电机及拖动课程设计 他励直流电动机的回馈制动

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直流电动机能耗制动设计——电机与拖动课程设计

直流电动机能耗制动设计——电机与拖动课程设计
换向器又称整流子,是直流电动机的一种特殊装置。它是由楔形铜片叠成,片间用云母垫片绝缘。换向片嵌放在套筒上,用压圈固定后成为换向器再压装,在转轴上电枢绕组的导线按一定的规则焊接在换向片突出的叉口中。
在换向器表面用弹簧压着固定的电刷,使转动的电枢绕组得以同外电路连接起来,并实现将外部直流电流转化为电枢绕组内的交流电流。
4 结论·······················································································5
5 参考文献···············································································5
2.2.2下放重物之状态分析·······························································5
3 参数设定和计算···································································6
综述
能耗制动是一种制动形式。又分为直流电机的能耗制动和交流电机的能耗制动。他励直流电机的能耗制动:电动机在电动状态运行时若把外施电枢电压U突然降为零,而将电枢串接一个附加电阻R,即将电枢两端从电网断开,并迅速接到一个适当的电阻上。电动机处于发电机运行状态,将转动部分的动能转换成电能消耗在电阻上。随着动能的消耗,转速下降,制动转矩也越来越小,因此这种制动方法在转速还比较高时制动作用比较大,随着转速的下降,制动作用也随着减小。




评定指标
分值
得分
知识创新性

他励直流电动机机械特性回馈制动(精)

他励直流电动机机械特性回馈制动(精)
难点
调节直流电动机M的额定值(三个条件互相制约, 同时满足。) 1、额定电流IN 2、额定励磁电流IfN 3、额定转速nN
二、 实验目的
了解和测定他励直流电动机在R2=0时电动 及回馈制动状态下的机械特性
三、所需实验设备
由于所列实验 设备在直流并 励电动机实验 中均已做过详 细介绍,不再 赘述。
重复步骤5之后,再顺时针调节“电枢电源”电压 旋钮,使电压增加至220V;
7、减小启动电阻R2至0;
8、减小电阻R3,使A3的读数为100mA;
9、调节电动机M的磁场(增大)电阻 R1的阻值 和电机MG的负载电阻R4(减小)的阻值,使电动 机M的转速n=nN=1500r/min的同时,兼顾电机M 的IN=If+Ia=1.25A,记录If的值,这时的If即为IfN;
直流他励电动机机械特性
R2=0时电动及回馈制动状态下的机械特性
刘兴华
一、 预习要点
1、改变他励直流电动机机械特性有哪些方法? 2、他励直流电动机在什么情况下,从电动机运
行状态进入回馈制动状态?他励直流电动机回馈 制动时,能量传递关系,电动势平衡方程式及机 械特性又是和回馈制动特性
14、把开关S2合向电枢电源侧,即1’端;
1值值5, ,、使 直保I到持a =转电0,速枢并约电记为源录1电9此0压0时2r/2m的0iVnI,a,和记Inf,录=I继f电N,续动增增机大大由RR理33阻阻想 空载到1900r/min时的电枢电流Ia和转速n 8-9组;
16 、停机(逆时针调节“电枢电源”电压旋钮, 使电压减小至停0,然后将“电枢电源”开关置 “关”一侧,再将“励磁电源”开关置“关”一 侧,按下红色“关”按键),并将开关S2合向至2’ 端。

电机与拖动课程设计他励直流电动机的能耗制动

电机与拖动课程设计他励直流电动机的能耗制动
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
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。

直流电动机的回馈制动

直流电动机的回馈制动

直流电动机的回馈制动过程仿真实验报告班级:学号:姓名:完成时间:一、仿真内容及目的(1.5分)1)了解回馈制动的方法、原理以及电机制动过程中的电枢电流、转速、转矩随着时间的变化,以及转矩和转速之间的关系;2)了解回馈制动中电机状态的改变。

二、仿真要求及要点描述(2.5分)(1) 根据电机学中所学到的知识,对电车下坡过程进行动态分析;(2) 建立电机的工作特性方程,并且求解电枢电流、电机转速、电磁转矩等变量的表达式;(3) 建立MATLAB 的m 文件,编写程序,求解微分方程以及各个变量的值,并且通过屏幕动态的呈现出整个过程相关变量的变化规律;(4) 对整个仿真过程进行总结。

三、基本知识及仿真方法描述(3分)直流电动机的制动措施主要有三种:1、能耗制动:将由机械能转化的电能消耗掉。

2、反接制动:制动时使电机的电枢极性反接。

3、回馈制动:将由机械能转化的电能回馈给电网。

本次采用编写MATLAB 仿真程序研究直流电动机回馈制动过程。

当串励直流电机驱动的电车下坡时,如果不加制动,则机车的转速会越来越高而达到危险高速。

此时如果把串励改为他励,有其他电源供给适量的励磁电流,电枢仍接在电网上,则当转速高于某一数值时,电枢电动势a E U >,于是电机将进入发电机状态;此时电磁转矩将起制动作用,限制转速继续上升。

由于此法是把下坡时机车位能的变化转换为电能而回馈给电网,故称为回馈制动。

基于回馈制动的思路和原理,我们对如下的问题建立模型,并且利用MA TLAB 进行仿真。

问题描述如下:假设有一电车正在下坡运行,实时机械角速度Ω=100rad/s ,电枢电阻0.5a R ohm =,电机的系数 1.53/T C Nm A Φ=,转动惯量21.0J kgm =。

电枢电压220a U V =,假设电车下坡的过程中重力加给它的负载转矩恒定为100L T Nm =,采用回馈制动的方式分析其制动过程。

问题分析:电车在平地行驶或上坡时,负载转矩L T 阻碍电车前往行驶。

(完整版)电机拖动与控制-教案

(完整版)电机拖动与控制-教案
1.他励直流电动机的能耗制动
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

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

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。

电机与拖动课程方案(自动保存)

电机与拖动课程方案(自动保存)

课程设计名称:电机与拖动题目:他励直流电动机串电阻启动的设计专业:自动化班级:11-4姓名:曹飞道学号:1105010401辽宁工程技术大学课程设计成绩评定表摘要直流电动机的调速性能好等优点,使得直流电动机得到广泛的应用。

其中的他励直流电动机励磁绕组与电枢绕组不相关,从而使得它的机械特性很硬,调速范围宽。

在对他励直流电动机的串电阻启动的设计过程中,关键在于根据电机的机械要求,求出启动电流I1与切换电流I2之比β,进而求出启动级数m 和各级启动电阻,最终完成对他励直流电动机串电阻启动的设计任务。

关键词:他励直流电动机;启动级数;各级启动电阻;目录引言 (11)1 他励直流电动机的机械特性介绍 (22)1.1他励直流电动机的机械特性 (22)2 他励直流电动机的串电阻启动 (22)2.1 启动过程分析 (33)2.2计算启动电阻 (44)3直流电动机电枢串电阻启动设计方案 (66)3.1选择启动电流I1和切换电流I2 (66)3.2求出切换电流比β (66)3.3求启动时电枢电路的总电阻 (66)3.4求出启动时的电枢电路的总电阻Ram (66)3.5重新计算β,校验I2 (66)3.5 求出各级总电阻 (77)3.6 求出各级启动电阻 (77)4结论 (77)心得体会 (88)参考文献 (88)引言直流电动机是将电能转换为机械能的装置。

它具有调速性能好、启动和制动转矩大、过载能力强等优点,使得直流电动在国民生产过程中占据着不可取代的位置,因此广泛应用于启动和调试要求高的机械上。

例如轧钢机床、电车、电气轨道牵引、挖掘机械、纺织机械等。

直流电动机的性能与它的励磁方式有密切关系。

按照励磁方式的不同,直流电动机可以分为:他励直流电动、并励直流电动机、串励直流电动机和复励直流电动。

这里的他励直流电动机是指,励磁绕组与电枢绕组五了解关系,而由他励直流电源对励磁绕组供电的直流电动机。

他励直流电动机广泛应用于造纸、印刷、纺织和冶金等多种领域,调速范围宽,机械特性硬的场合。

第3章 他励直流电动机的调速(电机及拖动基础)

第3章 他励直流电动机的调速(电机及拖动基础)

第三章他励直流电动机电力拖动基础主要介绍电力拖动系统的运动方程、负载转矩特性、他励直流电动机的机械特性、起动、调速、制动等方法和物理过程。

二、人为特性的求取在固有机械特性方程的基础上,根据人为特性所对应的参数或或变化,重新计算和,然后得到人为机械特性方程式。

em T n n β−=0S R U Φ0n β3.3.2 降压起动当直流电源电压可调时,可采用降压方法起动。

起动时,以较低的电源电压起动电动机,起动电流随电源电压的降低而正比减小。

随着电动机转速的上升,反电动势逐渐增大,再逐渐提高电源电压,使起动电流和起动转矩保持在一定的数值上,保证按需要的加速度升速。

降压起动需专用电源,设备投资较大,但它起动平稳,起动过程能量损耗小,因此得到广泛应用。

一、电枢回路串电阻调速优点:电枢串电阻调速设备简单,操作方便。

2)低速时特性曲线斜率大,静差率大,所以转速的相对稳定性差;3)轻载时调速范围小,额定负载时调速范围一般为D≦2;4)损耗大,效率低,不经济。

对恒转矩负载,调速前、后因增通不变而使Tem 和Ia不变,输入功率不变,输出功率却随转速的下降而下降,减少的部分被串联电阻消耗了。

缺点:1)由于电阻只能分段调节,所以调速的平滑性差;二、降低电源电压调速优点:1)电源电压能够平滑调节,可实现无级调速。

2)调速前后的机械特性的斜率不变,硬度较高,负载变化时稳定性好。

3)无论轻载还是负载,调速范围相同,一般可达D=2.5〜12。

4)电能损耗较小。

缺点:需要一套电压可连续调节的直流电源。

三、减弱磁通调速优点:由于在电流较小的励磁回路中进行调节,因而控制方便,能量损耗小,设备简单,调速平滑性好。

弱磁升速后电枢电流增大,电动机的输入功率增大,但由于转速升高,输出功率也增大,电动机的效率基本不变,因此经济性是比较好。

缺点:1)机械特性的斜率变大,特性变软;2)转速的升高受到电动机换向能力和机械强度的限制,升速范围不可能很大,一般D≤2;为了扩大调速范围,通常把降压和弱磁两种调速方法结合起来,在额定转速以上,采用弱磁调速,在额定转速以下采用降压调速。

直流电动机能耗制动设计——电机与拖动课程设计

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。

电机实验五-直流电机机械特性及拖动

电机实验五-直流电机机械特性及拖动

实验一直流他励电动机机械特性一.实验目的了解直流电动机的各种运转状态时的机械特性二.预习要点1.改变他励直流电动机械特性有哪些方法?2.他励直流电动机在什么情况下,从电动机运行状态进入回馈制动状态?他励直流电动机回馈制动时,能量传递关系,电动势平衡方程式及机械特性又是什么情况?3.他励直流电动机反接制动时,能量传递关系,电动势平衡方程式及机械特性。

三.实验项目1.电动及回馈制动特性。

2.电动及反接制动特性。

3.能耗制动特性。

四.实验设备及仪器1.MEL系列电机系统教学实验台主控制屏。

2.电机导轨及转速表(MEL-13、MEL-14)3.三相可调电阻900Ω(MEL-03)4.三相可调电阻90Ω(MEL-04)5.波形测试及开关板(MEL-05)6、直流电压、电流、毫安表(MEL-06)7.电机起动箱(MEL-09)五.实验方法及步骤1.电动及回馈制动特性接线图如图5-1M为直流并励电动机M12(接成他励方式),U N=220V,I N=0.55A,n N=1600r/min,P N=80W;励磁电压U f=220V,励磁电流I f<0.13A。

G为直流并励电动机M03(接成他励方式),U N=220V,I N=1.1A,n N=1600r/min;直流电压表V1为220V可调直流稳压电源自带,V2的量程为300V(MEL-06);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;mA2、A2分别选用量程为200mA、5A的毫伏表、安培表(MEL-06)R1选用900Ω欧姆电阻(MEL-03)R2选用180欧姆电阻(MEL-04中两90欧姆电阻相串联)R3选用3000Ω磁场调节电阻(MEL-09)R4选用2250Ω电阻(用MEL-03中两只900Ω电阻相并联再加上两只900Ω电阻相串联)开关S1、S2选用MEL-05中的双刀双掷开关。

按图5-1接线,在开启电源前,检查开关、电阻等的设置;(1)开关S1合向“1”端,S2合向“2”端。

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)

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

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

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。

他励直流电动机能耗制动设计

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。

实验一 他励直流电动机电动及回馈制动状态下的机械特性测定

实验一  他励直流电动机电动及回馈制动状态下的机械特性测定

实验一他励直流电动机电动及回馈制动状态下的机械特性测定一、实验目的测定他励直流电动机在电动及回馈运行转状态下的机械特性二、预习作业1、改变他励直流电动机机械特性有哪些方法?2、他励直流电动机在什么情况下,从电动机运行状态进入回馈制动状态?他励直流电动机回馈制动时,能量传递关系,电动势平衡方程式及机械特性又是什么情况?3、他励直流电动机反接制动时,能量传递关系,电动势平衡方程式及机械特性。

三、实验项目1、电动及回馈制动状态下的机械特性四、实验方法及步骤1、实验设备序号型号名称数量1 DD03 导轨、测速发电机及转速表1件2 DJ15 直流并励电动机1件3 DJ23 校正直流测功机1件4 D31 直流电压、毫安、安培表2件5 D41 三相可调电阻器1件6 D42 三相可调电阻器1件7 D44 可调电阻器1件8 D51 波形测试及开关板1件2、屏上挂件排列顺序D51、D31、D42、D41、D31、D443、接线原理图如图1—1所示:图1-1他励直流电动机机械特性测定实验接线图按图1-1接线(接线时,必须确保试验台及实验屏总电源开关处于断开状态),图中M用编号为DJ15的直流并励电动机(接成他励方式),MG用编号为DJ23的校正直流测功机,直流电压表V1、V2的量程为1000V,直流电流表A1、A3的量程为200mA,A2、A4的量程为5A。

R1、R2、R3、及R4依不同的实验而选不同的阻值。

4、R2=0时电动及回馈制动状态下的机械特性(1) R1、R2分别选用D44的1800Ω和180Ω阻值,R3选用D42上4 只900Ω串联共3600Ω阻值,R4选用D42上1800Ω再加上D41上6只90Ω串联共2340Ω阻值。

(2) R1阻值置最小位置,R2、R3及R4阻值置最大位置,转速表置正向1800r/min 量程。

开关S1、S2选用D51挂箱上的对应开关,并将S1合向1电源端,S2合向2'短接端(见图1-1)。

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第一章直流电动机工作原理图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abcd,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abcd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abcd中流过电流,在导体ab 中,电流由a指向b,在导体cd中,电流由c指向d。

导体ab和cd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cd均受到电磁力的作用,且形成的转矩逆时针方向旋转,如图1-1(a)所示。

当电枢旋转180°,导体cd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cd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。

图2-1直流电动机按励磁方式的分类第三章 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。

根据公式:a I C T T Φ=n Φ=E C Ea a a R I E U +=可得,他励电动机的转速与转矩之间有如下关系:T T C C R C U C R I C U C R I U C E T E E E E E E β-=Φ-Φ=Φ-Φ=Φ-=Φ=02a a a a a a a a n n 当Φ、、a a R U 为常数时,()T f n =为一条向下倾斜的直线,如图3所示:图3-0 他励直流电动机的固有特性其中: Φ=E C U a 0n 称为理想空载转速;2a Φ=T E C C R β 称为机械特性的斜率,大小反映软特性与硬特性; T C C R T n T E Φ==∆a β 称为负载时的转速降。

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,固有特性为硬特性。

3.1 固有机械特性N U U =、N Φ=Φ电枢回路不串电阻时的机械特性。

其方程式为:T T C C R C U C R I C U C R I U C E T E E E E E E β-=Φ-Φ=Φ-Φ=Φ-=Φ=02a a a a a a a a n n 由于a R 较小,特性的斜率β小,所以他励直流电动机的固有机械特性是一条稍稍向下倾斜的直线,如3-2所示:图3-1 他励直流电动机的固有特性固有特性称为硬特性,其额定转速变化率为:%100%0⨯-=∆NNN n n n n3.2 电枢串接电阻时的人为机械特性将电枢回路串接电阻,而保持电源电压和励磁磁通不变其机械特性如图3-2所示:图3-2 电枢串接电阻时的人为机械特性与固有机械特性相比,电枢串接电阻时的人为机械特性具有如下一些特点:1、理想空载转速与固有特性时相同,且不随串接电阻a R 的变化而变化;2、随着串接电阻的加大,特性的斜率β加大,转速降落n ∆加大,特性变软,稳定性变差;3、机械特性由与纵坐标轴交于一点()0n n =但具有不同斜率的射线族所组成;4、串入的附加电阻越大,电枢电流流过附加电阻所产生的损耗就越大。

3.3 改变电源电压时的人为机械特性此时电枢回路附加电阻0a =k R ,磁通保持不变。

改变电源电压,一般是由额定电压向下改变。

由机械特性方程,得出这时的人为机械特性如图3-3所示。

与固有机械特性相比,当电源电压降低时,其机械特性的特点为:1、特性斜率β不变,理想空载转速0n 降低;2、机械特性曲线平行下移,机械特性由一组平行线所组成;3、α不变,机械特性的硬度不变。

图3-3改变电源电压时的人为机械特性3.4 减小励磁电流时的人为特性减小励磁电流I,则磁通Φ减小,n增加,β增加,α减小,人为特性如图3-4所示:图3-4减小励磁电流时的人为特性第四章他励直流电机的制动为了满足生产和生活的需要,电力拖动系统往往需要使电动机尽快停转或者由高速运行迅速转为低速运行,为此需要对电动机进行制动,同时对于位能性负载的工作结构,为了获得稳定的下降速度也需要对电动机进行制动。

制动是电动机一个重要的运行状态,其运行的特点是电磁转矩Tm 的方向与旋转方向n 相反。

4.1 他励直流电动机的制动种类他励直流电动机的制动方法包括能耗制动、反接制动和回馈制动三种。

4.2 回馈制动他励电动机回馈制动的特点是:使电动机的转速大于理想空载转速,因而Ua E >,电机处于发电状态,将系统的动能转换成电能回馈给电网。

回馈制动又分为以下两种类型。

4.2.1 正向回馈制动——电车下坡电车在平地行驶或上坡时,负载转矩L T 阻碍电车前往行驶。

如图4-1所示:图4-1 回馈制动电车下坡过程系统工作在机械特性与负载特性2的交点a 上。

电车下坡时,L T 反向变成帮助电车向下加速行驶,负载特性变为特性3。

在T 和L T -的共同作用下,n 加速,工作点由a 点沿特性1向上移动。

到达0n 时,0=T ,但0<-L T ,即-L T 与n 方向相同,在L T -作用下,电机继续加速,工作点越过0n 继续向上移动。

这时T 反向,成为阻止电车下坡的制动转矩。

但T T L >-,工作点继续上移,直至机械特性1与负载特性3的交点b 为止,L T T -=,电车恒速往下行驶。

自从工作点越过0n 后,0n n >,使得a U E >,电动机就进入了回馈制动过程,到达b 点后,电机便处于回馈制动运行。

由于这种回馈制动,电枢电压方向没有改变,故称正向回馈制动。

正向回馈制动与电机状态相比,虽然n 、E 、a U 的方向都未改变,但因a U E >,使得a I 以及T 反向,两者的区别如图4-2所示:(a )电动状态 (b )制动状态图4-2 正向回馈制动时的电路图 正向回馈制动在调速过程中也时常出现,当电动机减速时,若减速后的理想空载转速低于减速前的转速,电机便会在调速过程的某一阶段处于正向回馈制动过程。

如图4-3所示:(a )改变电枢电压调速 ( b )改变励磁电流调速图4-3 调速时出现的正向回馈制动 在改变电枢电压调速和改变励磁电流调速时,工作点都要从a 点平移到b 点,然后经c 点到达d 点稳定运行。

在bc 阶段,0n n >,电机处于正向回馈制动过程中。

它的存在,有利于缩短bc 短的时间,加快调速过程。

4.2.2 反向回馈制动——下放重物制动时,将电枢电压反向,并且在电枢回路中串联一个制动电阻b R 。

制动前后的电路图如图4-4所示:(a )电动状态 (b )制动状态图4-4 反向回馈制动时的电路图这时,电动机拖动的是位能性恒转矩负载。

如图4-5所示:图4-5 回馈制动下放重物过程制动前,系统运行在机械特性1与负载特性3的交点a 上。

制动瞬间,工作点平移到人为特性2上的b 点,T 反向,n 迅速下降。

当工作点到达c 点时,在T 和L T 的共同作用下,电动机反向起动,工作点沿特性2继续下移。

到达d 点时,转矩等于理想空载转矩,0=T ,但0>L T ,在重物的重力作用下,系统继续反向加速,工作点继续下移。

当工作点到达e 点时,L T T =,系统重新稳定运行。

这时的电动机在比理想空载转速高的转速下稳定下放重物。

在上述制动过程中,bc 段电机处于电压反向反接制动过程,cd 段电机处于反向起动过程,de 段电机处于回馈制动过程,在e 点电机处于回馈制动运行。

由于这种回馈制动是在电枢电压反向后得到的,故称反向回馈制动。

反向回馈制动运行时,与图4-4(a )的电动状态时相比,如图4-4(b )所示,由于n 反向,E 反向,且a U E >,a I 方向不变,T 方向不变,但与n 方向相反,成为制动转矩。

电机处于发电状态,将系统的动能转换成电能送回电源。

回馈制动的效果也与制动电阻b R 的大小有关。

b R 小,则特性2的斜率小,转速低,下放重物慢。

由图4-4(b )可知,回馈制动运行时,为简化分析,只取各量的绝对值,而不考虑其正负,则)(a a a a b a n C C n U C TT U C I U E R R E T T E -ΦΦ=Φ-Φ=-=+ 可见,若要以转速n 下放负载转矩L T 的重物,制动电阻应为a a 0a n R U C T T C R E L T --Φ-Φ=)( 忽略0T ,则a a a n R U C T C R E LT --ΦΦ=)( 采用回馈制动下放重物时,转速很高,超过了理想空载转矩,要注意转速不得超过电机允许的最高转矩(产品目录或电机手册中可以查到)。

同时还要注意有上式求得的b R 还要满足a amaxb a b R I E U R -+≥的要求。

结论他励电动机回馈制动就是使电动机的转速大于理想空载转速,因而UaE ,电机处于发电状态,将系统的动能转换成电能回馈给电网。

如果直流电源采用电力电子设备,则需要有逆变装置才能将电能回馈给电网.回馈制动主要分为一下两种:正向回馈制动—电车下坡. 电动机车下坡时,重力加速度将使车速增高,为了安全需要制动限速。

当电动机转速升高而增大的电枢感应电动势大于电网电压时,电动机便变为发电机运行,它的电枢电流和电磁转矩的方向都将倒转,就限制了转速进一步增高,起了制动作用。

电枢电流方向倒转,电功率回馈到电网,故称为回馈制动,回馈的电功率来源于电动机车下坡时所释放出来的位能。

反向回馈制动—下放重物.心得体会我们通过学习电机与拖动,对他励直流电动机有了一些初步了解,但那都是一些理论的东西。

通过这次他励直流电动机的课程设计,我们才把学到的知识与实践相结合。

从而对我们学的知识有了更进一步的理解,使我们进一步加深了对所学知识的记忆。

在此次的他励直流电动机的设计过程中,我更进一步地熟悉了电动机的结构及掌握了各组成部分的工作原理和其具体的使用方法。

也锻炼了自己独立思考问题的能力和通过查看相关资料来解决问题的习惯。

虽然这只是一次简单的课程设计,但通过这次课程设计我们了解了课程设计的一般步骤,和设计中应注意的问题,同时我们也掌握了做设计的基本流程,为我们以后进行更复杂的设计奠定了坚实的基础。

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