電機拖動課程設計模板

1、湖南交通工程學院課程設計課程設計名稱： 電機與拖動課程設計 題 目： 直流電動機能耗制動設計 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 號： 0000000000 課 程 設 計 成 績 評 定 表學期2016/2017第六學期姓名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計設計題目直流電動機能耗制動設計評定標準評定指標分值得分知識創(chuàng)新性20理論正確性20內容難易性15結合實際性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：任課教師時間 年 月 日備 注課程設計任務書一、設計題目直流電動機能耗制動設計二、設計任務1、

2、說明直流電動機的基本結構和工作原理；2、說明直流電動機的制動方法和制動過程；3、選擇能耗制動方式，按給定參數計算制動電阻值。三、設計計劃電機與拖動課程設計共計1周內完成。第l2天查資料，熟悉題目；第35天方案分析，具體按步驟進行設計及整理設計說明書；第6天準備答辯；第7天答辯。四、設計要求 1、設計工作量為按要求完成設計說明書一份； 2、設計必須根據進度計劃按期完成； 3、設計說明書必須經指導教師審查簽字方可答辯。指 導 教師：教研室主任：時 間： 年 月 日摘要本次課程設計的主題是他勵直流電動機的制動。文章首先介紹了他勵直流電動機的工作方式，在此只是大略講解，是為后面電動機制動作鋪墊。先做好

3、基礎理論知識的講解。重點在于他勵直流電動機的制動，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直流電動機的停機過程，講解了在不同的階段，電動機的工作特性曲線的變動，在關鍵點的(電動機的瞬時態(tài))講解。在公式法中，我們將嚴格依據電動的工作特性曲線來討論不同時態(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一致，重點放在反向啟動后，電動機的運行情況。并且運用之前所介紹的基礎知識來講解T，TL，To之間的關系。最后，我們列寫了一些實驗中的數據，其

4、中一些存在相對較大的誤差，那是因為一些偶爾的人為因素，和環(huán)境因素造成的。關鍵字:制動；迅速停機；下放重物；電阻目錄綜述········································&

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

6、1 直流電動機的基本機構和工作原理····································22 制動方法制動和制動過程·········

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

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

9、3;·········42.1.1迅速停機之機械特性······································&

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

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

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

13、83;·····42.2.1下放重物之機械特性··········································

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

15、83;····································53 參數設定和計算············

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

17、;·····64 結論············································

18、···········································55 參考文獻······

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

20、;·······················5綜述能耗制動是一種制動形式。又分為直流電機的能耗制動和交流電機的能耗制動。他勵直流電機的能耗制動：電動機在電動狀態(tài)運行時若把外施電樞電壓U突然降為零，而將電樞串接一個附加電阻R，即將電樞兩端從電網斷開，并迅速接到一個適當的電阻上。電動機處于發(fā)電機運行狀態(tài)，將轉動部分的動能轉換成電能消耗在電阻上。隨著動能的消耗，轉速下降

21、，制動轉矩也越來越小，因此這種制動方法在轉速還比較高時制動作用比較大，隨著轉速的下降，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：迅速停機和下放重物。若電動機拖動的是反抗性恒轉矩負載，則通過迅速停機的方法進行能耗制動，若拖動位能性恒轉矩負載，則通過下放重物進行能耗制動。能耗制動是一種常見的制動方法，廣泛應用在工業(yè)生產中，有優(yōu)點同時也存在著缺點，在這份課程設計中，我們將會仔細分析能耗制動是怎么實現的，使得我們更好的了解和利用它，同時盡最大努力提出改進。2 直流電動機的基本結構和工作原理直流電動機可分為兩部分：定子與轉子。其中定子包括：主磁極，機座，換向極，電刷裝置等。轉子包括：電樞鐵

22、芯，電樞繞組，換向器，軸和風扇等。 如下圖所示：圖2-1（1）定子 定子就是發(fā)動機中固定不動的部分，它主要由主磁極、機座和電刷裝置組成。主磁極是由主磁極鐵芯（極心和極掌）和勵磁繞組組成，其作用是用來產生磁場。極心上放置勵磁繞組，極掌的作用是使電動機空氣隙中磁感應強度分配最為合理，并用來阻擋勵磁繞組。主磁極用硅鋼片疊成，固定在機座上。機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，使其轉化為交流電流。 直流電動機的磁場是一個恒定不變的磁場，是由勵志繞組中的直流電流形成的磁場方向和勵磁電流的關系確定。在微型直流電

23、動機中，也有用永久磁鐵作磁極的。 （2）轉子 轉子是電動機的轉動部分，主要由電樞和換向器組成。電樞是電動機中產生感應電動勢的部分，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，驅動轉子旋轉，起了能量轉換的樞紐作用，故稱“電樞”。 換向器又稱整流子，是直流電動機的一種特殊裝置。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，在轉軸上電樞繞組的導線按一定的規(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，使轉動的電樞繞組得以同外電路連接起來，并實現將外部

24、直流電流轉化為電樞繞組內的交流電流。3 制動方法制動和制動過程直流電動機的制動方式有多種：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。直流電動機開始制動后，電動機的轉速從穩(wěn)態(tài)轉速到零或反向一個轉速值（下放重物的情況）的過程稱為制動過程。對于電動機來講，我們有時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，但有的時候我們卻希望電機能夠慢慢地停下來，利用慣性來工作。于是，直流電動機能耗制動又分為迅速停機和下放重物兩種方式。2.1能耗制動之迅速停機2.1.1迅速停機之機械特性如圖2-1-1所示，制動之前，轉速n不為零，甚至相對較大，電動機平穩(wěn)的運

25、行。此時直流電動機的反電動勢(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。當我們開始制動瞬間，電動機系統因為慣性繼續(xù)旋轉，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，此時相對于之前正常運轉狀態(tài)，電流方向Ia改變，而磁場方向不變，使得T反向成為制動轉矩。此時電動的轉速就迅速下降至零（在T和TL的共同作用下）。當n=0時，E=0;Ia=0;制動轉矩和負載轉矩都消失，電動機自動停機。圖2-1-12.1.2迅速停機之狀態(tài)分析上述過程我們也可以用公式來說明，電動狀態(tài)時，如圖2-1-2:圖2-1-1n與T關系如下：n=UaCE*-RaCE*C

26、T*2*T能耗制動時，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制動的同時，也串入一個電阻，并且這個電阻值有要求：Iab=E/(Ra+Rb)<= Iamax式中，Ea=Eb，是工作于b點和a點時的電動勢。由此求得:Rb>=Eb/Iamax-Ra2.2能耗制動之下放重物2.2.1下放重物之機械特性如圖2

27、-2-1，如果電動機位能性很轉矩負載。制動前，系統工作在機械特性1與負載特性3的交點a上，電動機以一定的速度提升重物。在需要穩(wěn)定下放重物時，速度不會突變，則由a點移動b點，此時電動機處于能耗制動狀態(tài)，此時由b點移動到O點，這個過程與能耗制動的迅速停機過程情況一樣。但此時電動機不會停止不動而是，在負載轉矩的作用下，電動機反轉，即反向啟動，工作點開始在第四象限繼續(xù)下移，此時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點處達到平衡。這是能耗制動下放重物的過程。能耗制動運行

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;在能耗制動運行時，n<0,T>0的情況。圖2-2-12.2.2下放重物之狀態(tài)分析能耗制動的運行過程也可以用公式來說明。如圖2-2-2：圖2-2-2n與T關系如下：n= -(Ra+Rb)*T/(C*CT*)當平衡的時候，如圖2-2-3：圖2-2-3T=TL，則可以得出：n= (Ra+Rb)*TL /(C*CT*)同樣，能耗制動運行的效果與制動電阻Rb的大小有關，Rb小，特性2 的斜率小，轉速小，下放重物慢(Rb在滿足要求內)。那么在c點時：Ra+Rb=Ec/Iac= C*CT*n/(TL-To)下放重物時，To和TL方向相反，與T方向相同，故T= TL-To.可見，若要以轉速下放負載轉矩為TL的重物時，制動電阻應為:Rb=Ce*CT*n/(TL-To)- Ra如果我們忽略