機電課程設計1.0

1、指導教師評定成績： 機電傳動與控制課程設計設計題目：并勵直流電動機串電阻調速設計院 、 部： 機械工程學院 學生姓名： 王曉宇 學 號： 1310740214 班 級： 機電1302班 指導教師： 尹蘭 設計時間： 二一六 年 六 月目錄1.直流電動機的介紹12.并勵直流電動機的機械特性 23.并勵直流電動機的串電阻調速44.串電阻調速的參數計算56.心得與體會77.參考文獻8并勵直流電動機串電阻調速設計1.直流電動機的介紹直流電動機是將直流電能轉換為機械能的電動機。因其良好的調速性能而在電力拖動中得到廣泛應用。直流電動機按勵磁方式分為永磁、他勵和自勵3類，其中自勵又分為并勵、串勵和復勵3種。

2、1.1基本構造分為兩部分：定子與轉子。注意：不要把換向極與換向器弄混淆了。定子包括：主磁極，機座，換向極，電刷裝置等。轉子包括：電樞鐵芯，電樞繞組，換向器，轉軸、支架和風扇。1.2直流電動機定子組成 1.主磁極：主磁極的作用是產生氣隙磁場。主磁極由主磁極鐵心和勵磁繞組兩部分組成。 2.換向極：換向極的作用是改善換向，減小電機運行時電刷與換向器之間可能產生的換向火花，一般裝在兩個相鄰主磁極之間，由換向極鐵心和換向極繞組組成。換向極繞組用絕緣導線繞制而成，套在換向極鐵心上，換向極的數目與主磁極相等。 3.機座：電機定子的外殼稱為機座。機座的作用有兩個：一是用來固定主磁極、換向極和端蓋，并起整個電機

3、的支撐和固定作用；二是機座本身也是磁路的一部分，借以構成磁極之間磁的通路，磁通通過的部分稱為磁軛。為保證機座具有足夠的機械強度和良好的導磁性能，一般為鑄鋼件或由鋼板焊接而成。 4.電刷裝置：電刷裝置是用來引入或引出直流電壓和直流電流的。電刷裝置由電刷、刷握、刷桿和刷桿座等組成。電刷放在刷握內，用彈簧壓緊，使電刷與換向器之間有良好的滑動接觸，刷握固定在刷桿上，刷桿裝在圓環(huán)形的刷桿座上，相互之間必須絕緣。刷桿座裝在端蓋或軸承內蓋上，圓周位置可以調整，調好以后加以固定。1.3直流電動機轉子組成直流電動機轉子部分由電樞鐵芯、電樞、換向器等裝置組成，下面對構造中的各部件進行詳細介紹。1.電樞鐵芯：其作用

4、是嵌放電樞繞組和顛末磁通，為了下降電機工作時電樞鐵芯中發(fā)作的渦流損耗和磁滯損耗。2.電樞繞組：作用是發(fā)作電磁轉矩和感應電動勢，而進行能量變換。電樞繞組有許多線圈或玻璃絲包扁鋼銅線或強度漆包線。3.換向器：又稱整流子，在直流電動機中，它的作用是將電刷上的直流電源的電流變換成電樞繞組內的溝通電流，使電磁轉矩的傾向穩(wěn)定不變，在直流發(fā)電機中，它將電樞繞組溝通電動勢變換為電刷端上輸出地直流電動勢。換向器由許多片構成的圓柱體之間用云母絕緣，電樞繞組每一個線圈兩端區(qū)分接在兩個換向片上。直流發(fā)電機中換向器的作用是把電樞繞組中的交變電動熱變換為電刷間的直流電動勢，負載中就有電流通過，直流發(fā)電機向負載輸出電功率，

5、同時電樞線圈中也肯定有電流通過。它與磁場相互作用發(fā)作電磁轉矩，其傾向與發(fā)電機相反，原想法只需抑制這一磁場轉矩才華股動電樞改變。因此，發(fā)電機向負載輸出電功率的還，從原想法輸出機械功率，完結了直流發(fā)電機將機械能變換為電能的作用。1.4并勵直流電機并勵直流電機的勵磁繞組與電樞繞組相并聯，接線如圖1所示。作為并勵發(fā)電機來說，是電機本身發(fā)出來的端電壓為勵磁繞組供電；作為并勵電動機來說，勵磁繞組與電樞共用同一電源，從性能上講與他勵直流電動機相同。這種電動機，是勵磁繞組與轉子繞組并聯，勵磁電流大小與轉子繞組電壓及勵磁電路的電阻有關。并勵繞組兩端電壓就是轉子繞組兩端電壓，其值較高，但勵磁繞組用細導線繞制，其匝

6、數繞得很多，因此具有較大的電阻，使通過它的勵磁電流較小。2.并勵直流電動機的機械特性 并勵直流電動機的機械特性是指電動機在電樞電壓U，勵磁電流IL,電樞回路總電阻Ra為恒值的條件下，電動機轉速與電磁轉矩T的關系。2.1機械特性方程式并勵直流電動機的電路如圖1所示。圖1 并勵直流電動機電路圖并勵直流電動機的機械方程式可以從公式，得到： （1）再把公式代入上式，得： （2）其中， 稱為理想空載轉速，機械特性曲線如圖2所示，是一條稍向下傾斜的直線，其斜率為。這說明加大電動機負載會使轉速下降。圖2 并勵電動機的機械特性2.2固有機械特性 固有機械特性是當電動機的電樞工作電壓和勵磁磁通均為額定值，電樞電

7、路中沒有串入附加電阻時的機械特性，其方程式為： （3）固有機械特性如圖3中的曲線 所示，由于較小，故并勵直流電動機固有機械特性為硬特性，這種特性適用與負載變化時要求轉速比較穩(wěn)定的場合，經常用金屬切削機床、造紙機械等要求恒速的地方。 必須注意的是：當磁通過分削弱后，如果負載轉矩不變，將使電動機電流大大增加而嚴重過載。另外，當=0時，從理論上說，電動機的空載轉速將趨于，實際上勵磁電流為零時，電動機尚有剩磁，這時轉速雖不趨于，但會升到機械強度所不允許的數值，通常稱為“飛車”，因此，直流并勵電動機起動前必須先加勵磁電流，在運轉過程中，絕不允許勵磁電路斷開或勵磁電流為零。為此，直流并勵電動機在使用中，一

8、般都設有“失磁”保護。3.并勵直流電動機的串電阻調速3.1人為機械特性人為機械特性是人為地改變電動機電路參數或電樞電壓而得到的機械特性，即改變公式（2）中的參數所獲得的機械特性，一般只改變電壓、磁通、附加電阻中的一個，在此只介紹串電阻的調速方法。在電樞回路中串入不同阻值的電阻，此時 ，人為機械特性的方程式為： （4）與固有特性相比，理想空載轉速不變，只能改變機械特性的硬度。但是，轉速降增大 。越大，也越大，特性“變軟”，在一定負載轉矩下，轉速也就越低。在低轉速下運行時，負載稍有變化，就會使轉速發(fā)生較大的變化，因此低轉速時的穩(wěn)定性較差。如圖3所示。圖3 并勵電動機電樞串電阻的人為機械特性3.2串

9、電阻調速的分析在額定負載下，電樞電路串電阻調速時能達到的最高轉速是額定轉速（），因此在其調速方向應為從額定轉速向下調解。調速時，如果負載轉矩為常數，則當電動機在不同轉速下運行時，由于電磁轉矩都與負載轉矩相等，所以電樞電流為也就是說，與n無關。若,則將保持額定值不變。當電樞電路串電阻調速時，外串電阻上要消耗電功率，使調速系統的效率降低。調速系統的效率可用系統輸出的機械功率與輸入的電功率之比的百分數表示。當電動機的負載轉矩時，若忽略電動機的空載損耗，則。這時，調速系統的效率為因此可見，調速系統的效率將隨轉速n的降低成正比的下降。因此該調速方法是一種耗能的方法。3.3串電阻調速優(yōu)缺點改變電樞電路外串

10、電阻調速的優(yōu)點是設備簡單，初始投資少。當這種方法也存在如下問題：（1） 機械特性較軟，電阻越大則特性越軟，穩(wěn)定度越低。（2） 在空載或輕載時，調速范圍不大。（3） 實現無級調速困難。（4） 在調速電阻上消耗大量電能。 該方法使用場所：只是在調速平滑性要求不高，低速工作時間不長，電動機容量不大，采用其他調速方法不值得的地方才采用這種調速方法。特別注意，啟動電阻不能當做調速電阻使用，否則將會被燒壞。4.串電阻調速的參數計算假定一臺并勵直流電動機，其銘牌數據為,，。4.1固有機械特性計算電樞電阻：計算：計算理想空載轉速：額定電磁轉矩:4.2串入不同電阻時的轉速（1）電樞回路串電阻時理想空載轉速不變，

11、時，并勵直流電動機的轉速為（2）電樞回路串電阻時，為（3）電樞回路串電阻時，為5.結論根據以上設計過程，并勵直流電動機串電阻調速的計算方法如下：（1） 熟練掌握并勵直流電動機串電阻調速的機械特性曲線（2） 通過銘牌給出的數據，計算出計算電樞電阻（3） 計算（4） 計算理想空載轉速（5） 計算額定電磁轉矩（6） 將串入不同的電阻代入公式求得串入不同電阻下并勵直流電動機的轉速。6.心得與體會經過為期一周的研究和設計，最終順利的完成了機電傳動與控制并勵直流電動機的串電阻調速設計。在查找資料的過程中，進一步了解了并勵直流電動機串電阻調速的分析過程和計算方法。加深了在課堂上學習的內容。同時體會到了，學習和實踐相結合的重要性