课程：电机拖动与控制班级：13矿机3班
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一直流电机的简介及结构 （一）直流电机简介 直流电机是生产和使用直流电能的机电能量转换装置。将机械能转换为直流电能的，称为直流发电机；将电能追安环为机械能的，称为直流电动机。直流电动机具有调速性能好、启动和制动转矩大、过载能力强等优点，因此广泛应用于启动和调速要求较高的机械上。例如：轧钢机、机床、电车、电器轨道牵引、挖掘机械、纺织机械等。直流发电机可以作为各种直流电源。例如直流电动机的电源、同步电机的励磁电源、以及化学工业方面用于电解电镀的抵押大电流直流电源等。在本次设计中只介绍和说明直流电动机，不介绍直流发电机。 与交流电机相比，直流电机的主要缺点是换向问题，它限制了直流电机的极限容量，又使得直流电机的结构复杂，消耗较多的有色金属，维护比较麻烦，致使直流电机的应用受到一定的限制。不过，虽然如此，可是随着电子技术的发展，可控硅整流电源在生产上的应用越来越广泛，虽然使直流发电机的受到威胁，可是却会使直流电动机在应用中更为广泛。 （二）直流电机的结构 直流电机由静止的钉子和旋转的转子两大部分组成。定转子之间有一定的空隙，称为气隙。定子的作用是产生磁场和对电机的机械支撑，主要由主磁极、换向极、机座、端盖、电刷装置等部件组成。转子的作用是产生电枢感应电动势或电磁转矩，主要由电磁铁芯、电枢绕组、换向器、转轴和风扇等部件组成。如下图1-2所示： 图1-1 直流电机装配结构图 1—换向器 2—电刷装置 3—机座 4—主磁极 5—换向极 6—端盖 7—风扇 8—电枢绕组 9—电枢铁心 1 定子部分 ①主磁极（简称主极） 主磁极用来产生气隙磁场并且在电枢表面外的气隙空间里产生一定形状分布的气息磁密。主磁极由主机铁芯和励磁线圈组成，主极铁芯和由1—1.5mm厚的低碳钢板冲成一定
《电力拖动技术课程设计》报告书 直流电动机调速设计 专业：电气自动化 学生姓名： 班级： 09电气自动化大专 指导老师： 提交日期： 2012 年 3 月
前言 在电机的发展史上，直流电动机有着光辉的历史和经历，皮克西、西门子、格拉姆、爱迪生、戈登等世界上著名的科学家都为直流电机的发展和生存作出了极其巨大的贡献，这些直流电机的鼻祖中尤其是以发明擅长的发明大王爱迪生却只对直流电机感兴趣，现而今直流电机仍然成为人类生存和发展极其重要的一部分，因而有必要说明对直流电机的研究很有必要。 早期直流电动机的控制均以模拟电路为基础，采用运算放大器、非线性集成电路以及少量的数字电路组成，控制系统的硬件部分非常复杂，功能单一，而且系统非常不灵活、调试困难，阻碍了直流电动机控制技术的发展和应用范围的推广。随着单片机技术的日新月异，使得许多控制功能及算法可以采用软件技术来完成，为直流电动机的控制提供了更大的灵活性，并使系统能达到更高的性能。采用单片机构成控制系统，可以节约人力资源和降低系统成本，从而有效的提高工作效率。 直流电动机具有良好的起动、制动性能，宜于在大范围内平滑调速，在许多需要调速或快速正反向的电力拖动领域中得到了广泛的应用。从控制的角度来看，直流调速还是交流拖动系统的基础。早期直流电动机的控制均以模拟电路为基础，采用运算放大器、非线性集成电路以及少量的数字电路组成，控制系统的硬件部分非常复杂，功能单一，而且系统非常不灵活、调试困难，阻碍了直流电动机控制技术的发展和应用范围的推广。随着单片机技术的日新月异，使得许多控制功能及算法可以采用软件技术来完成，为直流电动机的控制提供了更大的灵活性，并使系统能达到更高的性能。采用单片机构成控制系统，可以节约人力资源和降低系统成本，从而有效的提高工效率。
学院 课程设计课程名称：电机与拖动
题目名称：三相绕线型异步电动机转子电路 串电阻有级起动设计 学生院系：物理科学与工程技术学院 专业班级：16自动化2班 学号： 学生：吴舟帆
目录 一.三相异步电动机的综述 (3) 二.三相异步电动机的起动方法、调速方法、制动方法 (4) 三.三相绕线型异步电动机转子电路串电阻有级起动电路图、具体过程 (5) 四.心得体会 (10) 五.参考文献 (10)
一.三相异步电动机的综述 三相异步电机（Triple-phase asynchronous motor）是感应电动机的一种，是靠同时接入380V三相交流电流（相位差120度）供电的一类电动机，由于三相异步电动机的转子与定子旋转磁场以相同的方向、不同的转速成旋转，存在转差率，所以叫三相异步电动机。三相异步电动机转子的转速低于旋转磁场的转速，转子绕组因与磁场间存在着相对运动而产生电动势和电流，并与磁场相互作用产生电磁转矩，实现能量变换。按转子结构的不同，三相异步电动机可分为笼式和绕线式两种。
二.三相异步电动机的起动方法、调速方法、制动方法 1. 起动方法：有级起动 容量较大的三相异步电动机一般采用有级起动，以保证起动过程中有较大的起动转矩和较小的起动电流。它的起动电阻R ST 由若干级起动电阻串联，即 R ST =R ST1+R ST2+…+R STm 。起动瞬间转子串入最大起动电阻R ST ，使起动转矩为要求值 T 1，随着转速n 的增加，每当转矩T 降至希望值T 2时，切除一段起动电阻，使T 又等于T 1，T 2称为切换转矩。因而在启动过程中转矩始终在起动转矩T 1与切换转矩T 2之间变化，直到全部起动电阻被切除。 2.调速方法：串级调速 在转子电路中串入一个与2s .E 频率相等，而相位相同或相反的附加电动势ad . E ，既可节能，又可将这部分功率回馈到电网中去。 3.制动方法： ①能耗制动：能耗制动的特点是制动时将电动机与三相电源断开，而与直流电源接通，电动机像发电机一样，将拖动系统的动能转换成电能消耗在电机部的电阻中，故名能耗制动。 ②反接制动：反接制动的特点是制动时旋转磁场的转向与转子的转向相反，转差率s>1,所谓“反接”意即在此。从而使电磁转矩的方向与转子转向相反，成为制动转矩 ③回馈制动：回馈制动的特点时转子转速大于同步转速，转差率s<0，电机处于发电机状态，将系统的动能转换成电能送回电网，故名回馈制动，又称再生制动。
《电机与拖动》课程设计 说明书 提升料车电机拖动系统设计 学生姓名 学生学号 学院名称信电工程学院 专业名称电气工程及其自动化 指导教师 2015年1月18日
摘要 该系统由电动机提供原动力，经减速器减速拖动钢丝绳来提升或下放料车。料车到达最高点和最低点是由行程开关自动关断。当提升料车时，按下提升按钮，电动机开始运转，带动传动装置运转，通过减速器将电动机的高转速降为低转速，再通过皮带传递给钢丝绳轮，然后钢丝绳轮开始转动，再通过定滑轮将料车提升，当料车到达顶部时，触碰到行程开关，电动机停止运转，料车停止上升。当卸料完成后，按下放按钮，电动机反转，原理跟上升时相同，到达地面时，触碰到行程开关，电动机停止转动，料车停止下放。 关键词电动机；拖动；传动装置；减速器
目录 1设计题目及要求 (1) 1.1设计题目 (1) 1.2设计要求 (1) 1.3设计思路 (1) 2系统结构及工作原理的分析 (2) 2.1系统结构组成分析 (2) 2.2系统工作原理概述 (2) 3电动机的选择 (3) 3.1类型的选择 (3) 3.2 提升系统的负载功率 (3) 3.3确定电动机转速 (3) 3.4确定电动机型号 (4) 4电动机的校验 (5) 4.1发热校验 (5) 4.2检验过载能力 (5) 4.3校验起动能力 (5) 5减速器的选择 (7) 5.1总传动比的计算 (7) 5.2分配各级传动比 (7) 6系统原理电路图及运行分析 (8) 6.1系统原理电路图 (8) 6.2运行分析 (8) 总结 (10) 参考文献 (11) 附录 (12)
1设计题目及要求 1.1设计题目 拖动对象为一料车提升系统。右图所示，料车在轨道下部装料，装完料后提升至上部料仓卸载。装料时间为3分钟，卸载时间不计，提升及下放速度最大值不超过0.4米/秒，料仓距轨道底部15米，料车自重40公斤，每次装料100公斤，企业每天分三班工作，每班提升25次，提升为接班后即开始至提升25次 结束。系统提升使用钢丝绳，钢丝绳轮的直 径为0.4米。工作现场只有三相四线制380v 交流电源，电网最大电压波动5%，通风良好， 环境干燥，现场无防爆要求。 1.2设计要求 1）要求电机拖动系统能够可靠工作，电 机温升在允许范围内。 2）设三个手动操作按钮控制电机运转， 即提升、下放、停止。 3）系统应能实现在提升到轨道顶部和下 放到底部时自动停止。 1.3设计思路 为简化设计，提升系统钢丝绳重量及摩擦阻力均可不计。并且滑轮等传送比为100%。设计时要先算出负载转矩，可根据提升速度、电机速度选择减速机。选择电机时要先确定电机类型，确定电机容量，然后还要考虑是否需要校验起动转矩、电机温升等。 电气控制系统要设计为能够实现自锁功能。 对料车提升到轨道顶部和下放到底部时自动停止问题，建议选择行程开关，通过行程开关的常开或常闭触点来设计控制电路。
电机与拖动教案 【教案】 课程性质、任务和目的《电动与拖动》是电气工程及其自动化专业必修的专业基础课.它既是研究电机及电力拖动系统基础理论的学科,又可以作为一门独立的技术应用课,直接为工农业生产服务.本课程的理论性与实践性都很强,通过本课程学习,使学生掌握各种电机的基本结构与工作原理,独立分析电力拖动系统各种运行状态,掌握有关计算方法,合理地选择和使用电动机,为后续电气控制技术、自动控制系统等专业课打下坚实基础,为从事专业技术工作做好基本培养和锻炼. 基本要求通过本课程的教学,应使学生达到下列要求: 掌握和理解变压器和电动机的基本方程式; 掌握他励直流电动机负载运行计算,调速性能计算,起制动电阻计算和他励直流电动机过渡过程计算,负载转矩折算,飞轮矩折算; 三相异步电动机机械特性实用公式计算调速电阻及制动电阻,三相异步电动机降压起动的计算与选择,三相绕线式异步电动机转子回路串电阻分级起动计算; 具有选择电力拖动系统电动机的型式、种类、电压、转速及额定功率,校核发热,起动能力与过载能力. 课时分配共64学时,安排在第二学年的第二学期.其中理论教学52学时,实践教学12学时. 先修课程电路原理、电子技术和电力电子技术教学内容、要求与安排绪论课程的性质及任务以及常用的几个基本定律直流电机 1.1 教学内容: 直流电机的工作原理和结构;直流电机电枢绕组;直流电机的励磁方式和空载磁场;他励直流电动机的机械特性;他励直流电动机的工作特性;串、复励直流电动机的机械特性;直流电动机换向. 1.2 教学重点: 直流电机的励磁方式和空载磁场;他励直流电
动机的机械特性 1.3 教学难点: 直流电机的励磁方式和空载磁场;他励直流电动机的机械特性直流电动机的电力拖动 2.1 教学内容: 电力拖动系统的动力学基础;他励直流电动机的起动、制动和调速;串励及复励直流电动机的电力拖动. 2.2 教学重点: 电力拖动系统的动力学基础;他励直流电动机的起动、制动和调速; 2.3 教学难点: 他励直流电动机的起动、制动和调速; 变压器 3.1 教学内容: 变压器的用途、结构及额定数据;变压器的空载运行、空载等值电路;变压器的负载运行、负载等值电路;标么值;变压器参数测定;变压器电压调整率及效率;变压器联接组别;变压器并联运行;自耦变压器. 3.2 教学重点: 变压器的空载运行、空载等值电路;变压器的负载运行、负载等值电路;标么值;变压器电压调整率及效率;变压器联接组别;变压器并联运行. 3.3 教学难点: 变压器电压调整率及效率;变压器联接组别;标么值. 交流电机的绕组、电动势和磁通势 4.1 教学内容: 交流电机电枢绕组;交流电机电枢绕组磁场;交流电机电枢绕组电势. 4.2 教学重点: 交流电机电枢绕组磁场;交流电机电枢绕组电势. 4.3 教学难点: 交流电机电枢绕组磁场;交流电机电枢绕组电势. 异步电动机 5.1 教学内容: 三相异步电动机的结构及额定数据;三相异步电动机工作原理及转差率;三相异步电动机的电磁关系及等值电路;三相异步电动机的功率关系;三相异步电动机的机械特性;三相异步电动机的工作特性. 5.2 教学重点: 三相异步电动机工作原理及转差率;三相异步电动机的电磁关系及等值电路;三相异步电动机的功率关系;三相异步电动机的机械特性. 5.3 教学难点: 三相异步电动机工作原理及转差率;三相异步电动机的电磁关系及等值电路;三相异步电动机的功率关系;三相异步电动机的机械特性. 三相异步电动机的电力拖动 6.1 教学内容: 鼠笼式三相异步电动机的
课程设计说明书设计名称： 题目： 学生姓名： 专业： 班级： 学号： 指导教师： 日期：年月日
课程设计任务书 专业年级班 设计题目 微型直流电动机的数字控制器设计 姓名-学号 主要内容和具体要求 设置有正转、反转、加速、减速按键； 显示马达的运行状态（正反转、停止），显示转速；测量马达的反电动势系数； 测量马达的力矩系数； 创建马达的数学模型； 实现比例控制； 实现比例积分控制。 进度安排 6月16~17号：了解任务要求，确定具体方案 6月18~19号：电机控制程序设计 6月20~21号：键盘电路、lcd12864液晶屏子程序设计6月22~24号：上位机通信程序设计 6月25~26号：电机PI 控制设计 完成后应上交的材料 直流电机数字控制器论文 总评成绩
指导教师签名日期年月日系主任审核日期年月日
摘要 本文主要设计一个基于STC12C5A60S2 单片机的直流电机PWM 控制系统。PWM 控制提高了调速范围，提高了调速精度，改善了快速性能、功率和功率因数。系统在设计中被控对象采用5V 的直流电机，以MCS-51 单片机为控制核心，采用LCD12864 液晶作为显示元件，进行软硬件的设计。硬件电路由protel 设计制作，主要设计了液晶显示电路、键盘控制电路、复位电路、测速电路、驱动电路和测压电路。软件设计在Keil 开发平台用 C 语言编写，程序采用模块化设计方案，包括液初始化程序、晶显示程序、键盘控制程序。 本系统PWM 控制直流电机采用调压调速的方法，整体设计包括软件和硬件两个部分。通过利用单片机产生PWM 控制信号控制直流电机，详细介绍脉宽调制( PWM) 控制原理，直流电机的工作原理和数学模型以及用H型桥电路基本原理设计的驱动电路。通过硬件电路的模拟情况，说明系统运行正常，各个功能模块实现是可行的，控制精度比较高，能够满足系统的基本要求。 关键词：单片机PWM脉宽调制控制直流电机L298N驱动
一、填空题: 1．整流电路中，晶闸管从开始承受正向电压算起，到触发脉冲到来时刻为止，这段时间的电角度称为_______________。 2．若晶闸管电流有效值是157A，则其额定电流为。 3．三相半波晶闸管可控整流电路中，变压器的漏抗会产生换相重叠角，使整流输出的直流电压平均值。 4．单相全控桥式整流电路，电感性负载，若交输入流电压有效值为U2，控制角度为α， 则其输出电压U o的表达式为_____________。 5．电力电子器件总是工作在开关状态，其损耗包括三个方面：、 和。 6．三相全控整流电路，六只晶闸管的触发脉冲相位按相序依次互差度。 7．三相半波可控整流电路，大电感负载，I2与I d的关系式是，I2与I T 的关系 式是。 8．三相半波整流电路，电阻性负载，其移相范围为。 9．直流斩波电路的三种控制方式是、和混合调制。 10．若输入变压器二次侧相电压有效值为U2，采用三相半波可控整流电路，大电感性负载，晶闸管承受的最大反向电压为。 二、选择题： 1．通常把晶闸管的U DRM 和U RRM 中_______的值标作该器件的额定电压。 ①较小②较大③U DRM ④U RRM 2．在晶闸管元件正常导通后，为其门极加上反压，则该晶闸管_______。 ①继续导通②饱和③关断④状态不定 3．整流变压器的漏抗越大，则换相重叠角______。 ①越小②越大③不变④不一定 4．触发（驱动）电路是电力电子器件主电路与______之间的接口。 ①缓冲电路②保护电路③控制电路④滤波电路 5.带平衡电抗器的双反星形可控整流电路，大电感负载，直流侧电流连续，晶闸管的导通 角 为______。 ①180o②150o③120o④60o 6．电压型逆变电路的特点是______。 ①直流侧接大电感②交流侧输入电流接近正弦波 ③直流侧电压无脉动④直流侧电流有脉动 7.SPWM 控制的逆变电路，输出SPWM 波半周期包括25 个脉冲波，设逆变器输出电压基 波频率为400Hz,则电路中开关管的工作频率为______。 ①10kHz ②20kHz ③400Hz ④5kHz 三、简答题： 1．晶闸管导通和关断条件是什么？ 2．实现有源逆变的外部和内部条件是什么？ 3．画出升压斩波电路原理图，并分析说明其工作原理，写出输出电压Uo 与电源电压Uin的关系式。 四、计算分析题 1.单相全控桥式整流电路接大电感负载，整流变压器二次电压有效值U2=220V，R=4Ω，ωL>> R 可使负载电流连续，且脉动很小（可以忽略）。 (1) 画出α=30o时，整流输出电压u d、电流i d和输入电流i2的波形； (2) 试求输出电压Ud、输出电流的平均值Id。 2.请回答单相桥式全控整流电路、三相桥式全控整流电路中，当负
1、变压器空载： 变压器空载运行仿真电路图 2、变压器负载： SN=10e3;U1N=380;U2N=220;r1=0.14;r2=0. 035;x1=0.22;x2=0.055;rm=30;xm=310;ZL= 4+j*3; I1N=SN/U1N; I2N=SN/U2N;k=U1N/U2N; Z1=r1+j*x1; rr2=k^2*r2;xx2=k^2*x2; ZZ2=rr2+j*xx2; ZZL=k^2*ZL; Zm=rm+j*xm; Zd=Z1+1/(1/Zm+1/(ZZ2+ZZL)); U1I=U1N; I1I=U1I/Zd; E1I=(U1I-I1I*Z1); I22I=E1I/(ZZ2+ZZL); I2I=k*I22I; U22I=I22I*ZZL; U2I=U22I/k; % 功率因数，功率和效率 % cospsi1输入侧功率因数， cospsi2负载功率因数， p1输入有功功率， p2输出有功功率 cospsi1=cos(angle(Zd)); cospsi2=cos(angle(Z1)); p1=abs(U1I)*abs(I1I)*cospsi1; p2=abs(U2I)*abs(I2I)*cospsi2; eat=p2/p1; % 损耗 % lml励磁电流， pfe铁损耗， pcu1原边铜损耗， pcu2副边铜损耗 ImI=E1I/Zm; pFe=abs(ImI)^2*rm; pcu1=abs(I1I)^2*r1; pcu2=abs(I2I)^2*r2; % 数据输出 disp('原边电流='),disp(abs(I1I)); disp('副边电流='),disp(abs(I2I)); disp('副边电压='),disp(abs(U2I)); disp('原边功率因数='),disp(cospsi1); disp('原边电流='),disp(p1); disp('副边功率因数='),disp(cospsi2); disp('副边功率='),disp(p2); disp('效率='),disp(eat); disp('励磁电流='),disp(abs(ImI)); disp('铁损耗='),disp(pFe); disp('原边铁损耗='),disp(pcu1); disp('副边铜损耗='),disp(pcu2); 3、他励直流电动机转矩特性： % 直流电机转矩特性分析 % 将该函数定义为dc_mo_tor(dc_motoe_torque) %.................................... ....... % 下面输入电机基本数据 Cm=10;Ra=1.8;k=.1;k1=.2; % 下面输入750r/min时的空载特性实验数据（Ifdata-是励磁电流，Eadata-是感应电动势） Ia=0:.01:15; %.................................... ...... % 计算他励电机外特性 Temt=Cm*k*Ia; plot(Ia,Temt,'r') xlabel('Ia[A]') ylabel('Tem[N*m]')
电机与拖动技术课程设 计报告 （2012—2013学年第一学期） 题目他励直流电动机的调速系统 系别电子与电气工程系 专业电气工程及其自动化 班级 学号 姓名 指导教师韩之刚 完成时间2013年12月26日 评定成绩
目录 摘要 (3) 1、设计的目的和意义 (3) 2、总体设计方案 (3) 2.1并励(他励)直流电动机的起动 (3) 2.2并励(他励)直流电动机的调速 (4) 2.3调速的性能指标 (6) 3.设计过程 (7) 3.1实验设备 (7) 3.2 设备屏上挂件排列顺序 (7) 3.3 设计原理图 (8) 3.4.调速步骤 (8) 4、设计心得 (12) 5．参考文献 (12)
摘要 随着工业的不断发展，电动机的需求会越来越大，电动机的应用越来越广泛，电动机的操作系统是一个非常庞大而复杂的系统，它不仅为现代化工业、家庭生活和办公自动化等一系列应用提供基本操作平台，而且能提供多种应用服务，使人们的生活质量有了大幅度的提高，摆脱了人力劳作的模式。而电动机主要应用于工业生产的自动化操作中是电动机的主要应用之一，因此本课程设计课题将主要以在工业中电动机调速方法的应用过程可能用到的各种技术及实施方案为设计方向，为工业生产提供理论依据和实践指导。 关键词：直流电动机调速设计 1、设计的目的和意义 时间是验证真理的唯一标准。通过本次的课程设计更进一步的掌握和了解电动机的调速方法。这次课程设计可以使我们在学校学的理论知识用到实践中，使我们学会独立思考，是我们在实践中掌握相关知识，能够培养我们的职业技能，课程设计是以任务引领，以工作过程为导向，以活动为载体，给我们提供了一个真实的过程，通过设计和运行，反复调试、训练、便于我们掌握规范系统的电机方面的知识，同时也提高了我们的动手能力。 2、总体设计方案 2.1并励(他励)直流电动机的起动 直流电动机接通电源以后，电动机的转速从零达到稳态转速的过程称为起动过程。对于电动机来讲，我们总希望它的起动转矩大，起动电流小，起动设备简单、经济、可靠。
电机与拖动课程设计 1.前言 电机与拖动是一门理论性和实践性都较强的课程，是自动化专业必修的核心课程，电机与拖动课程理论讲授完后，结合专业特点和现有设备条件开展该课程的课程设计，增强学生对课程理论知识的理解和实践运用，加强学生电机与拖动课程综合性工程训练。 2. 异步电动机的起制动和调速设计 关于异步电动机的起制动和调速设计，其主要根据电机与拖动实验中的继电器（接触器，时间继电器）控制知识，完成电路图的绘制，实现对异步电动机起动、调速、制动、停止等功能。 异步电动机控制动作流程：低速启动→高速正转运行→运行一段时间→减速运行→运行一段时间→反转低速运行→运行一段时间→反转高速运行→运行一段时间→能耗制动→停止。 此设计题目要求对异步电机的起动、调速、制动方法的设计，以确定异步电机的最佳起、制动和调速方案，且达到最优配合。 2.1 异步电动机的起动 2.1.1 电机起动方法的介绍 电机在起动时应使启动转矩足够大，确保生产机械正常起动；起动电流足够小，避免因起动对电网造成的冲击；起动时间你尽量短；启动设备简单，操作方便；起动过程中能耗消耗少，经济适用。通过综合考虑，一般选择起动电流I st=(4~7)I N，而起动转矩T st=T N。 本次课程设计中电机为鼠笼式异步电机，其主要起动方法有直接起动，定子串电阻或电抗的降压起动，自耦变压器的降压起动，星-三角降压起动，软起动以及特殊鼠笼式异步电机的起动。 2.1.2 起动方法的比较 在上述这几种起动方法中，每一种方法都有各自的优点与缺点以及各自的适用范围。 对于直接起动方案： 需要电机满足自身容量不大或者轻载情况，亦或者满足特殊要求的情况； 对于定子串电阻或电抗的降压起动这种方法：
教师授课教案 课程名称：电机与拖动2006年至2007年第2 学期第2 次课 授课教师：马爱芳授课日期：年月日 教学内容：（板书加粗） 1．1 直流电机的基本工作原理及结构 一、直流发电机的工作原理 结合多媒体课件，动画讲解
1、原动机拖动转子以每分转n转转动； 2、电机内部的固定部分建立磁场。 3、导体在磁场中运动切割磁力线感应电动势，经电刷和换向器整流作用输出直流电势。 *说明：由于换向器的作用，使处在N极下面的导体永远与电刷A相接触，处在S极下面的导体永远与电刷B相接触，使电刷A总是呈正电位，电刷B总是呈负电位，从而获得直流输出电势。 注意：某一根转子导体的电势性质是交流电。而经电刷输出的电动势确是直流电了。 提问：1、如果没有换向器，直流发电机能否发出直流电？ 由于内电路的交流是通过换向装置后才变为外电路的直流，故没有换向装置就不行。 二、直流电动机的工作原理 结合多媒体课件，动画讲解 1、将直流电源通过电刷接通电枢绕组，使电枢导体有电流流过。 2、电机内部有磁场存在。 3、载流的转子（即电枢）导体将受到电磁力 f 的作用。（左手定则） 4、所有导体产生的电磁力作用于转子，使转子以n(转/分)旋转，以拖动机械负载。 *说明：转子在旋转过程中，元件中电流方向是交变的，但处在同一磁极下面导体中电流的方向却是恒定的，这是由于换向器的作用，从而使得直流电动机的电磁转矩方向不变。 课堂交流： 直流电动机的基本工作原理由学生讲述后再评讲 结论：由直流电机的工作原理可以看出，直流发电机是将机械能转变成电能， 电动机是将电能转变成机械能，因此说直流电机具有可逆性。 三、直流电机的基本结构 结合多媒体课件，动画讲解 直流电机由定子与转子两大部分构成，通常，把产生磁场的部分做成静止的，称为定子； 把产生感应电势或电磁转矩的部分做成旋转的，称为转子（又叫电枢）。
一、设计题目： 提升机主电路的设计： 图1—提升机电力拖动系统原理图 图2—提升机电力拖动系统速度图 1.加速阶段t1: 以最大加速度加速，速度由0增加到v1，当v=v1时，电机工作在固有特性上。 2.等速阶段t2: 以v1速度匀速运行。 3.调速阶段t3: 以v2速度匀速运行，v2 =0.7v1。 4.减速阶段t4: 以最大减加速度减速，速度由v2减小0。 二、课程设计的目的
将损坏拖动系统的传动机构。 图3他励直流电动机直接启动接线图 2）降低电源电压启动:将励磁绕组接通电源，并将励磁电流调到额定值，然后从低向高调节电枢回路电压的启动方法称为降低电源电压启动； 要限制启动电流，首先考虑的是降低电动机输入电压，在直流电 动机启动瞬问，给电动机加上较低的电压，以后随着电动机转速 的升高，逐步增加直流电压的数值，直到电动机启动完毕，加在 电动机上的电压即是电动机的额定电压 特点：缩短启动时间，启动过程中能量损耗小，启动平稳，便于实现自动化。需要一套可调的直流电源启动设备，增加初投资。 用减压启动的方法启动并励电动机时必须注意：启动时必须加上 额定的励磁电压，使磁通一开始就有额定值，否则电动机的启动 电流虽然比较大，但启动转矩较小，电动机仍无法启动。 图4降低电源电压启动接线图 3）电枢回路串电阻启动：电枢回路中串接启动电阻以限制启动电流的启动方法称为电枢回路串电阻启动。电枢回路串电阻启动即启动时在电枢回 路串入电阻，以减小启动电流I ,电动机启动后，再逐渐切除电阻， s 以保证足够的启动转矩。
在分级启动过程中，若忽略电枢回路电感，并合理的选择每次切 除的电阻值就能做到每切除一段启动电阻，电枢电流就瞬间增大 到最大启动电流1I 。此后，随着转速上升，电枢电流逐渐下降。 每当电枢电流下降到某以数值2I 时就切除一段电阻，电枢电流就 又突增到最大电流1I 。这样，在启动过程就可以把电枢电流限制 在1I 和2I 之间。2I 称为切换电流。启动电阻分段数目越少，启动 过程中电流变化范围大，转矩脉动大，加速不均匀，而且平均启 动转矩小，启动时间长。 特 点：电枢回路串电阻启动方法所需设备较简单，价格较低，但在启动 过程中在启动电阻上有能量损耗。而降低电源电压启动则所需设 备复杂，价格较贵，但在启动过程中基本上不损耗能量。对于小 直流电动机一般用串电阻启动，容量稍大但不需经常启动的电动 机也可用串电阻启动，而需经常启动的电动机能耗较大，不宜用 于启动的大、中型，可用于小型电机启动 图5电枢回路串电阻启动接线图 选 择：综合分析上述三种启动方法，采用电枢串电阻启动方式。这种方法比较简 单启动，过程中基本上不损耗能量，可以将启动电流限制在容许的范围内。 参数计算： 串接在电枢回路中用以限制启动电流的电阻称为启动电阻，以R s 表示。 为了把启动电流限制在最大允许值s a N R R U I +=1之内，电枢回路中应串入的启 动电阻值为： a N s R I U R -=1 启动后如果仍把s R 串在电枢回路中，则电动机就会在电枢串电阻s R 的认为
宜春学院 课程设计 课程名称：电机与拖动 题目名称：三相绕线型异步电动机转子电路 串电阻有级起动设计 学生院系：物理科学与工程技术学院 专业班级：16自动化2班 学号：16100501222 学生姓名：吴舟帆
目录 一.三相异步电动机的综述 (3) 二.三相异步电动机的起动方法、调速方法、制动方法 (4) 三.三相绕线型异步电动机转子电路串电阻有级起动电路图、具体过程 (5) 四.心得体会 (10) 五.参考文献 (10)
一.三相异步电动机的综述 三相异步电机（Triple-phase asynchronous motor）是感应电动机的一种，是靠同时接入380V三相交流电流（相位差120度）供电的一类电动机，由于三相异步电动机的转子与定子旋转磁场以相同的方向、不同的转速成旋转，存在转差率，所以叫三相异步电动机。三相异步电动机转子的转速低于旋转磁场的转速，转子绕组因与磁场间存在着相对运动而产生电动势和电流，并与磁场相互作用产生电磁转矩，实现能量变换。按转子结构的不同，三相异步电动机可分为笼式和绕线式两种。
二.三相异步电动机的起动方法、调速方法、制动方法 1. 起动方法：有级起动 容量较大的三相异步电动机一般采用有级起动，以保证起动过程中有较大的起动转矩和较小的起动电流。它的起动电阻R ST 由若干级起动电阻串联，即R ST =R ST1+R ST2+…+R STm 。起动瞬间转子串入最大起动电阻R ST ，使起动转矩为要求值T 1，随着转速n 的增加，每当转矩T 降至希望值T 2时，切除一段起动电阻，使T 又等于T 1，T 2称为切换转矩。因而在启动过程中转矩始终在起动转矩T 1与切换转矩T 2之间变化，直到全部起动电阻被切除。 2.调速方法：串级调速 在转子电路中串入一个与2s . E 频率相等，而相位相同或相反的附加电动势ad . E ，既可节能，又可将这部分功率回馈到电网中去。 3.制动方法： ①能耗制动：能耗制动的特点是制动时将电动机与三相电源断开，而与直流电源接通，电动机像发电机一样，将拖动系统的动能转换成电能消耗在电机内部的电阻中，故名能耗制动。 ②反接制动：反接制动的特点是制动时旋转磁场的转向与转子的转向相反，转差率s>1,所谓“反接”意即在此。从而使电磁转矩的方向与转子转向相反，成为制动转矩 ③回馈制动：回馈制动的特点时转子转速大于同步转速，转差率s<0，电机处于发电机状态，将系统的动能转换成电能送回电网，故名回馈制动，又称再生制动。
《电机与拖动》教案08级电子信息科学与技术 皖西学院 机电学院 二〇一二年八月
绪论 §１电机及电力拖动简介 1.什么是电机 在现代，电能是一种广泛应用的能源。电能与其他能源相比，有突出的优点。首先电能的生产与转换比较经济；其次电能传输与分配比较容易；再者电能的使用与控制比较方便，且易于实现自动化。因此，在现代社会中，电能的应用已遍及各行各业中。 在电能的生产、转换、传输、分配、使用与控制等方面，都必须通过能够进行能量(或信号)传递与变换的电磁机械装置，这些电磁机械装置被广义地称为电机。通常所说的电机，是指那些利用电磁感应原理设计制造而成的、用于实现能量(或信号)传递与变换的电磁机械的统称。按电机的功能来分类，电机可分为： (1) 发电机——把机械能转变成电能； (2) 电动机——把电能转变成机械能； (3) 变压器、变频机、变流机、移相器等，是分别用于改变电压、频率、电流及相位的，即把一种类型的电能转变成另一种类型的电能； (4) 控制电机——应用于各类自动控制系统中的控制元件。 值得指出的是，从基本工作原理来看，发电机与电动机只是电机的两种不同的运行方式，从能量转换的观点来看，二者是可逆的。 上述的各种电机中，有些是静止的，如变压器；有些是旋转的，如各种类型的发电机与电动机。按电流的类型及工作原理的某些差异，旋转电机又可分为直流电机、交流异步电机、交流同步电机及各种具有专门用途的控制电机等。 2.电机以及电力拖动的发展概况 始于19 世纪60～70 年代的第二次工业技术革命，是以电力的广泛应用为显著特点的。从此人类社会由蒸汽机时代步入了电气化时代。在法拉第电磁感应定律基础上，一系列电气发明相继出现。1866 年，德国工程师西门子制成发电机；1870 年比利时人格拉姆发明了电动机，电力开始成为取代蒸汽来拖动机器的新能源。随后，各种用电设备相继出现。1882年法国学者德普勒发明了远距离送电的方法。同年，美国著名发明家爱迪生创建了美国第一个火力发电站，把输电线结成网络。从此电力作为一种新能源而广泛应用。那时，电机刚刚在工业上初步应用，各种电机初步定型，电机设计理论和电机设计计算初步建立。随着社会生产的发展和科技的进步，对电机也提出了更高的要求，如：性能良好、运行可靠、单位容量的重量轻体积小等，而且随着自动控制系统的发展要求，在旋转电机的理论基础上，又派生出多种精度高、响应快的控制电机，成为电机学科的一个独立分支。电机制造也向着大型、巨型发展。中小型电机正向多用途、多品种方向发展，向高效节能方向发展。各种响应快速、起停快速的特种电机在各种复杂的计算机控制系统和无人工厂中实现了比人的手脚更复杂而精巧的运动。古老的电机学已经和电力电子学、计算机、控制论结合起来，发展成了一门新的学科。 在我国，电机制造业也发生了巨大的变化。我国的电机生产从1917 年至今已有80 多年的历史，经过改革开放20 多年的发展，特别是近10 年的发展，有了长足的进步，令世人瞩目。目前已经形成比较完整的产业体系，电机产品的品种、规格、性能和产量满足了我国国民经济发展的需要。而且一些产品已经达到或接近世界先进水平。近来世界上电机行业专家纷纷预测，中国将会成为世界电动机的生产制造基地。近年来我国已生产了不少大型直流电动机、异步电动机和同步电动
电机与拖动课程设计离心式风机电机拖动系统设计 学生姓名 学号 学院名称信电学院 专业名称电机与拖动 指导教师樊兆峰 2012年1月6日
目录 1课程设计题目及要求 (1) 2离心式风机简介 (1) 2.1离心式风机的性能和原理 (2) 2.1.1离心式风机的性能 (2) 2.1.2 离心式风机的原理 (2) 2.2 离心式风机的应用 (2) 2.2.1应用范围 (2) 3离心式风机拖动系统设计 (3) 4离心式风机拖动系统分析 (3) 4.1拖动系统分析 (2) 4.2三相异步电动机降压启动 (2) 5离心式风机控制电路设计 (3) 5.1电路设计及电路原件的选择 (2) 5.2相关参数校验 (2) 结论 (11) 参考文献 (12) 附录 (13) 附录1 (13) 附录2 (13)
1课程设计题目及要求 题目2：离心式风机电机拖动设计 要求； 1.选择用于拖动离心式风机的电机。电机应能可靠启动、运转、停止。 2.联锁电路设计应能可靠工作
2离心式风机简介 2.1离心式风机简介 2.1.1离心式风机简介性能和原理 2.1.1.1离心式风机性能 离心式风机实质是一种变流量恒压装置。当转速一定时，离心式风机的压力-流量理论曲线应是一条直线。由于内部损失，实际特性曲线是弯曲的。离心式风机中所产生的压力受到进气温度或密度变化的较大影响。对一个给定的进气量，最高进气温度(空气密度最低)时产生的压力最低。对于一条给定的压力与流量特性曲线，就有一条功率与流量特性曲线。当鼓风机以恒速运行时，对于一个给定的流量，所需的功率随进气温度的降低而升高。 1.1.1.2离心式风机的原理 离心式风机的工作原理与透平压缩机基本相同，只是由于气体流速较低，压力变化不大，一般不需要考虑气体比容的变化，即把气体作为不可压缩流体处理。 离心式风机是根据动能转换为势能的原理，利用高速旋转的叶轮将气体加速，然后减速、改变流向，使动能转换成势能（压力）。在单级离心式风机中，气体从轴向进入叶轮，气体流经叶轮时改变成径向，然后进入扩压器。在扩压器中，气体改变了流动方向造成减速，这种减速作用将动能转换成压力能。压力增高主要发生在叶轮中，其次发生在扩压过程。在多级离心式风机中，用回流器使气流进入下一叶轮，产生更高压力。 离心式风机可制成右旋和左旋两种型式。从电动机一侧正视，叶轮顺时针旋转，称为右旋转风机，逆时针旋转，称为左旋。 2.1.2离心式风机的应用 2.2应用范围 2.2.1离心式风机广泛用于工厂、矿井、隧道、冷却塔、车辆、船舶和建筑物的通风、排尘和冷却； 锅炉和工业炉窑的通风和引风； 空气调节设备和家用电器设备中的冷却和通风； 谷物的烘干和选送； 风洞风源和气垫船的充气和推进等。
0 引言 电动机有直流电动机交流电动机，直流电动机虽不及交流电动机结构简单、制造容易、维护方便、运行可靠。但长期以来交流电动机的调速问题未能得到满意的解决。在此之前，电动机具有交流电动机所不能比拟的良好的起动性能和调速性能。随着交流电动机交频调速系统的发展，在不少应用领域已为交流电动机所取代。但是直流电动机又以起动转矩大、转速性能好、自动控制方便而著称，因此，在工业等应用领域中仍占有一席之地。而在四种直流电动机中，他励电动机应用最广泛。 随着工业化的进程，电动机及电力拖动技术不断地发展，逐步形成了电力拖动领域的传统技术。如：电动机的起动。随着电力电子技术的发展。电动机及拖动技术又不断地在技术上取得重大突破，形成一系列高新技术。
1直流电动机的构造 直流电机主要由磁极、电枢和换向器（整流子）三部分组成。 图1-1 直流电机的组成部分 1.1磁极 结构见图用硅钢片叠成，固定在机座上。极心上放置励磁绕组在电机中产生磁场，极掌的作用是使电机的空气隙中的磁感应强度的分布最为合适，并且挡住励磁绕组不至于掉下来。 磁极和机座都是磁路的一部分。 1.2电枢 电枢铁心是由硅钢片叠成的圆柱体，表面沿轴线冲有槽；槽中放电枢绕组，用来感应电动势。直流电机的电枢是旋转的。见图
直流电机的电枢铁心片直流电机的电枢结构图 图1-3 1.3换向器（整流子） 它是直流电机特有的装置。换向器装在转轴上。电枢绕组的导线按一定规则焊接在环向片的凸出部分。在换向器的表面用弹簧压作固定的电刷，是转动的电枢绕组。
2 直流电机的基本工作原理 图 2-1 直流电动机的工作原理简图 电枢由原动机驱动在磁场中旋转，电枢线圈的两根有效边便切割磁力线，感应出电动势。线圈随电枢铁心在转动时，每一有效边中的电动势是交变的，即在N 极下是一个方向，当它转到S 极下是另一个方向。但由于电刷A 总是同与N 极下的一边相连的换向片接触，而电刷B 总是同与S 极下的一边相连的换向片接触，因此在电刷上就出现一个极性不变的电动势或电压。 在电刷AB 之间加上直流电压U ，电枢线圈中的电流流向为：N 极下的有效边中的电流总是一个方向，而S 极下的有效边中的电流总是另一个方向。这样两个有效边中受到的电磁力的方向一致，电枢开始转动。通过换向器可以实现线圈的有效边从一个磁极如N 极转到另一个磁极下如S 极时，电流的方向同时发生改变，从而电磁力或电磁转矩的方向不发生改变。电磁转矩是驱动转矩，其大小也为： a I C T T Φ=。电动机的电磁转矩T 必须与机械负载转矩T 2及空载损耗转矩T 0相平 衡。即02T T T +=。另外当电枢绕组在磁场中转动时，线圈中也要产生感应电动势E ，这个电动势的方向与电流或外加电压的方向相反，称之为反电动势。其大小为：n Φ=E C E 方向与a I 相反。
,.课程：电机拖动与控制班级：13矿机3班 章节名称 绪论 （课题） 教学目标1.了解电机及电力拖动技术的发展； 2.明确课程的性质、课程所涵盖的内容、学完本课程后所达到的要求。 内容学时 教学内容 与 学时分配1.电机拖动与控制在国民经济中的作用 1 2.电机及电力拖动发展概况 3.电机的分类及电力拖动系统的组成 1 4.本课程的性质、任务和学习方法 重点难点 本课程的性质、任务、特点和分析方法 本课程的分析方法 1.观一些有关电机的录像 2.讲解电机所拖动的作用 3.让同学们自己讨论，在自己的头脑中电机是怎样发展过来的 教学过程设计4.简单介绍电机的分类、电力拖到系统的组成 5.重点讲解本课程的性质、任务，还有我们用什么方法才能比较快地掌握它 6.布置预习下一节课的内容 教学手段板书和多媒体、视频录像相结合的教学方法
,. 作业 教研室 主任 （签字） 课程：电机拖动与控制班级： 13矿机 3 班 章节名称第 1 章直流电机 （课题） 1.1 直流电机的结构和工作原理 教学 1.了解直流电机的用途； 目标 2.掌握直流发电机和直流电动机基本工作原理与结构； 内容学时教学内容 1.直流电机的工作原理1 与 学时分配 2.直流电机的结构1重点直流电机的工作原理，和定、转了结构 难点直流机的电枢绕组
教学过程设计 教学手段 作业 ,. 1.观看直流电机制造过程录像片 2.简单介绍直流电机的用途 3.讲解直流电机的物理模型 4.讲解直流发电机的工作原理 5.简单介绍直流电机的结构 问题 :A.定子主要包括那些部分 ? B.转子主要包括那些部分 ? 6.总结本节课的内容，提出要求 7.布置预习下一节 板书和多媒体、实物相结合的教学方法 1---1 、2 、4、 教研室 主任 （签字） 课程：电机拖动与控制班级：13矿机3班 章节名称第 1 章直流电机 （课题） 1.2 直流电机的磁场 教学 1.掌握直流电动机的励磁方式 目标 2.掌握电枢反应和换向 教学内容内容学时