他励直流电动机串电阻启动的设计15613

题目

他励直流电动机串电阻启动的设计

专业：电气工程及其自动化

班级：13电牵1班

姓名：贤第

学号：20130210470103

Pan=200kw ；Uan=440v ；Ian=497A ；nN=1500r/min；Ra=0.076Ω；

采用分级启动，启动电流最大不超过2Ia N,，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、设计计划

第1天查阅资料，熟悉所选题目；

第2天根据基本原理进行方案分析；

第3天整理思路，按步骤进行设计；

第4天整理设计说明书；

第5天准备答辩；

四、设计要求

1、设计工作量为按要求完成设计说明书一份。

2、设计必须根据进度计划按期完成。

3、设计说明书必须经指导教师审查签字方可答辩。

摘要

他励直流电动机启动时由于电枢感应电动势Ea =CeΦn = 0 ,最初启动电流IS =U/Ra,若直接启动,由于Ra很小,ISt会十几倍甚至几十倍于额定电流, 无法换向,同时也会过热,因此不能直接启动。

要限制启动电流ISt的大小可以有两种方法:降低电枢电压和电枢回路串接附加电阻。本文仅以他励直流电动机的串电阻启动为主题进行详细的阐述。

在实际中，如果能够做到适当选用各级启动电阻，那么串电阻启动由于其启动设备简单、

经济和可靠，同时可以做到平滑启动，因而得到广泛应用。但对于不同类型和规格的直流电动机，对启动电阻的级数要求也不尽相同。

关键词：他励直流电动机；启动电流；串电阻启动；

目录

引言 (5)

1 直流电动机 (7)

1.1直流电动机的工作原理 (7)

1.2直流电动机的分类 (7)

1.3他励直流电机工作原理 (8)

2 他励直流电动机的启动 (9)

2.1 他励直流电动机串电阻启动 (9)

2.2 直流电动机电枢串电阻起动设计方案 (13)

2.3 多级启动的规律 (14)

3 结论 (15)

4 设计体会 (16)

5 参考文献 (17)

引言

他励直流电动机的启动时间虽然很短，但是如果不能采用正确的启动方法，电动机就不能正常地投入运行。为此，应对电动机的启动过程和方法进行必要的分析。

直接启动时，他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n=0，Ea=0，所以启动电流Ist=UN/Ra，由于电枢回路总电阻Ra较小，所以Ist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造成电机换向严重不良，产生火花，甚至正、负电刷间出现电弧，烧毁电刷及换向器【1】。另外，过大的启动电流使启动转矩Tst过大，会使机械撞击，也会引起供电电网电波动，从而引起其他接于同一电网上的电气设备的正常运行【2】，因此是不允许的。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，启动时间短，可以直接启动，其他直流电机都不允许直接启动。

在拖动装置要求不高的场合下，可以采用降低启动电压或在电枢回路串电阻的方法【3】。他励直流电动机在电枢回路中串电阻，具有良好的启动特性、较大的启动转矩和较小的启动电流，可以满足生产机械需要的要求。本文借助图像对整个过程被各个变量与时间的相互关系进行了描绘，对更加清楚地了解和设计他励直流电机启动的特点具有重要意义。

1 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：上图所示为最简单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、B相接触。若电刷A是正电位，B是负电位，那么在N极围的转子绕组ab中的电流从a流向b，在S极围的转子绕组cd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，利用电动机左手定则判断，如图中ab边受力方向是向左，而cd则向右。由于磁场是对称的，导体中流过的又是相同的电流，所以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cd的位置调换了，ab转到S极围，cd转到N极围，但是由于电刷和换向片的作用，转到N极下的cd边中的电流方向也变了，是从d流向c，在S极下的ab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N，S极围的导体中的电流方向总是不变的。由此，线圈二边受力方向也不变。这样，线圈就可以按照受力方向不停地旋转。

1.2直流电动机的分类

根据励磁方式的不同，直流电机可分；他励直流电机、并励直流电机、串励直流电机、复励直流电机。

1.3他励直流电机工作原理

他励直流电机的励磁绕组与电枢绕组无联接关系，而由其他直流电源对励磁绕组供电的直流电机称为他励直流电机，接线如图1.3所示。图中M表示电动机，若为发电机，则用G表示。永磁直流电机也可看作他励直流电机。

图1.3他励直流电机工作原理图

2 他励直流电动机的启动

2.1 他励直流电动机串电阻启动

增加电枢电阻起动

在实际中，如果能够做到适当选用各级起动电阻，那么串电阻起动由于其起动设备简单、经济和可靠，同时可以做到平滑快速起动，因而得【5】到广泛应用。但对于不同类型和规格的直流电动机，对起动电阻的级数要求也不尽相同。 下面仅以直流他励电动机电枢回路串电阻起动为例说明起动过程。

(1) 启动过程分析

如图 2.1（a)所示，当电动机已有磁场时，给电枢电路加电源电压U 。触点KM1、KM2均断开,电枢串入了全部附加电阻RK1+RK2 ,电枢回路总电阻为Ral=ra+RK1 +RK2。这是启动电流为

1I =al R U =21K K a R R r U ++

与起动电流所对应的起动转矩为T1。对应于由电阻所确定的人为机械特性如图

2.1(b)中的曲线1所示。