电机与拖动课程设计---他励直流电动机串电阻启动
电机与拖动实验实训报告
三明市农业学校《供用电技术》专业《电机与拖动》 实训报告一、实训目的1、学习电机实验的基本要求与安全操作注意事项。
2、认识在直流电机实验中所用的电机、仪表、变阻器等组件及使用方法。
3、熟悉他励电动机(即并励电动机按他励方式)的接线、起动、改变电机转向与调速的方法。
二、实训注意事项1、直流他励电动机起动时，须将励磁回路串联的电阻R f1调至最小，先接通励磁电源,使励磁电流最大,同时必须将电枢串联起动电阻R 1调至最大,然后方可接通电枢电源。
使电动机正常起动。
起动后，将起动电阻R 1调至零，使电机正常工作。
2、直流他励电动机停机时，必须先切断电枢电源，然后断开励磁电源。
同时必须将电枢串联的起动电阻R 1调回到最大值，励磁回路串联的电阻R f1调回到最小值。
给下次起动作好准备。
3、测量前注意仪表的量程、极性及其接法，是否符合要求。
4、若要测量电动机的转矩T 2 ，必须将校正直流测功机MG 的励磁电流调整到校正值：100mA ，以便从校正曲线中查出电动机M 的输出转矩。
三、工具准备四、实训操作1、由实验指导人员介绍DDSZ-1型电机及电气技术实验装置各面板布置及使用方法，讲解电机实验的基本要求，安全操作和注意事项。
2、用伏安法测电枢的直流电阻图2-1 测电枢绕组直流电阻接线图3、直流仪表、转速表和变阻器的选择 直流仪表、转速表量程是根据电机的额定值和实验中可能达到的最大值来选择，变阻器根据实验要求来选用，并按电流的大小选择串联、并联或串并联的接法。
（1）电压量程的选择如测量电动机两端为220V 的直流电压，选用直流电压表为1000V 量程档。
（2）电流量程的选择因为直流并励电动机的额定电流为1.2A ，测量电枢电流的电表A 3可选用直流安培表的5A 量程档；额定励磁电流小于0.16A ，选用直流毫安表的200mA 量程档。
（3）电机额定转速为1600r/min ，转速表选用1800r/min 量程档。
他励直流电动机的反接制动(电机与拖动课程设计)
他励直流电动机的反接制动(电机与拖动课程设计)引言直流电动机以其结构复杂、价格较贵、体积较大、维护较难而使其应用受到了影响。
随着交流电动机变频调速系统的发展，在不少应用领域中已为交流电动机所取代。
但是直流电动机又以起动转矩大、调速性能好、制动控制方便而著称，因此，在工业等应用领域中仍占有一席之地。
本课题将讨论他励电动机的基本结构、工作原理以及反接制动的原理及机械制动。
1课程设计的目的及内容电机与拖动课程设计是理论教学之后的一个实践环节，通过完成一定的工程设计任务，学会运用本课程所学的基本理论解决工程技术问题，为学习后续有关课程打好必要的基础。
本设计主要研究他励直流电动机的反接制动。
2他励直流电动的基本结构底脚图2他励直流电动机的基本结构2.1定子直流电机的定子由以下几部分组成：主磁极换向磁极（简称换向极）机座端盖2.2转子电枢铁心电枢绕组换向器风扇等23他励直流电动机的工作原理3.1直流电动机的工作原理图n图3-1直流电动机的工作原理图图中N和S是一对固定不动的磁极，用以产生所需要的磁场。
在N极S极之间有一个可以绕轴旋转地绕组。
直流电机的这一部分称为电枢。
如图3-1所示将电枢绕组通过电刷接到直流电源上，绕组的转轴与机械负载相连，这是便有电流从电源的正极流出，经电刷A流入电枢绕组，然后经电刷B流回电源的负极。
载流的转子（即电枢）导体将受到电磁力f的作用fBLIa3．2他励直流电动机的运行分析IfI+-图3-2它励电动机电枢电路中它励电动机的电枢和励磁绕组分别由两个独立的直流电源供电。
它励电动机的电路如图三所示。
在励磁电压Uf的作用下，励磁绕组中通过励磁电流If，从而产生3主磁极磁通在电枢电压Ua的作用下，电枢绕组中通过电枢电流Ia。
电枢电流与磁场相互作用产生电磁转矩T，从而拖动产生机械以某一转速n运转。
电枢旋转时，切割磁感线产生电动势E。
电动势的方向与电枢电流的方向相反。
在励磁电路中，励磁电流IfUfRf（3-2-1）在电枢电路中，根据基尔霍夫定律UaERaIa（3-2-2）由此求得电枢电流为IaUaE(3-2-3)RaT(3-2-4)CT根据电枢转矩公式，电枢电流还应满足下式Ia根据上式可得到转速用下式表示nURaIaEa(3-3-5)CECEUaRaT(3-3-6)2CECECT转速与转矩之间的关系为n他励电动机在运行时，如果励磁电路断电，If0，主磁极只有很小的剩磁，由于机械惯性，励磁电路断开瞬间，转速尚来不及变化，将立即剧减，Ia立即剧增。
他励直流电动机串电阻启动的设计
他励直流电动机串电阻启动的设计直流电动机串联电阻启动是一种常见的启动方式，主要应用于较小功率的直流电动机，例如家用电器、小型机械设备等。
本文将从设计角度详细介绍串联电阻启动的原理、设计步骤和注意事项等内容。
一、串联电阻启动的原理串联电阻启动是通过在直流电动机的励磁回路中串联一定阻值的电阻，来降低电动机的电流起动冲击，从而实现平稳起动。
具体原理如下：1.启动过程中，电阻串联在励磁回路中，减小了直流励磁电流，降低了电枢绕组的电流冲击。
2.随着直流电动机转速的提高，励磁电流逐渐减小，当直流电动机达到运行速度时，电阻完全从回路中剔除。
二、串联电阻启动的设计步骤1.确定电机参数：包括额定电压、额定功率、额定转速、励磁电流等。
这些参数将决定所需的电阻大小。
2.计算起动时的励磁电流：通常起动时的励磁电流取额定电流的1.5倍至2倍之间。
3. 根据励磁电流和直流电动机的励磁回路电压计算所需串联电阻的阻值：串联电阻的阻值需满足电阻起动后，励磁电流达到起动时的设定值，可通过Ohm定律计算。
4.选择适当的电阻：根据计算所得的阻值，选择匹配的电阻进行串联。
三、串联电阻启动设计的注意事项1.电阻选择：根据计算得到的阻值，选择合适的电阻器进行串联。
电阻的耐压需要满足直流电机励磁回路的额定电压要求，并具备较好的散热性能。
2.电阻功率：电阻器需要具备足够的功率承载能力，以避免过载引起烧毁。
功率大小可根据电阻阻值和电阻串联前后电流计算得到。
3.励磁回路的稳定性：在设计中要确保电阻串联后励磁回路的稳定性，过大的串联电阻可能引起回路的不稳定，可能导致起动失败。
4.启动时间：串联电阻启动的时间一般较长，需要根据具体场合和电动机的特性来确定合适的启动时间。
四、串联电阻启动的优缺点优点：1.降低了直流电动机起动时的冲击电流，减少了电网压压降和设备的损坏。
2.启动过程简单，成本较低。
3.过载能力较强，承受短时过负荷。
缺点：1.启动时间长，启动效率低，启动过程中耗能较大。
他励直流电动机降压与串电阻启动分析与设计
辽宁工程技术大学《电机与拖动》课程设计设计题目：他励直流电动机降压与串电阻启动分析与设计院（系、部）：电气与控制工程学院专业班级：姓名：学号：指导教师：刘春喜王继强李国华杨桢日期：2013-6-26电气工程系课程设计标准评分模板摘要通过降低电枢电压或在电枢上串联多级电阻，可以减小他励直流电动机的启动电流和转矩。
分析了他励直流电动机多级降压和串多级电阻的启动原理给出了多级启动电压和多级启动电阻的计算选择方法。
以一个实际他励电动机为例进行分析，设计了该电动机电枢十四级降压和电枢串五级电阻的启动系统，通过MATLAB编程画出了该直流电动机十四级降压和串五级电阻启动的机械特性图。
关键词：他励直流电动机电枢降压启动电枢串电阻启动机械特性 MATLAB目录1 引言 (1)2 他励直流电动机降压启动 (1)2.1 他励直流电动机降压启动原理 (1)2.2 启动电压的计算选择 (2)2.3 实例分析 (3)3 他励电动机转子串电阻启动 (6)3.1 他励电动机转子串电阻启动原理 (6)3.2 启动电阻的计算选择 (7)3.3 实例分析 (8)4结论 (11)参考文献 (12)1 引言直流电动机接入电源后，从静止状态上升到稳定运行状态的过程，称为启动过程。
对直流电动机启动时有两条基本要求：第一，要有足够大的启动转矩Tst （即转速为零时的电磁转矩），使电动机在负载状态下能够顺利启动，并且启动过程所需时间应尽量缩短；第二，启动电流要尽量小，应限制在换向允许的最大电流以内，保证换向良好。
直接启动时，他励直流电动机电枢加额定电压U N ，电枢回路不串任何电阻，此时由于n=0,Ea=0,所以启动电流如（1）所示a Nst R U I = (1) aT I C T Φ= (2) 由于电枢回路总电阻Ra 较小，所以Ist 可达额定电流I N 的十几甚至几十倍。
这样大的电流可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。
直流电机串电阻起动
目录
第 1 章 ...........................................................................................1 1.1 直流电机的基本工作原理与结构...........................................1
n0 UN
n01 U1
n
n01
1
n0
N
Te O
U=0
O
Te
图6-4 改变磁通的人为机械特性
-n0
-UN
图6-3 改变电枢电压的人为的机械特性
当降低励磁电压或在励磁回路串接电阻 Rc ， 使励磁电流 I f 减小，由于
磁通与励磁电流在额定磁通以下时基本成正比，所以主极磁通减小了。根据机械
特性公式可知：
n
n0 A
nN
n
UN CeΦ
Ra CeCTΦN2
Te
（6-2）
O
TN
Tst
Te
图6-2 他励电动机固有机械特性
4
3.1.2 人为机械特性
由公式（6-1）可知，当改变电动机的参数电枢电压 Ua、励磁电流 I f 、电 枢外接电阻 R，可改变电动机的机械特性，这种人为改变参数引起的机械特性又 称人为机械特性。
n想空载转速 n0 升高，而斜率 增大， 使特性曲线倾斜 度增加，电动机的转速较原来有所提高，整个特性曲线均在固有机械特性之上， 如图 6-4 所示。
5
3、电枢回路串接电阻：
当保持电枢回路电压 Ua，励磁电流 If 不变，改变电枢回路的串接电阻 R， 电动机的理想空载转速 n0 不变，但机械特性的斜率 增大，特性曲线倾斜度 增加，且串入电阻越大，曲线越倾斜，其人为机械特性如下图所示。
(完整版)电机拖动与控制-教案
2。他励直流电动机的反接制动
1
3。他励直流电动机的回馈制动
1
重 点
他励直流电动机的回馈制动
难 点
掌握他励直流电动机的能耗制动
教学过程
设 计
1.简单复习下上一节的内容
2.介绍为什么要用这几种制动,它们与机械制动相比有哪些优点
3.讲解能耗制动
4。两种反接制动的讲解, 各自的特点与应用
3.讨论变压器空载运行时的电磁关系, 介绍感应电动势和空载电流的意义
4.解算例题
5。等效电路的讲解
6。重点讲解变压器的负载运行,折算和等效电路
7.变压器参数的测定
8.总结本节课的内容,提出要求
9。布置预习下一节
教学手段
板书和多媒体、视频录像相结合的教学方法
作业
3-——6.7、8
教研室
主 任
（签字）
课程: 电机拖动与控制 班级: 13矿机3班
教学过程
设 计
1。简单复习下上一节的内容
2.讲解他励直流电动机的直接启动
3.讲解他励直流电动机的降压启动
4。讲解他励直流电动机的串电阻启动
5。谈一谈这几种启动在实际中的应用, 尤其是在我们煤矿中的应用
6。例题提讲解
7。总结本节课的内容, 提出要求
8。布置预习下一节
教学手段
板书和多媒体、视频录像相结合的教学方法
5.变压器的并联运行
理想情况
不满足条件时的并联情况
6.总结本节
7.布置预习下一节
教学手段
板书和多媒体、视频录像相结合的教学方法
作业
3-—-10、12.19、20、
教研室
主 任
（签字）
直流电动机电枢串电阻启动完
课程设计名称：《电机与拖动》课程设计题目：直流电动机电枢串电阻起动设计指导教师：专业：班级：姓名：学号：辽宁工程技术大学课程设计成绩评定表课程设计任务书一、设计题目直流电动机电枢串电阻起动设计二、设计任务某厂一台Z4系列他励直流电动机，参数如下：PN=200KWUaN=440VIaN=497AnN=1500r/minRL=0.076Ω欲采用电枢串电阻启动，试设计其起动级数和各级起动电阻。
三、设计计划电机与拖动课程设计共计一周内完成。
第1~2天查资料，熟悉题目；第3~5天方案分析，具体按步骤进行设计及整理设计说明书；第6天准备答辩；第7天答辩。
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。
指导教师：仲伟堂王继强王巍教研室主任：仲伟堂时间：2008 年 6 月 27 日目录一、直流电动机的基本结构 (5)二、直流电机的工作原理 (6)三、直流电机的额定值及励磁方式 (6)四、直流电机的铭牌数据和主要系列 (8)五、他励直流电动机 (9)六、他励直流电动机的起动 (12)七、具体电机启动设计 (14)八、结论 (15)九、体会 (18)十、致谢 (19)十一、主要参考文献 (20)直流电动机电枢串电阻起动直流电动机是人类最早发明和应用的一种电机。
与交流电动机相比，直流电动机有着不可比拟的优越性，但同时因结构复杂、维护困难、价格较贵等缺点制约了它的发展，使其应用不如交流电机广泛。
但直流电动机具有优良的起动、调速和制动性能，并且其供电的质量高、可靠性强，因此在化学工业中的电镀、电解等设备，直流电焊机和某些大型同步电机的励磁电源都使用直流发电机作为供电电源。
因此，直流电机也是当今时代不可或缺的。
一、直流电机的基本结构直流电机的结构示意图如图3-6所示。
它由定子（静止的）和转子（旋转的）两个基本部分组成。
（一）定子定子主要由（1）主磁极；（2）换向磁极；（3）机座、端盖和电刷装置等组成。
他励直流电动机降压启动与串电阻启动分析与设计毕业论文
《电机与拖动》课程设计设计题目：他励直流电动机降压启动与串电阻启动分析与设计院（系、部）：专业班级：姓名：学号：指导教师：日期：摘要通过降低电枢电压或在电枢回路上串电阻，减小了直流电动机的启动电流与启动转矩，避免了电刷及换向器的烧毁与机械运动机构的损坏。
分析他励直流电动机降压启动的启动原理，以及多级电压的计算方法；设计一个降电压的多级启动系统。
分析他励直流电动机串多级电阻启动的启动原理，以及多级电阻的计算方法；求切除电阻时的瞬时转速和电动势；设计一个串电阻的分级启动系统。
做出了机械特性图，对启动特性进行了分析。
通过降低电枢电压或在电枢回路串电阻，减小了启动电流与启动转矩，达到了平稳启动的目的。
关键词：他励直流电动机降压启动串电阻启动机械特性目录1他励直流电动机的启动方法 (1)2他励电动机降压启动 (1)2.1降压启动的原理 (1)2.2各级启动的电压 (2)2.3降压启动实例与机械特性 (3)3 他励直流电动机串电阻启动 (5)3.1串电阻启动原理 (5)3.2各级电阻的计算 (6)3.3 串电阻启动实例与机械特性 (7)4结论 (10)参考文献 (11)1 他励直流电动机的启动方法直流电动机接入电源后，转速从零达到稳态转速的过程，称为启动过程。
直流电动机启动时有两条要求：第一，应有足够大的启动转矩T st ，以缩短启动时间，提高生产效率；第二，启动电流不能过大，一般要小于二倍的额定电流。
第三，启动设备要简单、经济、可靠。
a a a U E I R =+⨯(1) 直接启动[1]时，他励直流电动机电枢加额定电压U aN ，电枢回路不串任何电阻，此时由于转速n =0，电动势E =0，根据式(1)得到式(2)。
a Nst aU I R =(2)显然直接启动时启动电流将达到很大的数值，将出现强烈的换向火花，造成换向困难，还可能引起过流保护装置的误动作或引起电网电压的下降，影响其他用户的正常用电；同时由(3)可知，启动转矩也很大，造成机械冲击，易使设备受损。
《电机与拖动》课程设计——绕线型异步电动机转子串电阻起动设计
摘要进一少巩固和加深“电机与拖动”课程的基本知识，了解绕线型异步电动机转子串电阻起动设计知识在工程实际中的应用。
综合运用“电机与拖动”课程和等候课程的理论及生产实际知识去分析和解决直流电动机调速设计中的一些问题，进行电机设计的训练。
通过计算和绘图，学会运用标准、规范的手册、图册和查阅有关资料等，培养电机设计的基本技能。
掌握绕线型异步电动机转子串电阻起动的原理与步骤；培养独立的思维和动手能力。
一、绕线型异步电动机转子串电阻起动设计原理本次课程设计的主要内容为绕线型异步电动机转子串电阻起动。
为了理解这一课程设计的主要内容，首先必须了解一些与之相关的内容。
三相异步电动机的定义：旋转电机都是利用电与磁的互相转化和互相作用制成的。
三相异步电动机则是利用三相电流通过三相绕组产生在空间旋转的磁场。
三相异步电动机的工作原理：为了能形象的说明问题，将定子三相绕组通入三相电流后产生的旋转磁场用一对旋转的磁极来表示，它以同步转速n0顺时针方向旋转。
于是，转子绕组切割磁感线而产生感应电动势，它的方向可用右手定则来确定。
在N极下，穿出纸面，在S极下，进入纸面。
由于转子绕组是闭合的，在交变的感应电动势作用下，其中就有交变的感应电流流动。
各导体中的感应电流的有功分量和感应电动势同相，两者的方向一致。
根据安培定律，导体中电流的有功分量和旋转磁场互相作用而产生电磁力F，它们的方向按照左手定则来决定。
电磁力将对转子产生电磁转矩，推动转子沿着旋转磁场的旋转方向转动。
至于转子导体中电流的无功分量，因滞后感应电动势90°，根据左手定则，这时电磁力F的作用彼此抵消，不会构成电磁转矩。
由于转子与旋转磁场之间有相对运动时，转子绕组才会切割磁感线而产生感应电动势和感应电流，才能产生电磁转矩，所以转子的转速总是小于同步转速，两者不可能相等，故称为异步电动机，又称感应电动机。
二、异步电动机的结构1．定子（静止部分）1）定子铁心作用：电机磁路的一部分，并在其上放置定子绕组。
电机与拖动课程设计
电机与拖动课程设计第1章设计说明1.1设计任务1.使用Simulink建立三相异步电动机的直接起动仿真，测取三相异步电动机直接起动过程中的转速、电磁转矩和电枢电流的变化规律。
2.某他励直流电动机，已知额定值为Un=220N,Pn=22kW,In=115A，nN=1500r/min；电枢电阻Ra=0.18Ω；励磁电阻Rf=628Ω；求CEN，CTN 并分别画出固有机械特性曲线和改变电枢电压、改变电枢电阻、改变磁通时的人为机械特性曲线。
1.2设计目的1．通过课程设计，对所学的电机与拖动基本知识和基本概念进行全面的复习和总结，巩固所学的理论知识。
2．通过本次课程设计达到理论与实践相结合，提高学生分析问题和解决问题的能力。
4．初步掌握MATLAB/Simulink软件进行仿真设计，掌握编写设计说明书的基本方法。
1.3设计原则1．合理性。
所设计内容应符合国家相关政策和法令，符合现行的行业行规要求。
2．先进性。
杜绝使用落后，淘汰的产品，不使用未经认可的技术，要充分考虑未来发展。
3．实用性。
考虑降低物耗，保护环境，综合利用等因素。
1.4设计要求1．正确性。
全套技术文件（设计说明书、相关模型和波形）应正确无误，达到规定的性能指标。
3．统一性。
图形中的符号、名称、数据、标注等应尽可能选用国家标准，如没有国家标准或必须用于不同含义时，必须另加说明。
第2章MATLAB7.1软件2.1安装和使用说明安装过程：1.解压crack4.CD3的安装方法跟CD2一样。
安装完成后会出现两个对话框，关掉就行了。
使用说明：2.2软件中的Simulink控件第3章使用Simulink建立三相异步电动机的直接起动仿真3.1异步电动机Simulink仿真模型的建立直接起动又称全压起动，就是将电动机的定子绕组直接加上额定电压起动。
使用Simulink建立三相异步电动机的直接起动仿真模型，测取三相异步电动机直接起动过程中的转速、电磁转矩和电枢电流的变化规律。
《电机与拖动》课程标准
《电机与拖动》课程标准一、课程说明二、课程定位本课程是电气类专业必修课，在人才培养方案中起承上启下的作用，具有十分重要的地位，为后续专业课程的学习及从事电工安装、维护等工作打下良好的理论和专业技术技能基础。
通过本课程的学习，使学生掌握各类电机的工作原理、基本结构及运行特性，掌握直流和交流电力拖动系统的组成、起动、制动和调速的分析计算方法及必要的测试技能，从而能合理地使用电机以满足后续专业课对该方面知识的需要，同时也为学生在今后从事专业技术工作中，保证电机工作稳定、可靠和经济运行打下扎实基础。
三、设计思路本课程来源于维修电工所需知识、技能、素质及能力分析所整合的典型工作任务相关学习领域。
通过行为导向的项目式教学，加强学生实践技能的培养，培养学生的综合职业能力和职业素养；独立学习及获取新知识、新技能、新方法的能力；与人交往、沟通及合作等方面的态度和能力。
四、课程培养目标通过本课程的学习，使学生掌握各种电机的基础理论和拖动的基础知识，培养学生独立思考、钻研探索的兴趣，在平时学习实践中不断获取成就感、满足感和兴奋感，具有收集和处理信息的能力、获取新知识的能力、综合运用所学知识分析和解决问题的能力，形成良好的思维习惯、工作方法和科学态度，在未来的岗位上有能力进一步学习新技术，解决新问题。
具体目标如下：1．专业能力（1）掌握常用交、直流电机、特种电机的基本结构和工作原理；（2）掌握电机的机械特性，起动、制动、调速控制等电路结构与工作原理；（3）掌握单相、三相变压器的特性及应用，变压器结构与原理；（4）掌握基本的实验方法和操作技能以及常用电气仪表（器）的使用；（5）掌握一定的电磁计算方法，培养学生运算能力；（6）懂得应用电机基本理论分析电机及拖动的实际问题；（7）熟悉电机与电力拖动系统的基本的实验方法与技能；（8）懂得正确合理选择各种电机和变压器的能力；（9）能够处理电机运行常见故障的能力；（10）能够正确使用各种电工工具。
他励直流电动机电枢回路串电阻启动
串电阻启动的优缺点
优点 能够有效限制启动电流，减小对电源和电动机的冲击；
能够减小启动转矩，避免对传动系统造成过大的冲击；
串电阻启动的优缺点
• 能够实现平稳启动，提高电动机的寿命和稳定性。
串电阻启动的优缺点
01
缺点
02
需要额外配置电阻器，增加了设备成本和维 护成本；
03
在启动过程中需要消耗大量的能量，导致能 量利用率较低；
04
启动过程中需要手动调整电阻值，操作较为 繁琐。
02
他励直流电动机电枢回路 串电阻启动的电路与操作
启动电路的组成
启动是指电动机从静止状态开始转动 的过程，是电动机运行的一个重要环 节。启动过程对于电动机的寿命和稳 定性具有重要影响。
启动的重要性在于，如果启动不当， 可能会导致电动机的电流过大、转矩 过载、转速不稳定等问题，从而影响 电动机的性能和寿命。
串电阻启动的原理
他励直流电动机电枢回路串电阻启动的原理是通过在电枢回 路中串联电阻，限制启动电流，从而减小对电源和电动机的 冲击。
3
未来技术发展还将注重与其他技术的融合，如物 联网、云计算和大数据等，以实现更加智能化的 管理和控制。
技术发展展望
随着技术的不断进步和应用需求的增加，未来 他励直流电动机电枢回路串电阻启动技术将具 有更加广泛的应用前景。
在工业自动化、交通运输、能源和航空航天等 领域中，该技术将发挥更加重要的作用，提高 生产效率和能源利用效率。
未来技术发展还将注重可持续发展和环境保护， 以实现更加绿色、低碳和可持续的发展。
他励直流电动机串电阻三级起动控制设计剖析
《电机与拖动》课程设计他励直流电动机串电阻三级起动控制设计Separately Excited DC Motor Series Resistance Three Start Control Design摘要这篇文章主要解决他励直流电动机串电阻三级起动控制设计问题，设计出可以三级起动的电动机。
本文通过理论设计，实验室检验，再纠正的方法，阐述了他励直流电动机的基本结构，工作原理，得到了他励直流电动机的起动方法，通过得到的结论设计出可以三级起动的他励直流电动机。
关键词他励；直流；电阻；起动；三级AbstractThis article mainly solves the separately excited DC motor series resistance three starting control design, design can be a level three starting motor. In this paper, through theoretical design, laboratory tests, and the correction method, elaborated separately excited DC motor's basic structure, working principle, got him excited DC motor starting method, the conclusion can be developed through three grade starting of separately excited DC motor.Keywords ：excitation;DC;resistance;starting; three目录1 绪论 (1)1.1 直流电机基本的结构........................................................................ 错误！未定义书签。
电机拖动实验指导书
实验一他励直流电动机（认识）实验一、实验目的1、认识DDSZ-1型电机及电气技术实验装置，了解电机拖动实验的基本要求与安全操作规程。
2、认识和了解在电机拖动实验中所用的电源、开关、仪表、挂件、电机等组件及使用方法。
3、熟悉他励直流电动机的接线、起动、（固有、人为）机械特性、改变转向与调速的基本方法。
二、预习要点1、如何正确选择使用仪器仪表，特别是电压表，电流表的量程。
2、直流电动机起动时，为什么在电枢回路中需要串接起动变阻器?否则会产生什么严重后果?3、直流电动机起动时，励磁回路串接的磁场变阻器应调至什么位置? 为什么? 若励磁回路因断开造成失磁时,接通电枢电源会产生什么严重后果?4、直流电动机调速及改变转向的方法。
三、实验项目1、了解DD01电源控制屏及电枢电源、励磁电源、变阻器、直流电压表、电流表、直流测速发电机转速表的使用方法；了解校正直流测功电动机、普通直流电动机的铭牌参数及要求。
2、直流他励电动机的连线、起动准备、起动；测试机械特性直流他励电动机的调速及改变转向。
四、实验设备及控制屏上挂件排列顺序1、实验设备：DD03-DJ23-DJ15、D31、D42、D31、D44、D51、D55-1。
2、控制屏上挂件排列顺序：D31、D42、D31、D44、D51、D55-1。
五、实验说明及操作步骤1、由指导人员介绍DDSZ-1型电机及电气技术实验装置面板布置及使用方法。
2、直流他励电动机的机械特性1）直流他励电动机的接线f112图1－1 他励直流电动机接线图断开控制屏上的电源，按图1-1接线。
直流他励电动机用DJ15 (其额定功率PN =185W，额定电枢电压UN=220V，额定电流IN=1.2A,额定转速nN=1600r/min, 额定励磁电压UFN =220V，额定励磁电流IfN＜0.13A)。
校正直流测功机MG作为发电机使用。
TG为测速发电机。
直流电表选用D31（含直流电压表，直流安培表，直流毫安表各一块）。
他励直流电动机的反接制动(电机与拖动课程设计报告)
他励直流电动机的反接制动(电机与拖动课程设计报告)直流电动机反接制动是将励磁电动机接入反接电路中，以减小负载拉力，延长电动机励磁时间，达到在负荷改变前有充分的制动力的一种电控制方法。
此种制动法适用于轻载轻负荷，机电一体的拖紧机床，减少机械制动时的浪费动作，从而实现高效拖紧制动功能。
一般来说，直流电动机反接制动电路分为两个部分：反接电阻和恒流源。
反接电阻决定反接电流，而恒流源则确保当励磁电流发生变化的时候反接电流也不会有变化，并维持电动机的反接制动效果。
虽然反接电流不是很大，但反而可以延长拖动的时间，避免旋转电动机的突变，从而得到一个稳定的制动。
相对于机械制动，反接制动的优点有：1.反接制动方式是一种电脉冲制动方式，在低速和高速运行条件下均可以提供良好的制动效果；2. 励磁电流产生的热损伤极小，而且热量释放速度较快；3. 使用反接制动，电机在使负载在静止状态下不会受到突变的影响，从而达到更稳定的运行效果；4. 电动机反接制动仅仅需要控制设备，比传统机械制动更加简便，同时可以大大减少设备维护和保养的费用。
此外，使用反接制动的另一个优点是可以提高机器的工作精度。
首先，通过反接制动可以有效减少励磁电流；其次，由于刹车后有足够的时间来调整把手和扳手，从而更好地控制机器的速度，从而获得更高的工作精度。
总之，反接制动是一种由电脉冲控制的电动机制动技术，能够在低速、高速情况下都提供良好的制动效果。
它主要用于轻载量和低负荷方面的拖紧设备，使用恒流源和反接电阻组成反接制动电路。
使用反接制动可以有效减小励磁电流，减少热损伤，延长电动机的寿命。
而且，还可以在负荷变化前充分制动，使机器精度提高，节省维护和保养费用。
他励直流电动机串电阻启动的设计
他励直流电动机串电阻启动的设计The final edition was revised on December 14th, 2020.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：陈贤第学号：20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，已知参数如下Pan=200kw ； Uan=440v ； Ian=497A ； nN=1500r/min； Ra=f2：采用分级启动，启动电流最大不超过2Iax..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。
二、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ih 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、设计必须根据进度讣划按期完成。
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山于电枢感应电动势Ea =Ce0ii = 0 ,最初启动电流IS=U/Ra,若直接启动，山于Ra很小,ISt会十儿倍甚至儿十倍于额定电流，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吊接附加电阻。
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，那么串电阻启动山于其启动设备简单、经济和可黑，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i司：他励直流电动机；启动电流；串电阻启动；目录引言 ................................... 错误!未定义书签。
1直流电动机............................ 错误!未定义书签。
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课程设计名称：电机与拖动课程设计题目：他励直流电动机串电阻启动专业：电气工程及其自动化班级：姓名：学号：直流电动机是人类最早发明和应用的一种电机。
直流电机可作为电动机用，也可作为发电机用。
直流电动机是将直流电能转换成机械能而带动生产机械运转的电器设备。
与交流电动机相比，直流机因结构复杂、维护困难、价格较贵等缺点制约了它的发展，但是它具有良好的启动、调速和制动性能，因此在速度调节要求较要、正反转和启动频繁或多个单元同步协调运转的生产机械上，仍广泛采用直流电动机拖动。
在工业领域直流电动机仍占有一席之地。
因此有必要了解直流电动的运行特性。
在四种直流电动机中，他励电动机应用最为广泛。
关键词：直流电机；串电阻；启动；原理；分类：机械特性；变速1 直流电动机简介............................... 错误！未定义书签。
2 直流电机的基本结构 (1)2.1 定子 (1)2.2 转子.................................... 错误！未定义书签。
2.3 气隙.................................... 错误！未定义书签。
3 直流电动机的工作原理 (2)4 直流电机的分类 (3)5 他励直流电动机的机械特性 (5)6 直流电机的名牌数据和主要系列 (6)7 固有机械特性与人为机械特性 (7)8 他励直流电动机串电阻起动 (8)9 起动电阻的计算 (10)10 设计得出结论 (12)体会............................................ 错误！未定义书签。
参考文献........................................ 错误！未定义书签。
1 直流电机简介直流电机是人类最早发明的和应用的一种电机。
与交流电机相比，直流电机因结构复杂、维护困难、价格较贵等缺点制约了它的发展，应用不如交流电机广发。
但由于直流电动机具有优良的起动、调速和制动性能，因此在工业领域中仍占有一席之地。
随着电力电子技术的发展，直流发电机虽有可能被可控整流电源取代的趋势，但从供电的质量和可靠性来看，直流发电机仍具有一定的优势，因此在某些场合，例如化学工业中的电镀、电解等设备，直流电焊机和某些大型同步电机的励磁电源仍然使用直流发电机作为供电电源。
2 直流电机的基本结构直流电机的结构示意图如图2-1所示。
它由定子（静止的）和转子（旋转的）两个基本部分组成。
2.1 定子定子主要由（1）主磁极；（2）换向磁极；（3）机座、端盖和电刷装置等组成。
图2-12.1.1主磁极主磁极由磁极铁心和励磁绕组组成。
（1）磁极铁心：由l~1.5mm厚的低碳钢板冲片叠压铆接而成。
是磁路部分。
（2）励磁线圈：是磁路部分。
产生主磁场。
2.1.2换向磁极换向磁极也是由铁心和换向磁极绕组组成，位于两主磁极之间，是比较小的磁极。
作用：是产生附加磁场，以改善电机的换向条件，减小电刷与换向片之间的火花。
2.1.3机座机座由铸钢或厚钢板制成。
作用：来安装主磁极和换向磁极等部件和保护电机，它既是电机的固定部分，又是电机磁路的一部分。
2.1.4端盖与电刷作用：支持转子的转轴，固定电刷架。
2.2 转子转子（电枢）的组成：主要由电枢铁心、电枢绕组、换向器、转轴和风扇等组成。
1．铁心：由0.5㎜厚硅钢片叠压而成。
作用：来嵌放电枢绕组，是直流电机磁路的一部分。
2．电枢绕组：其作用是产生感应电动势和电磁转矩。
3．换向器：换向器又称整流子，其作用是将直流电动机输人的直流电流转换成电枢绕组内的交变电流，进而产生恒定方向的电磁转矩，或是将直流发电机电枢绕组中的交变电动势转换成输出的直流电压。
2.3气隙气隙是电机磁路的重要部分。
转子要旋转，定子与转子之间必须要有气隙，称为工作气隙。
气隙大小对电机性能有很大影响。
3 直流电动机的工作原理图2-2直流电动机的工作原理如下：如上图所示为最简单的直流电动机的原理图。
其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极范围内的转子绕组ab中的电流从a流向b，在S极范围内的转子绕组cd中的电流从c 流向d。
转子载流导体在磁埸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极范围内，cd转到N极范围内，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。
可见，分别在N，S极范围内的导体中的电流方向总是不变的。
因此，线圈二边受力方向也不变。
这样，线圈就可以按受力方向不停地旋转。
这就是直流电动机的工作原理。
4 直流电动机的分类（1）他励电动机他励电动机的励磁绕组和电枢绕组分别由两个电源供电。
他励电动机由于采用单独的励磁电源，设备较复杂。
但这种电动机调速范围很宽，多用于主机拖动中。
图4.1他励电动机（2）并励电动机并励电动机的励磁绕组是和电枢绕组并联后由同一个直流电源供电，这时电源提供的电流I等于电枢电流Ia和励磁电流If之和，即I=Ia+If。
适用于恒压工作场合图4.2并励发电机（3）串励发电机串励电动机的励磁绕组与电枢绕组串联之后接直流电源。
串励电动机励磁绕组的特点是其励磁电流If就是电枢电流Ia，这个电流一般比较大，所以励磁绕组导线粗、匝数少，它的电阻也较小。
图4.3串励发电机（4）复励电动机这种直流电动机的主磁极上装有两个励磁绕组，一个与电枢绕组串联，另一个与电枢绕组并联，所以复励电动机的特性兼有串励电动机和并励电动机的特点，所以也被广泛应用。
图4.4复励电动机5 他励直流电动机的机械特性他励直流电动机的机械特性定义为：直流电动机的电枢电压U 为常数，励磁电流I f 为常数，电枢回路电阻Ra+R Ω为常数时，电动机产生的电磁转矩T 与转速n 之间的函数关系，即n=f(T)。
他励直流电动机电路原理图如图2所示。
机械特性方程式图 5.1他励直流电动机电路原理图 图 5.2他励直流电动机的机械特性电枢感应电动势 n C E e a Φ=电磁转矩 a T I C T Φ=电枢电路电压平衡方程：R I E U a a += 电动机转速特性方程：Φ-=e a C RI U n 由电磁转矩方程可得到Φ=T a C TI ，代入转速特性方程式中，就得到电动机机械特性方程式： T C C RC U n T e e 2Φ-Φ=式中：Ω+=R R R a 。
若U ，Φ，R 均为常数，机械特性是一条向下倾斜的直线，如图5.2所示。
T n n β0-= (5-1)或 n n n ∆-=0由式（1）可知，β越大，n ∆越大，机械特性曲线越斜，称之为软特性；反之将β小、n ∆小的特性称硬特性。
6 直流电机的铭牌数据和主要系列每台直流电机的机座上都有一个铭牌，其上标有电机型号和各项额定值，用以表示电机的主要性能和使用条件，图6-1为某台直流电动机的铭牌。
图6-11.电机型号：型号表明电机的系列及主要特点。
知道了电机的型号，便可从相关手册及资料中查出该电机的有关技术数据。
2.额定功率PN：指电机在额定运行时的输出功率。
对发电机是指明输出电功率PN＝UNIN对电动机是指明输出的机械功率PN＝UNINηN3.额定电压UN：指额定运行状况下，直流发电机的输出电压或直流电动机的输入电压。
4.额定电流IN：指额定电压和额定负载时允许电机长期输人（电动机）或输出（发电机）的电流。
5.额定转速nN：指电动机在额定电压和额定负载时的旋转速度。
6.电动机额定效率ηN：指直流电动机额定输出功率PN与电动机额定输人功率P1＝UNIN比值的百分数。
7 固有机械特性与人为机械特性当电枢上加额定电压、气隙每极磁通为额定磁通、电枢回路不串任何电阻时的机械特性称为他励直流电动机的固有机械特性。
人为地改变电动机的参数，如改变电压U、改变磁电流I f（即改变磁通 ）、电枢回路串电阻所得到的机械特性称为人为机械特性。
电枢回路串电阻使斜率β增大，特性曲线变软，但理想空载转速不变，所以人为机械特性为一簇经过理想空载转速点的放射性直线，如图变电压时的人为特性是一组平行直线,如上中图;弱磁时的人为特性如上右图。
图7.1 电枢串电阻时的人为特性图7.2 变电压时的人为特性图7.3 弱磁时的人为特性8 他励直流电动机串电阻起动在实际中，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。
8.1启动过程分析如图8(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 ++ （8-1）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8(b)中的曲线1所示。
(a) 电路图 (b) 特性图图8-1 直流他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T-TL=J dt d （8-2） 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 ——电动机的转动惯量；由于起动转矩T1大于负载转矩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8(b)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 点所对应的电枢电流I2称为切换电流，其对应的电动机的转矩T2称为切换转矩。
切除1R 后，电枢回路总电阻为Ra2=ra+2R 。
这时电动机对应于由电阻Ra2所确定的人为机械特性，见图8(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。