電機與拖動課程設計

青島理工大學琴島學院

課程設計報告

課題名稱：電機與拖動課程設計學院：機電工程系專業(yè)班級：學號：學生：指導老師：

青島理工大學琴島學院教務處

201*年12月23日學生指導老師設計時間實訓基地302室根據電氣控制設備的工藝要求，查找有關資料，選擇電器元件，設計電氣控制線路201*/12/19-201*/12/23課題名稱電機與拖動課程設計設計地點設計目的設計內容（包括設計過程、主要收獲、存在問題、解決措施、建議）一．設計過程1．順序起動，逆序停車主回路分析：按下QS，主回路接上電源控制回路分析：按下SB2,接觸器KM1得電吸合并自鎖，其主觸點閉合，電動機M1啟動運轉。由于KM1的常開輔助觸點作為KM2得電的先決條件串聯(lián)在KM2線圈電路，所以只有在M1啟動后M2才能啟動，實現了按順序啟動。需要停車時，如果先按下電動機M1的停止按鈕SB1，由于KM2的常開輔助觸點作為KM1失電的先決條件并聯(lián)在SB1的兩端，所以M1不能停止運轉，只有在按下電動機M2的停止按鈕SB3后，接觸器KM2失電釋放，M2停止運轉，這時再按下SB1，電動機M1才能停止運轉2.籠型異步電動機的Y-△降壓起動主回路分析：按下QS，主回路接上電源控制回路分析：按下起動按鈕SB2，接觸器KM1線圈得電，電動機M接入電源。同時，時間繼電器KT及接觸器KM2線圈得電。接觸器KM2線圈得電，其常開主觸點閉合，電動機M定子繞組在星形連接下運行。KM2的常閉輔助觸點斷開，保證了接觸器KM3不得電。時間繼電器KT的常開觸點延時閉合；常閉觸點延時繼開，切斷KM2線圈電源，其主觸點斷開而常閉輔助觸點閉合。接觸器KM3線圈得電，其主觸點閉合，使電動機M由星形起動切換為三角形運行。按SB1輔助電路斷電各接觸器釋放`電動機斷電停車線路在KM2與KM3之間設有輔助觸點聯(lián)鎖，防止它們同時動作造成短路；此外，線路轉入三角接運行后，KM3的常閉觸點分斷，切除時間繼電器KT、接觸器KM2,避免KT、KM2線圈長時間運行而空耗電能，并延長其壽命。三相鼠籠式異步電動機采用Y△降壓起動二．主要收獲本次課程設計我主要負責的是設計順序起動，逆序停車和籠型異步電動機的Y-△降壓起動線路。歷時一周終于順利完成。辛苦雖然是不可避免，但收獲還是令人尤其欣慰。通過做本課題，我鞏固并掌握了三相異步電動機的基本理論知識，較為全面地應用了控制電路的知識，熟悉了現代中小型電動機的發(fā)展，加深了對課本知識的進一步了解，同時也可以運用老師推薦的軟件繪圖，其次也讓我更深層的理解了各種元件的工作原理以及它的內部結構。深入地學習和分析了三相異步電動機的起動、順序控制電路，掌握了其設計方法。突然發(fā)現，做項目的過程就是撿金子的過程，是把以前學過的知識一塊一塊的撿起來，做為項目組的一員對項目的開發(fā)我有了深刻的認識。過程中，每個同學都離不開其他同學，在一個問題的交流看法中，可以體會到文檔編寫的多樣性和靈活性，有很多的捷徑都是同學們互相交流和辯解中得到的最佳答案，以至于每個同學都會在項目中得到更多的理解和項目經驗。三．存在問題1..KM1不能實現自鎖。2.不能逆序停車，KM1可以先停車。四．解決措施1.KM1的常開輔助觸點接錯。2.按鈕接反。五．建議：希望學校以后多組織這樣的課程設計活動，加強我們的動手和思考能力，是我們的理論知識在實踐中得到升華指導老師評語系部教研室意見

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電機拖動課程設計

設計題目:他勵直流電動機的調速系統(tǒng)

系別:電信系

專業(yè):電氣2班

姓名:孫玉新

學號:04050801001

指導教師:張莉

目錄

摘要

他勵直流電動機的調速系統(tǒng)一、設計的目的和意義二、總體設計方案

1.并勵(他勵)直流電動機的起動2.并勵(他勵)直流電動機的調速三.設計過程1．實驗設備

2.設備屏上掛件排列順序3.設計原理圖4.調速步驟五、設計心得六．參考文獻

摘要

隨著工業(yè)的不斷發(fā)展，電動機的需求會越來越大，電動機的應用越來越廣泛，電動機的操作系統(tǒng)是一個非常龐大而復雜的系統(tǒng)，它不僅為現代化工業(yè)、家庭生活和辦公自動化等一系列應用提供基本操作平臺，而且能提供多種應用服務，使人們的生活質量有了大幅度的提高，擺脫了人力勞作的模式。而電動機主要應用于工業(yè)生產的自動化操作中是電動機的主要應用之一，因此本課程設計課題將主要以在工業(yè)中電動機調速方法的應用過程可能用到的各種技術及實施方案為設計方向，為工業(yè)生產提供理論依據和實踐指導。

關鍵詞：直流電動機調速設計

他勵直流電動機的調速系統(tǒng)

一、設計的目的和意義

通過本次的課程設計更進一步的掌握和了解異步電動機的調速方法。這次課程設計可以使我們在學校學的理論知識用到實踐中，使我們在學習中起到主導地位，是我們在實踐中掌握相關知識，能夠培養(yǎng)我們的職業(yè)技能，課程設計是以任務引領，以工作過程為導向，以活動為載體，給我們提供了一個真實的過程，通過設計和運行，反復調試、訓練、便于我們掌握規(guī)范系統(tǒng)的電機方面的知識，同時也提高了我們的動手能力。

二、總體設計方案

1.并勵(他勵)直流電動機的起動

直流電動機接通電源以后，電動機的轉速從零達到穩(wěn)態(tài)轉速的過程稱為起動過程。對于電動機來講，我們總希望它的起動轉矩大，起動電流小，起動設備簡單、經濟、可靠。

直流電動機開始起動時，轉速n=0，此時直流電動機的反電動勢(E=KEφn)還沒有建立起來，由于電樞電阻Ra較小，Ia=u／R。，所以此時電樞電流最大。另外，根據轉矩公式T=KTφI可知，由于電樞電流非常大，此時的起動轉矩也非常大。這樣大的起動電流和起動轉

矩，分別將對供電電源和機械裝置形成強大的沖擊。通常采用保證足夠的起動轉矩下盡量減少起動電流的辦法，使電動機起動。直流電動機經常使用的起動方法有下面兩種。1．電樞回路串電阻起動

為了限制起動電流，起動時可在電樞回路串入起動電阻RST,待電動機轉速上升后逐步將起動電阻切除。接人起動電阻后的起動電流為

2．減壓起動

減壓起動時，開始加在電動機電樞的端電壓很低，隨著轉速的上升，逐步增大電樞電壓，并使電樞電流限制在一定的范圍內。為使勵磁不受電樞電壓的影響，電動機應采用他勵方式。

二并勵(他勵)直流電動機的調速

同交流異步電動機相比，并勵直流電動機在調速方面有其獨到的優(yōu)點。

從直流電動機的轉速特性

可知，并勵(他勵)直流電動機可通過三種方式對電動機的速度進行凋節(jié)

1_調節(jié)電樞電壓調速

當保持他勵直流電動機磁通為額定值和電樞回路電阻不變時，降低電樞電壓，可以調常電動機的轉速：由并勵直流電動機的機械特性為

2．調節(jié)串入電樞回路電阻調速

在電樞回路串八電阻RΩ從串八電阻后并勵直流電動機的機械特性

可知，機械特性的斜率將隨之增大，即‰不變，改變的只是△n所以它和負載特性的交點隨著RΩ的變大而逐步下移，如罔215所示。

這種調速方法的優(yōu)點是簡單易行，缺點是接人電阻后電動機的效率降低，機械特性變軟，

3．調節(jié)勵磁電流調速

這種調速方法所用設備簡單．調節(jié)也很方便，且效率較高。缺點是隨著電動機轉速的增高，電

樞電流隨之升高，電動機的溫升升高，換向條件變壞，轉速過高，還會出現不穩(wěn)定的現象。三.調速的性能指標1.調速范圍與靜差率

調速范圍是指電動機在額定負載轉矩調速時，其最高轉速與最低轉速之比，用D表示為

最高轉速受電動機的換向及機械強度限制，最低轉速受生產機械對轉速相對穩(wěn)定性要求的限制。

靜差率或轉速變換率，是指電動機由理想空載到額定負載時轉速的變化率，

靜差率越小，轉速的相對穩(wěn)定性越好，負載波動時，轉速的變換也越小。

調速范圍與靜差率相互制約，采用同一種方法調速時，靜差率數值越大，則可以得到較高的調速范圍；如果靜差率一定，采用不同的調速方法，其調速范圍D不同2.調速的平滑性

無級調速的平滑性最好，有級調速的平滑性用平滑系數表示，其定義為：相鄰兩極轉速中，高一級n與低一級轉速n之比，即

3.調速的經濟性

主要考慮調速設備的初投資、調速時電能的損耗、運行時的維修費用等。

調速時電能的損耗除了要考慮電動機本身的損耗外，還要考慮供電電源的效率。

調速設備初投資應該考慮電動機和供電電源兩方面：專門設計的改變磁通調速的電動機成本較普通直流電機為高；降電樞電壓調速的大功率可調壓電源，成本也較高；調磁通調速一般也要專門配一可調壓電源，但容量要小，成本也低些。這樣綜合起來考慮，電樞串電阻調速設備成本最低，而改變電源電壓調速設備成本最高。

四.設計過程1．實驗設備

序號12345678

2.設備屏上掛件排列順序

D31、D42、D41、D51、D31、D44

型號DD03DJ23DJ15D31D42D44D51D41名稱導軌、測速發(fā)電機及轉速表校正直流測功機直流并勵電動機直流數字電壓、毫安、安培表三相可調電阻器可調電阻器、電容器波形測試及開關板三相可調電阻器數量1臺1臺1臺2件1件1件1件1件

3.設計原理圖

勵磁電源+－220V并勵繞組

If2A2Rf2IfA1Rf1V2IFA4圖1直流他勵電動機接線圖

R1SIA3V1

4.調速步驟1.選擇儀器

（1）電壓量程的選擇

220V+電樞電源并磁繞阻

如測量電動機兩端為220V的直流電壓，選用直流電壓表為1000V量程檔。（2）電流量程的選擇

因為直流并勵電動機的額定電流為1.2A，測量電樞電流的電表A3可選用直流電流表的5A量程檔；額定勵磁電流小于0.16A，電流表A1選用200mA量程檔。（3）變阻器的選擇

變阻器選用的原則是根據實驗中所需的阻值和流過變阻器最大的電流來確定，電樞回路R1可選用D44掛件的90Ω與90Ω串聯(lián)電阻,磁場回路Rf1可選用D44掛件的900Ω與900Ω串聯(lián)電阻。2.直流他勵電動機的起動準備

(1)按原理圖接線。圖中直流他勵電動機M用DJ15，其額定功率PN=185W，額定電壓UN=220V，額定電流IN=1.2A,額定轉速nN=1600r/min,額定勵磁電流IfN＜0.16A。校正直流測功機MG作為測功機使用，TG為測速發(fā)電機。直流電流表選用D31。Rf1用可調電阻器D44中的900Ω與900Ω電阻串聯(lián)，使Rf1的阻值等于1800Ω，作為他勵直流電動機勵磁回路串接的電阻。Rf2選用可調電阻器D42中的900Ω與900Ω電阻串聯(lián)，使Rf2的阻值等于1800Ω，作為MG勵磁回路串接的電阻。R1選用可調電阻器D44中的90Ω與90Ω電阻串聯(lián)，使R1的阻值等于180Ω，作為他勵直流他勵電動機的起動電阻，R2選用可調電阻器D42中的900Ω與900Ω并聯(lián)后再與可調電阻器D41中的6個90Ω電阻互串聯(lián)，作為MG的負載電阻。

(2)接好線后，檢查M、MG及TG之間是否用聯(lián)軸器直接聯(lián)接好。3.他勵直流電動機起動步驟

（1）檢查按原理圖的接線是否正確，電表的極性、量程選擇是否正確，電動機勵磁回路接線是否牢靠。

(2)將電動機電樞串聯(lián)起動電阻R1、測功機MG的負載電阻R2、及MG的磁場回路電阻Rf2調到阻值最大位置，M的磁場調節(jié)電阻Rf1調到最小位置，斷開開關S，并斷開控制屏下方右邊的電樞電源開關，并將控制屏上電樞電源‘電壓調節(jié)’旋鈕調至最小，作好起動準備。（3）開啟控制屏上的電源總開關，按下其上方的“開”按鈕，接通其下方左邊的勵磁電源開關，觀察M及MG的勵磁電流值，調節(jié)Rf2使If2（電流表A2）于校正值（100mA）并保持不變，再接通控制屏右下方的電樞電源開關，調節(jié)控制屏上電樞電源‘電壓調節(jié)’旋鈕，使電動機M起動。

（4）M起動后觀察轉速表指針偏轉方向，應為正值。（若不正確，先關斷電樞電源開關，再關斷勵磁電源開關，用勵磁電源極性對調來糾正轉向，重復步驟（1）（2），使電動機M起動。）電動機M起動后，調節(jié)控制屏上電樞電源電壓為220伏。減小起動電阻R1阻值，直至短接。

（5）合上校正直流測功機MG的負載開關S，調節(jié)R2阻值，記錄電樞電流I（電流表A3）不同值時，使MG的負載電流IF（電流表A4）改變值，即直流電動機M的輸出轉矩T2改變值（按不同的IF值，查對應于If2=100mA時的校正曲線T2=f(IF)，可得到M不同的輸出轉

矩T2值）。將測得數據記錄到表1-1中。

表1-1I（電流表A3）IF（電流表A4）T2（6）調節(jié)他勵電動機的轉速

分別改變電動機M電樞回路的電阻R1和勵磁回路的電阻Rf1，觀察轉速變化情況。

保持勵磁回路的電阻Rf1不變，改變電樞回路的電阻R1，使其增大，測轉速n。將測得數據記錄到表1-2中。

表1-2R1n

保持電阻R1=0不變，改變勵磁回路的調節(jié)電阻Rf1時，測轉速n。將測得數據記錄到表1-3中。

表1-3Rf1n

（7）改變電動機的轉向

將電樞串聯(lián)起動變阻器R1的阻值調回到最大值，先切斷控制屏上的電樞電源開關，然后切斷控制屏上的勵磁電源開關，使他勵電動機停機。在斷電情況下，將電樞（或勵磁繞組）的兩端接線對調后，再按他勵電動機的起動步驟起動電動機，并觀察電動機的轉向及轉速表指針偏轉的方向。

五、設計心得

通過這段時間的課程設計，從無知到認知，到深入了解，漸漸了我喜歡上了這個全新的專業(yè)，讓我深刻的體會到學習過程是最美的。在整個課程設計過程中，我每天都有很多新的體會。

經過一周的奮戰(zhàn)，課程設計完成了，在沒有做課程設計之前覺得課程設計只是對這個學科所學知識的總結，但通過這次課程設計發(fā)現自己的看法片面。課程設計不僅是對所學知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的提高。通過課程設計，讓我更加明白學習是一個長期的積累過程，經后的工作、生活中應該不段的學習，努力提高知識和綜合能力。

設計過程中，我查閱了大量的有關資料，并與同學交流，學到了不少知識，也經歷了不少艱辛，但收獲還是很多的。在設計中培養(yǎng)了我獨立工作的能力，樹立了對自己工作能力的信心。讓我充分體會到在創(chuàng)造過程中探索的艱辛和成功的喜悅。

我的獨立思考能力得到了相應的提高，在設計過程中，我不僅學到了

知識，也讓我感到了生活的充實和學習的快樂，以及獲得知識的滿足。真正接觸了實踐，使我消除了從學校走向社會的恐懼心理，使我對未來充滿了信心，以良好的心態(tài)去面對社會。同時我也體驗到了工作的艱辛，促使自己努力學習更多的知識，為自己今后的工作奠定良好的基礎。六．參考文獻

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