他励直流电动机启动.doc

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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： 换向片）构成的，每一换向片都与相应的电枢绕组连接，与电枢绕组同轴旋转，并与电刷A、B相接触。若电刷A是正电位，B是负电位，那么在N极范围内的转子绕组ab中的电流从a流向b，在S极范围内的转子绕组cd中的电流从c流向d。转子载流导体在磁场中要受到电磁力的作用，根据磁场方向和导体中的电流方向，利用电动机左手定则判断，图中ab边受力方向是向左，而cd边则向右。由于磁场是对称的，导体中流过的又是相同的电流，所以ab边和cd边所受的电磁力的大小相等，这样转子线圈上受到电磁力F的作用而按逆时针方向旋转。当线圈转到磁极的中性面时，线圈中的电流为零，因此，电磁力也等于零，但由于惯性的作用，线圈继续转动。线圈转过半圈之后，虽然ab与cd的位置调换了，ab转到S极范围内，cd转到N极范围内，但是由于电刷和换向片的作用，转到N极下的cd边中的电流方向也变了，是从d流向c，在S极下的ab边中的电流，则从b流向a，因此，电磁力F的方向仍然不变，转子线圈仍按逆时针方向转动。由此可知，分别在N，S极范围内的导体中的电流方向总是不变的，因此，线圈两边受力方向也不变，这样，线圈就可以按照受力方向不停地旋转。

根据励磁方式的不同，直流电机可分为：他励直流电机、并励直流电机、串励直流电机、复励直流电机。

他励直流电机的励磁绕组与电枢绕组无连接关系，而由其他直流电源对励磁绕组供电的直流电机称为他励直流电机，。图中M表示电动机，若为发电机，则用G表示。永磁直流电机也可看作他励直流电机。
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他励直流电动机的启动
他励直流电动机串电阻启动
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，同时可以做到平滑快速起动，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。
(1) 启动过程分析
（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,电枢串入了全部附加电阻Rk1+Rk2 ,电枢回路总电阻为Ral=ra+Rk1 +Rk2,这时启动电流为 ==，与启动电流所对应的启动转矩为T1，(b)中的曲线1所示。
(a) 电路图 (b) 特性图
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式 T-TL=J
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式中 T——电动机的电磁转矩；
TL——由负载作用所产生的阻转矩；
J——电动机的转动惯量；
由于起动转矩T1大于负载转矩TL，电动机受到加速转矩的作用，转速由零逐渐上升，电动机开始起动。(b)上，由a点沿曲线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KM1闭合，切除一段起动电阻Rk1。b点所对应的电枢电流I2称为切换电流，其对应的电动机的转矩T2称为切换转矩。切除Rk1后，电枢回路总电阻为Ra2=ra+Rk2。这时电动机对应于由电阻Ra2所确定的人为机械特性，(b)中曲线2。在切除起动电阻RK1的瞬间，由于惯性电动机的转速不变，仍为nb，其反电动势亦不变。因此，电枢电流突增，其相应的电动机转矩也突增。适当地选择所切除的电阻值Rk1，使切除Rk1后的电枢电流刚好等于，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KM2闭合，又切除起动电阻Rk2。同理，由d点过度到e点，而且e点正好在固有机械特性上。电枢电流又由突增到，相应的电动机转矩由T2突增到T1。T1> TL，沿固有特性加速到g点T=TL，n=ng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 (或相应的最大转矩T2)及切换电流 (或与之相应的切换转矩T2)都是不变的，这样，使得起动过程有较均匀的加速，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。
起动电阻的计算
(b)中，对a点，有=，即Ra1=，当从曲线1(对应于电枢电路总电阻 Ra1=ra+Rk1+Rk2)转换得到曲线2(对应于总电阻Ra2=ra+Rk2)时，