一、设计题目：提升机主电路的设计：图1—提升机电力拖动系统原理图图2—提升机电力拖动系统速度图1.加速阶段t1:以最大加速度加速，速度由0增加到v1，当v=v1时，电机工作在固有特性上。

2.等速阶段t2:以v1速度匀速运行。

3.调速阶段t3:以v2速度匀速运行，v2 =0.7v1。

4.减速阶段t4:以最大减加速度减速，速度由v2减小0。

二、课程设计的目的将损坏拖动系统的传动机构。

图3他励直流电动机直接启动接线图2）降低电源电压启动:将励磁绕组接通电源，并将励磁电流调到额定值，然后从低向高调节电枢回路电压的启动方法称为降低电源电压启动；要限制启动电流，首先考虑的是降低电动机输入电压，在直流电动机启动瞬问，给电动机加上较低的电压，以后随着电动机转速的升高，逐步增加直流电压的数值，直到电动机启动完毕，加在电动机上的电压即是电动机的额定电压特点：缩短启动时间，启动过程中能量损耗小，启动平稳，便于实现自动化。

需要一套可调的直流电源启动设备，增加初投资。

用减压启动的方法启动并励电动机时必须注意：启动时必须加上额定的励磁电压，使磁通一开始就有额定值，否则电动机的启动电流虽然比较大，但启动转矩较小，电动机仍无法启动。

图4降低电源电压启动接线图3）电枢回路串电阻启动：电枢回路中串接启动电阻以限制启动电流的启动方法称为电枢回路串电阻启动。

电枢回路串电阻启动即启动时在电枢回路串入电阻，以减小启动电流I,电动机启动后，再逐渐切除电阻，s以保证足够的启动转矩。

在分级启动过程中，若忽略电枢回路电感，并合理的选择每次切除的电阻值就能做到每切除一段启动电阻，电枢电流就瞬间增大到最大启动电流1I 。

此后，随着转速上升，电枢电流逐渐下降。

每当电枢电流下降到某以数值2I 时就切除一段电阻，电枢电流就又突增到最大电流1I 。

这样，在启动过程就可以把电枢电流限制在1I 和2I 之间。

2I 称为切换电流。

启动电阻分段数目越少，启动过程中电流变化范围大，转矩脉动大，加速不均匀，而且平均启动转矩小，启动时间长。

特 点：电枢回路串电阻启动方法所需设备较简单，价格较低，但在启动过程中在启动电阻上有能量损耗。

而降低电源电压启动则所需设备复杂，价格较贵，但在启动过程中基本上不损耗能量。

对于小直流电动机一般用串电阻启动，容量稍大但不需经常启动的电动机也可用串电阻启动，而需经常启动的电动机能耗较大，不宜用于启动的大、中型，可用于小型电机启动图5电枢回路串电阻启动接线图选 择：综合分析上述三种启动方法，采用电枢串电阻启动方式。

这种方法比较简单启动，过程中基本上不损耗能量，可以将启动电流限制在容许的范围内。

参数计算：串接在电枢回路中用以限制启动电流的电阻称为启动电阻，以R s 表示。

为了把启动电流限制在最大允许值s a N R R U I +=1之内，电枢回路中应串入的启动电阻值为： a N s R I U R -=1启动后如果仍把s R 串在电枢回路中，则电动机就会在电枢串电阻s R 的认为机械特性上以低速运行。

为了使电动机能运转在固有机械特性上，应把s R 切除。

若把s R 一次全部切除，会引起过大的电流冲击。

为保证在启动过程中电枢电流不超过最大允许值，可以先切除一部分，待转速上升后再切除一部分，如此逐步的切除，知道全部被切除为止。

这种启动方法称为串电阻分级启动。

名牌数据：P 1=55kw V U N 440= A I N 139= min 1500r n N = N m I I 2=N L T T 9.0= a R =0.1417Ω启动时电枢总电阻为: Ω=⨯==58.11392440sm N sm I U R 假设四级启动，即m=4,z 则启动电流（转矩）比为：827.11417.058.14a ===m sm R R λ 切换电流为:N N N sm I I I I I 9.01.1095.1827.122⨯>===λ所选段数适宜 各段电阻为： )()(Ω=⨯-=-=117.01417.01827.111a s R r λΩ=⨯==214.0117.0827.112s s r r λ Ω=⨯==391.0117.0827.12123s s r r λ Ω=⨯==714.0117.0827.13134s s r r λ 验证：sm s s s s a R r r r r R =Ω≈Ω=++++=++++58.1577.1714.0391.0214.0117.01417.04321 ∴选择四级启动电机启动接线图及机械特性曲线图6—电动机起动接线图图7—电动机起动机械特性图如图7，启动瞬间KM1、KM2、KM3、KM4都断开，电枢回路总电43214s s s s a S r r r r R R ++++=,运行点在途中a 点，启动电流为1I ,启动转矩为1T >L T ,电动机开始升速，转速沿着4S R 曲线变化，启动电流下降，到图中b 点时，启动电流降到切换电流2I ，在此瞬间KM4闭合，切除一段电阻4s R ，电枢总电阻变为3213s s s a s r r r R R +++=，相应机械特性曲线0n dc 直线。

切除电阻瞬间转速不变，电流则突增至1I ，运行点从b 点过渡到c 点。

此后又沿着2S R 特性曲线的cd 段变化，启动电流下降。

当转速上升到d 点时，启动电流刚好下降到2I ，此刻KM3闭合，切除第三段启动电阻3s R ，电枢回路总电阻变为212s s a S r r R R ++=，机械特性曲线为0n fe 直线，运行点由d 点过渡到e 点，启动电流从2I 增加1I ，电动机沿ef 段上升，启动电流下降。

当转速升高到f 点时，启动电流又降到2I ，在此时KM2闭合，切除电阻2s R ，运行点从f 点过渡到g 点，电流增加到1I 。

此后电动机样gh 上升，到h 点时，启动电流再次下降到2I ，此刻KM1闭合，切除最后一段电阻1s R 。

此后运行点从h 点过渡到固有机械特性上的i 点，电流增加到1I 。

2、调速定 义：系统运行的速度需要根据生产机械工艺要求而人为调节。

调节转速，简称为调速。

改变传动机构速比的调速方法称为机械调速，通过改变电动机参数而改变系统运行转速的调速方法称为电气调速。

指工作机械的最高转速n max 与最低转速n min 之比，用系数D 表示。

m inm a xn n D =用，作为辅助调速。

(3)调速的范围较窄，在磁通减少太多时，由于电枢磁场对主磁场的影响加大，会使电机火花增大、换向困难。

转速提高时须考虑到机械强度的影响，最高转速一般控制在1．2倍额定转速的范围内。

(4)在减少励磁调速时，如果负载转矩不变，电枢电流必然增大，因为 ，要防止电流太大带来的问题。

选 择：综合分析以上三种方法，由于电枢回路设备简单、操作简单，投资少，只须增加电阻和切换开关，操作方便，并且本设计中不要求连续调速，它们与负载特性的交点，即工作点，都是稳定的，电机在这些工作点工作时能得到不同转速。

故采用电枢回路串电阻调速参数计算：外串电阻c R 的阻值越大，机械特性的斜率也就越大，相同负载下的电动机的转速也越低。

280.015001417.0139440a =⨯-=-=N N N N n R I U Ce ϕ 当提升机以V1速度匀速运行时，M N n P T N N N •=⨯⨯=⨯=17.350150010555.955.93()min /78.151117.3509.0280.055.91417.0280.044022r T CeC R C U n L N T a N e N A =⨯⨯⨯-=-=ϕϕ 由 N Ne c a N e N A I C R R C U n 9.07.0•+-=ϕϕ 得：Ω=∴⨯⨯+-=⨯375.31399.0280.01417.0280.044078.15117.0c c R R 电动机串电阻调速接线图及机械特性：图8电动机串电阻调速接线图图9—电动机串电阻调速机械特性转速有n A 降到n B 说明系统的调速过程，如图9，设电动机拖动恒转矩负载原在固有机械特性上的A 点稳定运行，转速为A n 。

当电枢电阻a R 增加到c1a R R 时，转速A n 及点数电动势a E 一开始不能突变，运行点在相同的转速下由由A点过渡到A ’点，转矩由N T 下降到T ’<L T ,t n d /d 为负，系统减速。

随着n 及a E 的下降，a I 及T 不断增加，系统减速度不断减小，知道n 降到B n 时，T 增至0.9N T 转矩新的平衡建立，系统以较低的转速的B n 运行。

在额定负载下，电枢串电阻调速时能够达到最高转速为额定转速，所以其调速方向是由基速向下。

3、 制动定 义：制动就是在电动机上加上与原转向相反的转矩，使电动机迅速停转或限制电动机的转速。

直流电动机的制动也可以分为机械制动和电气制动，其中电气制动又可以分为再生制动、能耗制动和反接制动等。

制动的目的在于如下两点 :(1)使系统迅速减速停车(2)限制位能负载的下降速度。

方 法1）能耗制动： 制动过程中U = 0，电磁转矩与转速方向相反，成为制动转矩，电动机靠系统的动能发电，转化成发电机工作状态，把动能变成电能，消耗在电枢回路的电阻上，实现制动过程。

图10 能耗制动原理图特点：能够准确停车。

不适合频繁正反转的电力拖动系统R， 2）电压反接制动：电枢电压极性突然改变，并在电枢回路中串入电阻C电磁转矩与转速方向相反，成为制动转矩，实现制动。

图11 电压反接制动的原理图特点：动力强，制动迅速，控制电路简单，设备投资少，可以实现正向停车和反向启动连续进行，缩短了从正转到反转的过渡时间。

但制动准确性差，制动过程中冲击力强烈，易损坏传动部件。

3）电动势反接制动电动势反接制动多用于提升机构低速下降重物。

电动势反接制动时电动机输入的机械功率是由位能负载减少的位能提供的图12电动势反接制动电路图4）再生发电制动:再生发电制动多用于下放较轻重物。

使电动机的转速ｎ超过理想空载转速ｎ0 ，电动机的转矩Ｔe 与转速ｎ反向，且电动机向电源反馈电能，这种状态称为回馈制动(再生制动或发电制动)。

选 择：综合分析以上四种方法，由于能耗制动相对简单，且容易实现准确制动，故采用能耗制动。

参数计算在制动过程中，因U=0,电动机与电源没有能量转换关系，而电磁功率0<Ω==T I E P a a M ，说明电动机从轴上输入机械功率，扣除空载损耗功率后，其余的功率通过电磁作用转变成电功率，消耗在电枢回路中的电功率为)(2c a a R R I +。

电动机输入的机械功率来自降速过程中系统单位时间释放的动能2/2ΩJ 。

当制动到n=0时，系统贮存的动能全部释放完毕，制动过程结束。