电机拖动课程设计直流电动机

0 引言

电动机有直流电动机交流电动机，直流电动机虽不及交流电动机结构简单、制造容易、维护方便、运行可靠。但长期以来交流电动机的调速问题未能得到满意的解决。在此之前，电动机具有交流电动机所不能比拟的良好的起动性能和调速性能。随着交流电动机交频调速系统的发展，在不少应用领域已为交流电动机所取代。但是直流电动机又以起动转矩大、转速性能好、自动控制方便而著称，因此，在工业等应用领域中仍占有一席之地。而在四种直流电动机中，他励电动机应用最广泛。

随着工业化的进程，电动机及电力拖动技术不断地发展，逐步形成了电力拖动领域的传统技术。如：电动机的起动。随着电力电子技术的发展。电动机及拖动技术又不断地在技术上取得重大突破，形成一系列高新技术。

1直流电动机的构造

直流电机主要由磁极、电枢和换向器（整流子）三部分组成。

图1-1 直流电机的组成部分

1.1磁极

结构见图用硅钢片叠成，固定在机座上。极心上放置励磁绕组在电机中产生磁场，极掌的作用是使电机的空气隙中的磁感应强度的分布最为合适，并且挡住励磁绕组不至于掉下来。

磁极和机座都是磁路的一部分。

1.2电枢

电枢铁心是由硅钢片叠成的圆柱体，表面沿轴线冲有槽；槽中放电枢绕组，用来感应电动势。直流电机的电枢是旋转的。见图

直流电机的电枢铁心片直流电机的电枢结构图

图1-3

1.3换向器（整流子）

它是直流电机特有的装置。换向器装在转轴上。电枢绕组的导线按一定规则焊接在环向片的凸出部分。在换向器的表面用弹簧压作固定的电刷，是转动的电枢绕组。

2 直流电机的基本工作原理

图

2-1 直流电动机的工作原理简图

电枢由原动机驱动在磁场中旋转，电枢线圈的两根有效边便切割磁力线，感应出电动势。线圈随电枢铁心在转动时，每一有效边中的电动势是交变的，即在N 极下是一个方向，当它转到S 极下是另一个方向。但由于电刷A 总是同与N 极下的一边相连的换向片接触，而电刷B 总是同与S 极下的一边相连的换向片接触，因此在电刷上就出现一个极性不变的电动势或电压。

在电刷AB 之间加上直流电压U ，电枢线圈中的电流流向为：N 极下的有效边中的电流总是一个方向，而S 极下的有效边中的电流总是另一个方向。这样两个有效边中受到的电磁力的方向一致，电枢开始转动。通过换向器可以实现线圈的有效边从一个磁极如N 极转到另一个磁极下如S 极时，电流的方向同时发生改变，从而电磁力或电磁转矩的方向不发生改变。电磁转矩是驱动转矩，其大小也为：

a I C T T Φ=。电动机的电磁转矩T 必须与机械负载转矩T 2及空载损耗转矩T 0相平

衡。即02T T T +=。另外当电枢绕组在磁场中转动时，线圈中也要产生感应电动势E ，这个电动势的方向与电流或外加电压的方向相反，称之为反电动势。其大小为：n Φ=E C E 方向与a I 相反。

直流电动机的电磁转矩和电压平衡方程

n

C E I C T E a T a a Φ=Φ=+=R I E U

图3-1 直流电动机电枢等效电路

a

T C C R C U I C R C U C R I U C E n m e a e a

e a e e a

a e Φ-Φ=Φ-Φ=Φ-=Φ=2

4.1直流电动机的启动

直流电动机直接起动时的起动电流很大，达到额定电流的10～20倍，因此必须限制起动电流。限制起动电流的方法就是起动时在电枢电路中串接起动电阻

ST R 。起动电阻的值： a R I U

R ST

ST -=

一般规定起动电流不应超过额定电流的1.5～2.5倍。起动时将起动电阻调至最大，待起动后，随着电动机转速的上升将起动电阻逐渐减小。

4.2直流电动机的调速

根据直流电动机的转速公式Φ-=

E C R I U ）（a a n 可知直流电动机的调速方法有3种：改变磁通Φ调速、改变电枢电压U 调速和电枢串联电阻调速。

改变磁通调速的优点是调速平滑，可做到无级调速；调速经济，控制方便；机械特性较硬，稳定性较好。但由于电动机在额定状态运行时磁路已接近饱和，所以通常只是减小磁通将转速往上调，调速范围较小。

改变电枢电压调速的优点是不改变电动机机械特性的硬度，稳定性好；控制灵活、方便，可实现无级调速；调速范围较宽，可达到6～10。但电枢绕组需要一个单独的可调直流电源，设备较复杂。

电枢串联电阻调速方法简单、方便，但调速范围有限，机械特性变软，且电动机的损耗增大太多，因此只适用于调速范围要求不大的中、小容量直流电动机的调速场合。

4.3直流电动机的制动

直流电动机的制动也有能耗制动、反接制动和发电反馈制动3种。

能耗制动是在停机时将电枢绕组接线端从电源上断开后立即与一个制动电阻短接，由于惯性，短接后电动机仍保持原方向旋转，电枢绕组中的感应电动势仍存在并保持原方向，但因为没有外加电压，电枢绕组中的电流和电磁转矩的方向改变了，即电磁转矩的方向与转子的旋转方向相反，起到了制动作用。

反接制动是在停机时将电枢绕组接线端从电源上断开后立即与一个相反极性的电源相接，电动机的电磁转矩立即变为制动转矩，使电动机迅速减速至停转。

发电反馈制动是在电动机转速超过理想空载转速时，电枢绕组内的感应电动势将高于外加电压，使电机变为发电状态运行，电枢电流改变方向，电磁转矩成为制动转矩，限制电机转速过分升高。

5 他励直流电动机的启动

他励直流电动机的启动可分为降低电枢电压启动、增加电枢电阻启动。 1）降低电枢电压启动方法需要一个可变电压的直流电源专供电枢电路之用。启动时，加上励磁电压U f ，保持励磁电流I f 为额定不变，电枢电压U a 从零逐渐升高到额定值。

2）增加电枢电阻启动

额定功率较小的电动机可采用在电枢电路内串联启动变阻器的方法启动。

额定功率较大的电动机一般采用分级启动的方法以保证启动过程中既有比较大的启动转矩，又使启动电流不会超过允许值。现以两级启动为例来说明启动步骤和启动过程。机械特性图如下：

图5-1 接线图及机械特性

（1）启动过程 启动步骤如下：

①串联启动电阻R st1和R st2启动

起动前开关S 1和S 2断开，使得电枢电路中串入电阻R st1和R st2，加上电枢电路自身的电阻R a ,电枢电路的总电阻为st2st1a 2R R R R ++=加上励磁电压U f ，保持励磁电流I f 为额定值不变，然后加上电枢电压U a ，由于启动转矩T ST 大于负载转矩T L ,,电动机拖动生产机械开始启动，工作点沿人为特性a 由a 1点向a 2点移动。

②切除启动电阻R st2

当工作点达到a 2点即电磁转矩T 等于切换转矩T 2时，合上开关S 2，切除启动电阻R st2，电枢电路的总电阻为R 1= R a + R st1这时电动机的机械特性变为人为特性b 切除R st2转速来不及改变 ，工作点由特性 a 上的a 2点平移到特性b 上的b 1点，使这时的电磁转矩T 仍等于T 1,电动机继续加速，工作点特性b 由b 1点向b 2点移动。 ③切除启动电阻R st1

当工作点到达b 2点，即电磁转矩T 又等于切换转矩T 2，合上开关S 1， 除

启动电阻R st1，电枢电路的总电阻变为a 2R R =

机械特性变为固有特性c 。工作点由b 2点平移至c 1点，使得这时的电磁转矩T 仍正好等于T 1，电动机继续加速，工作点沿人为特性c 由c 1点经c 2点，最后稳定运行在p 点。整个起动过程结束。 （2）起动级数未定时起动电阻的计算 ①选择起动电流I 1和切换电流I 2 ,

为保证与起动转矩T 1对应的起动电流I 1不会超过允许的最大电枢电流I amax , 选择N I I a 1)0.2~5.1(=对应的起动转矩N 1 2.0)T ~(1.5T =

为保证一定的加速转矩,减少起动时间,一般选择切换转矩为

L 2 1.2)T ~(1.1T =

若T L 未知,可用T N 代替.对应的切换电流I 2为L 2 1.2)I ~(1.1I = I L 是与T L 对应的稳定电枢电流.若未知,可用I aN 代替. ②求出起动电流比β 2

1

I I =

β ③求出电动机的电枢电路电阻Ra

Ra 可以通过实测或通过铭牌上提供的额定值进行计算,由于在忽略T 0的情况下,P 2=P e =EI A ,因此,在额定状态下运行时,

N

N I P E a =

N

aN N aN a I I P U R a -=

④求出起动时的电枢总电阻R m

m 级起动时电枢起动总电阻为

1

I U R aN

m =

⑤求出启动级数m

m 的计算公式为

该公式的推导过程如下：由于n b2=n c1，故E b2=E c1，即

10aN 21aN I R -U I R -U =

1021I R I R =

β

lg lg

a

m R R m =

01R R β=

由于n a2=n b1，故E a2=E b1，即11aN 22aN I R -U I R -U =

1122I R I R =

0212R R R ββ==

可见，若为m 级启动，则启动时的电枢总电阻R m 为

a m 0m m R R R ββ==

两边取对数便可得到

⑥重新计算β，校验I2是否在规定范围之内

若m 是取相近整数，则需要重新计算β。 由

可得计算β的公式为

根据重新求得的β，由

21

I I =

β重新求出I 2，并校验I 2是否在式

()L I I 2.11.1~2=所规定的范围之内。若不在规定范围之内，需加大启动级数m ，

重新计算β和I 2，直到满足要求为止。

⑦求出各级总电阻 由前面的分析知道

a

01a

0R R R R R ββ===

a

a 20212.......R R R R R R m m ββββ====

⑧求出各级启动电阻

Ra

R m

m =ββ

lg lg

Ra

R m m =

m

m

Ra

R =ββlg lg Ra

R m m =

R st1=R1-R0=R1-R a R st2=R2-R1

……

R stm=R m-R m-1

6 具体设计如下：

某厂一台他励直流电动机，参数如下：

P N =100KW U aN =440V I aN =497A n N =1500r/min R a =0.076Ω

欲采用电枢串电阻启动，试设计其启动级数和各级启动电阻。 （1）选择I 1和I 2

I 1=（1.5～2.0）I aN =(1.5～2.0)?497A=(745.5~994）A I 2=（1.1～1.2）I aN =(1.1～1.2)?497A=(546.7~596.4）A

选择I 1=850A ，I 2=550A (2)求出起切电流比β

5.1550

85021===

I I β （3）求出启动时的电枢电路电阻R m

Ω=Ω==518.0850

4401I U R aN am

(4)求出启动级数m

74.45

.1lg 076.0518

.0lg lg lg

a

===βR R m am

取m=5。

(5)重新计算β，校验I 2

47.1076

.0518.05m a am ===、R R β

A A I I 57847

.1850

1

2==

=

β

I 2在规定的范围之内。 (6)求出各级启动电阻

Ω

=Ω?-=-=Ω=Ω?-=-=Ω=Ω?-=-=Ω=Ω?-=-=Ω=Ω?-=-=1668.0076.047.147.11135.0076.047.147.10772.0076.047.147.10525.0076.047.147.10357.0076.0147.1145a 45534a 34423a 2332a 22a 1）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（R R R R R R R R R R ST ST ST ST ST βββββββββ

7 结论

额定功率较小的电动机可采用在电枢电路内串联启动变阻器的方法启动，在启动过程中需要将启动电阻1ST R 和2ST R 分级删除。额定功率较大的电动机一般采用分级启动的方法以保证启动过程中既有比较大的启动转矩，又使启动电流不会超过允许值。

对容量较大的直流电动机，通常采用降电压起动。即由单独的可调压直流电源对电机电枢供电，控制电源电压既可使电机平滑起动，又能实现调速。此种方法电源设备比较复杂。

本设计采用增加电枢电阻启动非常简单，设备轻便，广泛应用于各种中小型直流电动机中。

参考文献

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[2] 孙旭东.实用电动机控制[M].北京：人民邮电出版社，1998.

[3] 唐介. 电机与拖动[M]. 北京：高等教育出版社，2003.

[4] 范正翘. 电力传动与自动化控制系统[M]. 北京：北京航空航天出版社，2003.

[5] 曹承志. 电机拖动与控制[M]. 北京：机械工业出版社，1997.

电机与拖动 课程设计

一直流电机的简介及结构 （一）直流电机简介 直流电机是生产和使用直流电能的机电能量转换装置。将机械能转换为直流电能的，称为直流发电机；将电能追安环为机械能的，称为直流电动机。直流电动机具有调速性能好、启动和制动转矩大、过载能力强等优点，因此广泛应用于启动和调速要求较高的机械上。例如：轧钢机、机床、电车、电器轨道牵引、挖掘机械、纺织机械等。直流发电机可以作为各种直流电源。例如直流电动机的电源、同步电机的励磁电源、以及化学工业方面用于电解电镀的抵押大电流直流电源等。在本次设计中只介绍和说明直流电动机，不介绍直流发电机。 与交流电机相比，直流电机的主要缺点是换向问题，它限制了直流电机的极限容量，又使得直流电机的结构复杂，消耗较多的有色金属，维护比较麻烦，致使直流电机的应用受到一定的限制。不过，虽然如此，可是随着电子技术的发展，可控硅整流电源在生产上的应用越来越广泛，虽然使直流发电机的受到威胁，可是却会使直流电动机在应用中更为广泛。 （二）直流电机的结构 直流电机由静止的钉子和旋转的转子两大部分组成。定转子之间有一定的空隙，称为气隙。定子的作用是产生磁场和对电机的机械支撑，主要由主磁极、换向极、机座、端盖、电刷装置等部件组成。转子的作用是产生电枢感应电动势或电磁转矩，主要由电磁铁芯、电枢绕组、换向器、转轴和风扇等部件组成。如下图1-2所示： 图1-1 直流电机装配结构图 1—换向器 2—电刷装置 3—机座 4—主磁极 5—换向极 6—端盖 7—风扇 8—电枢绕组 9—电枢铁心 1 定子部分 ①主磁极（简称主极） 主磁极用来产生气隙磁场并且在电枢表面外的气隙空间里产生一定形状分布的气息磁密。主磁极由主机铁芯和励磁线圈组成，主极铁芯和由1—1.5mm厚的低碳钢板冲成一定

电气传动课程设计报告-

电气传动课程设计 班级：06111102 姓名：古海君 学号：1120111573 其它小组成员： 余德本 梁泽鹏 王鹏宇 2014．10．2

摘要 本次课程设计要求设计并调试出直流双闭环调速系统。通过搭建电流环（内环）和转速环（外环）使系统稳态无静差，动态时电流超调量小于5%，并且空载启动到额定转速时的转速超调量小于10%。系统的驱动装置选用晶闸管，执行机构为直流伺服电动机。 本文首先明确了课程设计任务书，对其中的相关概念进行分析。之后对课题的发展状况进行调研，了解双闭环调速系统在现代工业中的应用意义和价值。然后对实验条件作了详细介绍，包括实验台各个组成部分以及实验设备的选型和工作原理。以上内容均为课程设计准备工作，之后重点记录了实验的测试、仿真和调试过程。其中，测试部分详细介绍了各个电机参数和系统参数测试方法和数据结果，并利用这些数据计算调节器的参数；仿真部分利用matlab软件通过已经求得的参数得出计算机仿真结果，并观察是否满足任务书要求；调试部分是核心，给出了现场调试全部过程并配以图片加以说明。文章最后给出测试结果从而

得出结论，并论述了实验注意事项并加以总结。 转速电流双闭环直流调速系统是性能优良，应用广泛的直流调速系统,，它可以在保证系统稳定性的基础上实现转速无静差，并且具有调速范围广、精度高、动态性能好和易于控制等优点。转速电流双闭环直流调速系统的控制规律、性能特点和设计方法是各种交、直流电力拖动自动控制系统的重要基础，值得更加深入的学习研究。

目录 一、课程设计任务书 (1) 二、课题的发展状况研究意义 (1) 三、设备选型 (2) 四、实验台简介 (4) 五、参数测试 (7) 六、参数设计 (15) 七、系统调试 (18) 八、系统测试结果 (26) 九、实验室安全及实验过程注意事项 (27) 十、总结和心得体会 (28) 参考文献 (28) 附1：实验过程中遇到问题及解决方法 (29) 附2：小组分工，个人主要工作及完成情况 (30)

直流电动机调速课程设计

《电力拖动技术课程设计》报告书 直流电动机调速设计 专业：电气自动化 学生姓名： 班级： 09电气自动化大专 指导老师： 提交日期： 2012 年 3 月

前言 在电机的发展史上，直流电动机有着光辉的历史和经历，皮克西、西门子、格拉姆、爱迪生、戈登等世界上著名的科学家都为直流电机的发展和生存作出了极其巨大的贡献，这些直流电机的鼻祖中尤其是以发明擅长的发明大王爱迪生却只对直流电机感兴趣，现而今直流电机仍然成为人类生存和发展极其重要的一部分，因而有必要说明对直流电机的研究很有必要。 早期直流电动机的控制均以模拟电路为基础，采用运算放大器、非线性集成电路以及少量的数字电路组成，控制系统的硬件部分非常复杂，功能单一，而且系统非常不灵活、调试困难，阻碍了直流电动机控制技术的发展和应用范围的推广。随着单片机技术的日新月异，使得许多控制功能及算法可以采用软件技术来完成，为直流电动机的控制提供了更大的灵活性，并使系统能达到更高的性能。采用单片机构成控制系统，可以节约人力资源和降低系统成本，从而有效的提高工作效率。 直流电动机具有良好的起动、制动性能，宜于在大范围内平滑调速，在许多需要调速或快速正反向的电力拖动领域中得到了广泛的应用。从控制的角度来看，直流调速还是交流拖动系统的基础。早期直流电动机的控制均以模拟电路为基础，采用运算放大器、非线性集成电路以及少量的数字电路组成，控制系统的硬件部分非常复杂，功能单一，而且系统非常不灵活、调试困难，阻碍了直流电动机控制技术的发展和应用范围的推广。随着单片机技术的日新月异，使得许多控制功能及算法可以采用软件技术来完成，为直流电动机的控制提供了更大的灵活性，并使系统能达到更高的性能。采用单片机构成控制系统，可以节约人力资源和降低系统成本，从而有效的提高工效率。

电机拖动课程设计

《电机与拖动》课程设计 说明书 提升料车电机拖动系统设计 学生姓名 学生学号 学院名称信电工程学院 专业名称电气工程及其自动化 指导教师 2015年1月18日

摘要 该系统由电动机提供原动力，经减速器减速拖动钢丝绳来提升或下放料车。料车到达最高点和最低点是由行程开关自动关断。当提升料车时，按下提升按钮，电动机开始运转，带动传动装置运转，通过减速器将电动机的高转速降为低转速，再通过皮带传递给钢丝绳轮，然后钢丝绳轮开始转动，再通过定滑轮将料车提升，当料车到达顶部时，触碰到行程开关，电动机停止运转，料车停止上升。当卸料完成后，按下放按钮，电动机反转，原理跟上升时相同，到达地面时，触碰到行程开关，电动机停止转动，料车停止下放。 关键词电动机；拖动；传动装置；减速器

目录 1设计题目及要求 (1) 1.1设计题目 (1) 1.2设计要求 (1) 1.3设计思路 (1) 2系统结构及工作原理的分析 (2) 2.1系统结构组成分析 (2) 2.2系统工作原理概述 (2) 3电动机的选择 (3) 3.1类型的选择 (3) 3.2 提升系统的负载功率 (3) 3.3确定电动机转速 (3) 3.4确定电动机型号 (4) 4电动机的校验 (5) 4.1发热校验 (5) 4.2检验过载能力 (5) 4.3校验起动能力 (5) 5减速器的选择 (7) 5.1总传动比的计算 (7) 5.2分配各级传动比 (7) 6系统原理电路图及运行分析 (8) 6.1系统原理电路图 (8) 6.2运行分析 (8) 总结 (10) 参考文献 (11) 附录 (12)

1设计题目及要求 1.1设计题目 拖动对象为一料车提升系统。右图所示，料车在轨道下部装料，装完料后提升至上部料仓卸载。装料时间为3分钟，卸载时间不计，提升及下放速度最大值不超过0.4米/秒，料仓距轨道底部15米，料车自重40公斤，每次装料100公斤，企业每天分三班工作，每班提升25次，提升为接班后即开始至提升25次 结束。系统提升使用钢丝绳，钢丝绳轮的直 径为0.4米。工作现场只有三相四线制380v 交流电源，电网最大电压波动5%，通风良好， 环境干燥，现场无防爆要求。 1.2设计要求 1）要求电机拖动系统能够可靠工作，电 机温升在允许范围内。 2）设三个手动操作按钮控制电机运转， 即提升、下放、停止。 3）系统应能实现在提升到轨道顶部和下 放到底部时自动停止。 1.3设计思路 为简化设计，提升系统钢丝绳重量及摩擦阻力均可不计。并且滑轮等传送比为100%。设计时要先算出负载转矩，可根据提升速度、电机速度选择减速机。选择电机时要先确定电机类型，确定电机容量，然后还要考虑是否需要校验起动转矩、电机温升等。 电气控制系统要设计为能够实现自锁功能。 对料车提升到轨道顶部和下放到底部时自动停止问题，建议选择行程开关，通过行程开关的常开或常闭触点来设计控制电路。

电机与拖动课程设计

学院 课程设计课程名称：电机与拖动

题目名称：三相绕线型异步电动机转子电路 串电阻有级起动设计 学生院系：物理科学与工程技术学院 专业班级：16自动化2班 学号： 学生：吴舟帆

目录 一.三相异步电动机的综述 (3) 二.三相异步电动机的起动方法、调速方法、制动方法 (4) 三.三相绕线型异步电动机转子电路串电阻有级起动电路图、具体过程 (5) 四.心得体会 (10) 五.参考文献 (10)

一.三相异步电动机的综述 三相异步电机（Triple-phase asynchronous motor）是感应电动机的一种，是靠同时接入380V三相交流电流（相位差120度）供电的一类电动机，由于三相异步电动机的转子与定子旋转磁场以相同的方向、不同的转速成旋转，存在转差率，所以叫三相异步电动机。三相异步电动机转子的转速低于旋转磁场的转速，转子绕组因与磁场间存在着相对运动而产生电动势和电流，并与磁场相互作用产生电磁转矩，实现能量变换。按转子结构的不同，三相异步电动机可分为笼式和绕线式两种。

二.三相异步电动机的起动方法、调速方法、制动方法 1. 起动方法：有级起动 容量较大的三相异步电动机一般采用有级起动，以保证起动过程中有较大的起动转矩和较小的起动电流。它的起动电阻R ST 由若干级起动电阻串联，即 R ST =R ST1+R ST2+…+R STm 。起动瞬间转子串入最大起动电阻R ST ，使起动转矩为要求值 T 1，随着转速n 的增加，每当转矩T 降至希望值T 2时，切除一段起动电阻，使T 又等于T 1，T 2称为切换转矩。因而在启动过程中转矩始终在起动转矩T 1与切换转矩T 2之间变化，直到全部起动电阻被切除。 2.调速方法：串级调速 在转子电路中串入一个与2s .E 频率相等，而相位相同或相反的附加电动势ad . E ，既可节能，又可将这部分功率回馈到电网中去。 3.制动方法： ①能耗制动：能耗制动的特点是制动时将电动机与三相电源断开，而与直流电源接通，电动机像发电机一样，将拖动系统的动能转换成电能消耗在电机部的电阻中，故名能耗制动。 ②反接制动：反接制动的特点是制动时旋转磁场的转向与转子的转向相反，转差率s>1,所谓“反接”意即在此。从而使电磁转矩的方向与转子转向相反，成为制动转矩 ③回馈制动：回馈制动的特点时转子转速大于同步转速，转差率s<0，电机处于发电机状态，将系统的动能转换成电能送回电网，故名回馈制动，又称再生制动。

电机与拖动课程设计报告

1、变压器空载： 变压器空载运行仿真电路图 2、变压器负载： SN=10e3;U1N=380;U2N=220;r1=0.14;r2=0. 035;x1=0.22;x2=0.055;rm=30;xm=310;ZL= 4+j*3; I1N=SN/U1N; I2N=SN/U2N;k=U1N/U2N; Z1=r1+j*x1; rr2=k^2*r2;xx2=k^2*x2; ZZ2=rr2+j*xx2; ZZL=k^2*ZL; Zm=rm+j*xm; Zd=Z1+1/(1/Zm+1/(ZZ2+ZZL)); U1I=U1N; I1I=U1I/Zd; E1I=(U1I-I1I*Z1); I22I=E1I/(ZZ2+ZZL); I2I=k*I22I; U22I=I22I*ZZL; U2I=U22I/k; % 功率因数，功率和效率 % cospsi1输入侧功率因数， cospsi2负载功率因数， p1输入有功功率， p2输出有功功率 cospsi1=cos(angle(Zd)); cospsi2=cos(angle(Z1)); p1=abs(U1I)*abs(I1I)*cospsi1; p2=abs(U2I)*abs(I2I)*cospsi2; eat=p2/p1; % 损耗 % lml励磁电流， pfe铁损耗， pcu1原边铜损耗， pcu2副边铜损耗 ImI=E1I/Zm; pFe=abs(ImI)^2*rm; pcu1=abs(I1I)^2*r1; pcu2=abs(I2I)^2*r2; % 数据输出 disp('原边电流='),disp(abs(I1I)); disp('副边电流='),disp(abs(I2I)); disp('副边电压='),disp(abs(U2I)); disp('原边功率因数='),disp(cospsi1); disp('原边电流='),disp(p1); disp('副边功率因数='),disp(cospsi2); disp('副边功率='),disp(p2); disp('效率='),disp(eat); disp('励磁电流='),disp(abs(ImI)); disp('铁损耗='),disp(pFe); disp('原边铁损耗='),disp(pcu1); disp('副边铜损耗='),disp(pcu2); 3、他励直流电动机转矩特性： % 直流电机转矩特性分析 % 将该函数定义为dc_mo_tor(dc_motoe_torque) %.................................... ....... % 下面输入电机基本数据 Cm=10;Ra=1.8;k=.1;k1=.2; % 下面输入750r/min时的空载特性实验数据（Ifdata-是励磁电流，Eadata-是感应电动势） Ia=0:.01:15; %.................................... ...... % 计算他励电机外特性 Temt=Cm*k*Ia; plot(Ia,Temt,'r') xlabel('Ia[A]') ylabel('Tem[N*m]')

电机与拖动系统课程设计

课程设计说明书设计名称： 题目： 学生姓名： 专业： 班级： 学号： 指导教师： 日期：年月日

课程设计任务书 专业年级班 设计题目 微型直流电动机的数字控制器设计 姓名-学号 主要内容和具体要求 设置有正转、反转、加速、减速按键； 显示马达的运行状态（正反转、停止），显示转速；测量马达的反电动势系数； 测量马达的力矩系数； 创建马达的数学模型； 实现比例控制； 实现比例积分控制。 进度安排 6月16~17号：了解任务要求，确定具体方案 6月18~19号：电机控制程序设计 6月20~21号：键盘电路、lcd12864液晶屏子程序设计6月22~24号：上位机通信程序设计 6月25~26号：电机PI 控制设计 完成后应上交的材料 直流电机数字控制器论文 总评成绩

指导教师签名日期年月日系主任审核日期年月日

摘要 本文主要设计一个基于STC12C5A60S2 单片机的直流电机PWM 控制系统。PWM 控制提高了调速范围，提高了调速精度，改善了快速性能、功率和功率因数。系统在设计中被控对象采用5V 的直流电机，以MCS-51 单片机为控制核心，采用LCD12864 液晶作为显示元件，进行软硬件的设计。硬件电路由protel 设计制作，主要设计了液晶显示电路、键盘控制电路、复位电路、测速电路、驱动电路和测压电路。软件设计在Keil 开发平台用 C 语言编写，程序采用模块化设计方案，包括液初始化程序、晶显示程序、键盘控制程序。 本系统PWM 控制直流电机采用调压调速的方法，整体设计包括软件和硬件两个部分。通过利用单片机产生PWM 控制信号控制直流电机，详细介绍脉宽调制( PWM) 控制原理，直流电机的工作原理和数学模型以及用H型桥电路基本原理设计的驱动电路。通过硬件电路的模拟情况，说明系统运行正常，各个功能模块实现是可行的，控制精度比较高，能够满足系统的基本要求。 关键词：单片机PWM脉宽调制控制直流电机L298N驱动

电机与拖动技术课程设计参考

电机与拖动技术课程设 计报告 （2012—2013学年第一学期） 题目他励直流电动机的调速系统 系别电子与电气工程系 专业电气工程及其自动化 班级 学号 姓名 指导教师韩之刚 完成时间2013年12月26日 评定成绩

目录 摘要 (3) 1、设计的目的和意义 (3) 2、总体设计方案 (3) 2.1并励(他励)直流电动机的起动 (3) 2.2并励(他励)直流电动机的调速 (4) 2.3调速的性能指标 (6) 3.设计过程 (7) 3.1实验设备 (7) 3.2 设备屏上挂件排列顺序 (7) 3.3 设计原理图 (8) 3.4.调速步骤 (8) 4、设计心得 (12) 5．参考文献 (12)

摘要 随着工业的不断发展，电动机的需求会越来越大，电动机的应用越来越广泛，电动机的操作系统是一个非常庞大而复杂的系统，它不仅为现代化工业、家庭生活和办公自动化等一系列应用提供基本操作平台，而且能提供多种应用服务，使人们的生活质量有了大幅度的提高，摆脱了人力劳作的模式。而电动机主要应用于工业生产的自动化操作中是电动机的主要应用之一，因此本课程设计课题将主要以在工业中电动机调速方法的应用过程可能用到的各种技术及实施方案为设计方向，为工业生产提供理论依据和实践指导。 关键词：直流电动机调速设计 1、设计的目的和意义 时间是验证真理的唯一标准。通过本次的课程设计更进一步的掌握和了解电动机的调速方法。这次课程设计可以使我们在学校学的理论知识用到实践中，使我们学会独立思考，是我们在实践中掌握相关知识，能够培养我们的职业技能，课程设计是以任务引领，以工作过程为导向，以活动为载体，给我们提供了一个真实的过程，通过设计和运行，反复调试、训练、便于我们掌握规范系统的电机方面的知识，同时也提高了我们的动手能力。 2、总体设计方案 2.1并励(他励)直流电动机的起动 直流电动机接通电源以后，电动机的转速从零达到稳态转速的过程称为起动过程。对于电动机来讲，我们总希望它的起动转矩大，起动电流小，起动设备简单、经济、可靠。

电机与电力拖动基础课程设计知识分享

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

电机拖动课程设计

电机拖动课程设计 设计题目:他励直流电动机的调速系统 系别:电信系 专业:电气2班 姓名:孙玉新 学号:04050801001 指导教师:张莉

目录 摘要 他励直流电动机的调速系统 一、设计的目的和意义 二、总体设计方案 1.并励(他励)直流电动机的起动 2. 并励(他励)直流电动机的调速 三.设计过程 1．实验设备 2. 设备屏上挂件排列顺序 3. 设计原理图 4.调速步骤 五、设计心得 六．参考文献

摘要 随着工业的不断发展，电动机的需求会越来越大，电动机的应用越来越广泛，电动机的操作系统是一个非常庞大而复杂的系统，它不仅为现代化工业、家庭生活和办公自动化等一系列应用提供基本操作平台，而且能提供多种应用服务，使人们的生活质量有了大幅度的提高，摆脱了人力劳作的模式。而电动机主要应用于工业生产的自动化操作中是电动机的主要应用之一，因此本课程设计课题将主要以在工业中电动机调速方法的应用过程可能用到的各种技术及实施方案为设计方向，为工业生产提供理论依据和实践指导。 关键词：直流电动机调速设计

他励直流电动机的调速系统 一、设计的目的和意义 通过本次的课程设计更进一步的掌握和了解异步电动机的调速方法。这次课程设计可以使我们在学校学的理论知识用到实践中，使我们在学习中起到主导地位，是我们在实践中掌握相关知识，能够培养我们的职业技能，课程设计是以任务引领，以工作过程为导向，以活动为载体，给我们提供了一个真实的过程，通过设计和运行，反复调试、训练、便于我们掌握规范系统的电机方面的知识，同时也提高了我们的动手能力。 二、总体设计方案 1.并励(他励)直流电动机的起动 直流电动机接通电源以后，电动机的转速从零达到稳态转速的过程称为起动过程。对于电动机来讲，我们总希望它的起动转矩大，起动电流小，起动设备简单、经济、可靠。 直流电动机开始起动时，转速n=0，此时直流电动机的反电动势(E=KEφn)还没有建立起来，由于电枢电阻Ra较小，Ia=u／R。，所以此时电枢电流最大。另外，根据转矩公式T=KTφI可知，由于电枢电流非常大，此时的起动转矩也非常大。这样大的起动电流和起动转

电机与拖动课程设计

电机与拖动课程设计 1.前言 电机与拖动是一门理论性和实践性都较强的课程，是自动化专业必修的核心课程，电机与拖动课程理论讲授完后，结合专业特点和现有设备条件开展该课程的课程设计，增强学生对课程理论知识的理解和实践运用，加强学生电机与拖动课程综合性工程训练。 2. 异步电动机的起制动和调速设计 关于异步电动机的起制动和调速设计，其主要根据电机与拖动实验中的继电器（接触器，时间继电器）控制知识，完成电路图的绘制，实现对异步电动机起动、调速、制动、停止等功能。 异步电动机控制动作流程：低速启动→高速正转运行→运行一段时间→减速运行→运行一段时间→反转低速运行→运行一段时间→反转高速运行→运行一段时间→能耗制动→停止。 此设计题目要求对异步电机的起动、调速、制动方法的设计，以确定异步电机的最佳起、制动和调速方案，且达到最优配合。 2.1 异步电动机的起动 2.1.1 电机起动方法的介绍 电机在起动时应使启动转矩足够大，确保生产机械正常起动；起动电流足够小，避免因起动对电网造成的冲击；起动时间你尽量短；启动设备简单，操作方便；起动过程中能耗消耗少，经济适用。通过综合考虑，一般选择起动电流I st=(4~7)I N，而起动转矩T st=T N。 本次课程设计中电机为鼠笼式异步电机，其主要起动方法有直接起动，定子串电阻或电抗的降压起动，自耦变压器的降压起动，星-三角降压起动，软起动以及特殊鼠笼式异步电机的起动。 2.1.2 起动方法的比较 在上述这几种起动方法中，每一种方法都有各自的优点与缺点以及各自的适用范围。 对于直接起动方案： 需要电机满足自身容量不大或者轻载情况，亦或者满足特殊要求的情况； 对于定子串电阻或电抗的降压起动这种方法：

电机及拖动课程设计报告

电机及拖动课程设计报告 Final revision by standardization team on December 10, 2020.

评分＿＿＿＿＿＿ 日期＿＿＿＿＿＿电机及拖动课程设计报告 课程名称电机及拖动 课程设计异步电动机综合设计（课题八） 指导老师黄祯祥 姓名谢春雷 学号 班级名称电子信息科学与技术2班 学院名称信息工程学院 交阅时间2016年12月31日

目录 一、 二、课程设计题目与要求 (2) 三、课程设计过程与结果 (3) （一）、参数计算 (3) 1、电机参数计算 (3) 2、Y-△换接起动时电机的参数计算 (4) （二）、启动方式的选用与原理 (5) 1、启动方式的选用与其相关参数计算 (5) 2、启动方式的机械特性图 (6) （三）、设计启动控制的控制电路 (7) 1、启动控制方式的选用与设计 (7) 2、控制电路的仿真分析 (8) 四、课程设计总结 (9) 1、各类启动方式的优缺点分析 (9) 2、心得与体会 (10)

一、课程设计背景 笼形异步电动机是一种交流电机，也称作感应电机，主要作电动机使用。笼形异步电动机广泛的用于农业生产，家用电器以及航天、计算机等高科技领域。异步电动机还可以作为发电机使用，例如用于小水电站，风力发电等。 笼形异步电机的基本结构包括定子、转子和气隙。定子由铁芯、定子绕组和机座三部分构成。转子由转子绕组、转子铁芯和转轴构成。转子通常分为笼型和绕线式。气隙存在于异步电机的定子和转子之间，通常很小。气隙的大小对于异步电机的性能影响很大。 笼形异步电动机之所以得到广泛的应用，主要是因为它有结构简单运行可靠，制造容易，价格低廉，坚固耐用等优良特性，同时还有较高的效率和良好的工作特性。 然而笼形异步电动机也存在着一些不足：启动电流较大，会使电源电压在电机启动时下降，使线路和电机内部产生损耗而引起发热；启动转矩较小；在大范围内实现平滑调速较为困难；必须从电网吸收滞后的无功功率等。其中笼形异步电机的启动一直是电机学的重要研究方向，过分析笼形异步机的运行原理，能够总结出两种启动方式：直接启动、降压启动。其中降压启动又可分为：定子串三相对称电阻或电抗降压启动、Y-D降压启动、自耦变压器降压启动、延边三角型降压启动。 本课程设计通过分析和计算笼形异步电动机在Y-D型启动方式、直接启动下的相关参数的数值、获取相应的机械特性以及进行计算机模拟仿真，比较了不

电机与拖动课程设计

宜春学院 课程设计 课程名称：电机与拖动 题目名称：三相绕线型异步电动机转子电路 串电阻有级起动设计 学生院系：物理科学与工程技术学院 专业班级：16自动化2班 学号：16100501222 学生姓名：吴舟帆

目录 一.三相异步电动机的综述 (3) 二.三相异步电动机的起动方法、调速方法、制动方法 (4) 三.三相绕线型异步电动机转子电路串电阻有级起动电路图、具体过程 (5) 四.心得体会 (10) 五.参考文献 (10)

一.三相异步电动机的综述 三相异步电机（Triple-phase asynchronous motor）是感应电动机的一种，是靠同时接入380V三相交流电流（相位差120度）供电的一类电动机，由于三相异步电动机的转子与定子旋转磁场以相同的方向、不同的转速成旋转，存在转差率，所以叫三相异步电动机。三相异步电动机转子的转速低于旋转磁场的转速，转子绕组因与磁场间存在着相对运动而产生电动势和电流，并与磁场相互作用产生电磁转矩，实现能量变换。按转子结构的不同，三相异步电动机可分为笼式和绕线式两种。

二.三相异步电动机的起动方法、调速方法、制动方法 1. 起动方法：有级起动 容量较大的三相异步电动机一般采用有级起动，以保证起动过程中有较大的起动转矩和较小的起动电流。它的起动电阻R ST 由若干级起动电阻串联，即R ST =R ST1+R ST2+…+R STm 。起动瞬间转子串入最大起动电阻R ST ，使起动转矩为要求值T 1，随着转速n 的增加，每当转矩T 降至希望值T 2时，切除一段起动电阻，使T 又等于T 1，T 2称为切换转矩。因而在启动过程中转矩始终在起动转矩T 1与切换转矩T 2之间变化，直到全部起动电阻被切除。 2.调速方法：串级调速 在转子电路中串入一个与2s . E 频率相等，而相位相同或相反的附加电动势ad . E ，既可节能，又可将这部分功率回馈到电网中去。 3.制动方法： ①能耗制动：能耗制动的特点是制动时将电动机与三相电源断开，而与直流电源接通，电动机像发电机一样，将拖动系统的动能转换成电能消耗在电机内部的电阻中，故名能耗制动。 ②反接制动：反接制动的特点是制动时旋转磁场的转向与转子的转向相反，转差率s>1,所谓“反接”意即在此。从而使电磁转矩的方向与转子转向相反，成为制动转矩 ③回馈制动：回馈制动的特点时转子转速大于同步转速，转差率s<0，电机处于发电机状态，将系统的动能转换成电能送回电网，故名回馈制动，又称再生制动。

电机与拖动课程设计

电机与拖动课程设计离心式风机电机拖动系统设计 学生姓名 学号 学院名称信电学院 专业名称电机与拖动 指导教师樊兆峰 2012年1月6日

目录 1课程设计题目及要求 (1) 2离心式风机简介 (1) 2.1离心式风机的性能和原理 (2) 2.1.1离心式风机的性能 (2) 2.1.2 离心式风机的原理 (2) 2.2 离心式风机的应用 (2) 2.2.1应用范围 (2) 3离心式风机拖动系统设计 (3) 4离心式风机拖动系统分析 (3) 4.1拖动系统分析 (2) 4.2三相异步电动机降压启动 (2) 5离心式风机控制电路设计 (3) 5.1电路设计及电路原件的选择 (2) 5.2相关参数校验 (2) 结论 (11) 参考文献 (12) 附录 (13) 附录1 (13) 附录2 (13)

1课程设计题目及要求 题目2：离心式风机电机拖动设计 要求； 1.选择用于拖动离心式风机的电机。电机应能可靠启动、运转、停止。 2.联锁电路设计应能可靠工作

2离心式风机简介 2.1离心式风机简介 2.1.1离心式风机简介性能和原理 2.1.1.1离心式风机性能 离心式风机实质是一种变流量恒压装置。当转速一定时，离心式风机的压力-流量理论曲线应是一条直线。由于内部损失，实际特性曲线是弯曲的。离心式风机中所产生的压力受到进气温度或密度变化的较大影响。对一个给定的进气量，最高进气温度(空气密度最低)时产生的压力最低。对于一条给定的压力与流量特性曲线，就有一条功率与流量特性曲线。当鼓风机以恒速运行时，对于一个给定的流量，所需的功率随进气温度的降低而升高。 1.1.1.2离心式风机的原理 离心式风机的工作原理与透平压缩机基本相同，只是由于气体流速较低，压力变化不大，一般不需要考虑气体比容的变化，即把气体作为不可压缩流体处理。 离心式风机是根据动能转换为势能的原理，利用高速旋转的叶轮将气体加速，然后减速、改变流向，使动能转换成势能（压力）。在单级离心式风机中，气体从轴向进入叶轮，气体流经叶轮时改变成径向，然后进入扩压器。在扩压器中，气体改变了流动方向造成减速，这种减速作用将动能转换成压力能。压力增高主要发生在叶轮中，其次发生在扩压过程。在多级离心式风机中，用回流器使气流进入下一叶轮，产生更高压力。 离心式风机可制成右旋和左旋两种型式。从电动机一侧正视，叶轮顺时针旋转，称为右旋转风机，逆时针旋转，称为左旋。 2.1.2离心式风机的应用 2.2应用范围 2.2.1离心式风机广泛用于工厂、矿井、隧道、冷却塔、车辆、船舶和建筑物的通风、排尘和冷却； 锅炉和工业炉窑的通风和引风； 空气调节设备和家用电器设备中的冷却和通风； 谷物的烘干和选送； 风洞风源和气垫船的充气和推进等。

电机拖动与运动控制综合设计报告

************学院课程设计报告 电机拖动与运动控制综合设计 院系：自动化学院 题目：基于状态观测器单级倒立摆控制系统的设计 班级：自动化**** 姓名：***** 学号：************ 时间：************ 指导老师：************

目录 前言 (1) 1 倒立摆系统的组成与工作原理 (1) 2 倒立摆系统的控制目标 (1) 3 建立单级倒立摆系统的状态空间模型 (1) 4 基于状态观测器的状态反馈极点配置 (3) 4.1系统能控性和能观性的判断 (3) 4.2系统和状态观测器极点的配置 (3) 4.3状态反馈矩阵和状态观测器矩阵 (4) 5 倒立摆系统仿真模型以及Simulink仿真 (4) 5.1倒立摆Simulink仿真模型 (4) 5.2倒立摆Simulink仿真曲线图 (5) 6 倒立摆系统Matlab仿真动态模型 (6) 6.1运动中倒立摆小车仿真效果图 (6) 6.2稳定后倒立摆小车仿真效果图 (7) 7 总结 (7) 参考文献 (8) 附录 (8) 倒立摆系统MA TLAB2007仿真动态模型代码 (8)

基于状态观测器单级倒立摆控制系统的设计 前言 倒立摆系统式日常生活中所见到的重心在上支点在下的控制问题的抽象，对其机理的研究具有重要的应用意义。倒立摆系统是非线形、强耦合、多变量和自然不稳定的系统，是进行控制理论教学及开展各种控制实验的理想实验平台。对倒立摆系统的研究能有效的反映控制中的许多典型问题：如非线性问题、鲁棒性问题、镇定问题、随动问题以及跟踪问题等。倒立摆系统具有生动直观的教学特点，在研究方面，也具有重要的价值，如航空航天控制、机器人等等，都存在类似于倒立摆的控制问题。 1倒立摆系统的组成与工作原理 下面为一级倒立摆系统为例，说明倒立摆系统的工作原理，如下图所示，倒立摆系统是由工程机、运动控制模块、伺服电机与驱动器、倒立摆本体和位置传感器等几大部分构成的一个闭环系统。 图 1倒立摆系统的组成与工作原理 在图中，位置传感器l为伺服电机自带的光电编码器，对于直线型倒立摆，可以根据该码盘的反馈通过换算获得小车的位移，小车的速度信号可以通过差分法得到；摆杆的角度由位置传感器2测得并直接反馈到控制卡，速度信号可以通过设计观测器获得（或者通过差分方法得到）。计算机从运动控制卡中实时读取数据，确定控制决策（小车向哪个方向移动、移动速度、加速度等），并发送给运动控制卡。运动控制卡经过DSP内部的控制算法实现决策，产生相应的控制量，驱动电机转动，从而带动小车运动，保持摆杆平衡。 2倒立摆系统的控制目标 倒立摆的控制目标就是在忽略执行电机的惯性以及摆轴、轮轴、轮与接触面之间的摩擦力及风力的理想环境下，使摆杆尽快地达到一个动态平衡位置，并且使角度和速度变化量不大。当摆杆到达期望的位置后，系统能克服随机扰动而保持稳定的位置。 3建立单级倒立摆系统的状态空间模型 单级倒立摆系统如下图所示，其中，摆杆长度为L，摆球质量（包括摆杆的质量）为m，

三相鼠笼异步电机正反转及能耗制动课程设计终稿

三相鼠笼式异步电动机正反转及能耗制动电气控制系统 班级学号：2010084030001 姓名：陈国强 2010084030002 郭兴 2010084030003 谌鸿强 一、系统设计方案 异步电机主要用作电动机，拖动各种生产机械。异步电动机的优点是结果简单、容易制造、价格低廉、运行可靠、坚固耐用、运行效率较高且适用性强，缺点是功率因数较差。 三相异步电动机启动过程中会出现较大的电流，对电动机本身会有一定的影响。由于异步电动机不存在换向问题，对不频繁启动的异步电动机来说，短时大电流没什么关系；对频繁启动的异步电动机，频繁出现短时大电流会使电动机内部过热，但是，只要限制每小时最高启动次数，电动机还是能承受的。因此，只考虑电动机本身，是可以直接启动的。但下面两种情况下，三相异步电动机直接启动是不可行的：①变压器与电动机容量之比不足够大；②启动转矩不能满足要求。对于第①种情况，需要减小启动电流，第②种情况需要加大启动转矩。本设计中不属于以上两种情况且不存在频繁启动的问题，故采用直接启动。 对于鼠笼异步电动机的控制方式有多种，常见的有PLC控制盒传统继电器控制，这里采用PLC控制方式。 主要设计步骤如下： 1、主电路设计 2、电路参数估算 3、根据参数选择元器件 4、PLC控制电路设计 5、PLC控制编程软件 6、调试运行 二、电动机主电路设计 根据要求，主电路设计如图1。初始时，机械手停靠在左边，SQ1为ON，当QF闭合时，按下启动开关SB1，则继电器KM1得电，电机正转，机械手向右运动至工位1，触发行程开关SQ2使之转为ON状态，则继电器KM3得电，电机停转，并在该位置停靠6秒，然后再继续前进至工位2，触发行程开关SQ3使之转为ON状态，同样继电器KM3得电，电机停转，并在该位置停靠6秒，然后电机反转，退回至初始位置。主电路中H1，H2分别为左右极限报警灯，若机械手运动到极限左右位置时，触发极限位置开关，则KM3，KM4，KM5得电，电机停转，并且报警器得电报警。

直流电动机的反接制动课程设计报告

1 综述 直流电动机是将直流电能转换为机械能的电动机。因其优良的起动、调速和制动性能而在电力拖动中得到广泛应用。 直流电动机按励磁方式分为他励、并励、串励和复励四种。 直流电动机有三种制动状态：能耗制动、反接制动(电压反向反接和电动势反向反接)和回馈制动。 本文在直流电动机的结构与工作原理的基础上，给出了电机制动的定义，对电机制动的方法进行了简单介绍，并着重介绍了他励直流电动机反接制动的工作原理、特点及使用条件。

2 直流电动机的制动 2.1 制动的定义 制动，就是让电动机产生一个与转子转向相反的电磁转矩，以使电力拖动系统迅速停机或稳定放下重物。这时电机所处的状态称为制动状态，这时的电磁转矩为制动转矩。 2.2 制动的目的 在生产过程中，经常需要采取一些措施使电动机尽快停转，或者从某高速降到某低速运转，或者限制位能性负载在某一转速下稳定运转，这就是电动机的制动问题。 2.3 制动的分类 实现制动有两种方法，机械制动和电磁制动。 电磁制动是使电机在制动时使电机产生与其旋转方向相反的电磁转矩,其特点是制动转矩大,操作控制方便。 现代通用电机的电磁制动类型有能耗制动、反接制动和回馈制动。 2.4 各种制动的特点 1）反接制动：设备简单，制动迅速，准确性差，制动冲击力强。 2）能耗制动：制动准确度高，需直流电源，设备投入费用高。

3）回馈制动：经济性好，将负载的机械能转换为电能反送电网，但应用范围不广。电容制动对高速、低速运转的电动机均能迅速制动，能量损耗小设备简单，一般用语10KW以下的小容量电动机，可适用于制动频繁的场合。 3 直流电动机反接制动的工作原理 以他励直流电动机为例。 他励电动机反接制动的特点是使U a 与E的作用方向变为一致，共同产生电枢电 流I a ，于是由动能转换而来的电功率EI a 和由电源输入的电功率U a I a 一起消耗在 电枢电路中。 具体实现的方法有两种，分别用于不同的场合。 3.1 电压反向反接制动——迅速停机 3.1.1 制动原理

微特电机课设报告定稿

电机控制课程设计报告书 题 目 （题目为自己所设计的课题名称） 院 部 名 称 机电工程学院/龙蟠学院根据实际填写 专 业 电气工程及其自动/自动化根据实际专业填写 班 级 组 长 姓 名 学 号 同 组 学 生 设 计 地 点 工科楼C 设 计 学 时 1周 指 导 教 师 周洪等 金陵科技学院教务处制

一、设计任务和要求 电机控制课程设计是考察学生利用所学过的电机控制专业知识，进行综合的电机控制系统设计并最终完成实际系统连接，能够使学生对电气与自动化的专业知识进行综合应用，培养学生的创新能力和团队协作能力，提高学生的动手实践能力。最终形成一篇符合规范的设计说明书，并参加综合实践答辩，为后期的毕业设计做好准备。 本次设计考核的能力主要有： 1)专业知识应用能力，包括电路分析、电子技术、单片机、检测技术、电 气控制、电机与拖动、微特电机及其驱动、计算机高级语言、计算机辅 助设计、计算机办公软件等课程，还包括本专业的拓展性课程如变频器、组态技术、现场总线技术、伺服电机等课程。 2)项目设计与运作能力，团队协作能力，技术文档撰写能力，PPT汇报与 口头表达能力。 3)电气与自动化系统的设计与实际应用能力。 要求完成的工作量包括： 1)制作实际成品，并现场演示效果。 2)学生结合课题进行PPT演讲与答辩。 3)学生上交课题要求的各类设计技术文档。 二、设计思路

本次设计的方案是通过外部按键的控制来实现直流电机正反转及其调速的功能.主要分为单片机最小系统模块，驱动模块和显示模块三大部分。其中最小系统模块主要由单片机和外部定时器等组成，通过对其内部加载程序来实现电机的调速，复位，转速显示等功能。驱动模块主要由H桥电路和一些门电路组成，其作用是将输入的信号经H 桥整流后，加到电机两端，实现电机正反转的功能。显示模块主要由光耦、斯密特触发器和数码显示管组成，其作用是通过对电机的测速将转速的具体值在数码管上显示出来。 三、系统硬件设计 1、最小系统模块原理介绍 最小系统模块电路图 该电路工作原理： 主要是通过对单片机内部加载程序来实现电机的调速，复位，转速显示等功能，下面介绍一下最小系统。主要元件有，89C51芯片，石英晶振，上拉电阻，电阻电容等。单片机最小系统介绍如下： 单片机的最小系统就是让单片机能正常工作并发挥其功能时所必须的组成部分，也可理解为是用最少的元件组成的单片机可以工作的系统。对51 系列单片机来说，最小系统一般应该包括：单片机、时钟电路、复位电路、输入/ 输出设备等。 （1）时钟电路