电机与拖动课程设计指导书

一直流电机的简介及结构（一）直流电机简介直流电机是生产和使用直流电能的机电能量转换装置。

将机械能转换为直流电能的，称为直流发电机；将电能追安环为机械能的，称为直流电动机。

直流电动机具有调速性能好、启动和制动转矩大、过载能力强等优点，因此广泛应用于启动和调速要求较高的机械上。

例如：轧钢机、机床、电车、电器轨道牵引、挖掘机械、纺织机械等。

直流发电机可以作为各种直流电源。

例如直流电动机的电源、同步电机的励磁电源、以及化学工业方面用于电解电镀的抵押大电流直流电源等。

在本次设计中只介绍和说明直流电动机，不介绍直流发电机。

与交流电机相比，直流电机的主要缺点是换向问题，它限制了直流电机的极限容量，又使得直流电机的结构复杂，消耗较多的有色金属，维护比较麻烦，致使直流电机的应用受到一定的限制。

不过，虽然如此，可是随着电子技术的发展，可控硅整流电源在生产上的应用越来越广泛，虽然使直流发电机的受到威胁，可是却会使直流电动机在应用中更为广泛。

（二）直流电机的结构直流电机由静止的钉子和旋转的转子两大部分组成。

定转子之间有一定的空隙，称为气隙。

定子的作用是产生磁场和对电机的机械支撑，主要由主磁极、换向极、机座、端盖、电刷装置等部件组成。

转子的作用是产生电枢感应电动势或电磁转矩，主要由电磁铁芯、电枢绕组、换向器、转轴和风扇等部件组成。

如下图1-2所示：图1-1 直流电机装配结构图1—换向器 2—电刷装置 3—机座 4—主磁极 5—换向极 6—端盖 7—风扇 8—电枢绕组 9—电枢铁心1 定子部分①主磁极（简称主极）主磁极用来产生气隙磁场并且在电枢表面外的气隙空间里产生一定形状分布的气息磁密。

主磁极由主机铁芯和励磁线圈组成，主极铁芯和由1—1.5mm厚的低碳钢板冲成一定形状，然后叠压用铆钉铆在一起，上面套上是实现绕制好的励磁线圈，整个磁极用螺钉固定在机座内表面上。

为了减小气隙中的有效磁通的磁阻，改善气隙磁密的分布，磁极分为两部分，较宽的部分成为极靴，较窄的部分称为极身，这样还可以时励磁绕组牢固的套在磁极上，如图1-2所示。

电机与拖动技术基础篇第三版课程设计课程背景电机和拖动技术是机械、电气等领域必不可少的基础技术之一。

随着科技进步和各行业的发展，对电机和拖动技术的需求越来越高，掌握该技术将有助于学生在就业市场上获得更广阔的发展空间。

本课程拟帮助学生了解电机和拖动技术的基本原理，掌握电机的分类、特性以及调速、制动等方面的应用，培养学生的实际应用能力。

课程目标•了解电机的工作原理；•掌握电机的分类、特性以及调速、制动等方面的应用；•学会对电机进行检修、维修和故障排除；•熟悉拖动技术的基本原理；•学会拖动技术的控制；•锻炼学生的实际操作能力和应用能力。

教学内容章节内容第一章电机概述第二章电机的分类第三章电机的特性第四章电机的调速章节内容第五章电机的制动第六章电机的检修与维修第七章拖动技术概述第八章拖动技术的控制第九章案例分析教学方法•理论课程：通过讲述基本原理、应用技巧和经验的方法，教会学生掌握基本理论知识和应用技能；•实践课程：通过实验、模拟等实际操作，让学生在实践中掌握技能，提高操作技能和应用能力；•课程辅导：给予同学们必要的课后辅导。

对于理解不透彻、技能操作不熟练等问题，提供及时的指导和帮助。

课程要求•理论课程的考核方式：闭卷笔试；•实践课程的考核方式：开放式操作考试；•每个同学必须参加所有的课堂和实验；•勤奋认真学习，提高研究与应用能力；•遵守课堂纪律，行为规范。

教材和参考书目•电机与拖动技术基础篇，第三版，李华山主编•电机原理与应用，裘德·哈齐文，高道明著•电机技术，蔡诚华主编•电机控制技术，贺亚平主编实验设备和材料编号实验设备数量1 单相感应电机实验装置1台2 三相异步电动机实验装置1台3 直流电动机实验台1台4 电机综合性能测试仪1台5 变频调速实验装置1台6 电机故障模拟排除实验装置1台7 拖动控制实验台1台8 实验用电器元件若干课程进度安排•第一周：电机概述、电机的分类、电机的特性；•第二周：电机的调速、电机的制动、电机的检修与维修；•第三周：拖动技术概述、拖动技术的控制；•第四周：案例分析与答疑。

《电机与拖动课程设计》指导书及任务书2013年1月5日一、课程设计任务及要求1．根据设计题目要求并查阅参考资料，正确选择设计方案；2．确定电机及其拖动系统的总体结构，根据任务书要求设计硬件电路并计算参数；3．根据设计硬件电路，验证设计方案，验证方法可采取仿真或测试；4．编写完整的设计说明书、设计小结。

二、课程设计内容：本课程设计主要包括以下六个方面内容：1）拖动系统分析；2）电机选型设计；3）电机容量选择；4）相关参数校验；5）控制电路设计。

三、课程设计参考题目题目一：提升料车电机拖动系统设计【题目说明】拖动对象为一料车提升系统。

右图所示，料车在轨道下部装料，装完料后提升至上部料仓卸载。

装料时间为3分钟，卸载时间不计，提升及下放速度最大值不超过0.4米/秒，料仓距轨道底部15米，料车自重40公斤，每次装料100公斤，企业每天分三班工作，每班提升25次，提升为接班后即开始至提升25次结束。

系统提升使用钢丝绳，钢丝绳轮的直径为0.4米。

工作现场只有三相四线制380v交流电源，电网最大电压波动5%，通风良好，环境干燥，现场无防爆要求。

【设计任务及要求】1）要求电机拖动系统能够可靠工作，电机温升在允许范围内。

2）设三个手动操作按钮控制电机运转，即提升、下放、停止。

3）系统应能实现在提升到轨道顶部和下放到底部时自动停止。

【设计指导】为简化设计，提升系统钢丝绳重量及摩擦阻力均可不计。

设计时要先算出负载转矩，可根据提升速度、电机速度选择减速机。

选择电机时要先确定电机类型，确定电机容量，然后还要考虑是否需要校验起动转矩、电机温升等。

电气控制系统要设计为能够实现自锁功能。

对料车提升到轨道顶部和下放到底部时自动停止问题，建议选择行程开关，通过行程开关的常开或常闭触点来设计控制电路。

题目二：离心式风机电机拖动系统设计【设计说明】离心式风机右图所示，在工作中，气流由风机轴向进入叶片空间，然后在叶轮的驱动下一方面随叶轮旋转；另一方面在惯性力的作用下提高能量，沿半径方向离开叶轮，靠产生的离心力来做功的风机称为离心式风机。

《电机及拖动基础》课程设计任务书一、设计课程题目单相变压器的设计二、设计要求设计一台单相变压器，要求额定值S N=1KV，U1N/ U2N=220/110V。

要求合理设计变压器一次的侧和二次侧（等效）电阻、电感、绕组匝数及其主磁通。

在整个设计中要注意培养灵活运用所学的电机拖动知识和创造性的思维方式以及创造能力要求具体电路方案的选择必须有论证说明，要说明其有哪些特点。

等效电路应有计算和说明。

课程设计从确定方案到整个系统的设计，必须在检索、阅读及分析研究大量的相关文献的基础上，经过剖析、提炼，设计出所要求的电路（或装置）。

课程设计中要不断提出问题，并给出这些问题的解决方法和自己的研究体会。

在整个设计中要注意培养独立分析和独立解决问题的能力要求学生在教师的指导下，独力完成设计。

严禁抄袭，严禁两篇设计报告基本相同，甚至完全一样。

课题设计的主要内容如下：1>介绍变压器的工作原理和基本结构；2>分析T型等效电路的理论知识并画出T型等效电路；3>依据T型等效电路分析所给参数，设计并计算一次测参数、二次侧参数和主磁通；4>最后写出本次课程设计的总结。

第一章 变压器的工作原理和基本结构1.1工作原理：变压器是利用电磁感应原理从一个电路向另一个电路传递电能或传输信号的一种电器，这两个电路只有磁的耦合，通常没有电的联系；具有相同的频率但又不同的电压和电流，也可以有不同的相数。

变压器的两个线圈套在同一个铁心柱上，以增大其耦合作用。

与电源相连的绕组，接受交流电能，通常称为原边绕组(初级绕组、原边绕组)，以A 、X 标注其出线端；与负载相连的绕组，送出交流电能，通常称为副边绕组(次级绕组、副边绕组)，以a 、x 标注其出线端。

与原边绕组相关的物理量均以下角标“1”来表示，与副边绕组相关的物理量均以下标“2”来表示。

例如原边的匝数、电压、电动势、电流分别以N 1、u 1、e 1、i 1来表示；副边的匝数、电压、电动势、电流分别以N 2、u 2、e 2、i 2来表示。