陳金艷d電機(jī)與拖動課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、課程設(shè)計(jì)項(xiàng)目名稱：直流電動機(jī)的起動與調(diào)速設(shè)計(jì)同組人： 王安芳 陳金艷 陳文禮 申夢玲 彭良津 時間： 室溫 : 四攝氏度 一.課題分析：直流電機(jī)是電機(jī)的主要類型之一。直流電動機(jī)以其良好的啟動性和調(diào)速性能著稱，直流發(fā)電機(jī)供電質(zhì)量較好，常作為勵磁電源。與交流電機(jī)相比直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，成本較高，可靠性較差，使它的應(yīng)用受到限制。近年來，與電力電子裝置結(jié)合而具有直流電機(jī)性能的電機(jī)不斷涌現(xiàn)，使直流電機(jī)有被取代的趨勢。盡管如此，直流電機(jī)仍有一定的理論意義和實(shí)用價值。直流電動機(jī)的勵磁方式不同會使直流電動機(jī)的運(yùn)行性能產(chǎn)生很大差異。按照勵磁方式的不同，直流電動機(jī)可分為他勵、并勵、串勵、復(fù)勵電動機(jī)。 直流電動機(jī)

2、的機(jī)械特性是指電動機(jī)處于穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速與電磁轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系：。 電力拖動系統(tǒng)的調(diào)速可以采用機(jī)械調(diào)速、電氣調(diào)速或二者配合調(diào)速。通過改變傳動機(jī)構(gòu)速比進(jìn)行調(diào)速的方法稱為機(jī)械調(diào)速；通過改變電動機(jī)參數(shù)進(jìn)行調(diào)速的方法稱為電氣調(diào)速。改變電動機(jī)的參數(shù)就是人為地改變電動機(jī)的機(jī)械特性，使工作點(diǎn)發(fā)生變化，轉(zhuǎn)速發(fā)生變化。調(diào)速前后，電動機(jī)工作在不同的機(jī)械特性上，如果機(jī)械特性不變，因負(fù)載變化而引起轉(zhuǎn)速的變化，則不能稱為調(diào)速。 當(dāng)電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的方向相同時，電機(jī)運(yùn)行于電動機(jī)狀態(tài)，當(dāng)電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速方向相反時，電機(jī)運(yùn)行于制動狀態(tài)。 二.設(shè)計(jì)電路圖及分析（一）直流電動機(jī)起動與調(diào)速方法1·直流電動機(jī)起動的方法：

3、（1）無級起動起動時起動變阻器由最大電阻調(diào)至零。起動變阻器的最大電阻（2）有級起動2·他勵直流電動機(jī)的調(diào)速方法（1）改變電樞電阻調(diào)速a.調(diào)速方向：在 nN 以下 調(diào)節(jié)。(Ra + Rr) ­ n ¯，(Ra + Rr) ¯ n ­ 。b.調(diào)速的穩(wěn)定性:(Ra + Rr) ­ ­­ 穩(wěn)定性變差。c.調(diào)速范圍：受穩(wěn)定性影響，D 較小。 e.調(diào)速的平滑性: 取決于 Ra 的調(diào)節(jié)方式，一般為有級調(diào)速。f.調(diào)速的經(jīng)濟(jì)性 P1 = Ua Ia = E IaR Ia2PCu = R Ia2 = Ua Ia E Ia = Ua I

4、a (1 E / Ua) = Ua Ia (1 n / n0) g. 調(diào)速時的允許負(fù)載 T = CTN IaN(2)改變電樞電壓調(diào)速a.調(diào)速方向：在 UN（或nN）以下調(diào)節(jié)。Ua ¯ n ¯ ，Ua ­ n ­ 。b.調(diào)速的平滑性：連續(xù)調(diào)節(jié) Ua ，可實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速。c.調(diào)速的穩(wěn)定性：改變 Uaa、 a、b 不變， 但 d ­ 穩(wěn)定性變差。 d.調(diào)速范圍：D 不大（D8） 。 e.調(diào)速的經(jīng)濟(jì)性：需要專用直流電源。 f.調(diào)速時的允許負(fù)載: T = CTN IaN (3)改變勵磁電流調(diào)速a.調(diào)速方向:在 nN 以上（IfN 以下）調(diào)節(jié)。b.調(diào)速的平滑

5、性:連續(xù)調(diào)節(jié)Uf（或Rf）可實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速。c.調(diào)速的穩(wěn)定性: ¯Dn ­ ，n0 ­ d 不變，穩(wěn)定性好。d.調(diào)速范圍:受機(jī)械強(qiáng)度（nmax）的限制，D 不大。e.調(diào)速的經(jīng)濟(jì)性：調(diào)節(jié)Rf 比較經(jīng)濟(jì)；調(diào)節(jié)Uf 則需要專用直流電源。 f.調(diào)速時的允許負(fù)載 ¯ T ¯，n ­ ，P 基本不變，為恒功率調(diào)速。 （二）電路圖及其分析1.電路圖如圖1-1所示 圖1-1 他勵直流電動機(jī)電路圖2.對上圖進(jìn)行分析：1.選擇儀器 電壓量程的選擇如測量電動機(jī)兩端為220V的直流電壓，選用直流電壓表為1000V量程檔。  電流量程的選擇因?yàn)橹绷鞑?/p>

6、電動機(jī)的額定電流為1.2A，測量電樞電流的電表A3可選用直流電流表的5A量程檔；額定勵磁電流小于0.16A，電流表A1選用200mA量程檔。  變阻器的選擇變阻器選用的原則是根據(jù)實(shí)驗(yàn)中所需的阻值和流過變阻器最大的電流來確定，電樞回路R1可選用D44掛件的90與90串聯(lián)電阻,磁場回路Rf1可選用D44掛件的900與900串聯(lián)電阻。 2. 他勵直流電動機(jī)的起動準(zhǔn)備 按原理圖接線。圖中直流他勵電動機(jī)M用DJ15，其額定功率PN=185W，額定電壓UN=220V，額定電流IN=1.2A,額定轉(zhuǎn)速nN=1600r/min,額定勵磁電流IfN0.16A。校正直流測功機(jī)MG作為

7、測功機(jī)使用，TG為測速發(fā)電機(jī)。直流電流表選用D31。Rf1用可調(diào)電阻器D44中的900與900電阻串聯(lián)，使Rf1的阻值等于1800，作為他勵直流電動機(jī)勵磁回路串接的電阻。Rf2選用可調(diào)電阻器D42中的900與900電阻串聯(lián)，使Rf2的阻值等于1800，作為MG勵磁回路串接的電阻。R1選用可調(diào)電阻器D44中的90與90電阻串聯(lián)，使R1的阻值等于180，作為他勵直流他勵電動機(jī)的起動電阻，R2選用可調(diào)電阻器D42中的900與900并聯(lián)后再與可調(diào)電阻器D41中的6個90電阻互串聯(lián)，作為MG的負(fù)載電阻。  接好線后，檢查M、MG及TG之間是否用聯(lián)軸器直接聯(lián)接好三.設(shè)備清單：序號型號名稱數(shù)量&#

8、160;1DD03 導(dǎo)軌、測速發(fā)電機(jī)及轉(zhuǎn)速表1臺2DJ23校正直流測功機(jī)1臺3DJ15直流并勵電動機(jī)1臺4D31直流數(shù)字電壓、毫安、安培表2件5D42三相可調(diào)電阻器1件6D44可調(diào)電阻器、電容器1件7D51波形測試及開關(guān)板 1件8D41三相可調(diào)電阻器1件四.操作過程:（1）電壓量程的選擇：測量電動機(jī)兩端為220V的直流電壓選用電壓表為1000V量程檔；電流表的選擇：電樞電流的電表選用5A量程檔，小于0.16，所以電流表選用200mA量程檔；磁場回路可選用掛件的900與900串聯(lián)。（2）他勵直流電動機(jī)的起動準(zhǔn)備：直流他勵電動機(jī)M用DJ15=185W,=220V,=1.2A,=

9、1600，額定勵磁電流小于0.16A.校正直流側(cè)功機(jī)MG作為測功機(jī)使用，=1800，為中的900與900電阻串聯(lián)，=180，他勵直流電動機(jī)的起動電阻，=選可調(diào)電阻器中的900與900并聯(lián)在與可調(diào)電阻器中的6個90電阻互串聯(lián)，作為MG的負(fù)載電阻，M,MG,TG之間用聯(lián)軸器聯(lián)好。五.原始數(shù)據(jù)、現(xiàn)象記錄（包括各種圖表）1. 改變電壓:UaUa95100150160170180190200220U56.525.530.635.339.744.749.960.0I0.090.090.110.110.110.120.120.120.12If112111111111110110110110110.5n53.

10、869271322375.6421.9473529634.9T改變起動電阻：180162144126108907244132013301347136113821403142514430.140.140.140.140.140.140.150.15112112.2111.8111.6111.4111.3111.2111.0六.數(shù)據(jù)處理與故障分析：（1）起動電阻的計(jì)算（2）力矩的計(jì)算解：由上圖所示名牌可得課程設(shè)計(jì)項(xiàng)目名稱：三相變壓器參數(shù)測定試驗(yàn)設(shè)計(jì) 同組人： 王安芳 陳金艷 陳文禮 申夢玲 彭良津 時間： 一.課題分析：變壓器是用來變換交流電壓和電流而傳輸交流電能的一種靜止電器。變壓器的工作原理是

11、建立在電磁感應(yīng)原理基礎(chǔ)之上的。變壓器鐵芯內(nèi)產(chǎn)生的總磁通分為兩個部分，其中主磁通是以閉合鐵心為路徑，它同時匝鏈原、副繞組，分別感應(yīng)電勢，磁通是變壓器傳遞能量的主要因素。還有另一部分磁通通過非磁性物質(zhì)而形成閉合回路，變壓器負(fù)載運(yùn)行時，原、副方都存在這部分磁通，分別用和表示。而變壓器空載運(yùn)行時僅原方有，這部分磁通屬于非工作磁通，其量值約占總磁通的，故把這部分磁通稱為漏磁通。漏磁通和分別單獨(dú)匝鏈變壓器的原繞組和副繞組，并在其中感應(yīng)電勢和。實(shí)際變壓器中既有磁路問題又有電路問題，這樣將會給變壓器的分析、計(jì)算帶來困難。為此，對變壓器的電壓、電流和電勢的關(guān)系進(jìn)行等值變換（即折算），可將同時具有電路和磁路的問題

12、等值簡化為單一的電路問題，以便于計(jì)算。圖為雙繞組變壓器的“型”等值電路。變壓器的參數(shù)即為圖中的等。因此，等值電路中所有參數(shù)包括各電壓、電流、電勢的值均為單相數(shù)值。變壓器歸算的基本方程式為：  式中      分析變壓器性能的方法通常使用等效電路、方程式和相量圖。一般若作定性分析，用相量圖較方便；若作定量計(jì)算，則用等值電路較方便，故通常就是利用等效電路來求取變壓器在不同負(fù)載時的效率、功率因數(shù)等指標(biāo)的。     要得到變壓器的等效電路，一般是通過變壓器的空載實(shí)驗(yàn)和負(fù)載損耗實(shí)驗(yàn)（也叫短路實(shí)驗(yàn)），再經(jīng)計(jì)算而得出其

13、參數(shù)的。     由變壓器空載實(shí)驗(yàn)，可以測出變壓器的空載電流和鐵心損耗，以及變壓器的變比，再通過計(jì)算得到變壓器勵磁阻抗?？蛰d時變壓器的損耗主要由兩部分組成，一部分是因?yàn)榇磐ń蛔兌阼F心中產(chǎn)生的鐵耗，另一部分是空載電流在原繞組中產(chǎn)生的銅耗。由于空載電流數(shù)值很小，此時銅耗便可以略去，而決定鐵耗大小的電壓可達(dá)到正常值，故近似認(rèn)為空載損耗就是變壓器的鐵耗?？蛰d實(shí)驗(yàn)為考慮安全起見，一般都在低壓側(cè)進(jìn)行，若要得到折算到高壓側(cè)的值，還需乘以變比平方。     由變壓器負(fù)載損耗實(shí)驗(yàn)可以測出變壓器阻抗電壓、短路電流和變壓器銅損耗。再通

14、過一些簡單計(jì)算可求出變壓器一次和二次側(cè)繞組的電阻和漏電抗。負(fù)載損耗實(shí)驗(yàn)時的損耗也由兩部分組成，一部分是短路電流在一次和二次側(cè)繞組中產(chǎn)生的銅耗，另一部分是磁通交變而產(chǎn)生的鐵耗。由于短路實(shí)驗(yàn)所加電壓很低，因此這時鐵心中磁通密度很低，故鐵心損耗可以略去，而決定銅耗大小的電流可達(dá)正常值，所以近似認(rèn)為負(fù)載損耗就是變壓器銅耗。     電力供電系統(tǒng)為三相電，所以我們多用的是三相變壓器，三相變壓器銘牌上的額定電壓、和額定電流、分別指線電壓和線電流的數(shù)值，所以三相雙繞組變壓器的額定容量為。二.設(shè)計(jì)電路圖及分析圖2-1 三相變壓器的短路實(shí)驗(yàn)接線圖圖2-2 三相變壓器的空載

15、實(shí)驗(yàn)接線圖圖2-3 三相變壓器的負(fù)載實(shí)驗(yàn)接線圖 三.設(shè)備清單：序號型 號名 稱數(shù) 量1D33數(shù)/模交流電壓表1件2D32數(shù)/模交流電流表1件3D34-3智能型功率、功率因數(shù)表1件4DJ12三相心式變壓器1件5D42三相可調(diào)電阻器1件6D51波形測試及開關(guān)板1件 四.操作過程:1、空載實(shí)驗(yàn)： （1）、在三相調(diào)壓交流電源斷電的條件下，按圖2-1接線， （2）、選好所有測量儀表量程。將控制屏左側(cè)調(diào)壓器旋鈕向逆時針方向旋轉(zhuǎn)到底，即將其調(diào)到輸出電壓為零的位置。 （3）、合上交流電源總開關(guān)，按下“啟動”按鈕便接通了三相交流電源。調(diào)節(jié)三相調(diào)壓器旋鈕，使變壓器空載電壓U0=1.2UN，然后逐次降低電源電壓，在

16、1.20.2UN的范圍內(nèi)，測取變壓器的U0，I0，P0 （4）、測取數(shù)據(jù)，共測79組，記錄于表2-42、短路試驗(yàn)：（1）、按下控制屏上的“停止”按鈕，切斷三相調(diào)壓交流電源，按圖2-2接線（以后每次改接電路都要關(guān)斷電源）。將變壓器的高壓線圈接電源，低壓線圈直接短路。 （2）、選好所有測量儀器表量程，將交流調(diào)壓器旋鈕調(diào)到輸出電壓為零的位置。 （3）、接通交流電源，逐次緩慢增加輸入電壓，知道短路電流等于1.1IN為止，在（0.21.1）IN范圍內(nèi)測取變壓器的UK,IK,PK 。 ( 4 )、測取數(shù)據(jù)，共測取數(shù)據(jù)79組記錄于表2-5中。3、負(fù)載試驗(yàn)： （1）、實(shí)驗(yàn)按圖2-3接線，變壓器低壓線圈接電源，

17、高壓線圈接到負(fù)載電阻上。 （2）、將調(diào)壓旋鈕調(diào)到輸出電壓為零的位置，負(fù)載電阻值調(diào)到最大，。 （3）、接通交流電源，逐漸升高電源電壓，使變壓器輸入電壓UI=UN。 （4）、逐漸增加負(fù)載電流，即減小負(fù)載電阻值，從空載到額定負(fù)載的范圍內(nèi)，然后測值。共測取79組數(shù)據(jù)，記錄于表2-6中。五.原始數(shù)據(jù)、現(xiàn)象記錄（包括各種圖表）1.三相變壓器空載試驗(yàn)記錄數(shù)據(jù)如下序號V1UabV2UbcV3UcaA1IaA2IbA3IcW1P1W2P2115.915150.0140000.2216.81616.10.0150000.231918180.0160000.342019190.0170.010.0100.3525.

18、524250.0220.010.0100.763029290.0260.010.0100.973332320.0290.010.010.11.1835.034350.0320.010.010.11.1938.037370.0370.010.010.11.52. 三相變壓器短路試驗(yàn)記錄數(shù)據(jù)如下序號IAIBICUabUbcUcaP1P210.440.020.0220.219.801.37.920.370.030.0317.116.300.95.730.3190.030.0314.714.70.064.140.2960.020.0213.613.600.53.450.240.020.0210.910.900.32.160.20.020.029.29.200.21.63. 三相變壓器負(fù)載試驗(yàn)記錄數(shù)據(jù)如下IaIbIc0.0370.0370.0040.143000.05000六.數(shù)據(jù)處理與故障分析：課程設(shè)計(jì)項(xiàng)目名稱：利用MATLAB軟件完成變壓器及電機(jī)仿真同組人： 時間： 一.課題分析：（包括軟件介紹