制动

I 辽宁工程技术大学 《电机与拖动》课程设计

设 计 题 目：他励直流电动机能耗制动设计 院（系、部）： 电气与控制工程学院 专 业 班 级： 电技12-2班 姓 名： 纪执轩 学 号： 1205020206 指 导 教 师： 王巍 日 期： 2014.7.4 II

电气工程系课程设计标准评分模板 课程设计成绩评定表 学期 2013/2014第2学期 姓名 专业 电气工程及其自动化 班级 课程名称 电机与拖动 设计题目 他励直流电动机能耗制动设计 成绩 评分项目 优 良 中 及格 不及格

设计表现

1.设计态度 非常认真 认真 较认真 一般 不认真 2.设计纪律 严格遵守 遵守 基本遵守 少量违反 严重违反

3.独立工作能力 强 较强 能独立设计完成 基本独立设计完成 不能独立设计完成

4.上交设计时间 提早或按时 按时 迟交半天 迟交一天 迟交一天以上

设计说明书 5.设计内容 设计思路清晰，结构方案良好，设计参数选择正确，条理清楚，内容完整，结果正确 设计思路清晰，结构方案合理，设计参数选择正确，条理清楚，内容较完整，极少量错误 设计思路较清晰，结构方案基本合理，设计参数选择基本正确，调理清楚，内容基本完整，有少量错误 设计思路基本清晰，结构方案基本合理，设计参数选择基本正确，调理清楚，内容基本完整，有些错误 设计思路不清晰，结构方案不合理，关键设计参数选择有错误，调理清楚，内容不完整，有明显错误 6.设计书写、字体、排版 规范、整洁、有条理，排版很好

较规范、整洁、有条理，个别排版有问题 基本规范、整洁、有条理，个别排版有问题 基本规范、整洁、有条理，排版有问题较多 不规范、不整

洁、无条理，排版有问题很大 7.封面、目录、参考文献 完整 较完整 基本完整 缺项较多 不完整

图纸 8.绘图效果 很出色 较出色 一般 较差 很差

9.布局 合理、美观 较合理 基本合理 有些混乱 布局混乱

10.绘图工程标准 符合标准 较符合标准 基本符合标准 个别不符合标准 完全不符合标准 评定说明： 不及格标准：设计内容一项否决制，即5为不及格，整个设计不及格，其他4项否决； 优、良、中、及格标准：以设计内容为主体，其他项超过三分之一为评定标准，否则评定为下一等级；如优秀评定，设计内容要符合5，其余九项要有4项符合才能评定为优，否则评定为良好，以此类推。

最终成绩： 评定教师签字： III

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 分析直流电动机的能耗制动 三、设计计划 电机与拖动课程设计共计1周内完成： 1、第1～2天查资料,熟悉题目； 2、第3～5天方案分析,具体按步骤进行设计及整理设计说明书； 3、第6天准备答辩； 4、第7天答辩。 四、设计要求 1、设计工作量为完成设计说明书一份； 2、设计必须根据进度计划按期完成； 3、设计说明书必须经指导教师审查签字方可答辩。

指 导 教师： 王巍 时 间：2014年 7 月1日 IV

摘 要 本设计先介绍了他励直流电动机的工作方式，是为后面电动机制动作铺垫。对于制动，直流电机制动有很多种方式,一般有大致可分为三类，能耗制动，反接制动，回馈制动。他励直流电机能耗制动在工程上得到了广泛的使用，因为这种制动方式，简单可靠，安全经济。能耗制动原理其实就是将电流方向反向，产生相反的电磁转矩，从而产生一个与转速方向相反的力矩，达到减速制动的目的。在这次的设计中，我们着重讨论的是他励直流电机能耗制动。主要讨论关于能耗制动一些技术方面问题的分析与设计。 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基础知识来讲解T，TL，To之间的关系。

关键词：能耗制动；迅速停机；放下重物； 目 录 摘 要 ......................................................... IV 1 他励直流电机………………………………………………………………… 1 1.1 直流电动机的工作原理 ...................................... 6 1.2 他励电动机电路模型 ....................................... 6 2 他励直流电动机的机械特性 ..................................... 7 2.1 他励直流电动机固有机械特性 ............................... 8 2.2 他励直流电动机人为特性 ................................... 9 3 他励直流电动机的能耗制动 .................................... 11 3.1 能耗制动过程——迅速停机 ................................ 11 3.2 能耗制动运行——下放重物 ................................ 13 4 能耗制动设计电路与参数确定 .................................. 16 4.1 主电路与控制电路 ........................................ 16 4.2 电路参数确定 ............................................ 17 5 心得体会 ...................................................... 19 参考文献 ....................................... 错误！未定义书签。 1.1 直流电动机的工作原理 在直流电动机中，为了产生不变的电磁转矩，尽量减小气隙，以达到最强的磁场与最高的效率，就要利用磁场的作用，由通电导体形成绕组，由转子铁心和定子磁极形成磁场，通过换向器使转子的磁极的极性始终保持和定子的极性相反，形成旋转的力矩，从而外部电路中的直流电流通过换向转变成电机内部的交流电流，将电能转化为机械能。

图1-1 直流电动机原理图 如图1-1所示电枢绕组通过电刷接到直流电源上，绕组的转轴与机械负载相连，这时便有电流从电源的正极流出，经电刷A流入电刷绕组，然后经电刷B流回电源的负极。在图（a）所示位置，在N极下面导线电流是由a到b，根据左手定理可知导线ab受力方向向左，而导线cd受力方向向右。当两个电磁力对转轴所形成的电磁转矩大于阻转矩时，电动机逆时针旋转。当线圈转过180度时，这是电流方向已改变为有d到c和b到a，因此电磁转矩的方向仍然是逆时针的，这样使得电机一直旋转下去。

1.2 他励电动机电路模型 他励电动机的励磁绕组和电枢绕组分别由两个电源供电，如图1-2所示，他励电动机由于采用单独的励磁电源，设备较复杂。但这种电动机调速范围很宽，

(a) (b) 多用于主机拖动中。 图1-2 他励电动机 励磁电流：fffRUI

电枢电流：aaaIREU aaaREUITCT 电动机的转速：TCCRCUnTEaEa2

2 他励直流电动机的机械特性 在他励电动机中，Ua、Ra、If保持不变时，电动机的转速n与电磁转矩T 之间的关系称为他励电动机的机械特性。 根据公式

aTICT nCEea RIEUaa 可得，他励电动机的转速与转矩之间有如下关系

TnnnTCCRCUnooTEaEa2

其中称为理想空载转速

机械特倾性的斜率，大小反映软特性与硬特性，其值为：

2



TEa

CC

R

dTdn



n是转速差，其值为： Tnnno 机械特性的硬度为：

1dndT

斜率越小，硬度越大，机械特性越强。 当和保持为额定值，而且电枢电路中无外接电阻时的机械特性称为固有特性，否则称为人为特性。

2.1 他励直流电动机固有机械特性 由方程式2nTeanenCCRCUn得到他励电动机的固有特性，如图2-1所示，

eC

Un0 由于电枢电阻aR很小，所以机械特性的斜率很小，硬度很大，固有特性为硬特性。固有特性上的N点对应于电动机的额定状态。这是电动机的电压、电流、功率和转速都等于额定值。额定状态说明了电动机的长期运行能力。

图2-1 他励电动机的固有特性 固有特性上的M点对应于电动机的临界状态。这时的电枢电流aI等于换向

所允许的最大电枢电流aNaII0.2~5.1max。对应转矩MT是电动机所允许的最大转矩。临界状态说明了电动机的短时过载能力。

2.2 他励直流电动机人为特性 1、增加电枢串接电阻的人为机械特性 在他励直流电动机的电枢电路中串入外接电阻，根据公式 TCCRRCUnTEfaE2 这时相当于电路电枢电阻aR增加，理想空载转速on不变，增加，机械特性硬度减小，机械特性如图2-2所示，串入电阻越大，人为特性斜率越大，硬度越小。

ONMo

n

MnNn

NTMT

T

n