电机与电力拖动基础课程设计

一、设计题目：

提升机主电路的设计：

图1—提升机电力拖动系统原理图

图2—提升机电力拖动系统速度图

1.加速阶段t1:

以最大加速度加速，速度由0增加到v1，当v=v1时，电机工作在固有特性上。

2.等速阶段t2:

以v1速度匀速运行。

3.调速阶段t3:

以v2速度匀速运行，v2 =0.7v1。

4.减速阶段t4:

以最大减加速度减速，速度由v2减小0。

二、课程设计的目的

将损坏拖动系统的传动机构。

图3他励直流电动机直接启动接线图

2）降低电源电压启动:将励磁绕组接通电源，并将励磁电流调到额定值，然后从低向高调节电枢回路电压的启动方法称为降低电源电压启动；

要限制启动电流，首先考虑的是降低电动机输入电压，在直流电

动机启动瞬问，给电动机加上较低的电压，以后随着电动机转速

的升高，逐步增加直流电压的数值，直到电动机启动完毕，加在

电动机上的电压即是电动机的额定电压

特点：缩短启动时间，启动过程中能量损耗小，启动平稳，便于实现自动化。需要一套可调的直流电源启动设备，增加初投资。

用减压启动的方法启动并励电动机时必须注意：启动时必须加上

额定的励磁电压，使磁通一开始就有额定值，否则电动机的启动

电流虽然比较大，但启动转矩较小，电动机仍无法启动。

图4降低电源电压启动接线图

3）电枢回路串电阻启动：电枢回路中串接启动电阻以限制启动电流的启动方法称为电枢回路串电阻启动。电枢回路串电阻启动即启动时在电枢回

路串入电阻，以减小启动电流I

,电动机启动后，再逐渐切除电阻，

s

以保证足够的启动转矩。

在分级启动过程中，若忽略电枢回路电感，并合理的选择每次切

除的电阻值就能做到每切除一段启动电阻，电枢电流就瞬间增大

到最大启动电流1I 。此后，随着转速上升，电枢电流逐渐下降。

每当电枢电流下降到某以数值2I 时就切除一段电阻，电枢电流就

又突增到最大电流1I 。这样，在启动过程就可以把电枢电流限制

在1I 和2I 之间。2I 称为切换电流。启动电阻分段数目越少，启动

过程中电流变化范围大，转矩脉动大，加速不均匀，而且平均启

动转矩小，启动时间长。

特 点：电枢回路串电阻启动方法所需设备较简单，价格较低，但在启动

过程中在启动电阻上有能量损耗。而降低电源电压启动则所需设

备复杂，价格较贵，但在启动过程中基本上不损耗能量。对于小

直流电动机一般用串电阻启动，容量稍大但不需经常启动的电动

机也可用串电阻启动，而需经常启动的电动机能耗较大，不宜用

于启动的大、中型，可用于小型电机启动

图5电枢回路串电阻启动接线图

选 择：综合分析上述三种启动方法，采用电枢串电阻启动方式。这种方法比较简

单启动，过程中基本上不损耗能量，可以将启动电流限制在容许的范围内。

参数计算：

串接在电枢回路中用以限制启动电流的电阻称为启动电阻，以R s 表示。

为了把启动电流限制在最大允许值s a N R R U I +=1之内，电枢回路中应串入的启

动电阻值为： a N s R I U R -=1

启动后如果仍把s R 串在电枢回路中，则电动机就会在电枢串电阻s R 的认为

机械特性上以低速运行。为了使电动机能运转在固有机械特性上，应把s R 切除。若把s R 一次全部切除，会引起过大的电流冲击。为保证在启动过程中电枢电流不超过最大允许值，可以先切除一部分，待转速上升后再切除一部分，如此逐步的切除，知道全部被切除为止。这种启动方法称为串电阻分级启动。

名牌数据：

P 1=55kw V U N 440= A I N 139= min 1500r n N = N m I I 2=

N L T T 9.0= a R =0.1417Ω

启动时电枢总电阻为: Ω=⨯==58.1139

2440sm N sm I U R 假设四级启动，即m=4,z 则启动电流（转矩）比为：

827.11417

.058.14a ===m sm R R λ 切换电流为:N N N sm I I I I I 9.01.1095.1827.122⨯>===

λ

所选段数适宜 各段电阻为： )()(Ω=⨯-=-=117.01417.01827.111a s R r λΩ=⨯==214.0117.0827.112s s r r λ

Ω=⨯==391.0117.0827.12123s s r r λ Ω=⨯==714.0117.0827.13134s s r r λ 验证：

sm s s s s a R r r r r R =Ω≈Ω=++++=++++58.1577.1714.0391.0214.0117.01417.04321 ∴选择四级启动

电机启动接线图及机械特性曲线

图6—电动机起动接线图

图7—电动机起动机械特性图

如图7，启动瞬间KM1、KM2、KM3、KM4都断开，电枢回路总电

43214s s s s a S r r r r R R ++++=,运行点在途中a 点，启动电流为1I ,启动转矩为1T >L T ,电动机开始升速，转速沿着4S R 曲线变化，启动电流下降，到图中b 点时，启动电流降到切换电流2I ，在此瞬间KM4闭合，切除一段电阻4s R ，电枢总电阻变为

3213s s s a s r r r R R +++=，相应机械特性曲线0n dc 直线。切除电阻瞬间转速不变，电流

则突增至1I ，运行点从b 点过渡到c 点。此后又沿着2S R 特性曲线的cd 段变化，启

动电流下降。当转速上升到d 点时，启动电流刚好下降到2I ，此刻KM3闭合，切除

第三段启动电阻3s R ，电枢回路总电阻变为212s s a S r r R R ++=，机械特性曲线为0n fe 直线，运行点由d 点过渡到e 点，启动电流从2I 增加1I ，电动机沿ef 段上升，启动

电流下降。当转速升高到f 点时，启动电流又降到2I ，在此时KM2闭合，切除电阻2s R ，运行点从f 点过渡到g 点，电流增加到1I 。此后电动机样gh 上升，到h 点时，启动

电流再次下降到2I ，此刻KM1闭合，切除最后一段电阻1s R 。此后运行点从h 点过渡

到固有机械特性上的i 点，电流增加到1I 。

2、调速

定 义：系统运行的速度需要根据生产机械工艺要求而人为调节。调节转速，

简称为调速。改变传动机构速比的调速方法称为机械调速，通过改变电

动机参数而改变系统运行转速的调速方法称为电气调速。。

指工作机械的最高转速n max 与最低转速n min 之比，用系数D 表示。

m a x

n D =