電機與拖動課程設計

1、目錄1 綜述12 直流電動機的制動22.1 制動的定義22.2 制動的目的22.3 制動的分類22.4 各種制動的特點23 直流電動機反接制動的工作原理33.1 電壓反向反接制動迅速停機33.2 電動勢反向反接制動下放重物64 反接制動制動電阻的計算.104.1 電樞電阻的計算104.2 相關參數(shù)的計算104.3 迅速停機104.4 下放重物（以800r/min下放重物）115 結論121 綜述直流電動機是將直流電能轉換為機械能的電動機。因其優(yōu)良的起動、調速和制動性能而在電力拖動中得到廣泛應用。直流電動機按勵磁方式分為他勵、并勵、串勵和復勵四種。直流電動機有三種制動狀態(tài)：能耗制動、反接制動(電

2、壓反向反接和電動勢反向反接)和回饋制動。本文在直流電動機的結構與工作原理的基礎上，給出了電機制動的定義，對電機制動的方法進行了簡單介紹，并著重介紹了他勵直流電動機反接制動的工作原理、特點及使用條件。2 直流電動機的制動2.1 制動的定義制動，就是讓電動機產生一個與轉子轉向相反的電磁轉矩，以使電力拖動系統(tǒng)迅速停機或穩(wěn)定放下重物。這時電機所處的狀態(tài)稱為制動狀態(tài)，這時的電磁轉矩為制動轉矩。2.2 制動的目的在生產過程中，經常需要采取一些措施使電動機盡快停轉，或者從某高速降到某低速運轉，或者限制位能性負載在某一轉速下穩(wěn)定運轉，這就是電動機的制動問題。2.3 制動的分類實現(xiàn)制動有兩種方法，機械制動和電磁

3、制動。電磁制動是使電機在制動時使電機產生與其旋轉方向相反的電磁轉矩,其特點是制動轉矩大,操作控制方便?，F(xiàn)代通用電機的電磁制動類型有能耗制動、反接制動和回饋制動。2.4 各種制動的特點1）反接制動：設備簡單，制動迅速，準確性差，制動沖擊力強。2）能耗制動：制動準確度高，需直流電源，設備投入費用高。3）回饋制動：經濟性好，將負載的機械能轉換為電能反送電網(wǎng)，但應用范圍不廣。電容制動對高速、低速運轉的電動機均能迅速制動，能量損耗小設備簡單，一般用語10KW以下的小容量電動機，可適用于制動頻繁的場合。3 直流電動機反接制動的工作原理以他勵直流電動機為例。他勵電動機反接制動的特點是使U與E的作用方向變?yōu)橐?/p>

4、致，共同產生電樞電流I，于是由動能轉換而來的電功率EI和由電源輸入的電功率UI一起消耗在電樞電路中。具體實現(xiàn)的方法有兩種，分別用于不同的場合。3.1 電壓反向反接制動迅速停機 制動原理制動前后的電路如圖3-1所示。與電動狀態(tài)相比，電壓反向反接制動時，將電樞電壓反向，并在電樞電路內串聯(lián)一制動電阻R。當系統(tǒng)因慣性繼續(xù)沿原來方向旋轉時，因磁場方向不變，E的方向不變，但因U反向，U與E的作用方向變成一致，一起使U反向，使得T也反向成為制動轉矩，轉速迅速下降至零。當轉速降至零時，E=0，應立即將電樞與電源斷開，否則電機將反向起動。(a)電動狀態(tài)(b)制動狀態(tài)圖3-1 反接制動迅速停機時的電路圖機械特性上

5、述制動過程也可以通過機械特性來說明。電動狀態(tài)時的機械特性如圖3-2的特性1，n與T的關系為n=-T電壓反向反接制動時，n與T的關系為n=-(-T)機械特性如圖3-2中特性2。設電動機拖動的是反抗性恒轉矩負載，負載特性如圖3.2中的特性3制動前，系統(tǒng)工作在機械特性1與負載轉矩3的交點a上面。制動瞬間，因機械慣性，轉速來不及變化，工作點由a點平移到能耗制動特性的b點。這時T反向，成為制動轉矩，制動過程開始。在T和T的共同作用下，轉速n迅速下降，工作點沿特性2由b點移至O點。這時n=0，應立即斷開電源，使制動過程結束。否則電動機將反向起動，到d點去反向穩(wěn)定運行。圖3-2 反接制動迅速停機過程 特性分

6、析電壓反向反接制動的過程效果與制動電阻R大小有關。R小，則制動瞬間I大，T大，制動過程短暫，停機快。但制動過程中的最大電樞電流，即工作于b點時的電樞電流I不得超過I=（1.52.0）I。由圖3-1(b)可知，只考慮絕對值時式中，E=E。由此求得電壓反向反接制動的制動電阻為R-R 適用場合設備簡單，操作方便，制動轉矩平均值較大，制動強烈，但能量損耗大，適用于要求快速停車的拖動系統(tǒng)，對于要求快速并立即反轉的系統(tǒng)更為理想。3.2 電動勢反向反接制動下放重物 制動原理制動前后的電路如圖4-1所示。制動時，電樞電壓不反向，只在電樞電路中串聯(lián)一個適當?shù)闹苿与娮鑂。(a)電動狀態(tài)(b)制動狀態(tài)圖4-1 反接

7、制動下放重物的電路圖機械特性上述制動過程也可以通過機械特性來說明。反接制動時，U=U，R=R+R，機械特性方程變?yōu)閚=-T若電動機拖動位能性恒轉矩負載，如圖4-2所示。制動前，系統(tǒng)工作在固有特性1與負載特性3的交點a上。制動瞬間，工作點由a平移到人為特性上的b點。由于T<T,n下降，工作點沿人為特性2由b點向c點移動。當工作點到達c點時，T=T，系統(tǒng)重新穩(wěn)定運行。這時n反向，電動機處在制動運行狀態(tài)穩(wěn)定下放重物。在這種情況下制動運行時，由于n反向，E也隨之反向，由圖4-1(b)可以看出，這時E與U的作用方向也變成一致，但I和T的方向不變，T與n方向相反，成為制動轉矩，與負載轉矩保持平衡，穩(wěn)

8、定下放重物。所以這種反接制動稱為電動勢反向的反接制動運行。圖4-2 反接制動下放重物過程 特性分析電動勢反向反接制動的效果與制動電阻R的大小有關。R大，特性2的斜率小，轉速低，下放重物慢。由圖4.1(b)可知，在d點運行時，只取各量的絕對值，而不考慮其正、負，則R+R=可見，若要以轉速n下放負載轉矩為T的重物時，制動電阻應為R=-R忽略,則R=-R 適用場合設備簡單，操作方便，電樞回路串聯(lián)電阻較大，機械特性較軟，轉速穩(wěn)定性差，能量損耗大，適用于低速勻速下放重物。4 反接制動制動電阻的計算一臺Z系列的他勵電動機，P=11KW，U=440V，I=31A，n=1480r/min，I=62A，T=12

9、0N·M，T忽略不計。4.1 電樞電阻的計算R=2.74；4.2 相關參數(shù)的計算E=354V；C=0.239；C=C=2.28T=71N·M4.3 迅速停機T=120N·mI=52.63AE=U-RI=295.79VR=-R=9.134.4 下放重物（以800r/min下放重物）R=-R=12.34該電阻值大于0.89，滿足要求。5 結論電動機被停止后還有一定的旋轉慣性，在要求停止準確的設備就要采用制動方式使電機停止后迅速靜止。較常用的有：1）能耗制動。2）反接制動。3）回饋制動。每種制動之間都有其優(yōu)點和缺點。利用每種方法之間的差別選擇一種最優(yōu)方法進行那個制動，對

10、工作效率，工廠經濟效益都有著相當了影響。本文僅對他勵直流電動機的反接制動進行分析解釋。反接制動設備簡單，制動迅速，準確性差，制動沖擊力強。利用其工作原理可以延伸到現(xiàn)實生活中的工作、工程當中去。了解直流電動機的反接制動原理，會在一些方面使工作具有更有利的一面，在工程經濟效益上有更有利的位置。6 心得體會本設計不僅是會前面所學的指示的一種檢驗，而且也是對自己能力的一種提高。下面是對課程設計的過程做一個簡單的總結。第一，題目確定之后，資料是最重要的，查資料是做課程設計的前期準備工作，好的開端相當成功了一半。到圖書館，資料室，上網(wǎng)尋找自己所需要的資料。要一一記錄下來以備后用。第二，通過上面的過程，積累

11、了不少的有用資源，對題目有了大概的了解，然后對題目進行更透徹的分析。第三，有了明確的研究方向，就該動手實現(xiàn)了。通過本次設計，對原先學的知識又有了一定的新認識，溫習了所學過的知識，溫故而知新。但在設計過程中，遇到了很多的問題，但最后通過和同學的交流得到解決。在這次設計中使我們的同學關系很進一步了，同學之間互相幫助，有不懂的大家在一起商量，聽聽不同的看法對我們對知識的了解有進一步的提高。在這個課程設計過程中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我鼓勵工作的能力，樹立了自己對工作能力的信心，相信會對今后的學習工作有非常重要的影響。而且大大提高了自己的動手能力，是我充分體會到了在創(chuàng)造過程中的探索的艱難和成功的喜悅。雖然這個課題還不是很完善，但在設過程中所學到的東西是這次設計的最大收益和財富，使我