直流電動機串電阻啟動 課程設(shè)計

1、<p><b>　　《電機與拖動基礎(chǔ)》</b></p><p>　　直流電動機串電阻啟動 課程設(shè)計</p><p>　　年級： </p><p>　　專業(yè)： 自動化 </p><p>　　班級： </p>

2、<p>　　姓名： </p><p>　　學(xué)號： </p><p><b>　　指導(dǎo)老師： </b></p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　一、直流電動機的綜述 </p>&l

3、t;p>　　直流電動機運行原理…………………………………3</p><p><b>　　二、他勵直流電動機</b></p><p>　　他勵直流電動機機械特性……………………………4</p><p>　　啟動條件………………………………………………4</p><p>　　啟動方法………………………………………………

4、4</p><p><b>　　三、設(shè)計內(nèi)容</b></p><p>　　直流電動機串電阻啟動具體方案實現(xiàn)………………7</p><p>　　控制線路原理圖………………………………………9</p><p>　　四、結(jié)論……………………………………………………10</p><p>　　五、心得體會…

5、……………………………………………12</p><p>　　六、參考文獻(xiàn)………………………………………………12</p><p><b>　　直流電動機的綜述</b></p><p>　　直流電動機是人類最早發(fā)明和應(yīng)用的一種電機。直流電機可作為電動機用，也可作為發(fā)電機用。直流電動機是將直流電轉(zhuǎn)換成機械能的而帶動生產(chǎn)機械運轉(zhuǎn)的電器設(shè)備。與交流電動

6、機相比，直流機因結(jié)構(gòu)復(fù)雜、維護困難、價格較貴等缺點制約了它的發(fā)展，但是它具有良好的起動、調(diào)速和制動性能，因此在速度調(diào)節(jié)要求較要、正反轉(zhuǎn)和起動頻繁或多個單元同步協(xié)調(diào)運轉(zhuǎn)的生產(chǎn)機械上，仍廣泛采用直流電動機拖動。在工業(yè)領(lǐng)域直流電動機仍占有一席之地。因此有必要了解直流電動的運行特性。在四種直流電動機中，他勵電動機應(yīng)用最為廣泛。</p><p><b>　　直流電動機運行原理</b></p>

7、;<p>　　如圖所示，電樞繞組通過電刷接到直流電源上，繞組的轉(zhuǎn)軸與機械負(fù)載相連，這是便有電流從電源正極流出，經(jīng)電刷A流入電樞繞組，然后經(jīng)過電刷B流回電源的負(fù)極。在圖1-1所示位置，在N級下面導(dǎo)線電流是由a到b，根據(jù)左手定則可知導(dǎo)線ab受力的方向向左，而cd的受力方向是向右的。當(dāng)兩個電磁力對轉(zhuǎn)軸所形成的電磁轉(zhuǎn)矩大于阻轉(zhuǎn)矩是，電動機逆時針旋轉(zhuǎn)。當(dāng)線圈轉(zhuǎn)過180度時，這是導(dǎo)線的電流方向變?yōu)橛蒬到c和b到a，因此電磁轉(zhuǎn)矩的方向仍

8、然是逆時針的 ,這樣就使得電機一直旋轉(zhuǎn)下去。</p><p><b>　　他勵直流電動機</b></p><p>　　他勵直流電動機是一種勵磁繞組與電樞繞組無連接關(guān)系，而由其他直流電源而由其他直流電源對勵磁繞組單獨供電的直流電動機</p><p>　　他勵直流電動機啟動條件與方法</p><p>　　他勵直流電動機的起動

9、分為直接起動，降電壓起動，電樞串電阻起動</p><p><b>　　一、直接起動</b></p><p>　　直接起動是指接通勵磁電源后，將電動機的電樞直接投入額定電壓的電源上起動。直接起動又稱為全壓起動。由于起動瞬間，轉(zhuǎn)速等于零，電樞繞組的感應(yīng)電動勢：</p><p><b>　　起動電流為： </b></p&g

10、t;<p>　　由于電樞繞組的電阻Ra很小，所以起動電流很大，可達(dá)到額定電流的十幾倍。該電流對電網(wǎng)的沖擊很大。因而，除了小容量電機可采用直接起動外，對大中、容量的電動機不能直接起動。</p><p><b>　　二、降電壓起動</b></p><p>　　降低電樞電壓起動，即起動前將施加在電動機電樞兩端的電源電壓降低，以減小起動電流 ，電動機起動后，再逐

11、漸提高電源電壓，使起動電磁轉(zhuǎn)矩維持在一定數(shù)值，保證電動機按需要的加速度升速。這種起動方法需要專用電源，投資較大，但起動電流小，起動轉(zhuǎn)矩容易控制，起動平穩(wěn)，起動能耗小，是一種較好的起動方法。</p><p><b>　　三、電樞串電阻起動</b></p><p>　　在實際中，如果能夠做到適當(dāng)選用各級起動電阻，那么串電阻起動由于其起動設(shè)備簡單、經(jīng)濟和可靠，同時可以中道平

12、滑快速情動，因而得到廣泛應(yīng)用。但對于不同類型和規(guī)格的直流電動機，對起動電阻的級數(shù)要求也不盡相同。</p><p>　　下面所示直流他勵電動機電樞電路串電阻二級起動為例說明起動過程。</p><p><b>　　起動過程分析：</b></p><p>　　如圖4-1（a）所示，當(dāng)電動機已有磁場時，給電樞電路加電源電壓U。觸點KM1、KM2均斷開，

13、電樞傳入了全部附加電阻Rk1+Rk2電樞回路總電阻為Ral=ra+Rk1+Rk2。這時起動電流為：</p><p>　　與起動電流所對應(yīng)的起動轉(zhuǎn)矩為T1。對應(yīng)于由電阻所確定的人為機械特性如圖（b）中的曲線1所示。</p><p>　　直流他勵電動機分二級起動的電路和特性</p><p>　　根據(jù)電力拖動系統(tǒng)的基本運動方程：</p><p>　

14、　式中： T ——電動機的電磁轉(zhuǎn)矩；</p><p>　　TL —— 由負(fù)載作用所產(chǎn)生的阻轉(zhuǎn)矩；</p><p>　　Jdw/dt --電動機轉(zhuǎn)矩克服負(fù)載轉(zhuǎn)矩后所產(chǎn)生的動態(tài)轉(zhuǎn)矩。</p><p>　　由于起動轉(zhuǎn)矩T1大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL,電動機收到加速轉(zhuǎn)矩的作用，轉(zhuǎn)矩有零逐漸上升，電動機開始起動。在圖（b）中，由a點沿著曲線1上升，反電動勢亦隨之上升，電樞電

15、流下降，電動機的轉(zhuǎn)矩亦隨之下降，加速轉(zhuǎn)矩減小。上升到b點時，為保證一定的加速轉(zhuǎn)矩，控制觸點KM1閉合，切除一段起動電阻Rk1后，b點所對應(yīng)的電樞電流I2成為切換電流，其對應(yīng)的電動機的轉(zhuǎn)矩T2成為切換轉(zhuǎn)矩。切除RK1后 ,電樞回路總電阻為Ra2=ra+Rk2。這時電動機對應(yīng)于由電阻Ra2確定的人為機械特性。在切除起動電阻RK1的瞬間，由于慣性電動機的轉(zhuǎn)速不變，仍為nb，其反電動勢亦不變。因此，電樞電流突增，其相應(yīng)的電動勢轉(zhuǎn)矩也突增。適當(dāng)?shù)?/p>

16、選擇切除的電阻值Rk1，使切除Rk1后的電樞電流剛好等于I1,所對應(yīng)的轉(zhuǎn)矩為T2，即在曲線2上的c點。又有T1>T2,電動機在加速轉(zhuǎn)矩作用下，由c點沿曲線2上升到d點。控制點KM2閉合，又切除一切起動電阻Rk2。同理，由d點過度到e點，而且e點正好在固定的機械特性上。電樞電流又由I2突增到I1相應(yīng)的電動機轉(zhuǎn)矩由T2突增到T1。T1>T2，沿固有特性加速到g點T=TL，n=ng電動機穩(wěn)定運行，起動過程</p>

17、<p>　　在分級起動過程中，各級的最大電流I1（或者相應(yīng)的最大轉(zhuǎn)矩T2）及切換電流I2（或者與之對應(yīng)的切換轉(zhuǎn)矩T2）都是不變的，這樣，使得起動過程中有均勻的加速。</p><p>　　要滿足以上電樞回路串接電阻分級起動的要求，前提是選擇合適的各級起動電阻。</p><p><b>　　設(shè)計內(nèi)容</b></p><p>　　一、直流電

18、動機串電阻啟動具體方案實現(xiàn)</p><p>　　1、選擇起動電流 I1 和 I2 </p><p>　　起動電流 I=（2.0～2.5）I=（2.0～2.5）116.3=(232.6--290.75)A</p><p><b>　　取 I=240A </b></p><p>　　I=(1.1～1.2)I=（1.1～1.2

19、）116。3=（127.93～139.56）A</p><p><b>　　取 I=130A </b></p><p>　　2、求出電動機的電樞電路電阻 </p><p>　　=(220*116.3-22000/116.32)/2Ω=0.133Ω</p><p>　　3、求出起動時電樞電路的電阻RaM</p&g

20、t;<p>　　=220/240 \* MERGEFORMAT Ω=0.92Ω</p><p>　　4、求出起切電流比β</p><p>　　5、求出I1校驗I2</p><p><b>　　I2在規(guī)定范圍之內(nèi)</b></p><p>　　6、求出啟動級數(shù)m 取m=3</p>&l

21、t;p><b>　　7、求出各級電阻</b></p><p><b>　　?</b></p><p><b>　　?</b></p><p><b>　　?</b></p><p>　　8、求出各級起動電阻</p><p>&

22、lt;b>　　9、求出各級總電阻</b></p><p>　　R1=R0+Rst1=0.133+0.12=0.253 </p><p>　　R2=R0+Rst1+Rst2=0.133+0.12+0.23=0.483 </p><p>　　R3=R0+Rst1+Rst2+Rst3 =0.133+0.12+0.23+0.432=0.951 </p

23、><p><b>　　二、控制線路原理圖</b></p><p><b>　　結(jié)論</b></p><p>　　他勵直流電動機串電阻起動計算方法：</p><p>　　1 .選擇起動電流I1和切換電流I2</p><p><b>　　起動電流為</b><

24、;/p><p>　　I1=（2.0~2.5）IN </p><p><b>　　切換電流為</b></p><p>　　I2=（1.1~1.2）IL</p><p><b>　　對應(yīng)的起動轉(zhuǎn)矩</b></p><

25、;p>　　T1=（1.5~2.0）TN</p><p><b>　　對應(yīng)的切換轉(zhuǎn)矩</b></p><p>　　T2=(1.5-2.0)TN</p><p>　　2 .求出起切電流（轉(zhuǎn)矩）比β</p><p>　　3 .求出電動機的電樞電路電阻</p><p>　　4 .求出起動時的電樞總電

26、阻Rm</p><p>　　5 .求出起動級數(shù)m</p><p><b>　　選取m=3</b></p><p>　　6.重新計算β，校驗I2是否在規(guī)定范圍內(nèi)</p><p>　　若m是取相近整數(shù)，則需重新計算I2</p><p>　　再根據(jù)得出的β重新求出I2，并校驗I2是否在規(guī)定范圍內(nèi)。若不在

27、規(guī)定范圍內(nèi)，需加大起動級數(shù)m重新計算β和I2，直到符合要求為止。</p><p><b>　　7.求出各級電阻</b></p><p><b>　　R0=β0 ×Ra</b></p><p><b>　　R1=β1 ×Ra</b></p><p><b

28、>　　…</b></p><p><b>　　Rn=βn ×Ra</b></p><p>　　8.求出各級起動電阻</p><p><b>　　…</b></p><p><b>　　9.求出各級總電阻</b></p><p>

29、;　　R1=R0+Rst1</p><p>　　R2=R0+Rst1+Rst2</p><p><b>　　...</b></p><p>　　Rn=R0+Rst1+Rst2+…+Rstn</p><p>　　數(shù)據(jù)記錄： 級數(shù)m=3</p><p>　　

30、起動電流：I1=240A ；切換電流：I2=130A</p><p><b>　　電流比：β=1.9</b></p><p>　　電動機電樞電路電阻：Ra=0.133</p><p>　　電機啟動時電樞電路電阻Ram=0.92Ω</p><p>　　各級電阻：R0=0.133 R1=0.25 R2=0.48 R3

31、=0.91 </p><p>　　各級啟動電阻: Rst1=0.12 Rst2=0.23 Rst3=0.432</p><p>　　各級總電阻R1=0.253 R2=0.483 R3=0.951</p><p><b>　　心得體會</b></p><p>　　電樞回路串電阻起動方法比較簡單，經(jīng)濟和可靠

32、，同時可做到平滑快速起動。缺點就是起動條件非常嚴(yán)格。降壓起動平穩(wěn)，起動過程能量損耗小，容易實現(xiàn)自動化。降壓起動的缺點就是初期投資大，起動設(shè)備復(fù)雜，要求有單獨的可調(diào)壓直流電源。</p><p>　　電機與拖動課程設(shè)計終于圓滿結(jié)束，在老師的細(xì)心指導(dǎo)下和同學(xué)們的共同努力中， 我們順利地完成了課程設(shè)計.在這次設(shè)計過程中， 我深刻地體會到了科學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)，必須要有一個正確的態(tài)度去面對設(shè)計，努力地為了完成各種參數(shù)的設(shè)定而實驗，積

33、極地與同學(xué)們交流，在配合下完成設(shè)計的意識. 通過整個課程設(shè)計，使我對直流電動機的串電阻起動可以說是“刻骨銘心”，不僅讓我深刻地了解到前人在科學(xué)研究上態(tài)度和方法，而且也讓我懂得任何的創(chuàng)新和發(fā)現(xiàn)都不是一時一刻可以得到的，必須具有深厚的知識功底，敏銳的洞 察力才能告破事情的真相，從根本上理解它，應(yīng)用它。通過這次課程設(shè)計，我感覺這種設(shè)計很好地鍛煉了我們的團隊合作精神和對知識的應(yīng)用能力，從本質(zhì)上為我們示了基礎(chǔ)理論科學(xué)。使我的各方面的能力得到了充分

34、的鍛煉。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 顧繩谷：電機與拖動基礎(chǔ)[M].第4版 機械工業(yè)出版社，2007年</p><p>　　[2] 汪國梁：電機學(xué)[M].北京 機械工業(yè)出版社，1988年</p><p>　　[3] 楊渝欽：控制電機[M].第2版.