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重 庆 邮 电 学 移 通 学 院
课程设计报告
设计题目: 励直流电动机制动课程设计
学 校: 重庆邮电学移通学院
学 生 姓 名:
专 业: 电气工程动化
班 级:
学 号:
指 导 教 师:
摘
设计先介绍励直流电动机工作方式面电动机制动作铺垫制动直流电机制动种方式般致分三类耗制动反接制动回馈制动励直流电机耗制动工程广泛种制动方式简单安全济耗制动原理实电流方反产生相反电磁转矩产生转速方相反力矩达减速制动目次设计中着重讨励直流电机耗制动讨关耗制动技术方面问题分析设计
两种方式讲解:图示法公式法图示直观解释励直流电动机停机程讲解阶段电动机工作特性曲线变动关键点(电动机瞬时态)讲解公式法中严格电动工作特性曲线讨时态变动重公式法中讨Rb电阻求讲解什必须串入电阻Rb放重物程中方式迅速停机致重点放反启动电动机运行情况运前介绍基础知识解
TTLTo间关系
关键词
制动 耗制动 反接制动 回馈制动 迅速停机 放重物
目录
前言…………………………………………………………………………… 3
第1章 直流电动机工作原理………………………………………………4
第2章 励直流电动机电路模型…………………………………………5
第3章 励直流电动机机械特性…………………………………………5
31 机械特性表达式……………………………………………………… 5
32 固机械特性………………………………………………………… 6
33 机械特性………………………………………………………… 7
第4章 励直流电动机制动………………………………………………9
41 耗制动……………………………………………………………… 9
42 反接制动……………………………………………………………… 13
43 回馈制动……………………………………………………………… 17
第5章 励直流电动机制动设计……………………………………………21
第6章 总结……………………………………………………………………22
致谢…………………………………………………………………………… 23
前言
电机拖动动化专业门重专业基础课研究电机电力拖动基原理科学实验生产实际间联系通学学生掌握常交直流电机变压器控制电机基结构工作原理掌握电力拖动系统运行性分析计算电动机选择实验方法等
电机拖动课程设计理教学实践环节通完成定工程设计务学会运课程学基理解决工程技术问题学续关课程必基础
电动机驱动负载时候求高转速迅速降低转速甚停转反转需电动机采取措施保证负载求种措施称电动机制动制动基原理电动机转子产生反力矩具体三种方法耗制动 反接制动回馈制动
第1章
11直流电动机工作原理
直流电动机输入直流电转变机械电气设备直流电→机械
直流电动机中产生变电磁转矩量减气隙达强磁场高效率利磁场作通电导体形成绕组转子铁心定子磁极形成磁场通换器转子磁极极性始终保持定子极性相反形成旋转力矩外部电路中直流电流通换转变成电机部交流电流电转化机械
a) b)
图11 直流电动机原理图
图11示电枢绕组通电刷接直流电源绕组转轴机械负载相连时便电流电源正极流出电刷A流入电刷绕组然电刷B流回电源负极图(a)示位置N极面导线电流ab根左手定理知导线ab受力方左导线cd受力方右两电磁力转轴形成电磁转矩阻转矩时电动机逆时针旋转线圈转180度时电流方已改变dcba电磁转矩方然逆时针样电机直旋转
第2章
21 励直流电动机电路模型
励电动机励磁绕组电枢绕组分两电源供电图21示励电动机采单独励磁电源设备较复杂种电动机调速范围宽机拖动中
励磁电流:
电枢电流:
电动机转速:
第3章 励直流电动机机械特性
31机械特性表达式
励电动机中保持变时电动机转速n电磁转矩T间关系称励电动机机械特性
根公式
励电动机转速转矩间关系
中称理想空载转速
β机械特倾性斜率反映软特性硬特性值:
转速差值:
机械特性硬度:
斜率越硬度越机械特性越强
保持额定值电枢电路中外接电阻时机械特性称固特性否称特性
32 固机械特性
方程式励电动机固特性图31示电枢电阻机械特性斜率硬度固特性硬特性固特性N点应电动机额定状态电动机电压电流功率转速等额定值额定状态说明电动机长期运行力
图31 励电动机固特性
固特性M点应电动机界状态时电枢电流等换允许电枢电流应转矩电动机允许转矩界状态说明电动机短时载力
33 机械特性
1增加电枢串接电阻机械特性
励直流电动机电枢电路中串入外接电阻根公式
时相电路电枢电阻增加理想空载转速变增加机械特性硬度减机械特性图32示串入电阻越特性斜率越硬度越
图32 增加电枢电路电阻时特性
2 降低电枢电压时机械特性
降低电枢电压时降低时减变变特性图33示机械特性行移
图33 降低电枢电压时机械特性
3减弱励磁电流时机械特性
减励磁电流磁通减增加增加减特性图34示
图34 减弱励磁电流时机械特性
第4章 励直流电动机制动
励直流电动机制动方法:耗制动反接制动回馈制动
41 耗制动
直流电动机制动方式种:耗制动反接制动回馈制动选择研究方耗制动
直流电动机开始制动电动机转速稳态转速零反转速值(放重物情况)程称制动程电动机讲时候希迅速制动停止精密仪器制动程中液晶显示屏幕切割等等时候希电机够慢慢停利惯性工作直流电动机耗制动分迅速停机放重物两种方式
励直流电动机耗制动特点:电枢电源断开串联制动电阻电机处发电状态系统动转换成电消耗电枢回路电阻
耗制动分两种分场合
411 耗制动程——迅速停机
制动前图41示电动状态相制动时系统惯性继续旋转n方变磁场方变E方变电源切电枢通制动电阻短接电动势产生电动状态时方相反电枢电流反T反成制动转矩电动机旋转速度降零n0时E00制动转矩T动消失
a)电动状态
b)制动状态
图41 耗制动迅速停机电路图
述制动程通机械特性说明电动状态机械特性图42中特性1nT关系
耗制动时0电枢回路中增加制动电阻
机械特性图42中特性2条通原点位24象限直线
图42 耗制动迅速停机程
设电动机拖动反抗性恒转矩负载制动前系统工作机械特性1负载特性3交点a制动瞬间机械惯性转速变化工作点a点移耗制动特性2b点T反成制动转矩制动程开始T作转速n迅速降工作点特性2b点移0点时n0T动变零制动程结束
耗制动程效果制动电阻关T制动程短停机快制动程中电枢电流工作b点时电枢电流超图31(b)知式中工作b点a点时电动势
412 耗制动运行——放重物
电动机拖动位性恒转矩负载图43示制动前系统工作机械特性1负载特性3交点a电动机定速度提升重物需稳定放重物时电动机处耗制动状态工作点机械特性1a点移特性2b点迅速移动0点阶段电动机处耗制动程中工作点达0点时T0>0重物重力作系统反启动工作点0点移c点T系统重新稳定运行时n反电动机稳定放重物放重物时电动机稳定运行耗制动状态
图43 耗制动放重物程
耗制动运行耗制动程相n反引起E反T反两者图44示耗制动程中n>0T<0然耗制动运行时n<0T>0
耗制动运行效果制动电阻关特性2斜率转速低放重物慢图44(b)知工作c点时取量绝值考虑正负
放重物时方相反T方相T见转速n放负载转矩重物时制动电阻应
忽略
结果应式校验否合适
a)耗制动程 (b)耗制动运行
图44 耗制动程耗制动运行较
42 反接制动
421 电压反反接制动——迅速停机
电动机电动运转状态稳定转速n运行时候图45示工作机构迅速停车维持励磁电流变情况突然改变电枢两端外施电压极性时串入电阻图46示电枢反接样操作制动作会更加强烈制动更快电机反接制动时候电网供量生产机械动消耗电阻Ra+Rb面
图45 制动前电路图
图46 制动电路图
时机械特性说明制动程电动状态机械特性图三特性1nT关系
电压反反接制动时nT关系
机械特性图47中特性2设电动机拖动反抗性恒转矩负载负载特性图47中特性3
图47 反接制动迅速停机程
制动前系统工作机械特性1负载特性3交点a制动瞬间工作点移特性2b点T反成制动转矩制动程开始T作转速n迅速降工作点特性2b移c点应立断开电源制动程结束否电动机反起动d点反稳定运行
电压反反接制动效果制动电阻关制动程短停机快制动程中制动程中电枢电流工作b点时电枢电流超图47知考虑绝值时
式中EbEa求电压反接制动制动电阻
422 电动势反反接制动——方重物
制动前电路图48示制动电路图49示制动时电枢电压反电枢电路中串联适制动电阻机械特性方程边变
图48制动前电路图
图49 制动电路图
电动机拖动电动机拖动位性恒转矩负载图410示制动前系统工作固特性1负载特性3交点a制动瞬间工作点a移特性b点n降工作点特性2b点c点移动工作点达c点时重物重力作系统反起动工作点c点移d点系统重新稳定运行n反电动机处制动运行状态稳定放重物
种情况制动运行时n反E反图出时EUa作方变致T方变Tn方相反成制动转矩负载转矩保持衡稳定放重物种反接制动称电动势反反接制动运行
电动势反接制动效果制动电阻关特性2斜率转速低放重物满图五知d点运行时简化分析取量绝值考虑正负
见转速n放负载转矩重物制动电阻应
忽略
图410反接制动放重物程
43 回馈制动
431 正回馈制动——电车坡
电车行驶坡时负载转矩阻碍电车前行驶图411示:
图411 回馈制动电车坡程
系统工作机械特性负载特性2交点a电车坡时反变成帮助电车行驶负载特性变特性3作n加速工作点a点特性1移动达时n方相作电机继续加速工作点越继续移动时反成阻止电车坡制动转矩工作点继续移直机械特性1负载特性3交点b止电车恒速行驶工作点越电动机进入回馈制动程达b点电机便处回馈制动运行种回馈制动电枢电压方没改变称正回馈制动正回馈制动电机状态相然方未改变反两者区图412示:
(a)电动状态 (b)制动状态
图412 正回馈制动时电路图
正回馈制动调速程中时常出现电动机减速时减速理想空载转速低减速前转速电机便会调速程某阶段处正回馈制动程图413示:
(a)改变电枢电压调速 ( b)改变励磁电流调速
图413 调速出现正回馈制动
改变电枢电压调速改变励磁电流调速时工作点a点移b点然c点达d点稳定运行阶段电机处正回馈制动程中存利缩短短时间加快调速程
422 反回馈制动——放重物
制动时电枢电压反电枢回路中串联制动电阻制动前电路图图414示:
(a)电动状态 (b)制动状态
图414 反回馈制动时电路图
时电动机拖动位性恒转矩负载图415示:
图415 回馈制动放重物程
制动前系统运行机械特性1负载特性3交点a制动瞬间工作点移特性2b点反n迅速降工作点达c点时作电动机反起动工作点特性2继续移达d点时转矩等理想空载转矩重物重力作系统继续反加速工作点继续移工作点达e点时系统重新稳定运行时电动机理想空载转速高转速稳定放重物
述制动程中段电机处电压反反接制动程段电机处反起动程段电机处回馈制动程e点电机处回馈制动运行种回馈制动电枢电压反称反回馈制动
反回馈制动运行时图44(a)电动状态时相图44(b)示n反反方变方变n方相反成制动转矩电机处发电状态系统动转换成电送回电源
回馈制动效果制动电阻关特性2斜率转速低放重物慢
图414(b)知回馈制动运行时简化分析取量绝值考虑正负
见转速n放负载转矩重物制动电阻应
忽略
采回馈制动放重物时转速高超理想空载转矩注意转速超电机允许高转矩(产品目录电机手册中查)时注意式求满足求
第5章 励直流电动机制动设计
台励电动机设忽略计拖动TL08TN反抗性恒转矩负载计算电枢电路中应串入制动电阻值少?
解:额定数求:
总结
耗制动
制动时电动机绕组中串接电阻电动机相发电机拥量转换成电消耗串联电阻种方法种电机制动中广泛应变频控制高速低速电气频率变化快电动机转子带着负载较机械惯性快停止样产生反电动势电动机处发电状态产生反电压转矩原电动状态转矩相反电动机具较强制动力矩迫转子较快停通常变频器交→直→交整流电路逆法回馈电网结果造成电路电容器二端电压升高称崩升电压超设定限值电压时制动回路导通制动单元工作程制动电阻流电源动边热消耗电压降设定限时断种制动方法属控制动力矩波动制动时间设定
制动电阻选取验:
<>电阻值越制动力矩越流制动单元电流越
<二>制动单元工作电流允许电流否损坏器件
<三>制动时间认选择
<四>容量变频器(75Kw)般接制动单元制动电阻
<五>快速制动出现电压时说明电阻值放电应减少电阻值
二 反接制动
直流电动机电机电源正负反接改变电枢电流方样转矩方改变转速转矩方相反交流电机制动采改变相序方法产生反转矩原理类似反接制动力强制动迅速控制电路简单设备投资少制动准确性差制动程中击力强烈易损坏传动部件
三 回馈制动
采源逆变技术控制电机时制动时发生 电逆变电网频率相位交流电回送电网电消耗电网实现制动
致谢
感谢指导老师指导解惑学间团结协作密切配合抒见次课程设计圆满成功外设计程中进步砺练增强独立发现问题思考解决问题力相信力走进业岗位会极益处
通次课程设计更进步解直流电动机工作原理起动程深刻解前科学研究态度方法懂创新发现时刻必须具深厚知识功底敏锐洞察力告破事情真相根理解应
参考文献
[1] 陈勇 罗萍 敏 电力拖动控制 北京 民邮电出版社201110
[2] 李岚 电力拖动控制 机械工业出版社 20111
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