 121II3.3 求启动时电枢电路的总电阻Ram=524.01IU3.4 求出启动时的电枢电路的总电阻Ram lg)1lg(rRam=4.76 取 m=5 3.5 重
14、新计算，校验I2 rRm1=1.47 I2=1I=571A I2 在规定的范围之内。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 12 页个人资料整理仅限学习使用3.5 求出各级总电阻R5=r552.0076.0475.1R4=r435.0076.0474.1R3=r324.0076.0473.1R2=r216.0076.0472.1R1=r11.0076.047.1R0=r=076.03.6 求出各级启动电阻Rst1=R1-R0=034.0Rst2=R2-R1=05.0Rst3=R3-R2=08.0Rst4=R4-R3=11.0R
15、st5=R5-R4=27.04 结论根据以上设计方案，他励直流电动机串电阻启动计算方法可以总结如下：一、选择启动电流 I1 和切换电流 I2 启动电流为 I1；切换电流为 I2；二、求出启动电流和切换电流之比 ；三、求出电动机的电枢电路电阻r。四、求出启动时的电枢总电阻Ram。五、求出启动级数m；六、重新计算 ,校验 I2 是否在规定的范围内；若 m 是取相近整数，则需重新计算I2 ；精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 12 页个人资料整理仅限学习使用rRm1再根据得出的 重新求出 I2，并校验 I2 是否在规定的范围内。
16、若不在规定的范围内，需加大启动级数m 重新计算 和 I2，直到符合要求为止。七、求出各级总电阻；八、求出各级启动电阻；心得体会经过为期一周的研究和设计，最终顺利的完成了电力与拖动的课程设计他励直流电动机串电阻启动的设计。在查找资料的过程中，进一步了解了他励直流电动机串电阻启动的分析过程和计算方法。加深了在课堂上学习的内容。同时体会到了，学习和实践的重要性。在设计的过程中，也进一步历练自己，增强了独立发现问题、思考并解决问题的能力，相信这些对以后的学习和工作必有很大的益处。总而言之，在这一周的忙碌过程中，无论是编辑技巧，还是对电动机的知识，我都收获很多。参考文献1电机与拖动李晓竹主编中国矿业大学出版社 2009年出版2 电机与拖动唐介主编高等教育出版社 2003年出版 3电机学李海发主编科学出版社 2001年出版精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 12 页