电气工程及其自动化——《电机学》课设报告直流电机综合设计.docx

课设报告专业电气工程及其自动化课程名称课程设计题目名称直流电机综合设计直流电动机综合设计目录一、直流电机的结构二、直流电机的工作原理三、直流电动机综合设计(1)设计题目(2)设计要求(3)任务分配(4)各小组成员设计及仿真方程四、直流电机设计题目五、总结及感想六、参考文献一、直流电机的结构及额定值1、(I)定子：包括主磁极、换向极、机座、端盖、电刷装置等(2)转子：包括电枢铁心、电枢绕组、换向器等2、直流电机的额定值(1)额定功率Pn(单位kw)(2)额定电压Un(单位V)(3)额定电流In(单位A)(4)额定转速nN(单位rmin)(5)额定励磁电压UfN(单位V)二、直流电机的基本理论1、直流电机的励磁方式：他励、并励、串励、复励、连接图分别为下面(a)(b)(c)(d)2、(1)直流电动机电势平衡方程：U=Ea+Ia*Ra+2Us(2)电磁转矩:T=(PN2a兀)Ia,PN2a兀为一个常数，令CT=PN2a则：T=CTIa(3)直流电机的损耗a、机械损耗:包括轴承摩擦、电刷和换向器的摩擦所消耗的功率。b、铁心损耗：对电枢铁心来说、磁场是交变的、必然产生涡流损耗和磁滞损耗、这两种损耗被称为铁心损耗。c、励磁损耗、励磁绕阻中输入功率全部为铜损耗、用Pf表示Pf=U/If=If*If*Rf,Uf为励磁绕组两端的电压、If为励磁电流。d、机械损耗,铁芯损耗和励磁损耗、在电机空载时就已存在、总称为空载损耗。e、负载损耗:指电枢电流在电枢回路中的损耗。f、附加损耗:除上述四种损耗外、还存在一些难以计算和测量的损耗。3、直流电动机的功率平衡方程电磁功率：PM=P2+pm÷pFe+p电动机的功率平衡方程式:P1=P2+pa+pb+pf+pFe+p4=P2+Zp电动机的机械效率:n=P2Pl=(P1p)/Pl=(1p)/Pl三、直流电机综合设计1、设计题目对完全相同的直流电动机和发电机组，让他们的励磁电压均为IlO伏电枢绕组ra=75,已知当发电机不接负载，电动机电枢电压加110伏时，电动机电枢电流为0.12A,绕组的转速为4500转每分钟。2、设计要求(1)求发电机空载时的电枢电压(2)电动机电枢电压为110伏，而发电机接上0.5千欧的负载，求转速n。3、电路仿真用MATLAB对所求结果进行仿真。4、任务分配本组共3人，吴仲延负责计算部分，赵晋亿负责电路设计；卢建平负责电路仿真。四、直流电机设计题目对完全相同的直流电动机和发电机组，让他们的励磁电压均为110伏，电枢绕组为ra=75,已知当发电机不接负载，电动机电枢电压加110伏时，电动机电枢电流为0.12A,绕组的转速为4500转每分钟。1、求发电机空载时电枢电压解：发电机空载时，Ua=Ea因为，Ea发二Ea电则Ea发=Ua-IaRa=Ilo-0.12*75=IOlV因此Ua=IOlV2、电动机电枢电压为110伏，而发电机接上0.5千欧的负载，求转速n。解：发电机接负载后、设电动机的电枢电流为Ia电、发电机的电枢电流为Ia发。可得方程组为Ua电一Ia电Ra=Ia发*(Ra+RL)CTIa电=CTIa发+CT*0.12带入数据得：IlO-Ia电*75=Ia发*(500+75)Ia电=Ia发+0.12A解得：Ia发=0.16A;Ia电=028A贝(J：Ea=Ua-Ia电Ra=89V因此：n空/Ea电空=n负/Ea电负则：n负=n空*Ea电负/Ea电空=4500*89101(rmin)=3965(rmin)ateWJAJ1-45EYF-6”Wa3E2五、总结感想通过本次课程设，让我对直流电动机和发电机都有了深刻的认识，尤其是直流电动机的启动方法及调速方式进行了一次重温，我也学会了如何改变电枢调节电压，并且在这次课程设计中，我们小组成员都各有所长，我擅长计算。因此，在本次课程设计中主要负责计算，并且我对直流电所涉及到的内容进行了复习，原来不懂的知识点，也有所熟练。各小组成员分工明细，我们合作的很愉快，并且完成实验的效率很高。我学会了调节励磁回路电阻，改变励磁电流If调节转速，电枢回路串电阻调节转速这三种方式，并对不同调速方法，电动机功率与转速转矩有了充分了解。通过本次课程设计让我收益良多，从书本上学到了新知识，这让我对电机学这门学科有了更深的了解和认识，自己仍需要提高的是自我的创新思维和部分细节问题。本次实验我们通过MATLAB进行仿真。六、参考文献1阎治安电机学、西安交通大学出版社