指導(dǎo)班主任評定成績：審定成績：重慶郵電大學(xué)課程設(shè)計報告設(shè)計題目：直流馬達(dá)的串內(nèi)阻調(diào)速過程設(shè)計單位（二級大學(xué)）：西安郵電學(xué)院移通大學(xué)學(xué)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(xué)號：指導(dǎo)教師：程安宇設(shè)計時間：2010年3月南京郵電大學(xué)制課程設(shè)計任務(wù)書一、設(shè)計題目直流馬達(dá)的串內(nèi)阻調(diào)速過程設(shè)計二、設(shè)計任務(wù)和要求熟練直流馬達(dá)的機(jī)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(dá)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(dǎo)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(jī)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(zhǔn)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(shè)計報告和測試報告目錄一、直流電動機(jī)的綜述……………………4二、他勵直流電動機(jī)………………………5三、設(shè)計內(nèi)容………………………………12四、結(jié)論……………………………………14五、心得感受………………………………16六、參考文獻(xiàn)………………………………17綜述直流電動機(jī)因其良好的調(diào)速性能而在電力拖動中得到廣泛應(yīng)用。
直流電動機(jī)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(fù)勵3種。直流電動機(jī)-特征：(一)調(diào)速性能好。所謂“調(diào)速性能”，是指電動機(jī)在一定負(fù)載的條件下，按照須要，人為地改變電動機(jī)的怠速。直流電動機(jī)可以在重負(fù)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(jì)地實現(xiàn)怠速調(diào)節(jié)。為此，但凡在重負(fù)載下起動或要求均勻調(diào)節(jié)怠速的機(jī)械，比如小型可逆煉鋼機(jī)、卷揚機(jī)、電力機(jī)車、電車等，都用直流電動機(jī)拖動。直流電動機(jī)–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(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)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(jī)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(jī)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(jī)電磁力矩的波動，定子方式同發(fā)電機(jī)。二、他勵直流電動機(jī)他勵直流電動機(jī)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(jī)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(jī)機(jī)械特點2.1.1他勵直流電動機(jī)固有特點圖2-1他勵直流電動機(jī)固有特點2.1.2他勵直流電動機(jī)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(jī)在加速扭矩作用下，由c點沿曲線2上升到d點。控制點KM2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(jī)械特點上。定子電壓又由I2突增到I1并聯(lián)電阻是分?jǐn)?shù)怎么計算，相應(yīng)的電動機(jī)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(jī)穩(wěn)定運行并聯(lián)電阻是分?jǐn)?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(yīng)的最大扭矩T2)及切換電壓I2(或與之相應(yīng)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(yīng)當(dāng)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(dāng)從曲線1(對應(yīng)于勵磁電路總內(nèi)阻Ra1=ra+RK1+RK2)轉(zhuǎn)換得到曲線2(對應(yīng)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(jìn)行很快，如忽視電感的影響，可假設(shè)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(dāng)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(jī)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(jī)相應(yīng)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?jǐn)鄡?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(shè)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(zhǔn)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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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(yīng)的啟動力矩T1=(1.5~2.0)IN切換電壓為I2=(1.~11.2)IN對應(yīng)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(jī)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(zhǔn)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(zhǔn)I2是否在規(guī)定范圍內(nèi)。若不在規(guī)定范圍內(nèi)，需加強(qiáng)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(shè)計真的有點累．但是，當(dāng)我一著手清除自己的設(shè)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(xué)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(shè)計，使我深刻的感遭到，干任何事都必須耐心細(xì)致，課程設(shè)計過程中，有些估算就是由于自己的不細(xì)致算錯了好幾次只好重算，我總算感遭到了科學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)性，我不禁時刻提醒自己，一定要養(yǎng)成一種高度負(fù)責(zé)，認(rèn)真對待的良好習(xí)慣．此次課程設(shè)計使我在工作作風(fēng)上得到了一次難得的磨練．短短一周的課程設(shè)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(yīng)用所學(xué)的專業(yè)知識能力是這么的不足，幾年來的學(xué)習(xí)了這么多的課程，明天才曉得自己并不會用．在做課程設(shè)計過程中我要謝謝程安宇老師，因為我們學(xué)的馬達(dá)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(jìn)行了耐心細(xì)致的指導(dǎo)，在他的悉心指導(dǎo)下我才才能完成課程設(shè)計。在設(shè)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(shè)計的編撰；在此向她們表示謝謝。六、參考文獻(xiàn)[1]《電機(jī)與拖動》唐介主編，高等教育出版社2003，年出版；[2]《電機(jī)與拖動基礎(chǔ)》劉起新主編，中國電力出版社，2005年出版；[3]《電機(jī)學(xué)》李海發(fā)主編，科學(xué)出版社2001年出版；[4]《電機(jī)與拖動》周紹英主編，中央廣播電視學(xué)院出版社，1995年出版；[5]《電機(jī)學(xué)》胡虔生等編，中國電力出版社，2005年出版；-----
