直流电机的串电阻启动过程设计
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重庆邮电大学移通学院
课程设计报告
设计题目：直流电机的串电阻启动过程设计
学校：重庆邮电大学移通学院
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指导教师：
设计时间：2012 年12月
重庆邮电大学移通学院
目录
一、直流电动机的综述 (1)
二、他励直流电动机 (2)
三、设计内容 (6)
四、结论 (10)
五、心得体会 (12)
六、参考文献 (12)
一、直流电动机的综述
直流电机可作为电动机用，也可作为发电机用。直流电动机是将直流电转换成机械能的而带动生产机械运转的电器设备。与交流电动机相比，直流机因结构复杂、维护困难、价格较贵等缺点制约了它的发展，但是它具有良好的起动、调速和制动性能，因此在速度调节要求较要、正反转和起动频繁或多个单元同步协调运转的生产机械上，仍广泛采用直流电动机拖动。
直流电动机的工作原理
如图1-1，电枢绕组通过电刷接到直流电源上，绕组的转轴与机械负载相连，这是便有电流从电源正极流出，经电刷A流入电枢绕组，然后经过电刷B流回电源的负极。在N级下面导线电流是由a到b，根据左手定则可知导线ab受力的方向向左，而cd的受力方向是向右的。当两个电磁力对转轴所形成的电磁转矩大于阻转矩是，电动机逆时针旋转。当线圈转过180度时，这是导线的电流方向变为由d到c 和b到a，因此电磁转矩的方向仍然是逆时针的 ,这样就使得电机一直旋转下去。
图1-1 直流电动机的工作原理图
二、他励直流电动机
1.他励直流电动机机械特性
电动机的机械特性是指电动机的转速与转矩的关系。机械特性是电动机机械性能的主要表现，它与负载的机械特性，运动方程式
相联系，将决定拖动系统稳定运行及过渡过程的工作情况。
机械特性中的是电磁转矩，它与电动机轴上的输出转矩是不同的，其间差一空载转矩，即
在一般情况下，因为空载转矩相比或很小，所以在一般的工程计
算中可以略去，即
在《电机学》中已知直流电动机的机械特性方程式为
式中R为电枢回路总电阻，包括及电枢回路串联电阻，为
理想空载转速记为，记为，为机械特性的斜率。
当，，电枢回路没有串电阻时的机械特性称为直流电动机的固有机械特性。当改变U或或电枢回路串电阻时，其机械特性的或将相应变化，此时称为直流电动机的人为机械特性。
若不计电枢反应的影响，当电动机正向运行时，其机械特性是一条横跨I、II、IV象限的直线。其中第I象限为电动机运行状态，其
特点是电磁转矩的方向与旋转方向（转速的方向）相同，第II、IV 象限为制动运行状态。电动机在制动状态运行，是产生一个与转向相反的阻力矩，以使电机拖动系统迅速停车或限制转速的升高。制动状态转矩的方向与转速的方向相反，此时电动机从输出轴上吸收机械能并转化为电能反馈回电网或消耗在电阻中。第III象限为反向电动运行。
制动运行的方式分为能耗制动、反接制动和回馈制动。
⒉他励直流电动机启动条件
直流电动机拖动负载顺利起动的条件是：
1) 起动电流限制在一定范围内，即I st≤λ I N，λ为电机的过载倍数；
2) 足够大的起动转矩，T st≥（1.1～1.2）T N；
3) 起动设备简单、可靠。
由I st=U N/R a可知，限制起动电流的措施有两个：一是增加电枢回路电阻，二是降低电源电压，即直流电动机的起动方法有电枢串电阻和降压两种。
3.他励直流电动机的起动
①直接起动
直接起动是指接通励磁电源后，将电动机的电枢直接投入额定电压的电源上起动。直接起动又称为全压起动。由于起动瞬间，转速等于零，电枢绕组的感应电动势
C
=n
E
Φ
=
a（4-1）
e
则起动电流为
a N
a a N st R U R E U I =-=
（4-2）
由于电枢绕组的电阻Ra 很小，所以起动电流很大，可达到额定电流的十几倍。该电流对电网的冲击很大。因而，除了小容量电机可采用直接起动外，对大中、容量的电动机不能直接起动。 ②降电压起动
降低电枢电压起动，即起动前将施加在电动机电枢两端的电源电压降低，以减小起动电流 ，电动机起动后，再逐渐提高电源电压，使起动电磁转矩维持在一定数值，保证电动机按需要的加速度升速。这种起动方法需要专用电源，投资较大，但起动电流小，起动转矩容易控制，起动平稳，起动能耗小，是一种较好的起动方法。 ③电枢串电阻起动
在实际中，如果能够做到适当选用各级起动电阻，那么串电阻起动由于其起动设备简单、经济和可靠，同时可以中道平滑快速情动，因而得到广泛应用。但对于不同类型和规格的直流电动机，对起动电阻的级数要求也不尽相同。
下面所示直流他励电动机电枢电路串电阻二级起动为例说明起动过程。
起动过程分析：
如图4-1（a ）所示，当电动机已有磁场时，给电枢电路加电源电压U 。触点KM1、KM2均断开，电枢传入了全部附加电阻Rk1+Rk2电枢回路总电阻为Ral=ra+Rk1+Rk2。这时起动电流为：
（4-3）
与起动电流所对应的起动转矩为T1。对应于由电阻所确定的人为机械特性如图4-1（b）中的曲线1所示。
n0h
e
c
I
T
O T
L
I L I2
T2
g m
f
d
3
2
b
1
R al
α
r a
R a2
（b）特性图
（a）电路图
图4-1 直流他励电动机分二级起动的电路和特性
根据电力拖动系统的基本运动方程：
（4-4）
式中： T ——电动机的电磁转矩；
T L ——由负载作用所产生的阻转矩；
Jdw/dt错误！未找到引用源。 --电动机转矩克服负载转矩后所产生的动态转矩。
由于起动转矩T1大于负载转矩T L,电动机收到加速转矩的作用，转矩有零逐渐上升，电动机开始起动。在图4-1（b）中，由a点沿着曲线1上升，反电动势亦随之上升，电枢电流下降，电动机的转矩亦随之下降，加速转矩减小。上升到b点时，为保证一定的加速转矩，控制触点K M1闭合，切除一段起动电阻R k1后，b点所对应的电枢电流I2成为切换电流，其对应的电动机的转矩T2成为切换转矩。切除R K1
后 ,电枢回路总电阻为R a2=r a+R k2。这时电动机对应于由电阻R a2确定的人为机械特性。在切除起动电阻R K1的瞬间，由于惯性电动机的转速不变，仍为n b，其反电动势亦不变。因此，电枢电流突增，其相应的电动势转矩也突增。适当的选择切除的电阻值R k1，使切除R k1后的电枢电流刚好等于I1,所对应的转矩为T2，即在曲线2上的c点。又有T1>T2,电动机在加速转矩作用下，由c点沿曲线2上升到d点。控制点K M2闭合，又切除一切起动电阻R k2。同理，由d点过度到e点，而且e点正好在固定的机械特性上。电枢电流又由I2突增到I1相应的电动机转矩由T2突增到T1。T1>T2，沿固有特性加速到g点T=T L，n=n g 电动机稳定运行，起动过程结束。
在分级起动过程中，各级的最大电流I1（或者相应的最大转矩T2）及切换电流I2（或者与之对应的切换转矩T2）都是不变的，这样，使得起动过程中有均匀的加速。
要满足以上电枢回路串接电阻分级起动的要求，前提是选择合适的各级起动电阻。
三、设计内容
由直流电动机铭牌知数据：P N =22KW , I N =116.3A ,U N =220V , n N =1500r/min
1)选择启动电流和切换电流
I 1=(2.0～2.5)I N =(2.0～2.5) ×116.3A=(232.6-290.7)A I 2=(1.1～1.2)I N =(1.1～1.2) ×116.3A=(127.9-139.5)A 取 I 1=2.2I N =2×116.3A=232.6A I 2 =1.2I N =1×116.3A=116.3A 2)求出起切电流比
β=
2
1
I I =2 3)求出启动时电枢电路的总电阻R am R am =
1
I U N
=0.95Ω 4)求出启动级数m
取m=3
5)重新计算，校验切换电流或校验切换转矩
β=
m
a
1N
R I U =1.93 I 2=
β
1
I =120.51A
I 2在规定范围之内。 6)求出各级总电阻
设对应转速n 1、n 2、n 3、时电势分别为E a1、E a2、E a3，则有： b 点 R 3I 2=U N -E a1 c 点 R 2I 1=U N -E a1 d 点 R 2I 2=U N -E a2 e 点 R 1I 1=U N -E a2 f 点 R 1I 2=U N -E a3 g 点 R a I 1=U N -E a3 求得R 3= R am =
1
I U N
=0.9532Ω R 2=0.4717Ω R 1=0.2352Ω
R a = 0.1173Ω
比较以上各式得： =1.93 7)求出各级启动电阻
输入功率 P 1= U N ×I N =220×116.3W=25586W 总损耗 ΔP=P 1-P N =25586-22000W=3586W
β
I I R R R R R R
2
1
a 11223====
电枢回路电阻R a = 2
3
1021N
N N N I P I U ?-=0.1326Ω R st1=(β-1)R a =0.12332Ω R st2=(β-1) βR a =βR st1=0.23801Ω R st3=(β-1) β2R a =β2R st3=0.45935Ω
8)设计控制直流电机串电阻启动的控制电路原理图
四．结论
⑴额定功率较小的电动机可采用在电枢电路内串起动变阻器的方法起动。起动前先把起动变阻器调到最大值，加上励磁电压U f ，保持励磁电流为额定值不变。在接通电枢电源，电动机开始起动。随着转速的升高，逐渐减小起动变阻器的电阻，直到全部切除。额定功率比较大的电动机一般采用分级方法以保证起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。 ⑵他励直流电动机串电阻启动计算方法 ①选择启动电流和切换电流
启动电流为I 1=(2.0～2.5)I N ，对应的启动转矩T 1=(1.5～2.0)I N 切换电流为I 2=(1.1～1.2)I N ，对应的启动转矩T 2=(1.1～1.2)I N
②求出起切电流比
β=β=
2
1
I I ③求出启动时电枢电路的总电阻R am R am =
1I U N
④求出启动级数m
重新计算，校验切换电流或校验切换转矩
β=
m
a 1N
R I U ， I 2=β1
I
，跟据得出的β重新求出I 2，并校验I 2是否在规定范围内。若不在规定范围内，需改变启动级数m 重新计算β和I 2，直到符合要求为止。
⑥求出各级总电阻
设对应转速n1、n2、n3、时电势分别为E a1、E a2、E a3，则有：b点R3I2=U N-E a1
c点R2I1=U N-E a1
d点R2I2=U N-E a2
e点R1I1=U N-E a2
f点R1I2=U N-E a3
g点R a I1=U N-E a3 比较以上各式得:⑦求出各级启动电阻
R st1=(β-1)R a
R st2=(β-1) βR a=βR st1
R st3=(β-1) β2R a=β2R st2
…
R stm=(β-1) βm-1R a=βm-1R stm-1
β
I
I
R
R
R
R
R
R
2
1
a
1
1
2
2
3=
=
=
=
五．心得体会
经过为期一周的研究与设计，本次电机与拖动课程设计———直流电机的串电阻启动过程设计较为顺利的完成。这是我自入学以来第一次进行课程设计，因此感触颇深：通过这次课程设计，使我更进一步了解了直流电动机的工作原理及其起动过程，对直流电机的电力拖动有了更加深入的理解与体会。在这次设计过程中，我深刻地体会到了科学的严谨，必须要有一个正确的态度去面对设计，努力地为了完成各种参数的设定而实验，积极地与同学们交流，在配合下完成设计的意识.通过这次课程设计，我感觉这种设计很好地锻炼了我们的团队合作精神和对知识的应用能力，从本质上为我们揭示了基础理论科学。也进一步砺练了自己，增强了独立发现问题、思考并解决问题的能力，相信这些能力对于将来走进就业岗位都会有极大地益处。总而言之，在这一周的实践中，我学到了许多有意的东西，这些东西都是很宝贵的财富。
参考文献杨天浩，电机与拖动基础[M]。北京：机械工业出版社，2008.
他励直流电动机串电阻启动的设计15613
题目 他励直流电动机串电阻启动的设计 专业：电气工程及其自动化 班级：13电牵1班 姓名：贤第 学号：20130210470103
Pan=200kw ；Uan=440v ；Ian=497A ；nN=1500r/min；Ra=0.076Ω； 采用分级启动，启动电流最大不超过2Ia N,，求各段电阻值，并且求出切除电阻时的瞬时转速和电动势，并作出机械特性曲线，对启动特性进行分析。 三、设计计划 第1天查阅资料，熟悉所选题目； 第2天根据基本原理进行方案分析； 第3天整理思路，按步骤进行设计； 第4天整理设计说明书； 第5天准备答辩； 四、设计要求 1、设计工作量为按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教师审查签字方可答辩。
摘要 他励直流电动机启动时由于电枢感应电动势Ea =CeΦn = 0 ,最初启动电流IS =U/Ra,若直接启动,由于Ra很小,ISt会十几倍甚至几十倍于额定电流, 无法换向,同时也会过热,因此不能直接启动。 要限制启动电流ISt的大小可以有两种方法:降低电枢电压和电枢回路串接附加电阻。本文仅以他励直流电动机的串电阻启动为主题进行详细的阐述。 在实际中，如果能够做到适当选用各级启动电阻，那么串电阻启动由于其启动设备简单、 经济和可靠，同时可以做到平滑启动，因而得到广泛应用。但对于不同类型和规格的直流电动机，对启动电阻的级数要求也不尽相同。 关键词：他励直流电动机；启动电流；串电阻启动； 目录 引言 (5) 1 直流电动机 (7) 1.1直流电动机的工作原理 (7) 1.2直流电动机的分类 (7) 1.3他励直流电机工作原理 (8)
直流电动机起动实验
实验一直流电动机起动实验 一、实验目的理解直流电机的工作原理，测试直流电动及直接起动的波形。说明负载转矩、转速、电流、电磁转矩之间为何具有相应的对应关系。 二、实验的主要内容 仿真一台直流并励电动机的起动过程。电动机参数为: PN =17kW, U N = 220V, n0= 3000r/min,电枢回路电阻R a =0. 0870，电枢电感La =0. 0032H，励磁回路电阻R F=181.50,电机转动惯量J=0.76 kg ?m2。 三、实验的基本原理直流电动机刚与电源接通的瞬间，转子尚未转动起来时，他励和串励电动机的电枢电流以及并励和复励电动机的输入电流称为起动电流，这时的电磁转矩称为起动转矩。一般情况下，在额定电压下直接起动时，起动电流可达电枢电流额定值的10~20倍，起动转矩也能达到额定转矩的10~20倍，这样的起动电流是换向所不允许的，而且过大的起动转矩会使电动机和它所拖动的生产机械遭受突然的巨大冲击，以致损坏传动机械和生产机械。由此可见，除了额定功率在数百瓦以下的微型直流电动机，因电枢绕组导线细、枢电阻大以及转动惯量又比较小，可以直接起动以外，一般的直流电动机是不允许采用直接起动的。 四、实验步骤 1) 建立并激电动机的仿真模型:直流电动机DCmotor 的电枢和励磁并联后由直流电源DC 供电，用Step 模块给定电动机的负载转矩，在DCmotor 的m 端连接了Demux 模块,将m 端输出的4 个信号分为4 路，以便通过示波器Scope 观察，m 端输出的转速单位为rad/s,这里使用了一个放大器(Gain), 将rad/s 转换为习惯的r/min,变换系数为:k=60/2 π =9.55。 2) 计算电动机参数: 励磁电流 励磁电感在恒定磁场控制时可取“ 0” 电枢电阻 R a =0.0870 电枢电感估算
直流电机串电阻启动(DOC)
指导教师评定成绩： 审定成绩： 重庆邮电大学移通学院 课程设计报告 设计题目：直流电机的串电阻启动过程设计 学校： 学生姓名： 专业： 班级： 学号： 指导教师： 设计时间：年月 重庆邮电大学移通学院
目录 一、直流电动机的综述 (4) 1.1直流电动机的基本工作原理 (4) 1.2直流电动机的分类 (5) 1.3直流电动机的特点 (5) 二、他励直流电动机 (5) 2.1他励直流电动机的机械特性 (5) 2.2固有机械特性与人为机械特性 (6) 三、他励直流电动机的起动 (7) 3.1直流电动机的启动过程分析 (8) 3.2他励直流电动机起动电阻的计算 (9) 四、设计内容 (10) 五、结论 (11) 六、心得体会 (12) 七、参考文献 (12)
一、直流电动机的综述 1.1直流电动机的基本工作原理 图1 是一台最简单的直流电动机的模型，N和S是一对固定的磁极(一般是电磁铁，也可以是永久磁铁)。磁极之间有一个可以转动的铁质圆柱体，称为电枢铁心。铁心表面固定一个用绝缘导体构成的电枢线圈abcd，线圈的两端分别接到相互绝缘的两个弧形铜片上，弧形铜片称为换向片，它们的组合体称为换向器。在换向器上放置固定不动而与换向片滑动接触的电刷A和B，线圈abcd通过换向器和电刷接通外电路。电枢铁心、电枢线圈和换向器构成的整体称为电枢。 如果将电源正负极分别接电刷A和B,则线圈abcd中流过电流。在导体ab中，电流由a 流向b，在导体cd中，电流由c流向d，如图（a）所示。载流导体ab和cd均处于N和S 极之间的磁场当中，受到的电磁力的作用。用左手定则可知，载流导体ab受到的电磁力F 的方向是向左的，力图使电枢逆时针方向运动，载流导体cd受到的电磁力F的方向是向右的, 也是力图使电枢逆时针方向运动，这一对电磁力形成一个转矩, 即电磁转矩T，其方向为逆时针方向，使整个电枢沿逆时针方向转动。当电枢转过180°, 导体cd转到N极下，ab转到S极上，如图（b）所示。由于电流仍从电刷A流入，使cd中的电流变为由d流向c，而ab中的电流由b流向a，再从电刷B流出。用左手定则判别可知，导体cd受到的电磁力的方向是向左的，ab受到的电磁力的方向是向右的，因而电磁转矩的方向仍是逆时针方向,使电枢沿逆时针方向继续转动。当电枢在转过180°，就又回到图（a）所示的情况。这就是直流电动机的基本工作原理。
他励直流电机串电阻启动
他励直流电动机串电阻启动仿真一、工作原理 电动机的起动是指电机合上电源后，从静止状态加速到所要求的稳定转速时的过程。起动时把电动机电枢直接加上额定电压是不允许的，因为在起动前，电机转速为零，由电枢电势公式可知，Ea也为零，电枢绕组电阻Ra又很小，若此时加上额定电压，会引起过大的起动电流Is，Is = UN/Ra,其值可达额定值的10～20倍。这样大的启动电流会产生强烈火花，甚至烧毁换向器；还会加剧电网电压的波动，影响同一电网上其他设备的正常运行，甚至可能引起电源开关跳闸。 直流电动机在电枢回路中串联电阻起动是限制起动电流和起动转矩的有效方法之一。建立他励直流电动机电枢串联电阻起动的仿真模型，仿真分析其串联电阻起动过程，获得起动过程的电枢电流、转速和电磁转矩的变化曲线。 二、参数计算 有一台他励直流电动机，参数如下： PN=100KW UaN=440V IaN=497A
nN=1500r/min Ra=0.076Ω 若采用串电阻启动，所串电阻计算如下： （1）选择I1和I2 I1=（1.5～2.0）IaN=(1.5～2.0)497A=(745.5~994）A I2=（1.1～1.2）IaN=(1.1～1.2)497A=(546.7~596.4）A 选择I1=850A ，I2=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Ram 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 ===βa aN R R m 故取m=5 （5）重新计算β，校验I 2
直流电动机串电阻分级启动仿真实验设计
直流电动机串电阻分级启动仿真实验 电路图搭建： 如果电动机直接启动的话，设置Step1/ Step2 /Step3的起始值为0，并且step time 设为0，也就是在0时刻开始以后一直都为0值，也就是三个电阻开关保持闭合，使所串电阻短路，仿真得到转速和电枢电流的启动图形： 可以发现，启动电流在很短的时间里就冲击到很大的值，我们将电流波形横坐标和纵坐标分别放大看看： 从图中可以看到，在时间约为0.08s时刻电流冲击到了大约1840A，这很显然不符合要求，电机一启动就烧，或者启动瞬间熔断丝就烧断。
如果这时候串一个1Ω的电阻，也就是讲三个电阻值都串进电路，设置Step1/ Step2 /Step3的step time 设置为20s，得到以下波形： 可以发现启动电流变小了很多，在200A左右，这也就满足启动电流限制的要求了，但是串联的电阻不能一直在电路中，这样会造成能量损耗，因为虽然电阻很小，但是电流很大，电流平方得到损耗电功率就很大了，即使是在额定运行时，额定电流大约在88.8A，而且我们还发现在时间t=10s时刻，电机还没有达到额定运行状态，也就是启动过程太慢，这主要是串了启动电阻的原因。
现在我们采用分级启动，下次电阻降低是在电流约为额定的1.2倍时，这样我们选t=3.5s时，把串的0.518Ω的电阻去掉，使所串电阻为0.482Ω，设置step3的step time 为3.5s，得到如下仿真图： 可以发现电流会在3.5s时又有一个冲击电流，大约是210V左右，一般也能满足要求， 也就是说，二次所串的电阻0.482欧姆能够满足要求，现在我们试试如果去掉0.838Ω的电阻，只剩一只0.162Ω时仿真的波形： 很显然看出，在时间3.5s时刻，冲击电流很大，大约460V(底下的放大波形可以清楚地看出)，这也就不能满足电机的启动电流的要求。所以我们在去电阻时候要选择大小，不能一次性完全去掉，而是一次一次的分级去掉。下面就是我们进行的第二次去电阻。
直流电动机电枢串联电阻调速过程设计教学内容
直流电动机电枢串联电阻调速过程设计
指导教师评定成绩： 审定成绩： 湖南交通工程学院 课程设计报告 设计题目：直流电机的串电阻调速过程设计 院系：电气与信息工程系 学生姓名：张蕴 专业：电气工程及其自动化 班级： 14级电气工程及其自动化（1）班 学号： 144139240471 指导教师：陈海文 设计时间： 2017 年 11 月
课程设计任务书 一、设计题目 直流电机的串电阻调速过程设计 二、设计任务和要求 1.熟练直流电机的机械特性和电气特性； 2.根据图片提示，综合运用知识分析直流电机的运行过 程； 3.计算每个阶段变化过程中的阻值对系统的影响； 4.推导出每个速度变化过程中电阻值的公式； 5.根据以下直流电动机特性 Pn=85KW Uan=380V Ian=176A Nn=1450r/min 欲用电枢串电阻启动，启动级数初步为3级 1)选择启动电流I1,切换电流I2和切换电流I3 2)求出起切电流比 3)求出启动时电枢电路的总电阻Ram 4)求出启动级数m 5)重新计算，校验I2,I3 6)求出各级总电阻 7)求出各级启动电阻 8)结论 9)提交整个设计报告和测试报告
目录 一、直流电动机的综述 (4) 二、他励直流电动机 (5) 三、设计内容 (12) 四、结论 (14) 五、心得体会 (16) 六、参考文献 (17)
一、综述 直流电动机因其良好的调速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永磁、他励和自励3类,其中自励又分为并励、串励和复励3种。 直流电动机 - 特点： (一)调速性能好。所谓“调速性能”，是指电动机在一定负载的条件下，根据需要，人为地改变电动机的转速。直流电动机可以在重负载条件下，实现均匀、平滑的无级调速，而且调速范围较宽。 (二)起动力矩大。可以均匀而经济地实现转速调节。因此，凡是在重负载下起动或要求均匀调节转速的机械，例如大型可逆轧钢机、卷扬机、电力机车、电车等，都用直流电动机拖动。 直流电动机–工作原理：
电机与拖动课程设计---他励直流电动机串电阻启动
课程设计名称：电机与拖动课程设计 题目：他励直流电动机串电阻启动 专业：电气工程及其自动化 班级： 姓名： 学号：
直流电动机是人类最早发明和应用的一种电机。直流电机可作为电动机用，也可作为发电机用。直流电动机是将直流电能转换成机械能而带动生产机械运转的电器设备。与交流电动机相比，直流机因结构复杂、维护困难、价格较贵等缺点制约了它的发展，但是它具有良好的启动、调速和制动性能，因此在速度调节要求较要、正反转和启动频繁或多个单元同步协调运转的生产机械上，仍广泛采用直流电动机拖动。在工业领域直流电动机仍占有一席之地。因此有必要了解直流电动的运行特性。在四种直流电动机中，他励电动机应用最为广泛。 关键词：直流电机；串电阻；启动；原理；分类：机械特性；变速
1 直流电动机简介............................... 错误！未定义书签。 2 直流电机的基本结构 (1) 2.1 定子 (1) 2.2 转子.................................... 错误！未定义书签。 2.3 气隙.................................... 错误！未定义书签。 3 直流电动机的工作原理 (2) 4 直流电机的分类 (3) 5 他励直流电动机的机械特性 (5) 6 直流电机的名牌数据和主要系列 (6) 7 固有机械特性与人为机械特性 (7) 8 他励直流电动机串电阻起动 (8) 9 起动电阻的计算 (10) 10 设计得出结论 (12) 体会............................................ 错误！未定义书签。参考文献........................................ 错误！未定义书签。
直流电动机起动实验
F 实验一直流电动机起动实验 一、实验目的 理解直流电机的工作原理，测试直流电动及直接起动的波形。说明负载转矩、 转速、电流、电磁转矩之间为何具有相应的对应关系。 二、实验的主要内容 仿真一台直流并励电动机的起动过程。电动机参数为: PN =17kW, U N = 220V, n0= 3000r/min,电枢回路电阻R a =0. 0870，电枢电感La =0. 0032H，励磁回路电阻R =181.50,电机转动惯量J=0.76 kg ?m2。 三、实验的基本原理 直流电动机刚与电源接通的瞬间，转子尚未转动起来时，他励和串励电动机的电枢电流以及并励和复励电动机的输入电流称为起动电流，这时的电 磁转矩称为起动转矩。一般情况下，在额定电压下直接起动时，起动电流可 达电枢电流额定值的10~20倍，起动转矩也能达到额定转矩的10~20倍，这 样的起动电流是换向所不允许的，而且过大的起动转矩会使电动机和它所拖 动的生产机械遭受突然的巨大冲击，以致损坏传动机械和生产机械。由此可见，除了额定功率在数百瓦以下的微型直流电动机，因电枢绕组导线细、枢 电阻大以及转动惯量又比较小，可以直接起动以外，一般的直流电动机是不 允许采用直接起动的。 四、实验步骤 1)建立并激电动机的仿真模型:直流电动机DCmotor 的电枢和励磁并联后由直流电源DC 供电，用Step 模块给定电动机的负载转矩，在DCmotor 的m 端连接了Demux 模块,将m 端输出的4 个信号分为4 路，以便通过示波器Scope 观察，m 端输出的转速单位为rad/s,这里使用了一个放大器(Gain), 将rad/s 转换为习惯的r/min,变换系数为:k=60/2π =9.55。 2)计算电动机参数: 励磁电流 励磁电感在恒定磁场控制时可取“0” 电枢电阻 电枢电感估算R a =0.0870
直流电机启动方法
直流电机启动方法 直流电机从接通电源开始转动，直至升速到某一固定转数稳定运行，这一过程称为电动机的启动过程。直流电机有直接合闸起动、串电阻起动和降电压启动三种方法。 由于直流电机电枢回路电阻和电感都较小，而转动体具有一定的机械惯性，因此当直流电机接通电源后，起动的开始阶段电枢转速以及相应的反电动势很小，起动电流很大。最大可达额定电流的15～20倍。这一电流会使电网受到扰动、机组受到机械冲击、换向器发生火花。因此直接合闸起动只适用于功率不大于4千瓦的电动机。 为了限制起动电流，常在电枢回路内串入专门设计的可变电阻。在起动过程中随着转速的不断升高及时逐级将各分段电阻短接，使起动电流限制在某一允许值以内。这种起动方法称为串电阻起动，非常简单，设备轻便，广泛应用于各种中小型直流电机中。但由于起动过程中能量消耗大，不适于经常起动的电机和中、大型直流电机。但对于某些特殊需要，例如城市电车虽经常起动，为了简化设备，减轻重量和操作维修方便，通常采用串电阻起动方法。 对容量较大的直流电机，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。下面和松文机电具体了解一下这些启动方式。 a.直接合闸起动。 直接合闸起动就是将电动机直接接入到额定电压的电源上启动。由于电动机所加的是额定电源，而电动机开始接通电源瞬间电枢不动，电枢反电动势E。为零，所以启动时电流很大。启动时电动机最大电流为正因为电动机启动电流很大，所以启动转矩大，电动机启
动迅速，启动时间短。 不过，电动机一旦开始运转，电枢绕组就有感应电动势产生，且转数越高，电枢反电动势就越大。随着电动机转数上升，电流迅速下降，电磁转矩也随之下降。当电动机电磁转矩与负载阻力转矩相平衡时，电动机的启动过程结束而进人稳定运行状态。 直接合闸起动的优点是不需其他设备，操作简便；缺点是启动电流大。它只适用于小型电动机，如家用电器中的直流电机。 b. 串电阻起动 串电阻起动就是在启动时将一组启动电阻RP串人电枢回路，以限制启动电流，而当转数上升到额定转数后，再把启动变阻器从电枢回路中切除。 串电阻起动的优点是启动电流小；缺点是变阻器比较笨重，启动过程中要消耗很多的能量。 c．降电压起动。 降电压起动就是在启动时通过暂时降低电动机供电电压的办法来限制启动电流，当然降压启动要有一套可变电压的直流电源，这种方法只适合于大功率直流电机。
他励直流电动机串电阻的设计
淮阴工学院 课程设计说明书 作者: 学号： 学院: 机械工程学院 专业: 机械电子工程 题目: 他励直流电动机串电阻启动的设计指导者：
绪论 (1) 1直流电动机 (2) 1.1直流电动机的工作原理 (2) 1.2直流电动机的分类 (2) 1.3直流电动机的工作原理 (2) 2他励直流电动机 (4) 2.1他励直流电动机的机械特性 (4) 2.2他励直流电动机的启动 (5) 2.21对启动的要求 (5) 2.22电枢回路串电阻启动 (5) 2.3直流电动机电枢串电阻启动设计方案 (8) 2.31分级启动主回路和控制回路以及相关电器元件 (10) 2.32启动特性曲线 (10) 3设计体会 (11) 4参考文献 (12)
绪论 直流他励电动机控制器的优点是，线路无需切换即可实现牵引与制动的转换，带载能力强，防空转性能好。但是，如果不能掌握正确的启动方法，电机还是不能正常运行的。下面，我们就要对电机的启动过程和方法做一些必要的分析。 由于启动瞬间n=0，电枢电动势0=Φ=n K E e ，而电枢电阻有很小，所以启 动电流R U n =st I 将达到很大的数值。过大的启动电流，会引起电网电压的波动，影响其他用户的正常用电，并且会使电动机轴上受到很大的冲击。这种不采取任何措施就直接把电动机加上额定电压的启动办法，称为直接启动。处个别容量很小的电动机可以直接采用外，一般直流电动机不允许直接启动【1】。 在拖动装置要求不高的场合下，可以采用降低启动电压或在电枢回路串电阻的方法【2】。本文对他励直流电机进行细致的介绍，用图片与文字相结合的方式 对他励直流电机工作时过程中的变量与时间的关系进行描绘，使我们更加清楚的了解他励直流电机的工作原理。
他励直流电动机启动
运动控制系统课程设计 课题：他励直流电动机启动 系别：电气与信息工程学院 专业： 学号： 姓名： 指导教师：
城建学院 2015年1月4日 成绩评定· 一、指导教师评语（根据学生设计报告质量、答辩情况及其平时表现综合评定）。
二、评分 课程设计成绩评定
目录 一、设计目的 (1) 二、设计要求 (1) 三、设计容 (1) 3.1、直流电动机 (1) 3.1.1直流电动机 (1) 3.1.2直流电动机的分类 (2) 3.1.3他励直流电机工作原理 (2) 3.2 他励直流电动机的启动 (3) 3.2.1 他励直流电动机串电阻启动 (3) 3.2.2 直流电动机电枢串电阻起动设计方案 (6) 3.2.3 多级启动的规律 (7) 3.3 结论 (7) 3.4他励直流电动机串电阻起动特性分析 (8) 四、设计体会 (10) 五、参考文献 (10)
一、设计目的 通过对一个实用控制系统的设计，综合运用科学理论知识，提高工程意识和实践技能，使学生获得控制技术工程的基本训练，培养学生理论联系实际、分析解决实际问题的初步应用能力。 二、设计要求 完成所选题目的分析与设计，进行系统总体方案的设计、论证和选择；系统单元主电路和控制电路的设计、元器件的选择和参数计算；课程设计报告的整理工作。 三、设计容 有一台他励直流电动机，已知参数如下Pan=200kw ；Uan=440v ；Ian=497A ；Nn=1500r/min；Ra=0.076Ω；采用分级启动，启动电流最大不超过2IA,，求出各段电阻值，并作出机械特性曲线，对启动特性进行分析。 他励直流电动机的启动时间虽然很短，但是如果不能采用正确的启动方法，电动机就不能正常地投入运行。为此，应对电动机的启动过程和方法进行必要的分析。 直接启动时，他励直流电动机电枢加额定电压Un，电枢回路不串任何电阻，此时由于n=0，Ea=0，所以启动电流Ist=Un/Ra，由于电枢回路总电阻Ra较小，所以Ist可以达到额定电流In的十几甚至几十倍。这样大的电流可能造成电机换向严重不良，产生火花，甚至正、负电刷间出现电弧，烧毁电刷及换向器。另外，过大的启动电流使启动转矩Tst过大，会使机械撞击，也会引起供电电网电波动，从而引起其他接于同一电网上的电气设备的正常运行，因此是不允许的。一般只有微型直流电动机，由于自身电枢电阻大，转动惯量小，启动时间短，可以直接启动，其他直流电机都不允许直接启动。 在拖动装置要求不高的场合下，可以采用降低启动电压或在电枢回路串电阻的方法。他励直流电动机在电枢回路中串电阻，具有良好的启动特性、较大的启动转矩和较小的启
直流电动机电枢串联电阻调速过程设计
直流电动机电枢串联电阻 调速过程设计 The final edition was revised on December 14th, 2020.
指导教师评定成绩： 审定成绩： 湖南交通工程学院 课程设计报告 设计题目：直流电机的串电阻调速过程设计 院系：电气与信息工程系 学生姓名：张蕴 专业：电气工程及其自动化 班级： 14级电气工程及其自动化（1）班 学号： 指导教师：陈海文 设计时间： 2017 年 11 月
课程设计任务书 一、设计题目 直流电机的串电阻调速过程设计 二、设计任务和要求 1.熟练直流电机的机械特性和电气特性； 2.根据图片提示，综合运用知识分析直流电机的运行过 程； 3.计算每个阶段变化过程中的阻值对系统的影响； 4.推导出每个速度变化过程中电阻值的公式； 5.根据以下直流电动机特性 Pn=85KW Uan=380V Ian=176A Nn=1450r/min 欲用电枢串电阻启动，启动级数初步为3级 1)选择启动电流I1,切换电流I2和切换电流I3 2)求出起切电流比 3)求出启动时电枢电路的总电阻Ram 4)求出启动级数m 5)重新计算，校验I2,I3 6)求出各级总电阻 7)求出各级启动电阻 8)结论 9)提交整个设计报告和测试报告
目录 一、直流电动机的综述 (4) 二、他励直流电动机 (5) 三、设计内容 (12) 四、结论 (14) 五、心得体会 (16) 六、参考文献 (17)
一、综述 直流电动机因其良好的调速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永磁、他励和自励3类,其中自励又分为并励、串励和复励3种。 直流电动机 - 特点： (一)调速性能好。所谓“调速性能”，是指电动机在一定负载的条件下，根据需要，人为地改变电动机的转速。直流电动机可以在重负载条件下，实现均匀、平滑的无级调速，而且调速范围较宽。 (二)起动力矩大。可以均匀而经济地实现转速调节。因此，凡是在重负载下起动或要求均匀调节转速的机械，例如大型可逆轧钢机、卷扬机、电力机车、电车等，都用直流电动机拖动。 直流电动机–工作原理：
同步电动机的起动
同步电动机的起动 1.同步电机的基本原理 同步发电机和其它类型的旋转电机一样，由固定的定子和可旋转的转子两大部分组成。一般分为转场式同步电机和转枢式同步电机。 图1.1给出了最常用的转场式同步发电机的结构模型，其定子铁心的内圆均匀分布着定子槽，槽内嵌放着按一定规律排列的三相对称交流绕组。这种同步电机的定子又称为电枢，定子铁心和绕组又称为电枢铁心和电枢绕组。 转子铁心上装有制成一定形状的成对磁极，磁极上绕有励磁绕组，通以直流电流时，将会在电机的气隙中形成极性相间的分布磁场，称为励磁磁场(也称主磁场、转子磁场) 气隙处于电枢内圆和转子磁极之间，气隙层的厚度和形状对电机内部磁场的分布和同步电机的性能有重大影响。 除了转场式同步电机外,还有转枢式同步电机，其磁极安装于定子上，而交流绕组分布于转子表面的槽内，这种同步电机的转子充当了电枢。图中用AX、BY、CZ三个在空间错开120 分布的线圈代表三相对称交流绕组。 图1.1同步电机结构模型 1.1工作原理 主磁场的建立：励磁绕组通以直流励磁电流，建立极性相间的励磁磁场，即建立起主
磁场。 载流导体：三相对称的电枢绕组充当功率绕组，成为感应电势或者感应电流的载体。 切割运动：原动机拖动转子旋转（给电机输入机械能），极性相间的励磁磁场随轴一起旋转并顺次切割定子各相绕组（相当于绕组的导体反向切割励磁磁场）。 交变电势的产生：由于电枢绕组与主磁场之间的相对切割运动，电枢绕组中将会感应出大小和方向按周期性变化的三相对称交变电势。通过引出线，即可提供交流电源。 感应电势有效值：每相感应电势的有效值为E0 =4.44fNψ Φ 感应电势频率:感应电势的频率决定于同步电机的转速n和极对数p ，即 f=pn/60 交变性与对称性：由于旋转磁场极性相间，使得感应电势的极性交变；由于电枢绕组的对称性，保证了感应电势的三相对称性。 1.2同步转速 同步转速从供电品质考虑，由众多同步发电机并联构成的交流电网的频率应该是一个不变的值，这就要求发电机的频率应该和电网的频率一致。我国电网的频率为50Hz ，故有： n=60f/p=3000/p 要使得发电机供给电网50Hz的工频电能，发电机的转速必须为某些固定值，这些固定值称为同步转速。例如2极电机的同步转速为3000r/min，4极电机的同步转速为1500r/min，依次类推。只有运行于同步转速，同步电机才能正常运行，这也是同步电机名称的由来。 1.3运行方式 同步电机的主要运行方式有三种，即作为发电机、电动机和补偿机运行。作为发电机运行是同步电机最主要的运行方式，作为电动机运行是同步电机的另一种重要的运行方式。同步电动机的功率因数可以调节，在不要求调速的场合，应用大型同步电动机可以提高运行效率。近年来，小型同步电动机在变频调速系统中开始得到较多地应用。同步电机还可以接于电网作为同步补偿机。这时电机不带任何机械负载，靠调节转子中的励磁电流向电网发出所需的感性或者容性无功功率，以达到改善电网功率因数或者调节电网电压的目的。 分析表明，同步电机运行于哪一种状态，主要取决于定子合成磁场与转子主极磁场之间的夹角δ，δ称为功率角。
直流电动机的起动及性能分析
直流电动机的起动及性能分析 直流电动机就是依靠直流电驱动的将直流电能转换成机械能的电机。在这里，我们简单的讨论一下它的起动特点与性能。 与直流发电机相同，实际的直流电动机的电枢并非单一线圈，磁极也并非一对。由对电磁力及转矩分析可以看出：任何一台电机既可以作为发电机运行，也可以作为电动机运行，这一性质称为电机的可逆原理。电机的可逆原理不仅适用于直流电机，也适用于交流电机。电机的实际运行方式由外施条件决定，如果电机转子输入机械能，而电枢绕组输出电能，电机作为发电机运行；如果在电枢绕组中输入电能，转子输出机械能，则电机作为电动机运行。直流电动机和直流发电机的结构基本是相同的，即都有可旋转部分和静止部分。可旋转部分称为转子，静止部分称为定子，在定子和转子之间存在着气隙。 直流电动机有两大优点:一、调速性能好。所谓“调速性能”，是指电动机在一定负载的条件下，根据需要，人为地改变电动机的转速。直流电动机可以在重负载条件下，实现均匀、平滑的无级调速，而且调速范围较宽。二、起动力矩大。可以均匀而经济地实现转速调节。因此，凡是在重负载下起动或要求均匀调节转速的机械，例如大型可逆轧钢机、卷扬机、电力机车、电车等，都用直流电动机拖动。 机械特性是电动机机械性能的主要表现，它与负载的机械特性，运动方程式相联系，将决定拖动系统稳定运行及过渡过程的工作情况。若不计电枢反应的影响，当电动机正向运行时，其机械特性是一条横跨I、II、IV象限的直线。其中第I象限为电动机运行状态，其特点是电磁转矩的方向与旋转方向（转速的方向）相同，第II、IV 象限为制动运行状态。 首先，直流电动机为什么要限制启动电流？不论是交流电机还是直流电机,其启动电流都会比正常运行的时候要大.因为电机启动时,要使电机从静止状态变为转动状态,就如同把静止物体从静止推动起来匀速运动一样,静止摩擦远大于滑动摩擦.因为在启动瞬间电机还没有转，没有自感反电动势 ,且当时磁场刚刚运作,磁性最强，在启动的时候，由于T=Tn，Ea=CeΦn=0，此时的电枢电流Ia=Us/Ra=Is，由于Ra本身很小，Is和Ts都比启动电流大很多,所以此时,通电线圈在磁场中做切割磁感线运动最剧烈,所以电流最大.因为电枢电阻Ra很小，所以直接启动时启动电流很大，通常可达到额定电流的10到20倍。过大的启动电流会使电网电压下降过多,影响本电网上其他用户的正常用电；使电动机的换向恶化，甚至烧坏电动机；同时过大的冲击转矩会损坏电枢绕组和传动机构。因此，除容量很小的电动机
直流电动机启动、调速控制电路实验
实验题目类型：设计型 《电机与拖动》实验报告 实验题目名称：直流电动机启动、调速控制电路 实验室名称：电机及自动控制 实验组号：X组指导教师：XXX 报告人：XXX 学号：XXXXXXXXX 实验地点：XXXX 实验时间：20XX年XX月X日指导教师评阅意见与成绩评定
一、实验目的 掌握直流电动机电枢电路串电阻起动的方法； 掌握直流电动机改变电枢电阻调速的方法； 掌握直流电动机的制动方法； 二、实验仪器和设备 三、实验内容 （1）电动机数据和主要实验设备的技术数据
四、实验原理 直流电动机的起动：包括降低电枢电压起动与增加电枢电阻起动，降低电枢电压起动需要有可调节电压的专用直流电源给电动机的电枢电路供电，优点是起动平稳，起动过程中能量损耗小，缺点是初期投资较大；增加电枢电阻起动有有级（电机额定功率较小）、无极（电机额定功率较大）之分。是在起动之前将变阻器调到最大，再接通电源，随着转速的升高逐渐减小电阻到零。 直流电动机的调速：改变Ra、Ua和?中的任意一个使转子转速发生变化。 直流电动机的制动：使直流电动机停止转动。制动方式有能耗制动：制动时电源断开，立即与电阻相连，使电机处于发电状态，将动能转化成电能消耗在电路内。反接制动：制动时让E与Ua的作用方向一致，共同产生电流使电动机转换的电能与输入电能一起消耗在电路中。回馈制动：制动时电机的转速大于理想空转，电机处于发电状态，将动能转换成电能回馈给电网。 五、实验内容 （一）、实验报告经指导教师审阅批准后方可进入实验室实验 （二）、将本次实验所需的仪器设备放置于工作台上并检查其是否正常运行，检验正常后将所需型号和技术数据填入到相应的表内（若是在检验中发现 问题要及时调换器件） （三）、按实验前准备的实验步骤实验
直流电动机串电阻起动分析与设计
一、设计题目 直流电动机串电阻起动分析与设计 二、设计任务 一台Z4他励直流电动机，P aN=200kW，U aN=440V，I aN =497A，n N =1500r/min，Ra=0.076Ω。 采用分级起动，起动电流最大值不超过2I aN，试求各段电阻值，并求切除电阻时的瞬时转速和电动势，并做出机械特性图，对起动特性进行分析。 摘要 此文主要围绕他励直流电动机电枢回路串电阻分级起动设计方案进行分析，首先对直流电动机的基本工作原理以及其基本结构进行简单介绍，之后对直流电机的机械特性进行分析，主要分析了电枢回路串电阻时的人为机械特性、降低电源电压时的人为机械特性以及减弱励磁磁通时的人为机械特性。对他励直流电动机的降低电枢电压起动以及增加电枢电阻起动进行分辨，最后进行电枢回路串电阻启动过程分析及其计算，最后设计了他励直流电动机电枢回路串电阻分级起动方案。 关键词：他励直流电动机电枢串电阻启动机械特性
目录 1直流电动机的基本工作原理 (1) 2直流电动机的基本结构 (1) 2.1定子部分 (1) 2.2转子部分 (2) 2.3直流电机的铭牌数据 (2) 3直流电机的励磁方式 (3) 4直流电动机特点 (4) 5直流电机的机械特性 (4) 5.1电枢回路串电阻时的人为机械特性 (4) 5.2降低电源电压时的人为机械特性 (4) 5.3减弱励磁磁通时的人为机械特性 (5) 6他励直流电动机 (6) 6.1他励直流电动机的机械特性 (6) 6.2机械特性方程式 (6) 6.3固有机械特性与人为机械特性 (7) 7他励直流电动机的起动 (7) 7.1降低电枢电压起动 (8) 7.2增加电枢电阻起动 (8) 7.2.1电枢回路串电阻启动过程分析 (8) 7.2.2电枢回路串电阻起动电阻的计算 (9) 8他励直流电动机电枢回路串电阻起动设计方案 (10) 结论 (12) 参考文献 (14)
直流电动机串联电阻启动的matlab模型分析
直流电动机串联电阻启动的模型（计算+仿真） 电动 参数如下： 17,220,3000/min N N N P kw U V n r ===，电枢回路电阻0.087a R =Ω，电感0.0032a L H =,励磁回路电阻0.087F R =Ω,电动机的转动惯量20.76.J Kg m = 构建电路模型 参数设置： 1、0.087a R =Ω，0.0032a L H = 2、0.087F R =Ω，励磁电感在恒定磁场控制时取0，即0F L H = 3、互感af L ： 首先电动势常数0.0708.min/N a N e N U R I C V r n -== 600.6762e e K C π == /0.676/1.210.56af e f L K I H ===(220/ 1.21f F I R A ==) 4、20.76.J Kg m = 采用ode45算法既可以得到仿真曲线
从仿真图线上可以看出，直接启动时，启动电路达到2500A，这个值实在是太大了。 为了降低启动电流值，我们采用串联电阻的方式，而且，在这里要求启动过程中，电路要在100-200A之间变化。 1、启动时电路小于200A 1 1 200 N a U R R =-=Ω 此时，我们在电路中先接入 1 1 200 N a U R R =-=Ω，看一下仿真曲线 可以看到在3.5s的时候电流降到了100A，这时候转速达到了1500r/min
2、这个时候需要降低电阻，降到多少呢，计算如下 20.482200 N e a U C n R R -=-=Ω。 这时候我们安排 110.4820.518R =-=Ω，在0-3.5s 接入电路 20.482R =Ω ，在0-10s 接入电路（暂定） 可以看出大概在6s 的时候电路又来到了100A,转速2200r/min 计算： 30.32200 N e a U C n R R -=-=Ω 这个时候我们安排 110.4820.518R =-=Ω在0-3.5s 接入电路
他励直流电动机串电阻三级起动控制设计剖析
《电机与拖动》课程设计 他励直流电动机串电阻三级起动控制设计Separately Excited DC Motor Series Resistance Three Start Control Design
摘要 这篇文章主要解决他励直流电动机串电阻三级起动控制设计问题，设计出可以三级起动的电动机。本文通过理论设计，实验室检验，再纠正的方法，阐述了他励直流电动机的基本结构，工作原理，得到了他励直流电动机的起动方法，通过得到的结论设计出可以三级起动的他励直流电动机。 关键词他励；直流；电阻；起动；三级
Abstract This article mainly solves the separately excited DC motor series resistance three starting control design, design can be a level three starting motor. In this paper, through theoretical design, laboratory tests, and the correction method, elaborated separately excited DC motor's basic structure, working principle, got him excited DC motor starting method, the conclusion can be developed through three grade starting of separately excited DC motor. Keywords ：excitation;DC;resistance;starting; three
直流电动机的起动转矩计算公式
. 二轮车启动电机开启转矩多少点的解析 按照一般直流电动机的起动转矩计算公式Tst=pN2Πa5Ist=CT5Ist其中：Tst―起动转矩（Nm）；p―电机极对数；N―电机总导体数；a―电机支路对数；5―起动时每极下的磁通（Wb）；Ist―起动电流（A）；CT―转矩常数。 对于已制成的电机，p、N、a均为常数，因而Tst∝5Ist，对于Ist相近时，电枢反应作用相近，磁通可以认为近似不变，所以Tst∝Ist。从上面试验数据可见第一次和第三次Ist近似相同，但起动转矩却有一定的差距，Tst1Tst3=0.85，从而出现了实测与计算的误差。分析出现上述起动转矩大小点问题，我们可以从直流电机电磁转矩计算公式的推导进行分析，从而得出定转子位置对起动转矩的影响。 在一般直流电机电磁转矩计算公式Tem=CT5Ia的推导过程中，忽略了齿槽的影响，假定转子绕组沿圆周均匀分布。而在摩托车起动电机中，由于体积小，转子外径小，转子上槽数较少，在这台125二极起动电机中，转子槽数为12槽，每槽内导体数为20，此外由于起动电机起动电流大，交轴电枢反应强烈，使得气隙下磁场畸变严重，气隙下各点磁密不相同，转子导体在各处所受力不同，因而若假定转子绕组沿圆周均匀分布则有一定误差。 精确的计算应求出每个槽内导体所受的力矩，再将整个转子上导体所受力矩相加即为电机的电磁转矩。 设某槽内导体数为NC，该槽所在处的磁密为Bx，则该槽内导体所产生的电磁转矩为Tz=NcBxLia其中：Bx―导体所在处磁密；L―导体有效长度；ia―导体中的电流。若转子槽数为Z2，则整个转子产生的转矩为Tem=∑Z2i=1NcBxLia由此可见，由于定转子位置不同，转子各槽中导体所在的气隙磁密不同，则产生的电磁转矩不同，从而出现了起动转矩的大小点问题。 结束从上可见，由于起动电机转子槽数小，起动电流大，电枢反应较强，气隙磁场畸变严重，使得定转子位置不同时起动转矩不同，因而在设计电机时，应考虑上述影响，使得Tstmin大于发动机对起动转矩的要求，才能确保在转子任何位置时都能起动。经过多次对多台125起动电机的测量，发现其起动转矩误差约在10%～20%左右，因而起动转矩设计时也应考虑20%左右的裕度，当然，该裕度主要与电枢反应影响的强弱和转子槽数多少有关。此外可通过一定措施来削弱电枢反应影响，比如增大机座磁密，使其接近饱和，或者增大磁钢的厚度，以增大电枢磁路磁阻，从而降低电枢反应的作用，减小气隙磁场的畸变，以克服起动转矩的大小点问题，满足起动要求。 （此文转自一览电机英才网） 精选范本
六直流电动机的起动
实验六直流电动机的起动 一．实验目的 1．学习《电机与拖动》实验的基本要求及安全操作注意事项。 2．掌握直流电机实验中所用的电机、仪表、变阻器等组件及使用方法。 3．熟悉他励电动机（即并励电动机按成他励方式）的接线、起动、改变电机转向与调速的方法。 二．预习要点 1．正确使用仪器、仪表。特别是电压表、电流表的量程选择。 2．直流他励电动机起动时，为什么在电枢回路中需要串联起动变阻器？不连接会产生什么后果？ 3．直流电动机起动时，励磁回路连接的磁场变阻器应调至什么位置？为什么？若励磁回路断开造成失磁时，会产生什么后果？ 4．直流电动机调速及改变转向的方法。 三．实验项目 1．了解电机教学实验台中直流稳压电源、涡流测功机、变阻器、多量程直流电压表、电流表、毫安表及直流电动机的使用方法。 2．用伏安法测直流电动机和直流发电机的电枢绕组的冷态电阻。 3．直流他励电动机的起动，调速及改变转向。 四．实验设备及仪器 1．教学实验台主控制屏 2．电机导轨及测功机、转速转矩测量（NMEL-13） 3．直流并励电动机M03 4．直流电机仪表、电源（NMEL-18） 5．电机起动箱（NMEL-09） 6．直流电压、毫安表、安培表 五．实验内容及操作步骤图6-1测电枢电阻接线图1．在控制屏上按次序悬挂NMEL-13、NMEL-09组件。 2．用伏安法测电机电枢的直流电阻，接线原理图见图6-1。 U：可调直流稳压电源（NMEL-18）R：3000Ω磁场调节电阻（NMEL-09）
V ：直流电压表 A ：直流安培表 M ：直流电机电枢 （1）经检查接线无误后，逆时针调节磁场调节电阻R 至最大。直流电压表量程选为20V 档，直流电流表量程选为200mA 档。 （2）按顺序按下主控制屏绿色“闭合”按钮开关，可调直流稳压电源的船形开关以及复位开关，建立直流电源，并调节直流电源至100V 输出。 调节磁场调节电阻R 使电枢电流达到50mA ，测取电枢两端电压U a 和流过电枢的电流I a ，填入表6-1。 （3）增大磁场调节电阻R （逆时针旋转）使电流分别达到40mA 和30mA ，测取三组数据，填入表6-1。 取三次测量的平均值作为实际冷态电阻值Ra=（R a1+R a2+R a13）/3。 表6-1 室温 ℃ （由实验测得电枢绕组电阻值，此值为实际冷态电阻值，冷态温度为室温。按下式换算到基准工作温度时的电枢绕组电阻值： R aref =R a a ref θθ++235235 式中R aref ：换算到基准工作温度时电枢 绕组电阻。 R a ：电枢绕组的实际冷态电阻。 θref ：基准工作温度，对于E 级绝缘为75℃。 θa ：实际冷态时电枢绕组的温度。 3．直流电动机的起动 R 1：电枢调节电阻；R f ：磁场调节电阻； M ：直流并励电动机M03； G ：涡流测功机 图6-2直流他励电动机接线图 测功机加载控制位于NMEL-13，由“转矩设定”电位器进行调节。实验开始时，将NMEL-13“转速控制”和“转矩控制”选择开关板向“转矩控制”，“转矩设定”电位器逆时针旋到底。可调直流稳压电源和直流电机励磁电源均位于NMEL-18。 （1）按图6-2接线，检查M 、G 之间是否用联轴器联接好，电机导轨和NMEL-13的连接线是否接好，电动机励磁回路接线是否牢靠，仪表的量程，极性是否正确选择。 （2）将电机电枢调节电阻R 1调至最大，磁场调节电阻调至最小，转矩设定电位器（位