指導班主任評定成績：審定成績：重慶郵電大學課程設計報告設計題目：直流馬達的串內(nèi)阻調(diào)速過程設計單位（二級大學）：西安郵電學院移通大學學生姓名：羅峰專業(yè)：電氣工程及其手動化班級：07電氣（3）班學號：指導教師：程安宇設計時間：2010年3月南京郵電大學制課程設計任務書一、設計題目直流馬達的串內(nèi)阻調(diào)速過程設計二、設計任務和要求熟練直流馬達的機械特點和電氣特點；按照圖片提示，綜合運用知識剖析直流馬達的運行過程；估算每位階段變化過程中的電阻對系統(tǒng)的影響；推導入每位速率變化過程中電電阻的公式；按照以下直流電動機特點Pn=85KWUan=380VIan=176ANn=1450r/min欲用電刷串內(nèi)阻啟動，啟動級數(shù)初步為3級選擇啟動電壓I1,切換電壓I2和切換電壓I3求出起切電壓比求出啟動時定子電路的總內(nèi)阻Ram求出啟動級數(shù)m重新估算，校準I2,I3求出各級總內(nèi)阻求出各級啟動內(nèi)阻推論遞交整個設計報告和測試報告目錄一、直流電動機的綜述……………………4二、他勵直流電動機………………………5三、設計內(nèi)容………………………………12四、結(jié)論……………………………………14五、心得感受………………………………16六、參考文獻………………………………17綜述直流電動機因其良好的調(diào)速性能而在電力拖動中得到廣泛應用。
直流電動機按電樞形式分為永磁、他勵和自勉3類,其中自勉又分為并勵、串勵和復勵3種。直流電動機-特征：(一)調(diào)速性能好。所謂“調(diào)速性能”，是指電動機在一定負載的條件下，按照須要，人為地改變電動機的怠速。直流電動機可以在重負載條件下，實現(xiàn)均勻、平滑的無級調(diào)速，但是調(diào)速范圍較寬。(二)起動轉(zhuǎn)矩大。可以均勻而經(jīng)濟地實現(xiàn)怠速調(diào)節(jié)。為此，但凡在重負載下起動或要求均勻調(diào)節(jié)怠速的機械，比如小型可逆煉鋼機、卷揚機、電力機車、電車等，都用直流電動機拖動。直流電動機–工作原理：如上圖（a）所示，則有直流電壓從電樞A流入，經(jīng)過線圈abcd，從電樞B流出，依照電磁力定理，載流導體ab和cd收到電磁力的作用，其方向可由右手定則判斷，兩段導體遭到的力產(chǎn)生了一個力矩，促使定子逆秒針轉(zhuǎn)動。假如定子轉(zhuǎn)入如上圖（b）所示的位置，電樞A和換向片2接觸，電樞B和換向片1接觸，直流電壓從軸套A流入，在線圈中的流動方向是dcba，從軸套B流出。此時載流導體ab和cd遭到電磁力的作用方向同樣可由右手定則判斷，它們形成的力矩依舊致使定子逆秒針轉(zhuǎn)動。這就是直流電動機的工作原理。外加的電源是直流的，但因為電樞和換向片的作用，在線圈中流過的電壓是交流的，其形成的力矩的方向卻是不變的。
實用中的直流電動機定子上的定子也不是由一個線圈構(gòu)成，同樣是由多個線圈聯(lián)接而成，以降低電動機電磁力矩的波動，定子方式同發(fā)電機。二、他勵直流電動機他勵直流電動機由電樞定子和勵磁定子分別由兩個獨立的直流電源供電。在電樞電流Uf的作用下，電樞定子中通過電樞電壓If，因而形成主磁體磁路φ。在定子電流Ua的作用下，定子定子中通過定子電壓Ia。定子電壓與磁場互相作用形成機械以某一怠速n運轉(zhuǎn)。定子旋轉(zhuǎn)時，切割磁感線形成電動勢E.電動勢的方向與定子電壓的方向相反。2.1他勵直流電動機機械特點2.1.1他勵直流電動機固有特點圖2-1他勵直流電動機固有特點2.1.2他勵直流電動機人為特點圖2-2定子串內(nèi)阻起動時的人為特點圖2-3增加集電極電流人為特點(UNT2，電動機在加速扭矩作用下，由c點沿曲線2上升到d點?？刂泣cKM2閉合，又摘除一切起動內(nèi)阻RK2。同理，由d點過度到e點，但是e點恰好在固有機械特點上。定子電壓又由I2突增到I1并聯(lián)電阻是分數(shù)怎么計算，相應的電動機力矩由T2突增到T1。T1>TL，沿固有特點加速到g點T=TL，n=ng電動機穩(wěn)定運行并聯(lián)電阻是分數(shù)怎么計算，起動過程結(jié)束。在分級起動過程中，各級的最大電壓I1(或相應的最大扭矩T2)及切換電壓I2(或與之相應的切換力矩T2)都是不變的，這樣，致使起動過程有較均勻的加速。
要滿足以上定子回路串接內(nèi)阻分級起動的要求，前提是選擇合適的各級起動內(nèi)阻。下邊討論應當怎樣估算起動內(nèi)阻。(2)起動內(nèi)阻的估算在圖4(b)中，對a點，有I1=即Ra1=當從曲線1(對應于勵磁電路總內(nèi)阻Ra1=ra+RK1+RK2)轉(zhuǎn)換得到曲線2(對應于總內(nèi)阻Ra2=ra+RK2)時，亦稱從點轉(zhuǎn)換到點時，因為摘除內(nèi)阻RK1進行很快，如忽視電感的影響，可假設nb=nc，即電動勢Eb=Ec，這樣在點有I2=在c點I1=兩式相除，考慮到Eb=Ec，得同樣，當從d點轉(zhuǎn)換到e點時，得=這樣，如圖4所示的二級起動時，得=推廣到m級起動的通常情況，得===…==式中為最大起動電壓I1與切換電壓I2之比，稱為起動電壓比(或起動力矩比)，它等于相鄰兩級定子回路總內(nèi)阻之比。由此可以推出=式中m為起動級數(shù)。由上式得=如給定,求m,可將式=取對數(shù)得m=由式===…==可得每級定子回路總內(nèi)阻Ra1=Ra2=raRa2=Ra3=raRa(m-1)=Ram=raRam=ra各級啟動內(nèi)阻為RK1=Ra1-=Ra2-=Ra3-Ra4RK(m-1)=Ra(m-1)-=Ram-ra起動最大電壓I1及切換電壓I2按生產(chǎn)機械的工藝要求確定，通常I1=(1.5~2.0)INI2=(1.1~1.2)IN及電動機相應的力矩T1=(1.5~2.0)INT2=(1.1~1.2)IN(3)估算分級啟動內(nèi)阻，有兩種情況：1、啟動級數(shù)m未定，初選→Ram=ra→求m，取成整數(shù)m→計算值→計算各級內(nèi)阻或分斷內(nèi)阻。
2、啟動級數(shù)m已定,選取I1→Rm=→計算值→計算各級內(nèi)阻或分級內(nèi)阻。三、設計內(nèi)容1）選擇啟動電壓I1和切換電壓I2I1=(1.5～2.0)IaN=(1.5～2.0)×497=(745.5～994)AI2=(1.5～1.2)IaN=(1.1～1.2)×497=(546.7～596.4)選擇I1=840，I2=560。2）求出起切電壓比==1.53）求出啟動時定子電路的總內(nèi)阻==0.524（4）求出啟動級數(shù)mm==4.76取m=55）重新估算，校準I2==1.47I2==571I2在規(guī)定范圍之內(nèi)。6）求出各級總內(nèi)阻R5=5ra=1.4750.076=0.52R4=4ra=1.4740.076=0.35R3=3ra=1.4730.076=0.24R2=ra=1.4720.076=0.16R1=ra=1.470.076=0.11R0=Ra=0.0767）求出各級啟動內(nèi)阻Rst1=R1-R0=(0.11-0.076)=0.=R2-R1=(0.16-0.11)=0.=R3-R2=(0.24-0.16)=0.=R4-R3=(0.35-0.24)=0.=R5-R4=(0.52-0.35)=0.27四、結(jié)論額定功率較小的電動機可采用在定子電路內(nèi)串起動變阻器的方式起動。
起動前先把起動變阻器調(diào)到最大值，加上電樞電流Uf，保持電樞電壓為額定值不變。在接通勵磁電源，電動機開始起動。隨著怠速的下降，逐步減少起動變阻器的阻值，直至全部摘除。額定功率比較大的電動機通常采用分級方式以保證起動過程中既有比較大的起動力矩，又使起動電壓不會超過容許值。他勵直流電動機串內(nèi)阻啟動估算方式①選擇啟動電壓I1和切換電壓I2啟動電壓為I1=(1.5~2.0)IN對應的啟動力矩T1=(1.5~2.0)IN切換電壓為I2=(1.~11.2)IN對應的啟動力矩T2=(1.1~1.2)IN②求出起切電壓（力矩）比=③求出電動機的定子電路內(nèi)阻rara=④求出啟動時的定子總內(nèi)阻RmRam=⑤求出啟動級數(shù)mm=⑥重新估算，校準I2是否在規(guī)定范圍內(nèi)若m是取相仿整數(shù)，則需重新估算I2=再依照得出的重新求出I2，并校準I2是否在規(guī)定范圍內(nèi)。若不在規(guī)定范圍內(nèi)，需加強啟動級數(shù)m重新估算和I2，直至符合要求為止。⑦求出各級總內(nèi)阻⑧求出各級啟動內(nèi)阻五、心得感受說實話，課程設計真的有點累．但是，當我一著手清除自己的設計成果，回味這1周的心路歷程，一種少有的成功喜悅即刻使倦意頓消．其實這是我剛學會走完的第一步，也是人生的一點小小的勝利，但是它令我倍感自己的好多不足。
通過課程設計，使我深刻的感遭到，干任何事都必須耐心細致，課程設計過程中，有些估算就是由于自己的不細致算錯了好幾次只好重算，我總算感遭到了科學的嚴謹性，我不禁時刻提醒自己，一定要養(yǎng)成一種高度負責，認真對待的良好習慣．此次課程設計使我在工作作風上得到了一次難得的磨練．短短一周的課程設計，使我發(fā)覺了自己所把握的知識是真正如此的欠缺，自己綜合應用所學的專業(yè)知識能力是這么的不足，幾年來的學習了這么多的課程，明天才曉得自己并不會用．在做課程設計過程中我要謝謝程安宇老師，因為我們學的馬達與拖動知識并不多，有好多地方我們都不懂，程老師在百忙之余抽出時間對我們進行了耐心細致的指導，在他的悉心指導下我才才能完成課程設計。在設計過程中也得到了其他同事的熱心幫助，通過和朋友們的討論和交流我才得以順利地完成了課程設計的編撰；在此向她們表示謝謝。六、參考文獻[1]《電機與拖動》唐介主編，高等教育出版社2003，年出版；[2]《電機與拖動基礎》劉起新主編，中國電力出版社，2005年出版；[3]《電機學》李海發(fā)主編，科學出版社2001年出版；[4]《電機與拖動》周紹英主編，中央廣播電視學院出版社，1995年出版；[5]《電機學》胡虔生等編，中國電力出版社，2005年出版；-----
