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R

b

，

并设计求出在已知制动电阻R

b

采用稳定下放重物时的转速n。

已知一台他励直流电动机P N=22kW,U

aN =220V，I

aN

=115A,n

N

=1500r/min.I

amax

=230A,T0

忽略不计。

（1）拖动T L=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

b

？

（2）拖动T L=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

b

？

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 (5)

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 (6)

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 (8)

3、参数的设定与计算 (10)

3.1中间参数的计算 (11)

3.2迅速停机时的制动电阻b R (11)

3.3下放重物时的制动电阻b R (11)

3.4迅速停机过程参数与稳定下放重物过程参数的对比 (12)

4．结论 (13)

参考文献 (14)

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。

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

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。

（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）机座用铸钢或厚钢板制成，外形如图 1.2(右)所示。主磁极与换向极都用螺栓固定在机座的壁上。机座是构成直流电机磁路的一部分。

（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。

(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。

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

f 的作用下，励磁绕组过励磁电流I

f

,从而产生主磁通

。

在电枢电压U作用下，电枢绕组过电枢电流I

a

。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

a

，电动势的方向与电枢电流的方向相反。

图2.1