DQ09直流電動(dòng)機(jī)機(jī)械性能的測(cè)試與分析

1、課程設(shè)計(jì)直流電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性測(cè)試與分析目錄摘要-1 -一設(shè)計(jì)的目的和意義 -1 -1.1設(shè)計(jì)題目-1 -1.2設(shè)計(jì)目的-1 -1.3設(shè)計(jì)要求-1 -二總體設(shè)計(jì)方案 -2 -2.1 并勵(lì)（他勵(lì)）直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng) -2 -2.1.1電樞回路串電阻起動(dòng) -2 -2.1.2減壓起動(dòng)-2 -2.2并勵(lì)（他勵(lì)）直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速 -3 -2.2.1調(diào)節(jié)電樞電壓調(diào)速 -3 -2.2.2 調(diào)節(jié)串入電樞回路電阻調(diào)速 -3 -2.2.3調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流調(diào)速 -4 -三調(diào)速的性能指標(biāo) -4 -3.1調(diào)速范圍與靜差率-4 -3.2 調(diào)速的平滑性 -4 -3.3調(diào)速的經(jīng)濟(jì)性-4 -四. 設(shè)計(jì)過(guò)程-5 -4.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備-5 -

2、4.2設(shè)計(jì)原理圖-5 -4.3設(shè)備屏上掛件排列順序 -6 -4.4調(diào)速步驟-6 -4.4.1選擇儀器-6 -4.4.2直流并勵(lì)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)準(zhǔn)備 -6 -4.4.3并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)起動(dòng)步驟 -7 -五. 設(shè)計(jì)心得-9 -六. 參考文獻(xiàn) -9 -課程設(shè)計(jì) 直流電機(jī)機(jī)械特性測(cè)試與分析（楊濤）摘要隨著工業(yè)的不斷發(fā)展， 電動(dòng)機(jī)的需求會(huì)越來(lái)越大， 電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛， 電動(dòng) 機(jī)的操作系統(tǒng)是一個(gè)非常龐大而復(fù)雜的系統(tǒng)， 它不僅為現(xiàn)代化工業(yè)、 家庭生活和辦公自 動(dòng)化等一系列應(yīng)用提供基本操作平臺(tái)， 而且能提供多種應(yīng)用服務(wù)， 使人們的生活質(zhì)量有 了大幅度的提高， 擺脫了人力勞作的模式。 電動(dòng)機(jī)的主要應(yīng)用之一就是把

3、電動(dòng)機(jī)應(yīng)用于 工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化操作系統(tǒng)中。 因此本課程的設(shè)計(jì)課題將主要以工業(yè)生產(chǎn)中可能用到電 動(dòng)機(jī)調(diào)速的各種技術(shù)及實(shí)施方案為設(shè)計(jì)方向， 為工業(yè)生產(chǎn)提供理論依據(jù)和實(shí)踐指導(dǎo)。 關(guān) 鍵詞：直流電動(dòng)機(jī) 調(diào)速 設(shè)計(jì)一設(shè)計(jì)的目的和意義1.1 設(shè)計(jì)題目DQ09直流電動(dòng)機(jī)機(jī)械性能的測(cè)試與分析1.2 設(shè)計(jì)目的通過(guò)本次的課程設(shè)計(jì)更進(jìn)一步的掌握和了解直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法以及電動(dòng)機(jī)的 構(gòu)成以及工作原理。親身感受調(diào)速過(guò)程。這次課程設(shè)計(jì)可以使我們?cè)趯W(xué)校學(xué)的理論知 識(shí)用到實(shí)踐中 ，提高自己的動(dòng)手實(shí)踐的能力 ，使我們?cè)趯W(xué)習(xí)中起到主導(dǎo)地位， 讓我們?cè)?實(shí)踐中掌握相關(guān)知識(shí)，培養(yǎng)我們的專業(yè)技能，課程設(shè)計(jì)給我們提供了一個(gè)真實(shí)的過(guò)程，

4、 通過(guò)設(shè)計(jì)和運(yùn)行，反復(fù)調(diào)試、訓(xùn)練便于我們掌握規(guī)范系統(tǒng)的電機(jī)方面的知識(shí)，同時(shí)也提高我們的動(dòng)手實(shí)踐能力以及發(fā)現(xiàn)問(wèn)題解決問(wèn)題的能力。1.3 設(shè)計(jì)要求（1）設(shè)計(jì)通俗易懂，有可操作性。（2）畫出 T-n 圖，記下詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。（3）進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)分析。二總體設(shè)計(jì)方案2.1并勵(lì)（他勵(lì)）直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)接通電源以后，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速?gòu)牧氵_(dá)到穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速的過(guò)程稱為起動(dòng)過(guò)程。對(duì)于電動(dòng)機(jī)來(lái)講，我們總希望它的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，起動(dòng)電流小，起動(dòng)設(shè)備簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、可靠。直流電動(dòng)機(jī)開始起動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)速 n =0 ,此時(shí)直流電動(dòng)機(jī)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)Ea二CeNn , 由于電樞電阻 Ra較小，la =空 所以此時(shí)電樞電流最大。另外，根據(jù)轉(zhuǎn)

5、矩公式RaTe =CTa可知，由于電樞電流非常大，此時(shí)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩也非常大。這樣大的起動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，分別將對(duì)供電電源和機(jī)械裝置形成強(qiáng)大的沖擊。通常采用保證足夠的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩下盡量減少起動(dòng)電流的辦法，使電動(dòng)機(jī)起動(dòng)。2.1.1電樞回路串電阻起動(dòng)Rst，待電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速上升后逐步將起動(dòng)電阻切除。接入起動(dòng)電阻后的起動(dòng)電流為:1 STN為了限制起動(dòng)電流， 起動(dòng)時(shí)可在電樞回路串入起動(dòng)電阻- 5 -2.1.2減壓起動(dòng)減壓起動(dòng)時(shí)，開始加在電動(dòng)機(jī)電樞的端電壓很低，隨著轉(zhuǎn)速的上升， 逐步增大電樞電壓，并使電樞電流限制在一定的范圍內(nèi)。為使勵(lì)磁不受電樞電壓的影響，電動(dòng)機(jī)應(yīng)采用他勵(lì)方式。啟動(dòng)電流為STUd隨電機(jī)轉(zhuǎn)速上升，反電

6、動(dòng)勢(shì)增大。2.2并勵(lì)（他勵(lì)）直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速同交流異步電動(dòng)機(jī)相比， 并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)在調(diào)速方面有其獨(dú)到的優(yōu)點(diǎn)。從直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速特性：n =U皂_RaI可知，并勵(lì)（他勵(lì)）直流電動(dòng)機(jī)可通過(guò)三種方式對(duì)電動(dòng)eg Ce 機(jī)的速度進(jìn)行凋節(jié)： 調(diào)電壓調(diào)速，串電阻調(diào)速，勵(lì)磁電流調(diào)速。2.2.1調(diào)節(jié)電樞電壓調(diào)速CeCTn調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速由并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性為當(dāng)保持他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)磁通為額定值和電樞回路電阻不變時(shí)，降低電樞電壓，可以U （電樞電壓）04080120160200n （轉(zhuǎn)速）024651377310411302Te 二 n _ : n由表中數(shù)據(jù)知：電樞電壓逐漸增大，電機(jī)轉(zhuǎn)速會(huì)隨之增大!2.2.2調(diào)

7、節(jié)串入電樞回路電阻調(diào)速他勵(lì)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)負(fù)載運(yùn)行時(shí)，保持電樞電壓和勵(lì)磁電流不變，在電樞回路串入不同的電UR + R阻時(shí)，電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行速度就不一樣，其機(jī)械特性方程為n N a2Te這種Cen CeG號(hào)調(diào)速方法的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單易行，缺點(diǎn)是接人電阻后電動(dòng)機(jī)的效率降低，機(jī)械特性變軟。223調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流調(diào)速這種調(diào)速方法所用設(shè)備簡(jiǎn)單， 調(diào)節(jié)也很方便，且效率較高。缺點(diǎn)是隨著電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的增高，電樞電流隨之升高，電動(dòng)機(jī)的溫度升高，換向條件變壞，轉(zhuǎn)速過(guò)高，還會(huì)出現(xiàn)不穩(wěn)定的現(xiàn)象。二調(diào)速的性能指標(biāo)3.1調(diào)速范圍與靜差率nmax調(diào)速范圍是指電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載轉(zhuǎn)矩調(diào)速時(shí)，其最高轉(zhuǎn)速與最低轉(zhuǎn)速之比，用D表示為:nmin最高轉(zhuǎn)速受電動(dòng)

8、機(jī)的換向及機(jī)械強(qiáng)度限制，最低轉(zhuǎn)速受生產(chǎn)機(jī)械對(duì)轉(zhuǎn)速相對(duì)穩(wěn)定性要求的限制。靜差率或轉(zhuǎn)速變換率， 是指電動(dòng)機(jī)由理想空載到額定負(fù)載時(shí)轉(zhuǎn)速的變化率nNn。ns N 100%。100%nn靜差率越小，轉(zhuǎn)速的相對(duì)穩(wěn)定性越好，負(fù)載波動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)速的變換也越小。調(diào)速范圍與靜差率相互制約，采用同一種方法調(diào)速時(shí)，靜差率數(shù)值越大，則可以得到較高的調(diào)速范圍；如果靜差率一定，采用不同的調(diào)速方法，其調(diào)速范圍D不同。3.2調(diào)速的平滑性無(wú)級(jí)調(diào)速的平滑性最好，有級(jí)調(diào)速的平滑性用平滑系數(shù)表示，其定義為：相鄰兩極轉(zhuǎn)速中咼一級(jí)n與低一級(jí)轉(zhuǎn)速n之比，即=ni ,越接近于1,則系統(tǒng)的平滑ni -1性越好3.3調(diào)速的經(jīng)濟(jì)性調(diào)速時(shí)主要考慮調(diào)速設(shè)備

9、的初投資、調(diào)速時(shí)電能的損耗、運(yùn)行時(shí)的維修費(fèi)用等。課程設(shè)計(jì) 直流電機(jī)機(jī)械特性測(cè)試與分析（楊濤）電能的損耗除了要考慮電動(dòng)機(jī)本身的損耗和供電電源的效率。調(diào)速設(shè)備初投資應(yīng)該考慮電動(dòng)機(jī)和供電電源兩方面：專門設(shè)計(jì)的改變磁通調(diào)速的電動(dòng)機(jī)成本較普通直流電機(jī)為高；降電樞電壓調(diào)速的大功率可調(diào)壓電源，成本也較高。四.設(shè)計(jì)過(guò)程4.2設(shè)計(jì)原理圖4.1實(shí)驗(yàn)設(shè)備序號(hào)型號(hào)名稱數(shù)量1DQ03-1導(dǎo)軌、測(cè)速發(fā)電機(jī)及轉(zhuǎn)速表1臺(tái)2DQ19校正直流測(cè)功機(jī)1臺(tái)3DQ09直流并勵(lì)電動(dòng)機(jī)1臺(tái)4DQ22-1直流數(shù)字電壓、毫安、安培表2件5DQ27三相可調(diào)電阻器2件6DQ29-1可調(diào)電阻器、電容器1件勵(lì)磁電源220V阻繞磁并-5-1fR1R課程

10、設(shè)計(jì) 直流電機(jī)機(jī)械特性測(cè)試與分析（楊濤）4.3設(shè)備屏上掛件排列順序DQ22-1 DQ27 DQ29-1 DQ27 DQ22-14.4調(diào)速步驟4.4.1選擇儀器（1）電壓量程的選擇如測(cè)量電動(dòng)機(jī)兩端為 220V的直流電壓，選用直流電壓表為1000V量程檔。（2 ）電流量程的選擇因?yàn)橹绷鞑?lì)電動(dòng)機(jī)的額定電流為 1.2A，測(cè)量電樞電流的電表 A可選用直流電流 表的5A量程檔；測(cè)量MG的負(fù)載電流的電表 A可用5A量程檔；測(cè)量M和MG勵(lì)磁電流 的電表 A可用200mA檔額定勵(lì)磁電流小于 0.16A，電流表A1選用200mA量程檔。（3）變阻器的選擇變阻器選用的原則是根據(jù)實(shí)驗(yàn)中所需的阻值和流過(guò)變阻器最大的電

11、流來(lái)確定，電樞回路R可選用DQ29-1掛件的900與900串聯(lián)電阻，磁場(chǎng)回路Rfi可選用DQ29-1掛件 的90 1與90 1串聯(lián)電阻。4.4.2直流并勵(lì)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)準(zhǔn)備（1）、按原理圖接線。圖中直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)M用DQ09其額定功率 PN = 355W，額定電壓Un =2207，額定電流lN =22 A，額定轉(zhuǎn)速nN =1500 r/min ,額定勵(lì)磁電流I fN ： 0.16 A。校正直流測(cè)功機(jī) MG作為測(cè)功機(jī)使用，用DQ19額定電流額 定電流In = 2.2A，額定功率PN二355W，額定電壓UN二220V ，額定轉(zhuǎn)速nN =1500r / min,額定勵(lì)磁電流IfN : 0.16A ；

12、TG為測(cè)速發(fā)電機(jī)，用 DQ03-1 ;直流電流表選用 DQ22-1。Rf1用可調(diào)電阻器 DDQ29-1中的900 Q與900 Q電阻串聯(lián)，使 Rf1的阻值等于1800 Q，作為他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁回路串接的電阻。 Rf2選用可調(diào)電阻器 DQ27中的900 Q與900 Q電阻串聯(lián)，使Rf2的阻值 等于1800Q ,作為MG勵(lì)磁回路串接的電阻。 R選用可調(diào)電阻器 DQ29-1中的90 Q與90Q電 阻串聯(lián)，使 R的阻值等于180Q，作為他勵(lì)直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電阻，R2選用可調(diào)電阻器DQ27中的900Q與900 Q并聯(lián)后再與可調(diào)電阻器 DQ27中的6個(gè)900Q電阻互串聯(lián)，作為 MG的負(fù)載電阻。（2）

13、、接好線后，檢查 M MG及 TG之間是否用聯(lián)軸器直接聯(lián)接好。4.4.3 并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)起動(dòng)步驟（1） 檢查按原理圖的接線是否正確，電表的極性、量程選擇是否正確，電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁回路接線是否牢靠。 將電動(dòng)機(jī)電樞串聯(lián)起動(dòng)電阻 R、測(cè)功機(jī)MG的負(fù)載電阻R2、及MG的磁場(chǎng)回路電阻 Rfi調(diào) 到阻值最大位置，M的磁場(chǎng)調(diào)節(jié)電阻 Rf1調(diào)到最小位置，斷開開關(guān) S,并斷開控制屏下方右 邊的電樞電源開關(guān)，并將控制屏上電樞電源電壓調(diào)節(jié)旋鈕調(diào)至最小，作好起動(dòng)準(zhǔn)備。（3）開啟控制屏上的電源總開關(guān)，按下其上方的“開”按鈕，接通其下方左邊的勵(lì)磁電源 開關(guān)，觀察M及MG的勵(lì)磁電流值，調(diào)節(jié)Rf2使If2 （電流表）于校正值（10

14、0mA并保持不變， 再接通控制屏右下方的電樞電源開關(guān)，調(diào)節(jié)控制屏上電樞電源“電壓調(diào)節(jié)”旋鈕，使電動(dòng)機(jī)M起動(dòng)。（4）M 起動(dòng)后觀察轉(zhuǎn)速表指針偏轉(zhuǎn)方向，應(yīng)為正值。（若不正確，先關(guān)斷電樞電源開關(guān)，再關(guān)斷勵(lì)磁電源開關(guān)，用勵(lì)磁電源極性對(duì)調(diào)來(lái)糾正轉(zhuǎn)向，重復(fù)步驟（1） （2），使電動(dòng)機(jī)M起動(dòng)。）電動(dòng)機(jī)M起動(dòng)后，調(diào)節(jié)控制屏上電樞電源電壓為220伏。減小起動(dòng)電阻 R阻值，直至短接。 合上校正直流測(cè)功機(jī) MG的負(fù)載開關(guān)S,調(diào)節(jié)Ra阻值，記錄電樞電流I （電流表 A ）不 同值時(shí)，使MG的負(fù)載電流If （電流表A4 ）改變值，即直流電動(dòng)機(jī) M的輸出轉(zhuǎn)矩改變值（按不同的lF值，查對(duì)應(yīng)于lf2=100mA時(shí)的校正曲線T

15、2= f （I f），可得到M不同的輸出轉(zhuǎn)矩 T2 值）。將測(cè)得數(shù)據(jù)記錄到表 1-1 中。表1-1I （電樞電流）0.490.520.550.580.620.68IF （負(fù)載電流）0.200.230.250.280.310.36T2 （轉(zhuǎn)矩）（6）調(diào)節(jié)并勵(lì)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速分別改變電動(dòng)機(jī) M電樞回路的電阻 R和勵(lì)磁回路的電阻|f1，觀察轉(zhuǎn)速變化情況:電阻R增大，電機(jī)轉(zhuǎn)速明顯減??；增大 |f1，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化微小。保持勵(lì)磁回路的電阻 Rf1不變，改變電樞回路的電阻R，使其增大，測(cè)轉(zhuǎn)速 n,將測(cè)得數(shù)據(jù)記錄到表 1-2中。表1-2R306090120150180n134812611182111010439

16、67由表1-2知：電樞回路電阻逐漸增大，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速逐漸變慢!保持電阻R1=0不變，改變勵(lì)磁回路的調(diào)節(jié)電阻Rf1時(shí)，測(cè)轉(zhuǎn)速no將測(cè)得數(shù)據(jù)記錄到表1-3中。表1-3Rf 1300600900120015001800n144914501455146014641469由表1-3知：勵(lì)磁回路電阻增大，電機(jī)轉(zhuǎn)速也會(huì)增大!改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向?qū)㈦姌写?lián)起動(dòng)變阻器 R的阻值調(diào)回到最大值， 先切斷控制屏上的電樞電源開關(guān)，然后切斷控制屏上的勵(lì)磁電源開關(guān)，使他勵(lì)電動(dòng)機(jī)停機(jī)。 在斷電情況下，將勵(lì)磁繞組的兩端接線對(duì)調(diào)后，再按他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)步驟起動(dòng)電動(dòng)機(jī)，觀察電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向及轉(zhuǎn)速表 指針偏轉(zhuǎn)的方向：轉(zhuǎn)向與改變前相反；轉(zhuǎn)速表指

17、針偏轉(zhuǎn)方向?yàn)樨?fù)。五、設(shè)計(jì)心得 課程設(shè)計(jì)之前以為這僅僅是一次作業(yè)， 沒(méi)有多大意義， 也沒(méi)有必要， 但當(dāng)我去做時(shí)， 才知道自己還有很多都不懂， 很多都不會(huì)， 并沒(méi)有想象的那么簡(jiǎn)單。 此次課程設(shè)計(jì)不僅 是對(duì)所學(xué)知識(shí)的一種檢驗(yàn)， 而且也是對(duì)自己能力的提高。 通過(guò)課程設(shè)計(jì)， 讓我更加明白 學(xué)習(xí)是一個(gè)長(zhǎng)期的積累過(guò)程， 經(jīng)后的工作、 生活中應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)， 努力提高知識(shí)和綜 合能力。設(shè)計(jì)過(guò)程中，我上網(wǎng)以及去圖書館查閱了大量的有關(guān)資料，學(xué)到了不少知識(shí)， 也經(jīng)歷了不少艱辛： 剛開始連接實(shí)驗(yàn)電路時(shí)，連接好實(shí)驗(yàn)線路，自己檢查覺(jué)得無(wú)誤后， 開始實(shí)驗(yàn)，但總是報(bào)警，多次連接還是不行，后來(lái)和同學(xué)探討了一會(huì)，也一起檢查了 線路，最后發(fā)現(xiàn)是電流表接成了并聯(lián)，造成了短路！后來(lái)在試驗(yàn)中，又遇到改變MG的負(fù)載電阻，電動(dòng)機(jī)可以正常轉(zhuǎn)動(dòng)，但 MG的負(fù)載電流沒(méi)有變化，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速也沒(méi)有明 顯變化，檢查電路也沒(méi)有問(wèn)題，重接電路，還是遇到同樣的問(wèn)題，后來(lái)咨詢了老師， 用萬(wàn)用表檢查了各部分的保險(xiǎn)絲，終于找到了問(wèn)題，原來(lái)是MG負(fù)載電阻上的保險(xiǎn)絲給燒掉了，更換后就可以正常實(shí)驗(yàn)了。這次課程設(shè)計(jì)