電機(jī)拖動課程設(shè)計(jì)模板

1、湖南交通工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)名稱： 電機(jī)與拖動課程設(shè)計(jì) 題 目： 直流電動機(jī)能耗制動設(shè)計(jì) 專 業(yè)：電氣工程及其自動化 班 級：自動化14-1班 姓 名： X X X 學(xué) 號： 0000000000 課 程 設(shè) 計(jì) 成 績 評 定 表學(xué)期2016/2017第六學(xué)期姓名XXX專業(yè)電氣工程及其自動化班級自動化14-1班課程名稱拖動課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目直流電動機(jī)能耗制動設(shè)計(jì)評定標(biāo)準(zhǔn)評定指標(biāo)分值得分知識創(chuàng)新性20理論正確性20內(nèi)容難易性15結(jié)合實(shí)際性10知識掌握程度15書寫規(guī)范性10工作量10總成績100評語：任課教師時(shí)間 年 月 日備 注課程設(shè)計(jì)任務(wù)書一、設(shè)計(jì)題目直流電動機(jī)能耗制動設(shè)計(jì)二、設(shè)計(jì)任務(wù)1、

2、說明直流電動機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理；2、說明直流電動機(jī)的制動方法和制動過程；3、選擇能耗制動方式，按給定參數(shù)計(jì)算制動電阻值。三、設(shè)計(jì)計(jì)劃電機(jī)與拖動課程設(shè)計(jì)共計(jì)1周內(nèi)完成。第l2天查資料，熟悉題目；第35天方案分析，具體按步驟進(jìn)行設(shè)計(jì)及整理設(shè)計(jì)說明書；第6天準(zhǔn)備答辯；第7天答辯。四、設(shè)計(jì)要求 1、設(shè)計(jì)工作量為按要求完成設(shè)計(jì)說明書一份； 2、設(shè)計(jì)必須根據(jù)進(jìn)度計(jì)劃按期完成； 3、設(shè)計(jì)說明書必須經(jīng)指導(dǎo)教師審查簽字方可答辯。指 導(dǎo) 教師：教研室主任：時(shí) 間： 年 月 日摘要本次課程設(shè)計(jì)的主題是他勵(lì)直流電動機(jī)的制動。文章首先介紹了他勵(lì)直流電動機(jī)的工作方式，在此只是大略講解，是為后面電動機(jī)制動作鋪墊。先做好

3、基礎(chǔ)理論知識的講解。重點(diǎn)在于他勵(lì)直流電動機(jī)的制動，在此我們小組分兩種情況來討論制動的情況：迅速停機(jī)和下放重物。我們主要以兩種方式講解：圖示法和公式法。在圖示上直觀的解釋了他勵(lì)直流電動機(jī)的停機(jī)過程，講解了在不同的階段，電動機(jī)的工作特性曲線的變動，在關(guān)鍵點(diǎn)的(電動機(jī)的瞬時(shí)態(tài))講解。在公式法中，我們將嚴(yán)格依據(jù)電動的工作特性曲線來討論不同時(shí)態(tài)的變動，并且最重要的是在公式法中我們討論了Rb的電阻要求，并講解了為什么必須要串入電阻Rb。在下放重物的過程中方式同迅速停機(jī)一致，重點(diǎn)放在反向啟動后，電動機(jī)的運(yùn)行情況。并且運(yùn)用之前所介紹的基礎(chǔ)知識來講解T，TL，To之間的關(guān)系。最后，我們列寫了一些實(shí)驗(yàn)中的數(shù)據(jù)，其

4、中一些存在相對較大的誤差，那是因?yàn)橐恍┡紶柕娜藶橐蛩?，和環(huán)境因素造成的。關(guān)鍵字:制動；迅速停機(jī)；下放重物；電阻目錄綜述········································&

5、#183;·················································1

6、1 直流電動機(jī)的基本機(jī)構(gòu)和工作原理····································22 制動方法制動和制動過程·········

7、;···········································32.1能耗制動之迅速停機(jī)····

8、3;·················································

9、3;·········42.1.1迅速停機(jī)之機(jī)械特性······································&

10、#183;························52.1.1迅速停機(jī)之狀態(tài)分析······················

11、3;········································52.2能耗制動之下放重物·······

12、83;·················································

13、83;·····42.2.1下放重物之機(jī)械特性··········································

14、·····················52.2.2下放重物之狀態(tài)分析··························

15、83;····································53 參數(shù)設(shè)定和計(jì)算············

16、;··················································

17、;·····64 結(jié)論············································

18、···········································55 參考文獻(xiàn)······

19、;··················································

20、;·······················5綜述能耗制動是一種制動形式。又分為直流電機(jī)的能耗制動和交流電機(jī)的能耗制動。他勵(lì)直流電機(jī)的能耗制動：電動機(jī)在電動狀態(tài)運(yùn)行時(shí)若把外施電樞電壓U突然降為零，而將電樞串接一個(gè)附加電阻R，即將電樞兩端從電網(wǎng)斷開，并迅速接到一個(gè)適當(dāng)?shù)碾娮枭?。電動機(jī)處于發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，將轉(zhuǎn)動部分的動能轉(zhuǎn)換成電能消耗在電阻上。隨著動能的消耗，轉(zhuǎn)速下降

21、，制動轉(zhuǎn)矩也越來越小，因此這種制動方法在轉(zhuǎn)速還比較高時(shí)制動作用比較大，隨著轉(zhuǎn)速的下降，制動作用也隨著減小。能耗制動又分兩種，分別用于不同場合：迅速停機(jī)和下放重物。若電動機(jī)拖動的是反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，則通過迅速停機(jī)的方法進(jìn)行能耗制動，若拖動位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，則通過下放重物進(jìn)行能耗制動。能耗制動是一種常見的制動方法，廣泛應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)中，有優(yōu)點(diǎn)同時(shí)也存在著缺點(diǎn)，在這份課程設(shè)計(jì)中，我們將會仔細(xì)分析能耗制動是怎么實(shí)現(xiàn)的，使得我們更好的了解和利用它，同時(shí)盡最大努力提出改進(jìn)。2 直流電動機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理直流電動機(jī)可分為兩部分：定子與轉(zhuǎn)子。其中定子包括：主磁極，機(jī)座，換向極，電刷裝置等。轉(zhuǎn)子包括：電樞鐵

22、芯，電樞繞組，換向器，軸和風(fēng)扇等。 如下圖所示：圖2-1（1）定子 定子就是發(fā)動機(jī)中固定不動的部分，它主要由主磁極、機(jī)座和電刷裝置組成。主磁極是由主磁極鐵芯（極心和極掌）和勵(lì)磁繞組組成，其作用是用來產(chǎn)生磁場。極心上放置勵(lì)磁繞組，極掌的作用是使電動機(jī)空氣隙中磁感應(yīng)強(qiáng)度分配最為合理，并用來阻擋勵(lì)磁繞組。主磁極用硅鋼片疊成，固定在機(jī)座上。機(jī)座也是磁路的一部分，常用鑄鋼制成。電刷是引入電流的裝置，其位置固定不變。它與轉(zhuǎn)動的交換器作滑動連接，將外加的直流電流引入電樞繞組中，使其轉(zhuǎn)化為交流電流。 直流電動機(jī)的磁場是一個(gè)恒定不變的磁場，是由勵(lì)志繞組中的直流電流形成的磁場方向和勵(lì)磁電流的關(guān)系確定。在微型直流電

23、動機(jī)中，也有用永久磁鐵作磁極的。 （2）轉(zhuǎn)子 轉(zhuǎn)子是電動機(jī)的轉(zhuǎn)動部分，主要由電樞和換向器組成。電樞是電動機(jī)中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的部分，主要包括電樞鐵芯和電樞饒組。電樞鐵芯成圓柱形，由硅鋼片疊成，表面沖有槽，槽中放電樞繞組。通有電流的電樞繞組在磁場中受到電磁力矩的作用，驅(qū)動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，起了能量轉(zhuǎn)換的樞紐作用，故稱“電樞”。 換向器又稱整流子，是直流電動機(jī)的一種特殊裝置。它是由楔形銅片疊成，片間用云母墊片絕緣。換向片嵌放在套筒上，用壓圈固定后成為換向器再壓裝，在轉(zhuǎn)軸上電樞繞組的導(dǎo)線按一定的規(guī)則焊接在換向片突出的叉口中。 在換向器表面用彈簧壓著固定的電刷，使轉(zhuǎn)動的電樞繞組得以同外電路連接起來，并實(shí)現(xiàn)將外部

24、直流電流轉(zhuǎn)化為電樞繞組內(nèi)的交流電流。3 制動方法制動和制動過程直流電動機(jī)的制動方式有多種：能耗制動、反接制動和回饋制動。在此我們選擇的研究方向是能耗制動。直流電動機(jī)開始制動后，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速從穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速到零或反向一個(gè)轉(zhuǎn)速值（下放重物的情況）的過程稱為制動過程。對于電動機(jī)來講，我們有時(shí)候希望它能迅速制動，停止下來，如在精密儀器的制動過程中，液晶顯示屏幕的切割等等，但有的時(shí)候我們卻希望電機(jī)能夠慢慢地停下來，利用慣性來工作。于是，直流電動機(jī)能耗制動又分為迅速停機(jī)和下放重物兩種方式。2.1能耗制動之迅速停機(jī)2.1.1迅速停機(jī)之機(jī)械特性如圖2-1-1所示，制動之前，轉(zhuǎn)速n不為零，甚至相對較大，電動機(jī)平穩(wěn)的運(yùn)

25、行。此時(shí)直流電動機(jī)的反電動勢(E=Ce*n)存在甚至在某些場合很大，由于電樞電阻Ra較小，Ia=（U-E）Ra。當(dāng)我們開始制動瞬間，電動機(jī)系統(tǒng)因?yàn)閼T性繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，n的方向不變，由于磁場方向不變，故E的方向也不變。由于電源被瞬間切除，此時(shí)相對于之前正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，電流方向Ia改變，而磁場方向不變，使得T反向成為制動轉(zhuǎn)矩。此時(shí)電動的轉(zhuǎn)速就迅速下降至零（在T和TL的共同作用下）。當(dāng)n=0時(shí)，E=0;Ia=0;制動轉(zhuǎn)矩和負(fù)載轉(zhuǎn)矩都消失，電動機(jī)自動停機(jī)。圖2-1-12.1.2迅速停機(jī)之狀態(tài)分析上述過程我們也可以用公式來說明，電動狀態(tài)時(shí)，如圖2-1-2:圖2-1-1n與T關(guān)系如下：n=UaCE*-RaCE*C

26、T*2*T能耗制動時(shí)，如圖2-1-2：圖2-1-2Ua=0，電樞回路中又增加制動電阻Rb. n與T關(guān)系如下：n= -(Ra+Rb)*T/(C*CT*) 那么為什么要串入電阻Rb呢？如果沒有Rb，在制動的瞬間，E的大小不變(E=Ce*n)，一般情況E的值較大，那么此時(shí)的電流將會很大，很可能超出電樞回路電流的最大允許值Iamax,所以我們一般在迅速停機(jī)制動的同時(shí)，也串入一個(gè)電阻，并且這個(gè)電阻值有要求：Iab=E/(Ra+Rb)<= Iamax式中，Ea=Eb，是工作于b點(diǎn)和a點(diǎn)時(shí)的電動勢。由此求得:Rb>=Eb/Iamax-Ra2.2能耗制動之下放重物2.2.1下放重物之機(jī)械特性如圖2

27、-2-1，如果電動機(jī)位能性很轉(zhuǎn)矩負(fù)載。制動前，系統(tǒng)工作在機(jī)械特性1與負(fù)載特性3的交點(diǎn)a上，電動機(jī)以一定的速度提升重物。在需要穩(wěn)定下放重物時(shí)，速度不會突變，則由a點(diǎn)移動b點(diǎn)，此時(shí)電動機(jī)處于能耗制動狀態(tài)，此時(shí)由b點(diǎn)移動到O點(diǎn)，這個(gè)過程與能耗制動的迅速停機(jī)過程情況一樣。但此時(shí)電動機(jī)不會停止不動而是，在負(fù)載轉(zhuǎn)矩的作用下，電動機(jī)反轉(zhuǎn)，即反向啟動，工作點(diǎn)開始在第四象限繼續(xù)下移，此時(shí)n反向，Ia又回到正向，那么T依舊提供向上拉力，TL不變，則當(dāng)下降速度越來越大，E（正向）也越來越大（E=Ce*n），Ia也越來越大，T也越來越大（T=CT*Ia），最終在c點(diǎn)處達(dá)到平衡。這是能耗制動下放重物的過程。能耗制動運(yùn)行

28、與能耗制動過程相比，由于n反向，引起E反向，使得Ia與最初的上升時(shí)方向相同，T也同樣。下圖是能耗制動過程中，n>0，T<0;在能耗制動運(yùn)行時(shí)，n<0,T>0的情況。圖2-2-12.2.2下放重物之狀態(tài)分析能耗制動的運(yùn)行過程也可以用公式來說明。如圖2-2-2：圖2-2-2n與T關(guān)系如下：n= -(Ra+Rb)*T/(C*CT*)當(dāng)平衡的時(shí)候，如圖2-2-3：圖2-2-3T=TL，則可以得出：n= (Ra+Rb)*TL /(C*CT*)同樣，能耗制動運(yùn)行的效果與制動電阻Rb的大小有關(guān)，Rb小，特性2 的斜率小，轉(zhuǎn)速小，下放重物慢(Rb在滿足要求內(nèi))。那么在c點(diǎn)時(shí)：Ra+Rb=Ec/Iac= C*CT*n/(TL-To)下放重物時(shí)，To和TL方向相反，與T方向相同，故T= TL-To.可見，若要以轉(zhuǎn)速下放負(fù)載轉(zhuǎn)矩為TL的重物時(shí)，制動電阻應(yīng)為:Rb=Ce*CT*n/(TL-To)- Ra如果我們忽略