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他励直流电动机串电阻三级起动控制设计剖析

他励直流电动机串电阻三级起动控制设计剖析
他励直流电动机串电阻三级起动控制设计剖析

《电机与拖动》课程设计

他励直流电动机串电阻三级起动控制设计Separately Excited DC Motor Series Resistance Three Start Control Design

摘要

这篇文章主要解决他励直流电动机串电阻三级起动控制设计问题,设计出可以三级起动的电动机。本文通过理论设计,实验室检验,再纠正的方法,阐述了他励直流电动机的基本结构,工作原理,得到了他励直流电动机的起动方法,通过得到的结论设计出可以三级起动的他励直流电动机。

关键词他励;直流;电阻;起动;三级

Abstract

This article mainly solves the separately excited DC motor series resistance three starting control design, design can be a level three starting motor. In this paper, through theoretical design, laboratory tests, and the correction method, elaborated separately excited DC motor's basic structure, working principle, got him excited DC motor starting method, the conclusion can be developed through three grade starting of separately excited DC motor.

Keywords :excitation;DC;resistance;starting; three

目录

1 绪论 (1)

1.1 直流电机基本的结构........................................................................ 错误!未定义书签。

1.1.1 定子............................................................................................. 错误!未定义书签。

1.1.2 转子............................................................................................. 错误!未定义书签。

1.1.3 励磁方式..................................................................................... 错误!未定义书签。

1.1.4 额定值......................................................................................... 错误!未定义书签。

1.2 直流电动机的工作原理.................................................................... 错误!未定义书签。

1.3 励磁直流电动机的机械特性............................................................ 错误!未定义书签。

1.3.1 固有特性..................................................................................... 错误!未定义书签。

1.3.2 人为特性..................................................................................... 错误!未定义书签。

2 他励直流电动机的起动方法和启动过程............................................... 错误!未定义书签。

2.1 降低电枢电压起动............................................................................ 错误!未定义书签。

2.1 串电阻起动........................................................................................ 错误!未定义书签。

2.1.1 无级起动..................................................................................... 错误!未定义书签。

2.1.1 有级起动..................................................................................... 错误!未定义书签。

3 选择转子串电阻方式,按给定参数计算各级起动电阻值................... 错误!未定义书签。结论.. (11)

心得 (12)

参考文献 (13)

1 绪论

1.1直流电机的基本结构

图1-1直流电机的结构

1.1.1定子

直流电子的定子有以下几部分组成:

(1)主磁极及原理图中的N和S极。它由励磁绕组和主磁极铁芯两部分组成。

(2)换向磁极简称换向极。它是位于主磁极之间的比较小的磁极,也是由铁芯和绕组两部分组成。铁芯一般用整块钢板加工而成。换向极绕组与电枢绕组串联。换向磁极的作用是用来改善换向。

(3)机座用铸钢或钢板制成,是构成直流电机的一部分。

(4)端盖等机座两边各有一个端盖。

1.1.2转子

直流电机转子包括以下几部分:

(1)电枢铁心它由硅钢片叠成,表面有许多均匀分布的槽。

(2)电枢绕组实际的电枢绕组由很多线圈按一定规则连接起来。绕组嵌放在电枢铁心槽内。

(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。

1.1.3励磁方式

按励磁方式的不同,直流电机可分为他励、并励、串励和复励电机四种。如图1.1.3-1所示,分别给出了四种励磁方式电路图。

( a )他励直流电动机( b )幷励电动机

( c )串励电动机( d )复励电动机

图1-1-3-1直流电机按励磁方式分类

1.1.4额定值

(1)额定电压U N

在直流电动机中,U N是指输入电压的额定值。若是他励电动机,额定电压分为额定电枢电压Ua N和额定励磁电压Uf N。

(2)额定电流IN

在直流电动机中,I N是指输入的额定值,若是他励电动机,额定电流分别为额定电枢电流I aN和额定励磁电流I fN。

(3)额定功率P N

在直流电动机中,P N是输出的机械功率的额定值。它等于额定输出转矩T2N约定旋转角速度ΩN的乘积,即

P N=T2NΩN=2πT2N n N/60

(4)额定转速n N

额定转速是指电动机在额定状态下运行时的转子转速。

1.2直流电动机的工作原理

图1-2为直流电机的结构原理图。

(a)(b)

图1-2直流电机的工作原理图

图中N和S是一对固定不动的磁极,用以产生所需要的磁场。如图所示将电枢绕组通过电刷接到直流电源上,绕组的转轴与机械负载相连,这时便有电流从电源的正极流出,经电刷A流入电枢绕组,然后经电刷B流回电源的负极。在图1-2(a)所示位置时,线圈ab边在N极下,cd边在S极下,电枢电流沿着a→b→c→d的方向流动。电枢电流与磁场相互作用产生电磁力F,其方向可用左手定则来判断。这一对电磁力所形成的电磁转矩使电机逆时针方向旋转。

当电枢绕组的ab边转到了S极下,cd边转到了N极下,如果线圈中电流的方向仍然不变,那么作用在这两个线圈边上的电磁力和电磁转矩的方向就会与原来的方向相反,电机便无法旋转。为此,必须改变电枢绕组中电流方向。这一任务由连接在线圈两端的铜片和电刷来完成。如图(b)可看到,由于原来电刷A接触的线圈a端的铜片现已改成与电刷B接触,而原来与电刷B接触的线圈d端的铜片现已改成与电刷A接触,因此电枢绕组中的电流变成沿d→c→b→a的方向流动。利用左手定则判断出点磁力机电磁转矩的方向仍然使电动机逆时针旋转。

1.3他励直流电动机的机械特性

在他励电动机中,当Ua、Ra和If保持不变,电动机的转速n与电磁转矩之间的关系称为他励电动机的机械特性。

转速与转矩的关系为:n=Ua/C Eφ-R a T/C E C Tφ 2 =n0-△n=n0-γT

n0为理想空在转速:n0= Ua/C Eφ

△ n是转差率:△n= n0-n=γT

r是机械特性的斜率:γ= R a T/C E C Tφ 2

机械特性的硬度为α=1/γ

斜率γ越小,硬度α越大,机械特性越硬。

1.3.1固有特性

如图所示,由于电枢电阻Ra很小,所以机械特性的斜率γ很小,α很大,固有特性为硬特性。

图1-3-1

1.3.2人为特性

(1)增加电枢电阻时的人为特性

如图所示,串入的电阻越大,人为特性的斜率γ越大,硬度α越小。

图1-3-2-1

(2)降低电枢电压时的人为特性

Ua降低时,n0减小,γ不变,α不变,机械特性平行下移。如图所示

图1-3-2-2

(3)减小励磁电流时的人为特性

减小励磁电流If,则磁通φ减小,n0增加,γ增加,α减小,如图所示

图1-3-2-3

2他励直流电动机的起动方法和起动过程

直流电动机刚与电源接通的瞬间,转子尚未转动起来时,他励和串励电动机的电枢电流以及并励和复励电动机的输入电流称为起动电流,这时的电磁转矩称为起动转矩。 他励电机起动瞬间,转速n=0,电动势E=0故起动电流Is=Ua/Ra

由于在额定电压下直接起动Ra 很小,所以Is 很大,可达额定电流的10―20倍,这是换向所不允许的,故要使电流在允许范围内方法有两个:降低Ua 和增加Ra 。

2.1降低电枢电压起动

起动时加励磁电压U f ,保持励磁电流I f 为额定值不变,电枢电压Ua 从零逐渐升高至额定值。这种起动方法的优点是起动平稳,起动中能耗小,易于实现现代化。缺点是初期投资大。

2.2串电阻起动

串电阻起动就是在起动时将一组起动电阻R 串人电枢回路,以限制起动电流,而当转数上升到额定转数后,再把用开关把电阻从电枢回路中切除。串电阻起动的优点是起动电流小;缺点是变阻器比较笨重,起动过程中要消耗很多的能量。

2.2.1无极起动

额定功率较小的电动机可采用在电枢电路内串联起动变阻器的无级起动方法起动。起动前先把起动变阻器调到最大值,加上励磁电压Uf ,保持励磁电流为额定值不变。再接通电枢电源,电动机开始起动。随着转速的升高,逐渐减小起动变阻器的电阻,直到全部切除。起动变阻器的最大电阻值RsT 是多少呢?设起动电流值为Is ,该值不得超过Imax 。由

于此时S I =ST

a a R R U ,因此求得ST R =S a I U

-a R 。a R 可以通过实测或者通过铭牌上提供的额

定值进行估算,由于在忽略0T 的情况下,P =e P =a EI ,因此在额定状态下运行时,有a R =

aN

aN

N aN I I P -U 。由于上式是在忽略0T 情况下得到的,因此用上式估算的a R 比实际值略大。2.2.2有级起动

额定功率较大的电动机一般采用分级起动的方法以保证起动过程中既有比较大的起动转矩,有使起动电流不会超过允许值。现以三级起动为例来说明起动步骤和起动过程。原理电路和机械特性如下图2.2.2-1所示:

(a )电路图

(b )特性图

图2.2.2-1

(1) 起动过程 起动步骤如下:

① 串联起动电阻R ST1、R ST2和R ST3。

起动前开关Q1、 Q2、Q3断开,使得电枢电路中串入电阻R ST1、R ST2和R ST3,加上电枢电路自身电阻a R ,电枢电路的总电阻为2R :

Ra3=Ra+R ST1+R ST2+R ST3

加上励磁电压Uf ,保持励磁电流If 为额定值不变,然后加上电枢电压Ua ,这时电动

机的机械特性如图中的人为特性Ma 。由于起动转矩T1远大于负载转矩TL 电动机拖动生产机械特性Ma 由a1向a2点移动。 ② 切除起动电阻RST3

当工作点到达a2点,即电磁转矩T 等于切换转矩T2时,合上开关Q3,切除起动电阻RST3,电枢电路的总电阻变为Ra1=Ra+RST1+RST2。此时的电动机的机械特性变为人为特性Mb ,切除RST3的瞬间,转速来不及改变,工作点由Ma 上的a2点平移到特性Mb 上的b1点,使这时的电磁转矩T 仍为T1,电动机继续加速,工作点沿特性Mb 上的b1点向b2点移动。

③ 切除起动电阻RST2

当工作点到达b2点,即电磁转矩T 又等于切换转矩T2时合上开关Q2切除起动电阻RST2,电枢电路的总电阻变为Ra1=Ra+RST1。机械特性变为固有特性Mc 。工作点由b2平移至c1点使得这时的电磁转矩T 正好等于T1,电动机继续加速,工作点沿人为特性Mc 由c1点到c2点。

④ 切除起动电阻RST1

当工作点到达c2点,即电磁转矩T 又等于切换转矩T2时合上开关Q1。切除起动电阻RST1,电枢电路的总电阻变为Ra0=Ra 。机械特性变为固有特性Md 。工作点由c2平移至d1点使得这时的电磁转矩T 正好等于T1,电动机继续加速,工作点沿人为特性Md 由d1点经d2点,最后稳定运行在p 点。整个起动过程结束. (2)他励直流电动机起动电阻的计算 ① 选择起动电流1I 和切换电流2I :

I 1=(1.5~2.0)I aN

I 2=(1.1~1.2)I L

② 求出起切电流(转矩)比:β=2

1

I I ③ 确定起动级数m :

m=βlg R R lg a am =β

lg I R U lg 1

a aN

式中,R am 为m 级起动时的电枢起动总电阻

R am = U aN /I 1=βm R a0=βm R a

βm =R am /R a

④ 重新计算 β,校验 I 2 是否在规定的范围内 若m 是取相近整数,则需重新计算β

β=m

a am R R =m 1

a aN

I R U 根据重新求得的β,重新求出I 2并校验是否在所规定范围内。若不在规定范围内,需调整

I 1或加大起动级数m ,重新计算β和I 2,直到满足要求为止。 公式推导,即:

b2E = c1E ,b2n =c1n aN U -a1R 2I = aN U -a0R 1I

a1R 2I = a0R 1I a1R =βa0R

同理,由a2n = b1n 可得 :

a2R =βa1R =2βa0R

对于 m 级起动,有:

am R =m βa0R

⑤求出各级起动电阻:

STi R =(i β-1-i β)a R i=1,2,…,m

3选择转子串电阻起动方式,按给定参数计算各级起动电阻

一台Z3系列电动机,已知PN=30kW ,UaN=220V ,IaN=158.6A 。nN=1000r/min 。Ra=0.194 (1)选择I1和I2。

I1=(1.5~2.0)IaN=(1.5~2.0)×158.6=(237.9~317.2)A I2=(1.1~1.2)IaN=(1.1~1.2)×158.6=(174.46~190.32)A 选择I1=295A ,I2=180A (2)求出起切电流比β

β=

2

1

I I =1.64 (3)起动级数m

am R =1aN I U =0.75Ω m=β

lg R R lg a am =2.73

取m=3。

(4)重新计算β,校验I 2

β=m

a am R R =1.57Ω 2I =β

1I

=187.90A I 2在规定的范围内。 (5)计算各级起动电阻

RST1=(β-1)Ra=(1.57-1)×0.194Ω=0.111Ω RST2=(β2-β)Ra=(1.572-1.57)×0.194Ω=0.1736Ω RST3=(β3-β2)Ra=(1.573-1.572)×0.194Ω=0.273Ω

他励直流电动机的起动方法:

1 选择起动电流I

1和切换电流I

2

为保证起动转矩T

1对应的电流I

1

不超过最大允许电枢电流Imax应选择I

1

=(1.5~2.0)I

aN

对应的转矩T

1=(1.5~2.0)T

N

为保证一定加速转矩,减少起动时间,一般选择切换转矩T

2=(1.1~1.2)T

N

对应的电流

为I

2=(1.1~1.2)I

L

2求出起切电流比

3确定起动级数

4 若m取相近整数,则重新计算β,并重新求出I

2

,校验是否在规定范围之内。若不在规

定范围内,则需重新调整I

1或加大起动级数m,重新计算β和I

2

,直到满足条件为止。

5 求出各级电阻

此次的电机与拖动课程设计已经完成,通过这次设计,使我对电机与拖动这门课有了更深层次的理解。电机是实现能量转换和信号转换的电磁装置。在课程设计过程中,查阅大量的资料,从中我学到了更多课本中学不到的知识和技能。从中我有了以下几点收获:(1)有利于我们学习能力的提高。这里所说的学习能力包括获取资料的能力、理解前人思路的能力、系统设计能力、动手能力、分析排除故障能力、表达能力等很多方面。

(2)有利于我们团队精神的培养。在课堂之外实际的工作中,我们一般都要与人合作共同完成某一项目,这就非常需要团队精神,而这一点在课堂常规教学中得到的锻炼是很有限的。在设计中必须互相信任、互相配合、分工合作。在顺境时小组成员要相互提醒保持冷静,逆境时要相互鼓励共度难关,出现问题时不能相互埋怨。这些与课堂教学强调独立性是有明显区别的。

(3)有利于我们心理素质的锻炼。课程设计时间决定了设计结果的产生会有很大的不确定性,一个极其偶然的失误都会导致最终的不理想结果,因此需要参赛者具备良好的心理素质,全心全意投入紧张激烈的设计,并且以一颗平常心面对最终的结果。

参考文献

[1] 唐介.电机与拖动.第二版.北京:高等教育出版社,2007

[2].周定颐. 电机及电力拖动.北京:机械工业出版社,1987

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[4].张葆钰,沈毓敏. 电机及拖动基础习题与解答.上海:上海科学技术文献出版社,1982

[5].顾绳谷. 电机及拖动基础(上册).北京:机械工业出版社,1980

[6]《电机与拖动》,杨天明编著,中国林业出版社出版社,2008

[7]《电机与拖动基础》,杨文焕编著,西安电子科技大学出版社,2008

[8]《电机与拖动》,戴文进编著,清华大学出版社,2008

他励直流电动机串电阻启动的设计15613

题目 他励直流电动机串电阻启动的设计 专业:电气工程及其自动化 班级:13电牵1班 姓名:贤第 学号:20130210470103

Pan=200kw ;Uan=440v ;Ian=497A ;nN=1500r/min;Ra=0.076Ω; 采用分级启动,启动电流最大不超过2Ia N,,求各段电阻值,并且求出切除电阻时的瞬时转速和电动势,并作出机械特性曲线,对启动特性进行分析。 三、设计计划 第1天查阅资料,熟悉所选题目; 第2天根据基本原理进行方案分析; 第3天整理思路,按步骤进行设计; 第4天整理设计说明书; 第5天准备答辩; 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。

摘要 他励直流电动机启动时由于电枢感应电动势Ea =CeΦn = 0 ,最初启动电流IS =U/Ra,若直接启动,由于Ra很小,ISt会十几倍甚至几十倍于额定电流, 无法换向,同时也会过热,因此不能直接启动。 要限制启动电流ISt的大小可以有两种方法:降低电枢电压和电枢回路串接附加电阻。本文仅以他励直流电动机的串电阻启动为主题进行详细的阐述。 在实际中,如果能够做到适当选用各级启动电阻,那么串电阻启动由于其启动设备简单、 经济和可靠,同时可以做到平滑启动,因而得到广泛应用。但对于不同类型和规格的直流电动机,对启动电阻的级数要求也不尽相同。 关键词:他励直流电动机;启动电流;串电阻启动; 目录 引言 (5) 1 直流电动机 (7) 1.1直流电动机的工作原理 (7) 1.2直流电动机的分类 (7) 1.3他励直流电机工作原理 (8)

实验二、他励直流电动机(一)

实验二直流并励电动机实验(一) 一、实验目的 1、掌握用实验方法测取直流并励电动机的工作特性和机械特性。 二、预习要点 1、什么是直流电动机的工作特性和机械特性? 三、实验项目 1、工作特性和机械特性 保持U=U N和I f=I fN不变,测取n、T2、η=f(I a)、n=f(T2)。 四、实验方法 1 2、屏上挂件排列顺序 D31、D42、D51、D31、D44、D55-3 3、并励电动机的工作特性和机械特性 1)按图2-1接线。校正直流测功机 MG按他励发电机连接,在此作为直流电动机M的 负载,用于测量电动机的转矩和输出功率。R f1选用D44的1800Ω阻值。R f2 选用D42 的900Ω串联900Ω共1800Ω阻值。R 1用D44的180Ω阻值。R 2 选用D42的900Ω串 联900Ω再加900Ω并联900Ω共2250Ω阻值。 2)检查接线是否正确。选择好各电压表和电流表的量程。将M的磁场调节电阻R f1调至最小值,电枢串联起动电阻R1调至最大值,测功机的励磁电阻Rf2调到最大,R2调到最大。对D55-3挂件进行功能选择。闭合开关S后进行电机的起动。

图2-1 直流并励电动机接线图 3)M 起动正常后,将其电枢串联电阻R 1调至零,调节电枢电源的电压为220V ,调节校正直流测功机的励磁电流I f2为校正值(100 mA ),再调节其负载电阻R 2和电动机的磁场调节电阻R f1,使电动机达到额定值:U =U N ,I =I N ,n =n N 。此时M 的励磁电流I f 即为额定励磁电流I fN 。 4)保持U =U N ,I f =I fN ,I f2为校正值不变的条件下,逐次减小电动机负载(增加R2), 直到空载(断开开关S )。测取电动机M 的电枢电流I a ,转速n ,转矩T2、输出功率P2和校正电机的负载电流I F 。共取数据9-10组,记录于表7-1中。 五、实验报告 1、由表2-1计算出P 1和η,并绘出n 、T 2、η=f (I a )及n =f (T 2)的特性曲线。 电枢电源 励磁电源I 2

他励直流电机串电阻启动

他励直流电动机串电阻启动仿真一、工作原理 电动机的起动是指电机合上电源后,从静止状态加速到所要求的稳定转速时的过程。起动时把电动机电枢直接加上额定电压是不允许的,因为在起动前,电机转速为零,由电枢电势公式可知,Ea也为零,电枢绕组电阻Ra又很小,若此时加上额定电压,会引起过大的起动电流Is,Is = UN/Ra,其值可达额定值的10~20倍。这样大的启动电流会产生强烈火花,甚至烧毁换向器;还会加剧电网电压的波动,影响同一电网上其他设备的正常运行,甚至可能引起电源开关跳闸。 直流电动机在电枢回路中串联电阻起动是限制起动电流和起动转矩的有效方法之一。建立他励直流电动机电枢串联电阻起动的仿真模型,仿真分析其串联电阻起动过程,获得起动过程的电枢电流、转速和电磁转矩的变化曲线。 二、参数计算 有一台他励直流电动机,参数如下: PN=100KW UaN=440V IaN=497A

nN=1500r/min Ra=0.076Ω 若采用串电阻启动,所串电阻计算如下: (1)选择I1和I2 I1=(1.5~2.0)IaN=(1.5~2.0)497A=(745.5~994)A I2=(1.1~1.2)IaN=(1.1~1.2)497A=(546.7~596.4)A 选择I1=850A ,I2=550A (2)求出起切电流比β 5.1550 85021===I I β (3)求出启动时的电枢电路电阻Ram Ω=Ω==518.0850 4401I U R aN am (4)求出启动级数m 74.45 .1lg 076.0518.0lg lg lg ===βa aN R R m 故取m=5 (5)重新计算β,校验I 2

他励、串励、并励、复励直流电动机的机械特性_及其工作特性与应用领域1

他励、串励、并励、复励直流电动机的机械 特性,及其工作特性与应用领域 一、他励直流电动机的机械特性,及其工作特性与应用领域 图中:n0为理想空载转速 n’0是实际空载转速。 他励电机的机械特性曲 线斜率小,机械硬度高。 他励直流电动机工作特性 1. 转速特性 2. 转矩特性 T T C C '=Φ 3. 效率特性 a a e e R U n I C C = + Φ Φ e T a T a T C I C I '==Φ2Fe mec Cuf a a a c 21a f 2Δ100%1() p p p I R I U P P U I I ??++++η= ?=- ?? +? ?

应用领域 他励电动机常用于转速不受负载影响又便于在大范围内调速的生产机械。如大型车床、龙门刨床。 二、串励直流电动机的机械特性, 串励电动机的机械特性为双曲线, 转速随转矩的增加而下降速率很快,称为软特性 Rj=0为自然机械特性 Rj不等于零为人工机械特性 工作特性

电动势平衡方程式 电动势公式 转矩平衡方程式 转矩公式 (其中,R fc 为串励绕组电阻) 应用领域 串励电机因转速可调范围广,启动扭矩大的特点被广泛的应用于电动工具,厨房用品,地板护理产品领域。 a e a a E C n C I n '==Φe 20 T T T =+2e T a T a T C I C I '==Φa e f C C K '=T T f C C K '=2e 200 602πP T T T T n =+=+?

三、并励直流电动机的机械特性 n0为理想空载转速,与端电压有关, 直线斜率k<0,表明n是T的减函数, 其下降速率与调节电阻Rj大小有关。 Rj=0为自然机械特性 Rj不等于零为人工机械特性 Rj=0时,特征曲线接近于水平线,表示硬特性。即硬度高。工作特性

直流电机串电阻启动(DOC)

指导教师评定成绩: 审定成绩: 重庆邮电大学移通学院 课程设计报告 设计题目:直流电机的串电阻启动过程设计 学校: 学生姓名: 专业: 班级: 学号: 指导教师: 设计时间:年月 重庆邮电大学移通学院

目录 一、直流电动机的综述 (4) 1.1直流电动机的基本工作原理 (4) 1.2直流电动机的分类 (5) 1.3直流电动机的特点 (5) 二、他励直流电动机 (5) 2.1他励直流电动机的机械特性 (5) 2.2固有机械特性与人为机械特性 (6) 三、他励直流电动机的起动 (7) 3.1直流电动机的启动过程分析 (8) 3.2他励直流电动机起动电阻的计算 (9) 四、设计内容 (10) 五、结论 (11) 六、心得体会 (12) 七、参考文献 (12)

一、直流电动机的综述 1.1直流电动机的基本工作原理 图1 是一台最简单的直流电动机的模型,N和S是一对固定的磁极(一般是电磁铁,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弧形铜片上,弧形铜片称为换向片,它们的组合体称为换向器。在换向器上放置固定不动而与换向片滑动接触的电刷A和B,线圈abcd通过换向器和电刷接通外电路。电枢铁心、电枢线圈和换向器构成的整体称为电枢。 如果将电源正负极分别接电刷A和B,则线圈abcd中流过电流。在导体ab中,电流由a 流向b,在导体cd中,电流由c流向d,如图(a)所示。载流导体ab和cd均处于N和S 极之间的磁场当中,受到的电磁力的作用。用左手定则可知,载流导体ab受到的电磁力F 的方向是向左的,力图使电枢逆时针方向运动,载流导体cd受到的电磁力F的方向是向右的, 也是力图使电枢逆时针方向运动,这一对电磁力形成一个转矩, 即电磁转矩T,其方向为逆时针方向,使整个电枢沿逆时针方向转动。当电枢转过180°, 导体cd转到N极下,ab转到S极上,如图(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,再从电刷B流出。用左手定则判别可知,导体cd受到的电磁力的方向是向左的,ab受到的电磁力的方向是向右的,因而电磁转矩的方向仍是逆时针方向,使电枢沿逆时针方向继续转动。当电枢在转过180°,就又回到图(a)所示的情况。这就是直流电动机的基本工作原理。

直流电动机串电阻分级启动仿真实验设计

直流电动机串电阻分级启动仿真实验 电路图搭建: 如果电动机直接启动的话,设置Step1/ Step2 /Step3的起始值为0,并且step time 设为0,也就是在0时刻开始以后一直都为0值,也就是三个电阻开关保持闭合,使所串电阻短路,仿真得到转速和电枢电流的启动图形: 可以发现,启动电流在很短的时间里就冲击到很大的值,我们将电流波形横坐标和纵坐标分别放大看看: 从图中可以看到,在时间约为0.08s时刻电流冲击到了大约1840A,这很显然不符合要求,电机一启动就烧,或者启动瞬间熔断丝就烧断。

如果这时候串一个1Ω的电阻,也就是讲三个电阻值都串进电路,设置Step1/ Step2 /Step3的step time 设置为20s,得到以下波形: 可以发现启动电流变小了很多,在200A左右,这也就满足启动电流限制的要求了,但是串联的电阻不能一直在电路中,这样会造成能量损耗,因为虽然电阻很小,但是电流很大,电流平方得到损耗电功率就很大了,即使是在额定运行时,额定电流大约在88.8A,而且我们还发现在时间t=10s时刻,电机还没有达到额定运行状态,也就是启动过程太慢,这主要是串了启动电阻的原因。

现在我们采用分级启动,下次电阻降低是在电流约为额定的1.2倍时,这样我们选t=3.5s时,把串的0.518Ω的电阻去掉,使所串电阻为0.482Ω,设置step3的step time 为3.5s,得到如下仿真图: 可以发现电流会在3.5s时又有一个冲击电流,大约是210V左右,一般也能满足要求, 也就是说,二次所串的电阻0.482欧姆能够满足要求,现在我们试试如果去掉0.838Ω的电阻,只剩一只0.162Ω时仿真的波形: 很显然看出,在时间3.5s时刻,冲击电流很大,大约460V(底下的放大波形可以清楚地看出),这也就不能满足电机的启动电流的要求。所以我们在去电阻时候要选择大小,不能一次性完全去掉,而是一次一次的分级去掉。下面就是我们进行的第二次去电阻。

实验一 他励直流电动机的起动与调速

上海开放大学 电气传动技术及应用 实验一他励直流电动机的起动与调速 实验报告 分校:_____ _____ 班级:__________________ 学生姓名:__________________ 学号:__________________ 实验成绩:__________________ 批阅教师:__________________ 实验日期年月日

实验一他励直流电动机的起动与调速 一、实验目的 1、学习电机实验的基本要求与安全操作注意事项。 2、认识在直流电机实验中所用的电机、仪表、变阻器等组件及使用方法。 3、熟悉他励电动机(即并励电动机按他励方式)的接线、起动、改变电机转向与调速的方法。 二、实验项目 1、了解DD01电源控制屏中的电枢电源、励磁电源、校正过的直流电机、变阻器、多量程直流电压表、电流表及直流电动机的使用方法。 2、用伏安法测直流电动机和直流发电机的电枢绕组的冷态电阻。 3、直流他励电动机的起动、调速及改变转向。 三、实验设备及控制屏上挂件排列顺序 1 2、控制屏上挂件排列顺序 D31、D42、D41、D51、D31、D44 四、实验说明及操作步骤 1、由实验指导人员介绍DDSZ-1型电机及电气技术实验装置各面板布置及使用方法,讲解电机实验的基本要求,安全操作和注意事项。 2、用伏安法测电枢的直流电阻

图1-1 测电枢绕组直流电阻接线图 (1)按图1-1接线,电阻R 用D44上1800Ω和180Ω串联共1980Ω阻值并调至最大。A 表选用D31直流、毫安、安培表,量程选用5A 档。开关S 选用D51挂箱。 (2)经检查无误后接通电枢电源,并调至220V 。调节R 使电枢电流达到0.2A (如果电流太大,可能由于剩磁的作用使电机旋转,测量无法进行;如果此时电流太小,可能由于接触电阻产生较大的误差),迅速测取电机电枢两端电压U 和电流I 。将电机分别旋转三分之一和三分之二周,同样测取U 、I 三组数据列于表1-1中。 (3)增大R 使电流分别达到0.15A 和0.1A ,用同样方法测取六组数据列于表1-1中。 取三次测量的平均值作为实际冷态电阻值 ) (3 1 321a a a a R R R R ++=

串励直流电动机工作原理

串励直流电动机工作原理 一、清点人数,记考勤 二、复习上节课相关知识 三、引入新课 1、组成:由定子、转子、电刷和换向器组成,如图2所示转子(电枢):产 生电磁转矩。 转子(磁场):产生磁场。 电刷:将直流电引入到电枢中。 换向器:保证同一磁极下电流的方向一致 1 —风扇; 2 —机座; 3 —电枢;4—主磁极;5 —电刷;6 —换向器;7 —接线板;8

—出线盒;9 —换向极;10 —端盖 图2直流电动机的组成 2、电动机的工作原理 基本工作原理:通电导体在磁场中产生电磁力,使导体产生旋转运动,实现了电能与机械能的转变。 工作情况:当蓄电池电流经过电刷引入电枢后,在线圈中有电流流过,方向如图所示根据左手定则,可以确定电磁力的方向,可见线圈在电磁力的作用下沿逆时针方向旋转。当线圈旋转过半圈后,两个换向片更换了接触的电刷,流过线圈的电流也发生了改变,但是电磁力矩的方向没有改变,这样就保证了电机始终向一个方向旋转,如图3所示。 图3直流电动机的工作原理 3、电动机的工作特性工作特性:直流串励式电动机的力矩M、转速n和功率P随电 枢电流变化的规律,如图4所示

空转制动 图4直流电动机的特性 转矩特性: 定义:电动机的转矩与电动机电流之间的关系 分析: ⑴起动瞬间,制动状态,电流值最大,电枢转速为零,力矩也相应达到最大值。且力矩与电流的平方成正比,因此力矩最大,易于发动机的起动。这就是汽车采用直流串励式电动机的主要原因。 ⑵随着转速的提高,力矩不断下降。 转速特性: 定义:电动机的转速与电动机电流之间的关系分析: ⑴当电枢电流增加时,电压降Is习R增加,在磁路未饱和时,①的值也增加,故n急剧下降。 ⑵直流串励电动机另一特性:重载时转速低,可保证发动机的安全起动,而在轻载时转速高,易造成飞车

直流电动机分类

直流电动机分类 直流电动机按结构及工作原理可划分:(1)无刷直流电动机和(2)有刷直流电动机。 (1)无刷直流电动机:无刷直流电动机是将普通直流电动机的定子与转子进行了互换。其转子为永久磁铁产生气隙磁通:定子为电枢,由多相绕组组成。在结构上,它与永磁同步电动机类似。无刷直流电动机定子的结构与普通的同步电动机或感应电动机相同.在铁芯中嵌入多相绕组(三相、四相、五相不等).绕组可接成星形或三角形,并分别与逆变器的各功率管相连,以便进行合理换相。转子多采用钐钴或钕铁硼等高矫顽力、高剩磁密度的稀土料,由于磁极中磁性材料所放位置的不同.可以分为表面式磁极、嵌入式磁极和环形磁极。由于电动机本体为永磁电机,所以习惯上把无刷直流电动机也叫做永磁无刷直流电动机。 (2)有刷直流电动机可划分:(2.1)永磁直流电动机和(2.2)电磁直流电动机。 (2.1)永磁直流电动机划分:稀土永磁直流电动机、铁氧体永磁直流电动机和铝镍钴永磁直流电动机。 (2.1.1)稀土永磁直流电动机:体积小且性能更好,但价格昂贵,主要用于航天、计算机、井下仪器等。 (2.1.2)铁氧体永磁直流电动机:由铁氧体材料制成的磁极体,廉价,且性能良好,广泛用于家用电器、汽车、玩具、电动工具等领域。 (2.1.3)铝镍钴永磁直流电动机:需要消耗大量的贵重金属、价格较高,但对高温的适应性好,用于环境温度较高或对电动机的温度稳定性要求较高的场合。 (2.2)电磁直流电动机划分:串励直流电动机、并励直流电动机、他励直流电动机和复励直流电动机。 (2.2.1)串励直流电动机:电流串联,分流,励磁绕组是和电枢串联的,所以这种电动机内磁场随着电枢电流的改变有显著的变化。为了使励磁绕组中不致引起大的损耗和电压降,励磁绕组的电阻越小越好,所以直流串励电动机通常用较粗的导线绕成,他的匝数较少。 (2.2.2)并励直流电动机:并励直流电机的励磁绕组与电枢绕组相并联,作为并励发电机来说,是电机本身发出来的端电压为励磁绕组供电;作为并励电动机来说,励磁绕组与电枢共用同一电源,从性能上讲与他励直流电动机相同。 (2.2.3)他励直流电动机:励磁绕组与电枢没有电的联系,励磁电路是由另外直流电源供给的。因此励磁电流不受电枢端电压或电枢电流的影响。 (2.2.4)复励直流电动机:复励直流电机有并励和串励两个励磁绕组,若串励绕组产生的磁通势与并励绕组产生的磁通势方向相同称为积复励。若两个磁通势方向相反,则称为差复励。

直流电动机起动实验

实验一直流电动机起动实验 一、实验目的理解直流电机的工作原理,测试直流电动及直接起动的波形。说明负载转矩、转速、电流、电磁转矩之间为何具有相应的对应关系。 二、实验的主要内容 仿真一台直流并励电动机的起动过程。电动机参数为: PN =17kW, U N = 220V, n0= 3000r/min,电枢回路电阻R a =0. 0870,电枢电感La =0. 0032H,励磁回路电阻R F=181.50,电机转动惯量J=0.76 kg ?m2。 三、实验的基本原理直流电动机刚与电源接通的瞬间,转子尚未转动起来时,他励和串励电动机的电枢电流以及并励和复励电动机的输入电流称为起动电流,这时的电磁转矩称为起动转矩。一般情况下,在额定电压下直接起动时,起动电流可达电枢电流额定值的10~20倍,起动转矩也能达到额定转矩的10~20倍,这样的起动电流是换向所不允许的,而且过大的起动转矩会使电动机和它所拖动的生产机械遭受突然的巨大冲击,以致损坏传动机械和生产机械。由此可见,除了额定功率在数百瓦以下的微型直流电动机,因电枢绕组导线细、枢电阻大以及转动惯量又比较小,可以直接起动以外,一般的直流电动机是不允许采用直接起动的。 四、实验步骤 1) 建立并激电动机的仿真模型:直流电动机DCmotor 的电枢和励磁并联后由直流电源DC 供电,用Step 模块给定电动机的负载转矩,在DCmotor 的m 端连接了Demux 模块,将m 端输出的4 个信号分为4 路,以便通过示波器Scope 观察,m 端输出的转速单位为rad/s,这里使用了一个放大器(Gain), 将rad/s 转换为习惯的r/min,变换系数为:k=60/2 π =9.55。 2) 计算电动机参数: 励磁电流 励磁电感在恒定磁场控制时可取“ 0” 电枢电阻 R a =0.0870 电枢电感估算

他励直流电动机启动

运动控制系统课程设计 课题:他励直流电动机启动 系别:电气与信息工程学院 专业: 学号: 姓名: 指导教师: XX城建学院 2015年1月4日 成绩评定·

一、指导教师评语(根据学生设计报告质量、答辩情况及其平时表现综合评定)。 二、评分 课程设计成绩评定 目录

一、设计目的 (1) 二、设计要求 (1) 三、设计内容 (1) 3.1、直流电动机 (1) 3.1.1直流电动机 (1) 3.1.2直流电动机的分类 (2) 3.1.3他励直流电机工作原理 (2) 3.2 他励直流电动机的启动 (3) 3.2.1 他励直流电动机串电阻启动 (3) 3.2.2 直流电动机电枢串电阻起动设计方案 (6) 3.2.3 多级启动的规律 (7) 3.3 结论 (7) 3.4他励直流电动机串电阻起动特性分析 (8) 四、设计体会 (10) 五、参考文献 (10)

一、设计目的 通过对一个实用控制系统的设计,综合运用科学理论知识,提高工程意识和实践技能,使学生获得控制技术工程的基本训练,培养学生理论联系实际、分析解决实际问题的初步应用能力。 二、设计要求 完成所选题目的分析与设计,进行系统总体方案的设计、论证和选择;系统单元主电路和控制电路的设计、元器件的选择和参数计算;课程设计报告的整理工作。 三、设计内容 有一台他励直流电动机,已知参数如下Pan=200kw ;Uan=440v ;Ian=497A ;Nn=1500r/min;Ra=0.076Ω;采用分级启动,启动电流最大不超过2IA,,求出各段电阻值,并作出机械特性曲线,对启动特性进行分析。 他励直流电动机的启动时间虽然很短,但是如果不能采用正确的启动方法,电动机就不能正常地投入运行。为此,应对电动机的启动过程和方法进行必要的分析。 直接启动时,他励直流电动机电枢加额定电压Un,电枢回路不串任何电阻,此时由于n=0,Ea=0,所以启动电流Ist=Un/Ra,由于电枢回路总电阻Ra较小,所以Ist可以达到额定电流In的十几甚至几十倍。这样大的电流可能造成电机换向严重不良,产生火花,甚至正、负电刷间出现电弧,烧毁电刷及换向器。另外,过大的启动电流使启动转矩T st 过大,会使机械撞击,也会引起供电电网电波动,从而引起其他接于同一电网上的电气设备的正常运行,因此是不允许的。一般只有微型直流电动机,由于自身电枢电阻大,转动惯量小,启动时间短,可以直接启动,其他直流电机都不允许直接启动。 在拖动装置要求不高的场合下,可以采用降低启动电压或在电枢回路串电阻的方法。他励直流电动机在电枢回路中串电阻,具有良好的启动特性、较大的启动转矩和较小的启动电流,可以满足生产机械需要的要求。本文借助图像对整个过程及各个变量与时间的相互关系进行了描绘,对更加清楚地了解和设计他励直流电机启动的特点具有重要意义。3.1直流电动机 3.1.1直流电动机的工作原理 下图所示为最简单的直流电动机工作原理示意图。

电机与拖动课程设计---他励直流电动机串电阻启动

课程设计名称:电机与拖动课程设计 题目:他励直流电动机串电阻启动 专业:电气工程及其自动化 班级: 姓名: 学号:

直流电动机是人类最早发明和应用的一种电机。直流电机可作为电动机用,也可作为发电机用。直流电动机是将直流电能转换成机械能而带动生产机械运转的电器设备。与交流电动机相比,直流机因结构复杂、维护困难、价格较贵等缺点制约了它的发展,但是它具有良好的启动、调速和制动性能,因此在速度调节要求较要、正反转和启动频繁或多个单元同步协调运转的生产机械上,仍广泛采用直流电动机拖动。在工业领域直流电动机仍占有一席之地。因此有必要了解直流电动的运行特性。在四种直流电动机中,他励电动机应用最为广泛。 关键词:直流电机;串电阻;启动;原理;分类:机械特性;变速

1 直流电动机简介............................... 错误!未定义书签。 2 直流电机的基本结构 (1) 2.1 定子 (1) 2.2 转子.................................... 错误!未定义书签。 2.3 气隙.................................... 错误!未定义书签。 3 直流电动机的工作原理 (2) 4 直流电机的分类 (3) 5 他励直流电动机的机械特性 (5) 6 直流电机的名牌数据和主要系列 (6) 7 固有机械特性与人为机械特性 (7) 8 他励直流电动机串电阻起动 (8) 9 起动电阻的计算 (10) 10 设计得出结论 (12) 体会............................................ 错误!未定义书签。参考文献........................................ 错误!未定义书签。

他励直流电动机启动之欧阳家百创编

运动控制系统课程设计 欧阳家百(2021.03.07) 课题:他励直流电动机启动 系别:电气与信息工程学院 专业: 学号: 姓名: 指导教师: 河南城建学院 2015年 1月 4日 成绩评定· 一、指导教师评语(根据学生设计报告质量、答辩情况及其平时表现综合评定)。 二、评分 课程设计成绩评定

二、设计要求 (1) 三、设计内容 (1) 3.1、直流电动机 (1) 3.1.1直流电动机 (1) 3.1.2直流电动机的分类 (2) 3.1.3他励直流电机工作原理 (2) 3.2 他励直流电动机的启动 (3) 3.2.1 他励直流电动机串电阻启动 (3) 3.2.2 直流电动机电枢串电阻起动设计方案 (6) 3.2.3 多级启动的规律 (7) 3.3 结

论 (7) 3.4他励直流电动机串电阻起动特性分析 (8) 四、设计体会 (10) 五、参考文献 (10)

一、设计目的 通过对一个实用控制系统的设计,综合运用科学理论知识,提高工程意识和实践技能,使学生获得控制技术工程的基本训练,培养学生理论联系实际、分析解决实际问题的初步应用能力。 二、设计要求 完成所选题目的分析与设计,进行系统总体方案的设计、论证和选择;系统单元主电路和控制电路的设计、元器件的选择和参数计算;课程设计报告的整理工作。 三、设计内容 有一台他励直流电动机,已知参数如下Pan=200kw ;Uan=440v ;Ian=497A ; Nn=1500r/min;Ra=0.076Ω;采用分级启动,启动电流最大不超过2IA,,求出各段电阻值,并作出机械特性曲线,对启动特性进行分析。 他励直流电动机的启动时间虽然很短,但是如果不能采用正确的启动方法,电动机就不能正常地投入运行。为此,应对电动机的启动过程和方法进行必要的分析。 直接启动时,他励直流电动机电枢加额定电压Un,电枢回路不串任何电阻,此时由于n=0,Ea=0,所以启动电流Ist=Un/Ra,由于电枢回路总电阻Ra 较小,所以Ist可以达到额定电流In的十几甚至几十倍。这样大的电流可能造成电机换向严重不良,产生火花,甚至正、负电刷间出现电弧,烧毁电刷及换向器。另外,过大的启动电流使启动转矩Tst过大,会使机械撞击,也会引起供电电网电波动,从而引起其他接于同一电网上的电气设备的正常运行,因此是不允许的。一般只有微型直流电动机,由于自身电枢电阻大,转动惯量小,启动时间短,可以直接启动,其他直流电机都不允许直接启动。 在拖动装置要求不高的场合下,可以采用降低启动电压或在电枢回路串电阻的方法。他励直流电动机在电枢回路中串电阻,具有良好的启动特性、较大的启动转矩和较小的启动电流,可以满足生产机械需要的要求。本文借助图像对整个过程及各个变量与时间的相互关系进行了描绘,对更加清楚地了解和设计他励直流电机启动的特点具有重要意义。 3.1直流电动机

直流串励式起动机

一选择题 1、直流串励式起动机中的“串励”是指(B )。 A 吸引线圈和保持线圈串联连接 B 励磁绕组和电枢绕组串联连接 C 吸引线圈和电枢绕组串联连接 2、下列不属于起动机控制装置作用的是( B )。 A 使可动铁心移动,带动拨叉使驱动齿轮和飞轮啮合或脱离 B 使可动铁心移动,带动接触盘使起动机的两个主接线柱接触或分开 C 产生电磁力,使起动机旋转 3、永磁式起动机中用永久磁铁代替常规起动机的( B )。 A 电枢绕组 B 励磁绕组 C 电磁开关中的两个线圈 4、起动机空转的原因之一是( B )。 A 蓄电池亏电 B 单向离合器打滑 C 电刷过短 5、下列不会引起起动机运转无力的是( A )。 A 吸引线圈断路 B 蓄电池亏电 C 换向器脏污 D 电磁开关中接触片烧蚀、变形 6、在起动机的解体检测过程中,( A )是电枢的不正常现象。 A 换向器片和电枢轴之间绝缘 B 换向器片和电枢铁心之间绝缘 C 各换向器片之间绝缘 7、在判断起动机不能运转的过程中,在车上短接电磁开关端子30和端子C时,起动机 不运转,说明故障在( B )。 A 起动机的控制系统中 B 起动机本身 C 不能进行区分 8、在( A )起动机中,采用直推的方式使驱动齿轮伸出和飞轮齿圈啮合。 A 常规起动机 B 平行轴式减速起动机 C 行星齿轮式减速起动机 9、减速起动机和常规起动机的主要区别在于( C )不同。 A 直流电动机 B 控制装置 C 传动机构 10、在行星齿轮式减速起动机中,行星齿轮( B )。 A 只是围绕各自的中心轴线转动 B 沿着内齿圈公转 C 边自转边公转 11、起动机驱动轮的啮合位置由电磁开关中的( A )线圈的吸力保持。 A 保持 B 吸引 C 初级D次级 12、电动车窗中的电动机一般为( C )。 A 单向直流动电机 B 双向交流电动机 C 永磁双向直流电动机 13、车窗继电器,1、3端子间是线圈,如果用蓄电池将两端子连接,则2、4端子之间应( A ) A 通路 B 断路 C 时通时断 14、检查电动车窗左后电动机时,用蓄电池的正负极分别接电动机连接器端子后,电动机转动,互换正负极和端子的连接后,电机反转,说明( A )。 A 电动机状况良好 B 不能判断电动机的好坏 C 电机损坏 15、在电加热座椅电路图中,节温器开关断开,将会使( A )。 A 快速加热系统失效 B 低速加热系统失效 C 快速和低速加热均系统失效 16、在电动座椅中,一般一个电机可完成座椅的( B )。 A 一个方向的调整 B 两个方向的调整 C 三个方向的调整 17、每个电动后视镜的后面都有( B )电动机驱动。 A 一个 B 两个 C 四个 18、中控门锁系统中的门锁控制开关用于控制所有门锁的开关,安装在( A )。 A 驾驶员侧门的内侧扶手上 B 每个门上 C 门锁总成中 19、门锁位置开关位于( A )。

他励直流电动机的启动问题解析

他励直流电动机的启动问题解析 电动机转子从静止状态开始转动,转速逐渐上升,最后达到稳定运行状态的过程称为启动。电动机在启动过程中,电枢电流 、电磁转矩 、转速n 都随时间变化,是一个过渡过程。开始启动的一瞬间,转速等于零,这时的电枢电流称为启动电流,用 表示,对应的电磁转矩称为启动转矩,用 表示。一般对直流电动机的启动有如下要求。 (1)启动转矩足够大( > 电动机才能顺利启动)。 (2)启动电流 要限制在一定的范围内。 (3)启动设备操作方便,启动时间短,运行可靠,成本低廉。 直接启动就是在他励直流电动机的电枢上直接加以额定电压的启动方式,如下图所示。启动时,先合Q1建立磁场,然后合Q2全压启动。 启动开始瞬间,由于机械惯性,电动机转速 ,电枢绕组感应电动 势 ,由电动势平衡方程式 可知启动电流 启动转矩 上图为他励直流电动机的全压启动 显然直接启动时启动电流将达到很大的数值,将出现强烈的换向火花,造成换向困难,还可能引起过流保护装置的误动作或引起电网电压的下降,影响其他用户的正常用电;启动转矩也很大,造成机械冲击,易使设备受损。因此,除个别容量很小的电动机外,一般直流电动机是不容许直接启动的。 对于一般的他励直流电动机,为了限制启动电流,可以采用电枢回路串联电阻或降低电枢电压启动的启动方法。 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 ,电动机启动后,再逐渐切除电阻,以保证足够的启动转矩。下图为三级电阻启动控制接线和启动工作特性示意图。电动机启动前,应使励磁回路附加电阻为零,以使磁通达到最大值,能产生较大的启动转矩。 a I em T st I st T st T L T st I 0=n 0C e ==n E a Φa a a R I E U +=a N st R U I =st st I T ΦT C =st I

直流电动机工作原理

7.2.2 直流电动机工作原理与结构 图7-4 直流电动机模型 图7-4是一个最简单的直流电动机模型。在一对静止的磁极N和S之间,装设一个可以绕Z-Z'轴而转动的圆柱形铁芯,在它上面装有矩形的线圈abcd。这个转动的部分通常叫做电枢。线圈的两端a和d分别接到叫做换向片的两个半圆形铜环1和2上。换向片1和2之间是彼此绝缘的,它们和电枢装在同一根轴上,可随电枢一起转动。A和B是两个固定不动的碳质电刷,它们和换向片之间是滑动接触的。来自直流电源的电流就是通过电刷和换向片流到电枢的线圈里。

图7-5 换向器在直流电机中的作用 当电刷A和B分别与直流电源的正极和负极接通时,电流从电刷A流入,而从电刷B流出。这时线圈中的电流方向是从a流向b,再从c流向d。我们知道,载流导体在磁场中要受到电磁力,其方向由左手定则来决定。当电枢在图7-5(a)所示的位置时,线圈ab边的电流从a流向b,用表示,cd边的电流从c流向d,用⊙表示。根据左手定则可以判断出,ab边受力的方向是从右向左,而cd边受力的方向是从左向右。这样,在电枢上就产生了反时针方向的转矩,因此电枢就将沿着反时针方向转动起来。 当电枢转到使线圈的ab边从N极下面进入S极,而cd边从S极下面进入N极时,与线圈a端联接的换向片1跟电刷B接触,而与线圈d端联接的换向片2跟电刷A接触,如图7-5(b)所示。这样,线圈内的电流方向变为从d流向c,再从b流向a,从而保持在N极下面的导体中的电流方向不变。因此转矩的方向也不改变,电枢仍然按照原来的反时针方向继续旋转。由此可以看出,换向片和电刷在直流电机中起着改换电枢线圈中电流方向的作用。

实验一 他励直流电动机的起动与调速

. 上海开放大学 电气传动技术及应用 实验一他励直流电动机的起动与调速 实验报告 分校:_____ _____ 班级:__________________ 学生姓名:__________________ 学号:__________________ 实验成绩:__________________ 批阅教师:__________________ 实验日期年月日

实验一他励直流电动机的起动与调速 一、实验目的 1、学习电机实验的基本要求与安全操作注意事项。 2、认识在直流电机实验中所用的电机、仪表、变阻器等组件及使用方法。 3、熟悉他励电动机(即并励电动机按他励方式)的接线、起动、改变电机转向与调速的方法。 二、实验项目 1、了解DD01电源控制屏中的电枢电源、励磁电源、校正过的直流电机、变阻器、多量程直流电压表、电流表及直流电动机的使用方法。 2、用伏安法测直流电动机和直流发电机的电枢绕组的冷态电阻。 3、直流他励电动机的起动、调速及改变转向。 三、实验设备及控制屏上挂件排列顺序 1 2、控制屏上挂件排列顺序 D31、D42、D41、D51、D31、D44 四、实验说明及操作步骤 1、由实验指导人员介绍DDSZ-1型电机及电气技术实验装置各面板布置及使用方法,讲解电机实验的基本要求,安全操作和注意事项。 2、用伏安法测电枢的直流电阻

图1-1 测电枢绕组直流电阻接线图 (1)按图1-1接线,电阻R 用D44上1800Ω和180Ω串联共1980Ω阻值并调至最大。A 表选用D31直流、毫安、安培表,量程选用5A 档。开关S 选用D51挂箱。 (2)经检查无误后接通电枢电源,并调至220V 。调节R 使电枢电流达到0.2A (如果电流太大,可能由于剩磁的作用使电机旋转,测量无法进行;如果此时电流太小,可能由于接触电阻产生较大的误差),迅速测取电机电枢两端电压U 和电流I 。将电机分别旋转三分之一和三分之二周,同样测取U 、I 三组数据列于表1-1中。 (3)增大R 使电流分别达到0.15A 和0.1A ,用同样方法测取六组数据列于表1-1中。 取三次测量的平均值作为实际冷态电阻值 ) (3 1 321a a a a R R R R ++=

他励直流电动机串电阻的设计

淮阴工学院 课程设计说明书 作者: 学号: 学院: 机械工程学院 专业: 机械电子工程 题目: 他励直流电动机串电阻启动的设计指导者:

绪论 (1) 1直流电动机 (2) 1.1直流电动机的工作原理 (2) 1.2直流电动机的分类 (2) 1.3直流电动机的工作原理 (2) 2他励直流电动机 (4) 2.1他励直流电动机的机械特性 (4) 2.2他励直流电动机的启动 (5) 2.21对启动的要求 (5) 2.22电枢回路串电阻启动 (5) 2.3直流电动机电枢串电阻启动设计方案 (8) 2.31分级启动主回路和控制回路以及相关电器元件 (10) 2.32启动特性曲线 (10) 3设计体会 (11) 4参考文献 (12)

绪论 直流他励电动机控制器的优点是,线路无需切换即可实现牵引与制动的转换,带载能力强,防空转性能好。但是,如果不能掌握正确的启动方法,电机还是不能正常运行的。下面,我们就要对电机的启动过程和方法做一些必要的分析。 由于启动瞬间n=0,电枢电动势0=Φ=n K E e ,而电枢电阻有很小,所以启 动电流R U n =st I 将达到很大的数值。过大的启动电流,会引起电网电压的波动,影响其他用户的正常用电,并且会使电动机轴上受到很大的冲击。这种不采取任何措施就直接把电动机加上额定电压的启动办法,称为直接启动。处个别容量很小的电动机可以直接采用外,一般直流电动机不允许直接启动【1】。 在拖动装置要求不高的场合下,可以采用降低启动电压或在电枢回路串电阻的方法【2】。本文对他励直流电机进行细致的介绍,用图片与文字相结合的方式 对他励直流电机工作时过程中的变量与时间的关系进行描绘,使我们更加清楚的了解他励直流电机的工作原理。

直流电动机串电阻起动分析与设计

一、设计题目 直流电动机串电阻起动分析与设计 二、设计任务 一台Z4他励直流电动机,P aN=200kW,U aN=440V,I aN =497A,n N =1500r/min,Ra=0.076Ω。 采用分级起动,起动电流最大值不超过2I aN,试求各段电阻值,并求切除电阻时的瞬时转速和电动势,并做出机械特性图,对起动特性进行分析。 摘要 此文主要围绕他励直流电动机电枢回路串电阻分级起动设计方案进行分析,首先对直流电动机的基本工作原理以及其基本结构进行简单介绍,之后对直流电机的机械特性进行分析,主要分析了电枢回路串电阻时的人为机械特性、降低电源电压时的人为机械特性以及减弱励磁磁通时的人为机械特性。对他励直流电动机的降低电枢电压起动以及增加电枢电阻起动进行分辨,最后进行电枢回路串电阻启动过程分析及其计算,最后设计了他励直流电动机电枢回路串电阻分级起动方案。 关键词:他励直流电动机电枢串电阻启动机械特性

目录 1直流电动机的基本工作原理 (1) 2直流电动机的基本结构 (1) 2.1定子部分 (1) 2.2转子部分 (2) 2.3直流电机的铭牌数据 (2) 3直流电机的励磁方式 (3) 4直流电动机特点 (4) 5直流电机的机械特性 (4) 5.1电枢回路串电阻时的人为机械特性 (4) 5.2降低电源电压时的人为机械特性 (4) 5.3减弱励磁磁通时的人为机械特性 (5) 6他励直流电动机 (6) 6.1他励直流电动机的机械特性 (6) 6.2机械特性方程式 (6) 6.3固有机械特性与人为机械特性 (7) 7他励直流电动机的起动 (7) 7.1降低电枢电压起动 (8) 7.2增加电枢电阻起动 (8) 7.2.1电枢回路串电阻启动过程分析 (8) 7.2.2电枢回路串电阻起动电阻的计算 (9) 8他励直流电动机电枢回路串电阻起动设计方案 (10) 结论 (12) 参考文献 (14)

他励直流电动机的启动

实验报告 实验名称他励直流电动机的启动指导教师 实验类型验证实验学时 2 实验时间2015年10月29 日 一、实验目的 1、学习电机实验的基本要求与安全操作注意事项。 2、认识在直流电机实验中所用的电机、仪表、变阻器等组件及使用方法。 3、熟悉他励电动机(即并励电动机按他励方式)的接线、启动、改变电机转向的方法。 二、预习要点 1、如何正确选择使用仪器仪表。特别是电压表电流表的量程。 2、直流电动机启动时,为什么在电枢回路中需要串接启动变阻器? 不串接会产生什么严重后果? 3、直流电动机启动时,励磁回路串接的磁场变阻器应调至什么位置? 为什么? 若励磁回路断开造成失磁时,会产生什么严重后果?

三、实验项目 1、了解电源控制屏中的电枢电源、励磁电源、校正过的直流电机、变阻器、多量程直流电压表、电流表及直流电动机的使用方法。 2、直流他励电动机的启动、调速及改变转向的方法。 四、实验步骤 1、由实验指导老师介绍电机及电气技术实验装置各面板布置及使用方法,讲解电机实验的基本要求,安全操作和注意事项。 2、直流仪表、转速表和变阻器的选择 直流仪表、转速表量程是根据电机的额定值和实验中可能达到的最大值来选择,变阻器根据实验要求来选用,并按电流的大小选择串联、并联或串并联的接法。 (1)电压量程的选择 如测量电动机两端为220V的直流电压,选用直流电压表为500V或1000V 量程档。 (2)电流量程的选择 选用安培表测量电枢电流,选用毫安表测量励磁电流。 (3)电机额定转速为1500r/min,转速表选用激光转速测量表。 (4)变阻器的选择 测量各个变阻器的最大值,选择合适的变阻器作为发电机负载电阻与励磁电阻、电动机启动电阻与励磁电阻。 3、他励直流电动机启动步骤 (1)按图1.1接线,检查电表的极性(+,-)是否正确,量程是否正

直流串励电动机

直流串励电动机 一.实验目的 1.用实验方法测取串励电动机工作特性和机械特性。 2.了解串励电动机起动、调速及改变转向的方法。 二.预习要点 1.串励电动机与并励电动机的工作特性有何差别。串励电动机的转速变化率是怎样定义的? 2.串励电动机的调速方法及其注意问题。 三.实验项目 1.工作特性和机械特性 在保持U=U N的条件下,测取n、T2、η=f(I a)以及n=f(T2)。 2.人为机械特性 保持U=U N和电枢回路串入电阻R1=常值的条件下,测取n=f(T2)。 3.调速特性 (1)电枢回路串电阻调速 保持U=U N和T2=常值的条件下,测取n=f(U a)。 (2)磁场绕组并联电阻调速 保持U=U N、T2=常数及R1=0的条件下,测取n=f(I f)。 四.实验设备及仪器 1.MEL系列电机教学实验台主控制屏(MEL-I、MEL-IIA、B) 2.电机导轨及测功机、转矩转速测量(MEL-13) 3.可调直流稳压电源(含直流电压、毫安、安倍表) 4.直流电压、毫安、安倍表(MEL-06)

压电流 V1、V2:直流电压表,分别位于直流电源和MEL-06 A1、A2:直流电流表,分别位于直流电源和MEL-06 R1、R f:分别采用MEL-04两只90Ω电阻相串联。 M:直流串励电动机M02 G:涡流测功机 I S:测功机可调励磁电源,位于MEL-13,通过航空插座和测功机相连。 开关S选用MEL-05 1.串励电动机的工作特性和机械特性。 a.由于串励电动机不允许空载起动,所以测功机“转矩设定”电位器顺时针转过一定角度,即给串励电动机施加一定负载(MEL-13的开关设置同实验三) b.调节直流串励电动机M的电枢串联起动电阻R1和磁场调节电阻R f到最大值,断开开关S,按实验一方法起动直流电源,并观察转向是否正确。 c.电机运转后,调节R1至零,调节可调直流稳压电源使电动机的电枢电压U=U N=220V,同时调节测功机“转矩设定”电位器,使电机电枢电流I=1.2I N。 d.在保持U1=U N的条件下,逐次减小负载直至n<1.5n N为止,每次测取I、N、T2,共取6-7组数据填入表1-10中。 表1-10 U e.若要在实验中使串励电动机M停机,须将电枢回路的串联起动电阻R1调回到最大值,断开直流电源。 2.测取电枢串电阻后的人为机械特性。 a.按前述方法起动串励电动机M后,调节可调直流稳压电源至220V,并同时调节串入电枢的电阻R1和测功机“转矩设定”电位器旋钮,使电机的电枢电流I=I N,转速n=0.8n N。 b.保持此时的R1不变和U=U N,逐次减小电动机的负载,直至n≤1.5nN为止,每次测取U2、I、n、T2,共取6-7组数据填入表1-11 中。

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