他励直流电动机课程设计

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课程设计报告

设计题目：他励直流电动机

学校：重庆邮电大学移通学院

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一、设计题目

一台4级直流电动机，已知数据为：额定功率P N = 10kW，I N =53.8A,U n = 220 V，n N= 1500r/min，R a =0.29Ω，L a=0.012H，a=2,匝数为398，励磁电压：U f =220 L a=120H，最大电流为启动电流的2倍。忽略铁耗。试求：

1.若维持转轴上的负载为额定转矩，使电机串电阻启动，计算电阻和其它参数，做出机械特性图，

2.分析能量的传递。用Matlab中的SIMULINK设计调速仿真模型(其余仿真参数可自行设定)，并仿真串励、并励的不同区别。

3.对比直接启动和串电阻启动的区别

（psi=0.0103;Cpsi=0.0013;）

目录

一、设计题目 (2)

一、课程设计任务 (5)

二、设备的介绍 (6)

1.设备的名称 (6)

2.设备的基本结构 (6)

3.交流电机定子结构 (7)

4.转子结构 (8)

5．设备的工作原理 (9)

6.电路原理图 (10)

图6电路原理图 (10)

三、设备的工作特性 (10)

1、转动率特性 (10)

2、转矩特性 (11)

3、电流特性 (11)

4、效率特性 (11)

5、功率因数特性 (11)

四、课程设计所用的基本知识 (12)

1、串电阻启动 (12)

2、直接启动 (14)

3、铭牌 (17)

五、参数计算、电路设计 (17)

1.他励直流电动机空载测试 (17)

2.负载特性及能量传递分析 (19)

3、调速前后对比 (20)

六、心得体会 (24)

七、参考文献 (25)

他励直流电动机的工作特性

他励直流电动机的转速n随转矩T而变化的特性【n=f(T)】称为机械特性。它是选用电动机的一个重要依据。各类电动机都因有自己的机械特性而适用于不同的场合。调速从直流电动机的电枢回路看,电源电压U与电动机的反电动势Ed和电枢电流I d在电枢回路电阻R d上的电压降必须平衡。即U=E d+I d R d，反电动势又与电动机的转速n和磁通φ有关，电枢电流又与机械转矩M和磁通φ有关。即 z4系列直流电动机E d=Cφn，M=CφI d式中C为常数。由此可得式中n0为空载转速，k 为Rа/C2。以上是未考虑铁心饱和等因素时的理想关系，但对实际直流电动机的分析也有指导意义。

直流电动机有3种调速方法：调节励磁电流、调节电枢端电压和调节串入电枢回路的电阻。调节电枢回路串联电阻的办法比较简便，但能耗较大；且在轻负载时，由于负载电流小，串联电阻上电压降小，故转速调节很不灵敏。调节电枢端电压并适当调节励磁电流，可以使直流电动机在宽范围内平滑地调速。端电压加大使转速升高，励磁电流加大使转速降低，二者配合得当，可使电机在不同转速下运行。调速中应注意高速运行时，换向条件恶化，低速运行时冷却条件变坏，从而限制了电动机的功率。接近恒功率特性,低速时转矩大，故广泛用于电动车辆牵引，在电车中常用两台或两台以上既有串励又有并励的复励直流电动机共同驱动。利用串、并联改接的方法使电机端电压成倍地变化（串联时电动机端电压只有并联时的一半），从而可经济地获得更大范围的调速和减少起动时的电能消耗。

课程设计的意义

现代社会中，电能是使用最广泛的一种能源，在电能的生产，输送和使用等方面，作为动力设备的电机是不可缺少的一部分。电机在国家经济建设，节约能源、环保和人民生活中起着十分重要的作用。由于他励直流电动机电动机具有体积小，重量轻，运行可靠，结构坚固耐用，外形美观等特点，具有较高的效率，有良好的节能效果，而且噪音低，寿命长，经久耐用。有很多规格，能满足国民经济各部门的不同需要。所以研究他励直流电动机电动机意义重大。当代大学生应该运用所学知识和技巧来解决实际问题，培养学生的动手能力。

一、课程设计任务

一台4级直流电动机，已知数据为：额定功率P N = 10kW，I N =53.8A,U n = 220 V，n N= 1500r/min，R a =0.29Ω，L a=0.012H，a=2,匝数为398，励磁电压：U f =220 L a=120H，最大电流为启动电流的2倍。忽略铁耗。试求：

1.若维持转轴上的负载为额定转矩，使电机串电阻启动，计算电阻和其它参数，做出机械特性图，

2.分析能量的传递。用Matlab中的SIMULINK设计调速仿真模型(其余仿真参数可自行设定)，并仿真串励、并励的不同区别。

3.对比直接启动和串电阻启动的区别

（psi=0.0103;Cpsi=0.0013;）

二、设备的介绍

1.设备的名称

他励直流电动机

2.设备的基本结构

图1 他励直流电动机结构图

1—轴承；2—前端盖；3—转轴；4—接线盒；5—吊环；6—定子铁心；7—转子；8—定子绕组；9—机座；10—后端盖；11—风罩；12—风扇

而其分解图如下图所示：

图2 他励直流电动机内部分截图

3.交流电机定子结构

定子铁芯:是电机磁路的一部分，定子铁芯内圆上均匀开有槽，安放定子绕组。

图3 定子铁心

机座:是用作固定与支撑定子铁芯。

定子绕组:是电机电路部分，它由三个在空间相差120°电角度、结

构相同的绕组连接而成，按一定规律嵌放在定子槽中。

图4 定子绕组

绕组分类：单层绕组和双层绕组。绕组应用：单层绕组一般用在10kW 以下的电机，双层短距绕组用在较大容量的电机中。

4.转子结构

转子铁芯：一般用0.5mm的硅钢片叠压而成，它是磁路的一部分。转子绕组：是用作产生感应电势、并产生电磁转矩它分鼠笼式和绕线式两种。

气隙：中、小容量的电动机气隙一般在0.2~1.5mm范围。