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。

直流电动机是不容许直接启动的。优点：起动转矩很大，不需另加

起动设备，操作简便。缺点：a.起动电流很大，一般可达额定的10～

20倍。b.换向情况恶化，产生严重的火花,损坏换向器c.过大转矩

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 s ,电动机启动后，再逐渐切除电阻，

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。

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 ，

由 N N

e c a N e N A I C R R C U n 9.07.0•+-=ϕϕ 得：

Ω=∴⨯⨯+-=⨯375.31399.0280

.01417.0280.044078.15117.0c c R R 电动机串电阻调速接线图及机械特性：

图8电动机串电阻调速接线图

图9—电动机串电阻调速机械特性

转速有n A 降到n B 说明系统的调速过程，如图9，设电动机拖动恒转

矩负载原在固有机械特性上的A 点稳定运行，转速为A n 。当电枢电阻a R 增加到

c1a R R +时，转速A n 及点数电动势a E 一开始不能突变，运行点在相同的转速下由由A

点过渡到A ’点，转矩由N T 下降到T ’