电机与拖动课程设计他励直流电动机的能耗制动
第14讲他励直流电动机能耗制动
系 统 惯 性 产 生 的 机 械 功 率
大 部 分 转 换 成 电 功 率
电功率的全部消耗在 电枢回路的电阻上
Ia
Ea
R
W T
能耗制动过程最小制动电阻
能耗制动过程开始瞬间，制动电流(电枢电流)最大且与阻值 (R+Ra)成反比。R越小，制动电流越大，起制动作用的电磁转矩 T越大，制动越快。 但制动电流Ia受换向限制，有个上限Iamax,这样制动电阻R就 有个下限，即最小制动电阻。
第 17 讲
他励直流电动机能耗制动
1.制动概述 2.能耗制动
1 概述
直流拖动系统工作点分析
系统工作点就是电动机机械特性与负载转矩特性的交点。 在工作点之外，电磁转矩(动力转矩)与负载转矩(阻力转矩) 不相等，系统处于加速或减速的过渡过程。 通过改变电枢电压、电枢串电阻、改变磁通可以使他励直流 电动机机械特性分布于四个象限之内。 典型的生产机械有反抗性恒转矩、位能性恒转矩、泵类、恒 功率等机械特性，也有由典型机械特性组合成的各种复杂负载 机械特性，它们也分布于四个象限之内。 不难想象，各种人为机械特性与各种复杂负载的转矩特性配 合而成的拖动系统的工作点遍布四个象限之内，也就是说，电 动机会在四个象限内运行。
n
B
A
n
B nA
A
nA
O
O
TB
C
TL
T
TB
TL
T
C
【例题】一台他励直流电动机，已知
PN = 22kW U N = 220V
I N = 115A nN = 1500r / min
他励直流电动机的能耗制动
课程设计名称：电机与拖动课程设计题目：他励直流电动机的能耗制动学期：2013-2014学年第2学期专业：班级：姓名：学号：指导教师：课程设计任务书一、设计题目他励直流电动机的能耗制动二、设计任务对一台已知额定参数的他励直流电动机进行能耗制动，设计求出合适的制动电阻Rb，并设计求出在已知制动电阻Rb采用稳定下放重物时的转速n。
已知一台他励直流电动机PN =22kW,UaN=220V，IaN=115A,nN=1500r/min.Iamax=230A,T忽略不计。
（1）拖动TL=120N•m的反抗性恒转矩负载运行，采用能耗制动迅速停机，电枢电路中至少要串联多大的制动电阻Rb？（2）拖动TL=120N•m的位能性恒转矩负载运行，采用能耗制动以1000r/min的速度稳定下放重物，电枢电路中至少要串联多大的制动电阻Rb？三、设计计划第一天，熟悉题目，查阅有关资料，并进行初步的规划。
第二天，进行设计，并记录有关的数据和过程。
第三天，继续完善设计。
第四天，完成课程设计任务书。
第五天，进行答辩。
课程设计成绩评定表目录1.直流电动机的基本结构和工作原理 (1)1．1直流电动机的基本结构 (1)1．2直流电动机的工作原理 (3)2.他励直流电动机的制动方法和制动过程 (4)2.1直流电动机之他励直流电动机 (4)2.1.1 电流 (4)2.1.2 转速 (5)2.2他励直流电动机的制动方法和制动过程 (5)2.2.1他励直流电动机能耗制动过程之迅速停机 (6)2.2.2他励直流电动机能耗制动过程之下放重物 (7)3、参数的设定与计算 (9)3.1中间参数的计算 (9)3.2迅速停机时的制动电阻b R (10)3.3下放重物时的制动电阻b R (10)3.4迅速停机过程参数与稳定下放重物过程参数的对比 (11)4．结论 (12)参考文献 (13)摘要直流电动机的能耗制动具有制动平稳、准确、能量消耗小等优点，被广泛用于电动绞盘。
《电机与拖动基础》课程教案
日期：
地点： 教
第 2 章
电力拖动系统的动力学基础
第 1 节 典型生产机械的运动形式及转矩
第 2 节 电力拖动系统的运动方程式
第 3 节 多轴电力拖动系统转矩及飞轮矩的折算
第 4 节 负载的机械特性
教学重点:
运动方程式、负载机械特性。
教学难点:
运动方程式。
讲授主要内容:
典型生产机械的运动形式及转矩、电力拖动系统的运动方程式、多轴电力拖动系统转矩及飞轮矩的折算、负载的机械特性等。
本次课主体教学方式、方法：
教师主讲、习题课（第二章内容）
布置作业
思考题：P48 2-1、2-2、2-3、2-4、2-7、补充题
作业： P48 2-9
教学后记
下次从第三章直流电动机的电力拖动讲起。
课程第 7 讲
第 4 周
日期：
地点： 教
第 3 章
直流电动机的电力拖动
第 1 节 他励直流电动机的机械特性
作业：P33 1-3 、 1-4
教学后记
下次从直流机的感应电动势和电磁转矩讲起
课程第 3 讲
第 2 周
日期：
地点： 教
第 1 章
直流电机原理
第 5 节 直流电机的电枢电动势与电磁转矩
第 6 节 直流发电机
第 节
第 节
教学重点:
直流机电枢电动势与电磁转矩、直流发电机基本方程式和工作特性
教学难点:
并励直流发电机自励过程
转子转动时的电磁关系、转子电路、定转字的磁动势平衡关系、折算与等值电路、功率传递与损耗、电磁转矩与转矩平衡关系等。
本次课主体教学方式、方法：
教师主讲
布置作业
思考题：P179 5-23
(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）
电机及拖动课程设计 他励直流电动机的回馈制动
第一章直流电动机工作原理(a)(b)图1-1直流电动机工作原理示意图图1.1是一台直流电机的最简单模型。
N和S是一对固定的磁极，可以是电磁铁，也可以是永久磁铁。
磁极之间有一个可以转动的铁质圆柱体，称为电枢铁心。
铁心表面固定一个用绝缘导体构成的电枢线圈abed,线圈的两端分别接到相互绝缘的两个半圆形铜片（换向片）上，它们的组合在一起称为换向器，在每个半圆铜片上又分别放置一个固定不动而与之滑动接触的电刷A和B,线圈abed通过换向器和电刷接通外电路。
将外部直流电源加于电刷A（正极）和B（负极）上，则线圈abed中流过电流，在导体ab中，电流由a指向b，在导体ed中，电流由e指向d。
导体ab和ed分别处于N、S 极磁场中，受到电磁力的作用。
用左手定则可知导体ab和ed均受到电磁力的作用，且形成的转矩逆时针方向旋转，如图1T（a）所示。
当电枢旋转180°，导体ed转到N极下，ab转到S极下，如图1-1（b）所示，由于电流仍从电刷A流入，使ed中的电流变为由d 流向c,而ab中的电流由b流向a,从电刷B流出，用左手定则判别可知，电磁转矩的方向仍是逆时针方同。
由此可见，加于直流电动机的直流电源，借助于换向器和电刷的作用，使直流电动机电枢线圈中流过的电流，方向是交变的，从而使电枢产生的电磁转矩的方向恒定不变，确保直流电动机朝确定的方向连续旋转。
这就是直流电动机的基本工作原理。
第二章直流电动机的分类根据励磁方式的不同，直流电机可以分为他励、并励、串励和复励四种。
他励电机电路圏①并励电机电路图3图2-1直流电动机按励磁方式的分类图3-0他励直流电动机的固有特性其中：n ——C ①EP -R —CC ①2ET称为理想空载转称为机械特性的斜率，大小反映软特性与硬特性;RT 称为负载时的转速降。
CC ①E T由于电枢电路电阻Ra 很小，所以机械特性的斜率很小，硬度很大，固有特性为硬特An 二B T二第三章他励直流电动机的机械特性在他励电动机中，Ua ,Ra ,If 保持不变时，电动机的转速n 与电磁转矩T 之间的关系称为他励电动机的机械特性。
电机与拖动 他励直流电动机的调速、他励直流电动机的制动
电机与拖动他励直流电动机的调速、他励直流电动机的制动、他励直流电机的四象限运行主题：直流电动机的电力拖动的辅导文章——他励直流电动机的调速、他励直流电动机的制动、他励直流电机的四象限运行学习时间：2016年12月26日—2017年1月1日内容：我们这周主要还是学习课件第8章直流电动机的电力拖动的相关内容。
希望通过下面的内容能使同学们加深对直流电动机的电力拖动相关知识的理解。
注意：请同学根据老师标注的侧重点选择性学习。
一、他励直流电动机的调速（要求学生重点掌握的内容）电动机的调速是通过改变其机械特性来实现的。
他励直流电动机的调速方法有三种，分别为：1．电枢回路串电阻调速：保持电枢电压和励磁磁通为额定值不变，在电枢回路中串联不同的调速电阻，即可调节电动机的转速，如图1所示。
图1电枢回路串电阻调速的特点：R越大，机械特性越软，1）串联电阻调速属于向下调速方式，串联电阻c新的稳定工作点温度越低。
2）串联电阻的实质是利用电阻耗能减速，调速时，转速越低，效率越低。
3）由于串联电阻很难做到平滑切除，因此这种方法一般为有级调速。
4）稳定性差。
5）调速时允许负载为恒转矩负载。
2．降低电枢电压调速：保持励磁磁通为额定值不变，电枢回路不串联电阻，当改变电枢电压时，他励直流电动机的机械特性是一组斜率相同的平行线，如图2所示。
图2降低电枢电压调速的特点：1）机械特性较硬，转速稳定性较好。
2）调压时，只能从额定电压下调，属于向下调速。
3）降压调速属无级调速，调速平滑性好，调速范围宽。
4）调速时允许负载为恒转矩负载。
3.减弱磁通调速：保持电动机电源电压为额定值不变，电枢回路不串调速电阻，通过在励磁回路中串入调节电阻或降低励磁电压减弱励磁磁通，可调节电动机转速，如图3所示。
图3减弱磁通调速的特点：1）弱磁调速属于向上调速，但是转速受到电枢反应去磁作用、换向能力和机械强度的限制，最高转速max (1.2~1.5)Nn n，所以调速范围不大。
直流电动机能耗制动设计——电机与拖动课程设计
课程设计名称：电机与拖动课程设计题目：直流电动机能耗制动设计专业：自动化班级：自动化08-7班姓名： X X X学号： 0000000000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能耗制动设计二、设计任务1、说明直流电动机的基本结构和工作原理；2、说明直流电动机的制动方法和制动过程；3、选择能耗制动方式，按给定参数计算制动电阻值。
三、设计计划电机与拖动课程设计共计1周内完成。
第l～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：教研室主任：时间：年月日本次课程设计的主题是他励直流电动机的制动。
文章首先介绍了他励直流电动机的工作方式，在此只是大略讲解，是为后面电动机制动作铺垫。
先做好基础理论知识的讲解。
重点在于他励直流电动机的制动，在此我们小组分两种情况来讨论制动的情况：迅速停机和下放重物。
我们主要以两种方式讲解：图示法和公式法。
在图示上直观的解释了他励直流电动机的停机过程，讲解了在不同的阶段，电动机的工作特性曲线的变动，在关键点的(电动机的瞬时态)讲解。
在公式法中，我们将严格依据电动的工作特性曲线来讨论不同时态的变动，并且最重要的是在公式法中我们讨论了Rb的电阻要求，并讲解了为什么必须要串入电阻Rb。
在下放重物的过程中方式同迅速停机一致，重点放在反向启动后，电动机的运行情况。
并且运用之前所介绍的基础知识来讲解T，TL，To之间的关系。
最后，我们列写了一些实验中的数据，其中一些存在相对较大的误差，那是因为一些偶尔的人为因素，和环境因素造成的。
关键字:制动；迅速停机；下放重物；电阻综述 (1)1 直流电动机的基本机构和工作原理 (2)2 制动方法制动和制动过程 (3)2.1能耗制动之迅速停机 (4)2.1.1迅速停机之机械特性 (5)2.1.1迅速停机之状态分析 (5)2.2能耗制动之下放重物 (4)2.2.1下放重物之机械特性 (5)2.2.2下放重物之状态分析 (5)3 参数设定和计算 (6)4 结论 (5)5 参考文献 (5)能耗制动是一种制动形式。
他励直流电动机的能耗制动
他励直流电动机的能耗制动交直流电动机在工业生产操控中广泛应用，而其能耗制动技术是制动技术的一种进展。
本文主要探讨的是直流电动机的能耗制动技术。
直流电动机的能耗制动是通过直流电动机的电动励磁系统控制电流方向的改变来实现制动的。
在正常工作状态下，直流电动机的电动励磁系统通过外加直流电源使电机转子的励磁电流与电源电流同向。
当需要制动时，切断正常工作的直流电源，通过切换电源的方式改变励磁电流的方向，使电机内部转矩产生反向，形成制动力矩。
同时，制动力会将电机转子转动反向转动，将电能转化为机械能并耗散。
在直流电动机的能耗制动技术中，制动过程中发生的能量转化被称为能量回收。
因为制动过程中消耗的能量主要是机械能，能够通过能耗制动回收并重新利用，降低了电机的能耗，延长了其使用寿命，同时也减少了对环境的影响。
与其他制动方式相比，直流电动机的能耗制动技术具有以下优点：1. 能够回收制动能量，降低了能耗，提高了效率。
2. 制动力矩平稳可靠，可以更好地保护机械设备。
3. 抗干扰能力强，能够在强电磁干扰的环境中正常工作。
4. 安全性高，避免了其他制动方式可能带来的意外损失。
直流电动机的能耗制动技术在工业生产中得到了广泛应用。
在现代自动化生产中，自动化设备的运作高速运动和快速停止，能耗制动技术能有效保护设备和机械，防止设备的惯性损失和增加维护成本，同时也能避免减速机等外部附件的道路设计。
此外，能耗制动技术还可有效降低电机在制动时产生的噪音和振动，维护起来更方便。
在直流电动机的能耗制动技术中，我们应该更加注重调整电机的电流大小和电机的停止时间，保证制动质量的高度和安全性的保障。
我们应该注意稳定输出工作电流，控制制动时变速器的停止时间，使电机制动平稳可靠，达到高品质的制动效果。
总之，直流电动机的能耗制动技术在工业生产中具有极大的价值和应用前景。
通过精细化调整和控制，能够更好地保护机械设备、提高生产效率、降低能耗、减少维护成本，为工业生产的可持续发展注入新的动力。
电机拖动基础他励直流电动机运行
【例题8.9】Z2-71他励直流电动机额定数据为：PN=17kW， UN=220V，IN=90A，nN=1500r/min，Ra=0.147Ω，计算：(1) 直接起动时的起动电流；(2) 拖动额定负载起动，若采用电 枢回路串电阻启动，应串入多大电阻；若降压启动，电压 应降至多少？(以顺利起动为条件) 解：(1)直接起动电流
T CT I a TL n 2 I a n 2 n Ia n N 1200 I aN 34.4 23.56A 1450
2 2
根据调速点处电枢回路方程
UaN Ea I a Ra Rr
得外串电阻为
降低电源电压调速，输入功率
P1 Ua I aN 150.5 115 173075W .
输出功率与电枢回路串电阻调速相同。
【例题】一台他励直流电动机额定功率PN=7.5kW， UN=220V，IN=41A，nN=1500r/min，Ra=0.376Ω，拖动恒转 矩负载运行，TL=TN，把电源电压降到150V，问：(1) 电源 电压降低了但电动机转速还来不及变化的瞬间，电动机的 电枢电流及电磁转矩各是多大？电力拖动系统的动转矩是 多大？(2) 稳定运行转速是多少？ 解：(1)电动机额定状态运行
Φ1 ΦN
T
Φ 1 <ΦN
TL n2 n1
a.带恒转矩负载时，各个调速点T相 n 同，但Φ不同，因此电枢电流 Ia 不 n01 同，电动机利用率不同。 b.带恒功率负载时，虽然T2<T1，但 n0 PL= Pe=UaIa-Ia2Ra=常数，则Ia1=Ia2 ，各个调速点电动机利用率相同。
Φ1 <ΦN Φ1 ΦN
4.1.1 电枢回路串电阻起动
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。
电机与拖动课程设计——他励直流电动机调速系统设计
课程设计名称：电机与拖动课程设计题目：他励直流电动机调速系统设计专业：电气工程及其自动化班级：姓名：学号：辽宁工程技术大学课程设计成绩评定表摘要随着工业的不断发展，电动机的需求会越来越大，电动机的应用越来越广泛，电动机的操作系统是一个非常庞大而复杂的系统，它不仅为现代化工业、家庭生活和办公自动化等一系列应用提供基本操作平台，而且能提供多种应用服务，使人们的生活质量有了大幅度的提高，摆脱了人力劳作的模式。
而电动机主要应用于工业生产的自动化操作中是电动机的主要应用之一，因此本课程设计课题将主要以在工业中电动机调速方法的应用过程可能用到的各种技术及实施方案为设计方向，为工业生产提供理论依据和实践指导。
关键词：直流电动机；调速；设计目录引言 (1)1设计的目的和意义 (2)2总体设计方案 (3)2.1他励直流电动机的起动 (3)2.1.1起动特性 (3)2.1.2电枢回路串电阻起动 (3)2.1.3减压起动 (3)2. 2调节电枢电压调速 (3)2.2.1调速特性 (3)2.2.2调节串入回路电阻调速 (3)2.2.3 调节励磁电流调速 (4)3调速性能指标 (5)3.1调节范围与静差率 (5)3.2调速的平滑性 (5)3.3调速的经济性 (5)4 设计过程 (6)4.1实验设备 (6)4.2设备屏上排列顺序 (6)4.3设计原理图 (6)4.4调速步骤 (7)4.4.1选择仪器 (7)4.4.2他励直流电动机的起动准备 (7)4.4.3他励直流电动机起动步骤 (7)5 结论 (9)6设计心得 (10)参考文献 (11)引言直流电动机分为有换向器和无换向器两大类。
直流电动机调速系统最早采用恒定直流电压给直流电动机供电，通过改变电枢回路中的电阻来实现调速。
这种方法简单易行、设备制造方便、价格低廉；但缺点是效率低、机械特性软，不能得到较宽和平滑的调速性能。
该法只适用在一些小功率且调速范围要求不大的场合。
30年代末期，发电机-电动机系统的出现才使调速性能优异的直流电动机得到广泛应用。
他励直流电动机制动实验报告
实验二他励直流电动机制动实验一．实验目的1．掌握他励直流电动机能耗制动的工作过程及原理。
2．掌握他励直流电动机反接制动的工作过程及原理。
二．预习要点实验前要求预习教材中关于直流电动机制动方面的内容。
理解能耗制动时的时间受到什么影响。
三．实验设备及仪器1．SMEL 电力电子及电气传动教学实验台主控制屏。
2．电机导轨及转速表（NMEL-13F ）。
3．三相可调电阻90Ω（NMEL-04挂箱180Ω电阻）。
4．三相可调电阻900Ω（NMEL －03挂箱1800Ω电阻） 5. 直流励磁电源（NMEL －18A ）。
6．开关板（NMEL-05B ）。
7．直流电压、电流、毫安表（NMEL-06）。
8．电机起动箱（NMEL-09挂箱3000Ω电阻）。
9．数字万用表。
四．实验内容1. 直流电动机能耗制动实验。
2. 直流电动机电压反接制动。
NMEL-18NMEL-18图2—1五．实验方法及步骤1．直流电动机能耗制动实验接线图如图2－1M03为他励直流电动机U N=220V，I N=1.1A，n N=1600r/min，P N=185W；励磁电压U f=220V，励磁电流I f≤0.080A。
直流电压表V为220V可调直流稳压电源NMEL－18A；直流电流表mA1、A1分别为220V可调直流稳压电源自带毫安表、安倍表；在开启电源前，检查开关、电阻等的设置。
实验步骤：（1）R2电阻位于NMEL-09中间电阻，顺时针调到底（最小）。
（2）R1电阻位于NMEL-04最上面电阻，逆时针调到底（最大）。
（3）R4电阻位于NMEL－03最上面电阻，逆时针调到底（最大）。
（4）开关S1合向“1”端（5）按下绿色“闭合”电源开关按钮（左下方主电源开关）。
（6）调节电压调节电位器，使电压输出显示（V）显示220V。
（7）按下NMEL-18复位按钮，电机起动后将R1顺时针调至底。
（8）调节NMEL－09上中间电阻，使转速显示为1500转，读取电枢电流，转速（n=1500n/min）（9）测功机“转速转矩给定”，电位器逆时针调到底。
他励直流电动机的反接制动电机与拖动课程设计报告
w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列了影响。
随着交流电动机变频调速糸统的发展，准.不少应用领城中已为交浇电动机所取代。
但是直流勒动机又以起动转矩大、调速性能好、制动控制方便而箸称，因此，在工业等应用领城中俗占有一席之地。
本课題将讨论他励削动机的基本结构.工作原理以及反接制动的療理及机械制动。
・资料.他励直流电动机的反接制动的设汁1课程设计的目的及內彖亀机与拖动是电％专业的一门重要专业基础课。
它主要是研丸电机匀电力拖动的基本原理，以及它与科学实验、生庐实际之间的联糸。
通过学习使学生拿握常用交、直流电机. 变庄麥及控制赵机的基本结构和工作療理；拿握电力拖动糸统的运行性能、分析计算，电动机选择及卖殴方法等。
电机与拖动课程设计是理怡教学之后的一个实跋环节，通过屯成一定的工程设计任务，学会运用本谍程所学的基本理论解决工程技术问題，为学习后续有关谍程村好必要的基本役计主要研克他励jl流电动机的反搖制动。
辽宁工程技术大学课程设计2他励直流色动的基本结构国2他励直浇电动机的基本结构10他励直流电动机的反接制动的设汁2.1定子直流电机的岌孑由以下几部分组成：主滋圾换尙滋圾（简称換向翹J机座端盖2.2转子电枢铁心电枢统组換向麥风扇等3他励直流色动机的工作原理3.1直流色动机的工作原理图辽宁工程技术大学课程设计10他励直流电动机的反接制动的设汁图3」直流电动机的工作虑理图图中N和S是一对固是不动的盛圾，用以尹生所需要的该场。
连.N极S钗之间有一个可以统轴炎转地统组。
直流色机的这一部分称为电枢。
如图3-1所示将电枢统俎通过电刷揍列直流屯源上,统俎的转柚与机械负栽和连，这是便有电流从电源的正圾流岀，经电刷A流入电枢纯组，然后经电刷B流回勒源的负极。
我流的转子（即电相J导体将受到电该力f的作用f = BU a。
3. 2他励直流亀动机的运行分析图3-2它励屯动机电相电路中它励电动机的电枢和励滋统组分别由两个独立的直流电源供电。
他励直流电动机的制动
他励直流电动机的制动电机有两种运转状态：电动运转与同向。
制动运转与反向。
制动的目的使系统停车或限速。
自由停车法，电气制动，机械制动。
能耗制动；反接制动；回馈制动。
分析每种制动过程产生的条件，机械特性，及特点等。
１、能耗制动：产生条件：电机顺时针方向旋转，与之同方向。
电机在电动状态下运行.各物理量正方向如图所示：电机在电动状态下运行,合上，断开,制动。
不变，U＝0.制动瞬间：励磁不变，因惯性转速不变，不变，但电枢电流与同方向，而转变了方向，使反向，电机处于制动状态。
若带位能性负载最终将稳定在C点，等速下放。
越大，制动越快。
2、反接制动：1)、转速反向的反接制动：正接反转。
产生条件：起重机起吊重物，电机的起动转矩小于重物的负载转矩，电机被负载拖动反向起动，使电机的转速逆电磁转矩的方向旋转，n 与反向，电机处于制动状态。
功率全消耗于上。
2)、电枢反接的反接制动：正转反接。
产生条件：电机在电动状态下运行，突将电枢反接，即U为负，电枢电流转变方向，使转变方向，电机处于制动状态。
在 C 应即时断开电源，否则电机将反转。
3、回馈制动：再生制动。
1)、位能负载拖动电动机，电机运行在反向电动状态，某缘由使电机的转速达到某一数值时，电机的，使电枢电流反向，即T 反向，电机进入发电机运行状态，而起制动作用。
电机将轴上输入的机械功率大部分回馈给电网，小部分消耗在电阻上。
2)、转变电枢电压：电机在正向电动状态运行，突降电枢电压,来不及变化，使,消失回馈制动,特性在其次象限。
同一电动机在相同电枢电阻时各种运行状态：。
他励直流电动机能耗制动设计
辽宁工程技术大学《电机与拖动》课程设计设计题目：他励直流电动机能耗制动设计院（系、部）：电气与控制工程学院专业班级：电技12-2班姓名：纪执轩学号： 1205020206 指导教师：王巍日期： 2014.7.4电气工程系课程设计标准评分模板IIIII摘要本设计先介绍了他励直流电动机的工作方式，是为后面电动机制动作铺垫。
对于制动，直流电机制动有很多种方式,一般有大致可分为三类，能耗制动，反接制动，回馈制动。
他励直流电机能耗制动在工程上得到了广泛的使用，因为这种制动方式，简单可靠，安全经济。
能耗制动原理其实就是将电流方向反向，产生相反的电磁转矩，从而产生一个与转速方向相反的力矩，达到减速制动的目的。
在这次的设计中，我们着重讨论的是他励直流电机能耗制动。
主要讨论关于能耗制动一些技术方面问题的分析与设计。
以两种方式讲解：图示法和公式法。
在图示上直观的解释了他励直流电动机的停机过程，讲解了在不同的阶段，电动机的工作特性曲线的变动，在关键点的(电动机的瞬时态)讲解。
在公式法中，我们将严格依据电动的工作特性曲线来讨论不同时态的变动，并且最重要的是在公式法中我们讨论了Rb的电阻要求，并讲解了为什么必须要串入电阻Rb。
在下放重物的过程中方式同迅速停机一致，重点放在反向启动后，电动机的运行情况。
并且运用之前所介绍的基础知识来讲解T，TL，To之间的关系。
关键词：能耗制动；迅速停机；放下重物；IV目录摘要 (IV)1 他励直流电机 (1)1.1 直流电动机的工作原理 (6)1.2 他励电动机电路模型 (6)2 他励直流电动机的机械特性 (7)2.1 他励直流电动机固有机械特性 (8)2.2 他励直流电动机人为特性 (9)3 他励直流电动机的能耗制动 (11)3.1 能耗制动过程——迅速停机 (11)3.2 能耗制动运行——下放重物 (13)4 能耗制动设计电路与参数确定 (16)4.1 主电路与控制电路 (16)4.2 电路参数确定 (17)5 心得体会 (19)参考文献..................................错误！未定义书签。
电力拖动基础：4.2.3 他励直流电机的制动
0=Ea+Ia(Ra+Rb)=Ea+(－2IN)×(Ra+Rb)
Rb
Ea 2IN
Ra
199.8 0.174 0.687(Ω) 2116
(2) 如果电枢直接短接，即Rb=0，则制动电流为
Ia
Ea Ra
119.8 1148.3 0.174
(A)
此电流约为额定电流的10倍。由此可见，能耗制动时，
Rb
Ea Ia max
Ra
(4-20)
式中，Iamax为电枢电流最大值(负值)，Ea为制动瞬间的电枢 电势(正值)。
Ia
Ea Ra Rb
(4-18)
必须注意，在一定转速下进行能耗制动时，电枢回路必
须串接电阻Rb，否则电枢电流将过大，在高速时甚至接近短 路电流的数值。
能耗制动的控制线路比较简单，制动过程中不需要从电
制动状态 Tem与n反向 制动转矩
Ⅲ 电动
电动 Ⅰ
Ⅳ
Tem
制动
1. 能耗制动 能耗制动是指把正在做电动运行的他励直流电动机的电 枢从电网上切除，并接到一个外加的制动电阻Rb上构成闭合 回路。图4-14为他励直流电动机能耗制动的电路原理图。
图 4-14 他励直流电动机能耗制动的电路原理图
(a) 能耗制动的电路原理图；(b) 发电机运行时的参考方向
感应电动势方程 Ea=CeΦn 能耗制动时，根据电势平衡方程可得：
0=Ea+Ia(Ra+Rb)
(4-17)
Ia Ea /Ra Rb
(4-18)
电磁转矩
Tem=CTΦIa
为了便于比较，在图4-14(a)中标出了电机在电动状态时
各物理量的方向。制动时，保持磁通不变，接触器KM1常闭 触点断开，电枢切断电源，同时常开触点闭合，把电枢接到
2.5他励直流电动机的制动
对于位能性负载，当n=０时，T=0，TZ≠0，电动机反转， 实现重物的稳速下放。
Ra Rz Ra Rz nz TZ Iz 2 Ce C M N Ce N
3
§2-5 他励直流电动机的制动
4
§2-5 他励直流电动机的制动
例2-5：(P52)UN＝220V，IN＝12.5A，nN＝1500r/min，Ra＝0.8Ω。
14
§2-5 他励直流电动机的制动
15
§2-5 他励直流电动机的制动
2、电压不反向的回馈制动 电车下坡回馈制动
16
§2-5 他励直流电动机的制动
突然降低端电压时的降速过程中，可能出现：
n n0
I a 0 的状态，使电机出现馈制动，如图。
例2-7（P56）
17
§2-5 他励直流电动机的制动
『补例2-2 』：他励直流电机，PN=5.6kW， UN＝220V，IN＝ 31A，nN＝1000r/min，Ra＝0.4Ω。负载转矩Tz=49Nm，电机过 载倍数=2，试计算： （1）电动机拖动反抗性负载，分别计算采用能耗制动停车及 反接制动停车，电枢回路应串的最小电阻？ （2）电动机拖动位能负载，要求以300r/min下放重物，若采 用倒拉反转（电动势反向的反接制动）运行，电枢回路应串 多大的电阻？若采用能耗制动运行，又应串多大的电阻？ （3）若想以n=1200 r/min的速度，在回馈制动运行状态下， 下放重物，电枢回路应串多大的电阻？若不串电阻，在回馈 制动运行状态下，下放重物的转速是多少 ？
U N CeΦN nC 220 249.12 Rz Ra 0.4 0.78 Iz 24.7
回馈制动时不串电阻时的转速：
U N Ra nD Iz CeΦN CeΦN 220 0 .4 24.7 0.2076 0.2076 1084.4rpm
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第一天，熟悉题目，查阅有关资料，并进行初步的规划。
第二天，进行设计，并记录有关的数据和过程。
第三天，继续完善设计。
第四天，完成课程设计任务书。
第五天，进行答辩。
课程设计成绩评定表
学期
第四学期
姓名
专业
电气技术
班级
课题名称
《电机与拖动》课程设计
论文题目
他励直流电动机的能耗制动
评定标准
评定指标
由此可以得到他励直流电动机的固有机械特性如图2.1.2所示
图2.1.2
2.2他励直流电动机的制动方法和制动过程
一般来说，他励直流电动机的制动方式有3种：能耗制动、反接制动和回馈制动。在此我们选择的研究方向是能耗制动。
他励直流电动机能耗制动的特点是：将电枢与电源断开，串联一个制动电阻R ，使电机处于发电状态，将系统的动能转换成电能消耗在电枢回路的电阻上。
分值
得分
知识创新性
20
理论正确性
20
内容难易性
15
综合实际性
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
王巍
时间
年月日
备注
摘要
直流电动机的能耗制动具有制动平稳、准确、能量消耗小等优点，被广泛用于电动绞盘。电动绞盘需要用电，依靠车辆自身的电力系统即电机驱动绞盘，而根据直流电动机能耗制动的平稳性等优点，所以研究直流电动机的能耗制动有很大的实际意义。
（4）端盖等 机座的两边各有一个端盖。端盖的中心处装有轴承，用来支撑转子的转轴。电刷插在电刷架的刷握中，顶上有一个弹簧压板，使电刷在换向器上保持一定的接触压力。电刷架固定在端盖上。
图1.2
2、转子
直流电机的转子主体如图1.3（左）所示，它包括以下几部分：
(1)电枢铁心 由图1.3（右）所示的硅钢片叠成，表面有许多均匀分布的槽。
图2.1
2.1.1 电流
在励磁电路中，励磁电流
I =
式中， 是励磁绕组的电阻， 一般来说比较大。
在电枢回路中，根据基尔霍夫电压定律
U=E + R I
由此求得电枢电流
I =
式中R 为电枢电路的电阻，它的数值一般远小于励磁绕组的电阻R 。
根据电磁转矩公式，电枢电流I 还满足下式
I =
2.1.2 转速
他励直流电动机的转速可以用下式表示
图1.3
(2)电枢绕组 实际的电枢绕组并不像原理图那样只有一个线圈，而是由很多线圈按一定规则连接起来的。绕组嵌放在电枢铁心槽内。
(3)换向器 由很多换向片组成，外表呈圆柱形，片与片之间用云母绝缘。
(4)风扇等。
图1.4是直流电机组装后的结构图。
图1.4
1．2直流电动机的工作原理
电动机定子提供磁场，直流电源向转子的绕组提供电流，换向器使转子电流与磁场产生的转矩保持方向不变。直流电机里边固定有环状永磁体，电流通过转子上的线圈产生安培力，当转子上的线圈与磁场平行时，再继续转受到的磁场方向将改变，因此此时转子末端的电刷跟转换片交替接触，从而线圈上的电流方向也改变，产生的安培力方向不变，所以电机能保持一个方向转动，产生保持方向不变的转矩。在电磁转矩的作用下，电机拖动生产机械沿着与电磁转矩相同的方向旋转时，电机向负载输出机械功率。与此同时，电源却向电机输出电功率。可见，直流电动机是将直流电能转换为机械能的转动装置。
课程设计名称：电机与拖动课程设计
题 目：他励直流电动机的能耗制动
学期：2013-2014学年第2学期
专 业：
班 级：
姓 名：
学 号：
指导教师：
课程设计任务书
一、设计题目
他励直流电动机的能耗制动
二、设计任务
对一台已知额定参数的他励直流电动机进行能耗制动，设计求出合适的制动电阻R ，并设计求出在已知制动电阻R 采用稳定下放重物时的转速n。
（2）换向磁极 简称换向极。他是位于主磁极之间的比较小的磁极[图1.2（右）]，也由铁芯和绕组两部分组成。铁芯一般用整块钢和钢板加工而成。换向极绕组和电枢绕组串联。换向极的作用是用来改善换向。
（3定在机座的内壁上。机座是构成直流电机磁路的一部分。
2.2.1他励直流电动机能耗制动过程之迅速停机
本设计主要设计他励直流电动机的能耗制动过程，（包括迅速停机过程和下放重物过程），采用图解法和公式法两种方法结合既直观又严谨的描述他励直流电动机的能耗制动过程。其中包括对制动电阻的选择等，以便能耗制动更顺利的进行，让我们更加了解能耗制动的全过程。
关键词：他励直流电动机；能耗；制动
1.直流电动机的基本结构和工作原理
2.他励直流电动机的制动方法和制动过程
2.1直流电动机之他励直流电动机
他励直流电动机的电路图如图2.1所示。励磁绕组和电枢绕组分别由两个独立的直流电源供电。在励磁电压U 的作用下，励磁绕组中通过励磁电流I ,从而产生主磁通 。在电枢电压U作用下，电枢绕组中通过电枢电流I 。电枢电流与磁场相互作用产生电磁转矩T，从而拖动生产机械以某一转速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。
已知一台他励直流电动机PN=22kW,U =220V，I =115A,n =1500r/min.I =230A,T0忽略不计。
（1）拖动TL=120N m的反抗性恒转矩负载运行，采用能耗制动迅速停机，电枢电路中至少要串联多大的制动电阻R ？
（2）拖动TL=120N m的位能性恒转矩负载运行，采用能耗制动以1000r/min的速度稳定下放重物，电枢电路中至少要串联多大的制动电阻R ？
1．1直流电动机的基本结构
直流电动机可分为两部分：定子与转子。其中定子包括：主磁极，换向磁极，机座，端盖等。转子包括：电枢铁芯，电枢绕组，换向器，风扇等。如图1.1所示：
图1.1
1、定子
直流电机的定子由以下几部分组成：
（1）主磁极 即原理图中的N和S级。它由励磁绕组和主磁极铁芯两部分组成，如图1.2（左）所示。主磁极铁芯通常用1~1.5mm厚的钢板叠压而成。
他励直流电动机开始制动后，电动机的转速从稳态转速到零（迅速停机的情况）或反向一个转速值（下放重物的情况）的过程称为制动过程。对于电动机来讲，我们有时候希望它能迅速制动，停止下来，如在精密仪器的制动过程中，液晶显示屏幕的切割等等，但有的时候我们却希望电机能够慢慢地停下来，利用惯性来工作。于是，直流电动机能耗制动又分为迅速停机和下放重物两种方式。