辽宁工程技术大学课程设计成绩评定表学期2009－2010学年第二学期姓名专业电气与控制工程班级自动化08-1 课程名称电机与拖动论文题目他励直流电动机的调速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书写规范性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、设计题目他励直流电动机的调速二、设计任务一台他励直流电动机，参数如下： Un=220V ，， In=68.6A ，kw P n 13= ， min /1500r n N =， Ω=076.0L R1.用其拖动通风机负载运行，若采用电枢串电阻调速时，要使转速降低至1200r/min,试设计电枢电路中的调速电阻。

2.用其拖动恒转矩负载运行，负载转矩等于电动机的额定转矩，采用改变电枢电压调速时，要使转速降止1000r/min,试设计电枢电压值。

3.用其拖动恒功率负载运行，采用改变励磁电流调速，要使转速增止1800r/min,试设计Ce Ф的值。

三、设计计划电机与拖动课程设计共计1周内完成。

第1~2天查资料，熟悉题目；第3~5天设计方案分析，具体按照步骤进行设计以及整理设计说明书；第6天准备答辩；第7天答辩四、设计要求1．设计工作量为按照要求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老师审查签字方可答辩。

指 导 教 师：李国华 王巍 王继强 董衲教研室主任：仲伟堂时 间：2010年7月12日电动机，俗称马达，是一种将电能转化为机械能，并可再使用机械能产生动能使用来驱动其他装置的电气设备。

按运动方式分两种类型。

一种是旋转式电动机，一种是线性电动机。

按使用电源不同分为直流电动机和交流电动机。

而直流电动机是应用最早的，但不如交流电动机应用广泛，它有优良的起动，调速和制动性能。

但直流电动机结构复杂，体积庞大，价格较贵，维护困难。

直流电动机的类型主要分四类：1，他励支流电动机，2：并励直流电动机，3：串励直流电动机，4：复励直流电动机。

他励直流电动机应用最广泛。

关键词：直流电动机；电能；机械能；引言 (1)1．直流电动机的调速原理 (2)1.1直流电动机的原理 (2)1.2他励直流电动机的调速 (2)1.3调速的指标 (2)2．他力直流电动机的机械特性 (5)2.1机械特性的表达式 (5)2.2固有机械特性和人为机械特性 (5)3．他励直流电动机的调速方法 (8)3.1电枢串电阻调速 (8)3.2改变电枢电源电压调速 (9)3.3改变励磁电流调速 (10)4．课程设计的内容 (13)4.1一台已知参数他励直流电动机 (13)4.2内容分析 (13)结论 (15)心得体会 (16)参考文献 (17)致谢 (18)直流电动机是应用最早的一种电动机，现在虽不比交流电动机应用广泛，但他仍在一些领域有着无法取代的作用。

直流电动机分为传励直流电动机、他励直流电动机、并励直流电动机、副励直流电动机四种。

其中他励直流电动机是应用最广泛的一种，而为了生产需要人们往往根据负载进行调速，他励直流电动机的调速有三种方法，1、改变电枢电阻调速，2、改变电枢电源电压调速，3、改变励磁电流调速。

其中改变电枢电阻调速和改变电枢电源电压调速两种均为恒转矩调速，只有改变励磁电流调速是恒功率调速。

这三种方法有着不同的调速性能，应用时应依据负载的情况选择合适的调速方法。

一、直流电动机调速原理1.1直流电动机的原理为了达到最高的效率，直流电动机利用磁场的作用，所以要尽量减小气隙，以达到最强的磁场，由通电导体形成绕组，有转子铁心和定子磁极的极靴形成磁场，通过换向器使转子的磁极的极性始终保持和定子极靴的极性相反，从而形成旋转的力矩。

1.2他励直流电动机的调速所谓调速就是在一定的负载下，根据生产的需要人为地改变电动机的转速。

这是生产机械经常提出的要求。

调速性能的好坏往往影响到生产机械的工作效率和产品质量。

电力拖动系统中采用的调速方法通常有三种：机械调速、电气调速、电气-机械调速。

在这里我主要研究他励直流电动机，其调速方法也有三种：改变电枢电阻调速、改变电枢电压调速、改变励磁电流调速。

1、3调速的指标电动机的速度调节性能的好坏，常用下列指标来衡量。

（1）调速范围直流电动机满载时所能得到的最高转速与最低转速之比称之为调速范围，用D 表示：即：min max :n n D调速范围随生产要求而定，不同机械调速范围不同。

（2）调速方向调速方向指调速后的转速比原来的额定转速（基本转速）高还是低。

若比基本转速高称为往上调，比基本转速低，称为往下调。

（3）调速的平滑性调速可分为无级调速和有机调速，额定功率较小的电动机可采用在电枢电路中串联起动变阻器的无级方法起动。

起动前先把启动变阻器调到最大值，加上励磁电压Uf，保持励磁电流If为额定值不变。

再接通电枢电源，电动机开始启动。

随着转速的升高，逐渐减小启动变阻器的电阻，知道全部切除。

而额定功率较大的电动机一般采用有级起动的方法以保证启动过程中既有比较大的起动转矩，又使起动电流不会超过允许值。

调速的平滑性由一定调速范围内能得到的转速级数来说明。

级数越多，相邻两转速的差值越小，平滑性越好。

无级调速的平滑性当然比级调速好。

平滑和程度可用相邻两转速之比来衡量，称为平滑系数，即k=ni :ni-1k越接近于1，平滑性越好。

无级调速时k=1，平滑性最好。

（4）调速的稳定性调速的稳定性是用来说明电动机在新的转速下运行时，负载变化引起转速变化的程度，通常用静差率来表示。

其定义为：在某一机械特性上运行时，电动机由理想空载到满载时的转速差与理想空载转速之比，即r=n0-n/n×100%r越小，稳定性越好。

图1.1不同机械特性的静差率调速范围与静差率两项性能指标是互相制约的，当采用同一种方法调速时，静差率要求较低时，则可以得到较宽的调速范围；反之，静差率要求较高时，则调速范围小。

如果静差率要求一定时，采用不同的调速方法，其调速范围不同，如改变电枢电源电压调速比电枢串电阻调速的调速范围大。

（5）调速的经济性经济性不仅是指所用设备的投资和机械调速时的能量损耗，还指在调速是机械的利用效率。

一台电动机当采用不同的调速方法时，电动机容许输出的功率和转矩随转速变化的规律是不同的，但电动机实际输出的功率和转矩是由负载需要所决定的，而不同的负载，其所需要的功率和转矩随转速变化的规律也是不同的，因此在选择调速方法时，既要满足负载要求，又要尽可能使电动机得到充分利用。

（6）调速时的允许负载电动机在各种不同转速下满载运行时，如果允许输出的功率相同，则这种调速方法称为恒功率调速；如果允许输出的转矩相同，则这种调速方法称为恒转矩调速。

不同的机械对此的要求往往不同。

二、他励直流电动机的机械特性2.1 机械特性的表达式定义：在电动机的电枢电压、励磁电流、电枢回路电阻为恒值条件下，电机的转速与电磁转矩之间的关系：由电机的电路原理图可得机械特性的表达式：机械特性的曲线：图2-1通常称,ß大的机械特性为软特性,ß 小的机械特性为硬特性。

2.2 固有机械特性和人为机械特性1）、固有机械特性)(em T f n =nn T n T C C RC U n em emT e e ∆-=-=Φ-Φ=002βT eT NT 0 0'n 0n Nn n emNT e aN e N T C C R C U n 2Φ-Φ=2）、人为机械特性当改变电压或电阻或励磁电流时得到的机械特性称为人为机械特性 a 、电枢串电阻时的人为特性保持电压和励磁电流不变，只在电枢回路中串入电阻的人为特性：特点：（1）n 0不变，β变大；（2）R S 越大，特性越软。

图2-2b 、减弱励磁磁通时的人为特性保持电阻和电压不变，只改变励磁回路调节电阻的人为特性：特点：（1）n0 随 U 变化；（2）U 不同，曲线是一组平行线。

T en naR Ra+RsemNT e Sa N e N T C C R R C U n 2Φ+-Φ=emNT e aN e T C C R C Un 2Φ-Φ=图2-3c 、减弱励磁磁通时的人为特性保持电阻和电压不变，只改变励磁回路调节电阻的人为特性：特点：（1）弱磁，n0 增大；（2）弱磁，β增大NΦTnT Kn 2Φ02n T K01n T K1ΦTn nNU 1U NU U <101n emT e ae N T C C R C U n 2Φ-Φ=三、他励直流电动机的调速方法3.1 电枢串电阻调速图3-1电路图原理图如图3-1所示，即再点枢电路内串联一个调速变阻器。

从电路结构上看，虽然该电路与电枢电路串电阻起动的电路相同，但起动变阻器是供短时使用的，而调速变阻器是供长期使用的。

因此对一台给定的直流电动机来说，不能简单的将它的启动变阻器作为调速变阻器是用。

改变调速变阻器的阻值，即可改变电枢电路的总电阻，从而可以改变电动机的转速。

他励直流电动机拖动负载运行时，保持电源电压及励磁电流为额定值不变，在电枢回路中串入不同值的电阻，电动机将运行于不同的转速，如图3.1所示，图中的负载为恒转矩负载。

从图3.2可以看到，当电枢回路串入电阻R时，电动机的机械特性的斜率将增大，电动机和负载的机械特性的交点将下移，即电动机稳定运行转速降低。

图3.2电枢串电阻调速机械特性如图3.2中串入的电阻值交点A 2的转速n 2低于交点A 1的转速n 1，它们都比原来没有外串电阻的交点A 的转速n 低。

这种调速方法的调速性能如下： （1）调速方向是往下调。

（2）调速的平滑性取决于调速变阻器的调节方式，如能均匀的调节变阻器的阻值，可实现无级调速，不过，一般调速电阻多为分级调节，故为有级调速。

（3）调速的稳定性差，因为Ra 增加后，机械特性硬度降低，静转差率增大。

（4）调速的经济性差，因为初期投资虽不大，但损耗增加，运行效率低。

（5）调速范围不大，因受低速时静转差率的限制。

（6）调速时允许的负载为恒转矩负载。

因为调速是的 基本不变，满载电流即额定电流aN I 一定，因此，各种转速下允许输出的转矩相同，为恒转矩调速。

3.2 改变电枢电源电压调速降低点枢电压时电动机的机械特性如图3-3所示。

他励直流电动机的电枢回路不串接电阻，由一可调节的直流电源向电枢供电，最高电压不应超过额定电压。

励磁绕组由另一电源供电，一般保持励磁磁通为额定值。

电枢电源电压不同时，电动机拖动负载将运行于不同的转速上，图中的负载为恒转矩负载。

图3.3改变电枢电压调速机械特性从图3.3中可以看出，当电枢电源电压为额定值时，电动机和负载的机械特性的交点为A，转速为n；电压降到U1后，交点为A1，转速为n1；电压为U2，交点为A2，转速为n2；电压为U3，交点为A3，转速为n3；电枢电源电压越低，转速也越低。