直流电动机能耗制动设计电机与拖动课程设计

1、课程设计名称： 电机与拖动课程设计 题 目： 直流电动机能耗制动设计 专 业： 自 动 化 班 级：自动化08-7班 姓 名： X X X 学 号： 0000000000 辽宁工程技术大学课 程 设 计 成 绩 评 定 表学期2021/2021第二学期姓名XXX专业自动化班级自动化08-7班课程名称拖动课程设计设计题目直流电动机能耗制动设计评定标准评定指标分值得分知识创新性20理论正确性20内容难易性15结合实际性10知识掌握程度15书写标准性10工作量10总成绩100评语：任课教师时间 年 月 日备 注课程设计任务书一、设计题目直流电动机能耗制动设计二、设计任务1、说明直流电动机的根本结构和

2、工作原理；2、说明直流电动机的制动方法和制动过程；3、选择能耗制动方式，按给定参数计算制动电阻值。三、设计方案电机与拖动课程设计共计1周内完成。第l2天查资料，熟悉题目；第35天方案分析，具体按步骤进行设计及整理设计说明书；第6天准备辩论；第7天辩论。四、设计要求 1、设计工作量为按要求完成设计说明书一份； 2、设计必须根据进度方案按期完成； 3、设计说明书必须经指导教师审查签字方可辩论。指 导 教师：教研室主任：时 间： 年 月 日摘要本次课程设计的主题是他励直流电动机的制动。文章首先介绍了他励直流电动机的工作方式，在此只是大概讲解，是为后面电动机制动作铺垫。先做好根底理论知识的讲解。重点在

3、于他励直流电动机的制动，在此我们小组分两种情况来讨论制动的情况：迅速停机和下放重物。我们主要以两种方式讲解：图示法和公式法。在图示上直观的解释了他励直流电动机的停机过程，讲解了在不同的阶段，电动机的工作特性曲线的变动，在关键点的(电动机的瞬时态)讲解。在公式法中，我们将严格依据电动的工作特性曲线来讨论不同时态的变动，并且最重要的是在公式法中我们讨论了Rb的电阻要求，并讲解了为什么必须要串入电阻Rb。在下放重物的过程中方式同迅速停机一致，重点放在反向启动后，电动机的运行情况。并且运用之前所介绍的根底知识来讲解T，TL，To之间的关系。最后，我们列写了一些实验中的数据，其中一些存在相对较大的误差，

4、那是因为一些偶尔的人为因素，和环境因素造成的。关键字:制动；迅速停机；下放重物；电阻目录综述··········································&#

5、183;···············································11 直流电动机的根本机构和

6、工作原理····································22 制动方法制动和制动过程···········

7、·········································3·········

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9、;·····4············································

10、3;··················5·······························

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15、·····················53 参数设定和计算···························&#

16、183;·······································64 结论·········

17、83;·················································

18、83;···························55 参考文献·····················&#

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20、183;·······5综述能耗制动是一种制动形式。又分为直流电机的能耗制动和交流电机的能耗制动。他励直流电机的能耗制动：电动机在电动状态运行时假设把外施电枢电压U突然降为零，而将电枢串接一个附加电阻R，即将电枢两端从电网断开，并迅速接到一个适当的电阻上。电动机处于发电机运行状态，将转动局部的动能转换成电能消耗在电阻上。随着动能的消耗，转速下降，制动转矩也越来越小，因此这种制动方法在转速还比拟高时制动作用比拟大，随着转速的下降，制动作用也随着减小。能耗制动又分两种，分别用于不同场合：迅速停机和下放重物。假设电动机拖动的是对抗

21、性恒转矩负载，那么通过迅速停机的方法进行能耗制动，假设拖动位能性恒转矩负载，那么通过下放重物进行能耗制动。能耗制动是一种常见的制动方法，广泛应用在工业生产中，有优点同时也存在着缺点，在这份课程设计中，我们将会仔细分析能耗制动是怎么实现的，使得我们更好的了解和利用它，同时尽最大努力提出改良。2 直流电动机的根本结构和工作原理直流电动机可分为两局部：定子与转子。其中定子包括：主磁极，机座，换向极，电刷装置等。转子包括：电枢铁芯，电枢绕组，换向器，轴和风扇等。 如下列图所示：图2-11定子 定子就是发动机中固定不动的局部，它主要由主磁极、机座和电刷装置组成。主磁极是由主磁极铁芯极心和极掌和励磁绕组组

22、成，其作用是用来产生磁场。极心上放置励磁绕组，极掌的作用是使电动机空气隙中磁感应强度分配最为合理，并用来阻挡励磁绕组。主磁极用硅钢片叠成，固定在机座上。机座也是磁路的一局部，常用铸钢制成。电刷是引入电流的装置，其位置固定不变。它与转动的交换器作滑动连接，将外加的直流电流引入电枢绕组中，使其转化为交流电流。 直流电动机的磁场是一个恒定不变的磁场，是由励志绕组中的直流电流形成的磁场方向和励磁电流的关系确定。在微型直流电动机中，也有用永久磁铁作磁极的。 2转子 转子是电动机的转动局部，主要由电枢和换向器组成。电枢是电动机中产生感应电动势的局部，主要包括电枢铁芯和电枢饶组。电枢铁芯成圆柱形，由硅钢片叠

23、成，外表冲有槽，槽中放电枢绕组。通有电流的电枢绕组在磁场中受到电磁力矩的作用，驱动转子旋转，起了能量转换的枢纽作用，故称“电枢。 换向器又称整流子，是直流电动机的一种特殊装置。它是由楔形铜片叠成，片间用云母垫片绝缘。换向片嵌放在套筒上，用压圈固定后成为换向器再压装，在转轴上电枢绕组的导线按一定的规那么焊接在换向片突出的叉口中。 在换向器外表用弹簧压着固定的电刷，使转动的电枢绕组得以同外电路连接起来，并实现将外部直流电流转化为电枢绕组内的交流电流。3 制动方法制动和制动过程直流电动机的制动方式有多种：能耗制动、反接制动和回馈制动。在此我们选择的研究方向是能耗制动。直流电动机开始制动后，电动机的转

24、速从稳态转速到零或反向一个转速值下放重物的情况的过程称为制动过程。对于电动机来讲，我们有时候希望它能迅速制动，停止下来，如在精密仪器的制动过程中，液晶显示屏幕的切割等等，但有的时候我们却希望电机能够慢慢地停下来，利用惯性来工作。于是，直流电动机能耗制动又分为迅速停机和下放重物两种方式。如图2-1-1所示，制动之前，转速n不为零，甚至相对较大，电动机平稳的运行。此时直流电动机的反电动势(E=Ce*n)存在甚至在某些场合很大，由于电枢电阻Ra较小，Ia=U-ERa。当我们开始制动瞬间，电动机系统因为惯性继续旋转，n的方向不变，由于磁场方向不变，故E的方向也不变。由于电源被瞬间切除，此时相对于之前正

25、常运转状态，电流方向Ia改变，而磁场方向不变，使得T反向成为制动转矩。此时电动的转速就迅速下降至零在T和TL的共同作用下。当n=0时，E=0;Ia=0;制动转矩和负载转矩都消失，电动机自动停机。图2-1-12.1.2迅速停机之状态分析上述过程我们也可以用公式来说明，电动状态时，如图2-1-2:图2-1-1n与T关系如下：n=UaCE*-RaCE*CT*2*T能耗制动时，如图2-1-2：图2-1-2Ua=0，电枢回路中又增加制动电阻Rb. n与T关系如下：n= -(Ra+Rb)*T/(C*CT*) 那么为什么要串入电阻Rb呢？如果没有Rb，在制动的瞬间，E的大小不变(E=Ce*n)，一般情况E的

26、值较大，那么此时的电流将会很大，很可能超出电枢回路电流的最大允许值Iamax,所以我们一般在迅速停机制动的同时，也串入一个电阻，并且这个电阻值有要求：Iab=E/(Ra+Rb)<= Iamax式中，Ea=Eb，是工作于b点和a点时的电动势。由此求得:Rb>=Eb/Iamax-Ra如图2-2-1，如果电动机位能性很转矩负载。制动前，系统工作在机械特性1与负载特性3的交点a上，电动机以一定的速度提升重物。在需要稳定下放重物时，速度不会突变，那么由a点移动b点，此时电动机处于能耗制动状态，此时由b点移动到O点，这个过程与能耗制动的迅速停机过程情况一样。但此时电动机不会停止不动而是，在负载

27、转矩的作用下，电动机反转，即反向启动，工作点开始在第四象限继续下移，此时n反向，Ia又回到正向，那么T依旧提供向上拉力，TL不变，那么当下降速度越来越大，E正向也越来越大E=Ce*n，Ia也越来越大，T也越来越大T=CT*Ia，最终在c点处到达平衡。这是能耗制动下放重物的过程。能耗制动运行与能耗制动过程相比，由于n反向，引起E反向，使得Ia与最初的上升时方向相同，T也同样。下列图是能耗制动过程中，n>0，T<0;在能耗制动运行时，n<0,T>0的情况。图2-2-1能耗制动的运行过程也可以用公式来说明。如图2-2-2：图2-2-2n与T关系如下：n= -(Ra+Rb)*T/(C*CT*)当平衡的时候，如图2-2-3：图2-2-3T=TL，那么可以得出：n= (Ra+Rb)*TL /(C*CT*)同样，能耗制动运行的效果与制动电阻Rb的大小有关，Rb小，特性2 的斜率小，转速小，下放重物慢(Rb在满足要求内)。那么在c点时：Ra+Rb=Ec/Iac= C*CT*n/(TL-To)下放重物时，To和TL方向相反，与T方向相同，故T= TL-