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1、项目十项目十 并励直流电动机基本控制电路并励直流电动机基本控制电路学习目标学习目标 知识目标知识目标：v了解直流电动机的特点及分类。v掌握并励直流电动机起动、正反转和调速原理。技能目标技能目标：v能正确安装并励直流电动机起动、调速控制电路。v能正确安装并励直流电动机正反转和制动控制电路。v能根据电路的故障现象进行分析与排除。1课课程程导导入入并励直流并励直流电动机电动机控制电路控制电路 直流电动机具有起动转矩大、调速范围广、调速精度高、能够实现无级平滑调速等一系列优点。直流电动机按励磁方式分为他励、并励、串励和复励四种。如图10-1所示。图10-1 直流电动机的励磁方式a)他励 b)并励 c)
2、串励 d)复励2任务一任务一 并励直流电动机起动、调速电路并励直流电动机起动、调速电路任务二任务二 并励直流电动机正反转及制动电路并励直流电动机正反转及制动电路练习题练习题知识拓展知识拓展 串励直流电动机基本控制电路串励直流电动机基本控制电路任务总览任务总览项目十项目十 并励直流电动机基本控制电路并励直流电动机基本控制电路3任务一任务一 并励直流电动机的起动、调速电路并励直流电动机的起动、调速电路一、并励直流电动机的起动 电动机工作时，转子总是从静止状态开始转动，转速逐渐上升，最后达到稳定运行状态，由静止状态到稳定运行状态的过程称为起动过程。由于直流电动机电枢电阻阻值很小，额定电压下直接起动时
3、，起动电流很大，可达额定电流的1020倍，起动转矩也很大。过大的起动电流将引起电网电压的下跌，影响其他用电设备的正常工作，而电动机自身的换向器也将产生剧烈的火花，同时很大的起动转矩会使轴上受到强烈的机械冲击，严重时将损坏电力拖动系统中的传动装置，所以全压起动只限用于容量很小的直流电动机。4任务一任务一 并励直流电动机的起动、调速电路并励直流电动机的起动、调速电路 直流电动机常用的起动方法有两种：一是电枢回路串电阻起动；二是降低电源电压起动。并励直流电动机常采用的是电枢回路串联电阻起动。1.手动起动控制电路 10KW以下的小容量直流电动机可采用手动起动变阻器。启Z型起动变阻器外形如图10-2所示
4、。它有电压为110V和220V两种系列，电压为110V的启Z型起动变阻器，可用来起动15KW的直流电动机；电压为220V的起动变阻器，可用来起动110KW的直流电动机。图10-2 启Z型起动变阻器外形 5任务一任务一 并励直流电动机的起动、调速电路并励直流电动机的起动、调速电路图10-3 并励直流电动机手动起动控制电路 A1A2为电动机电枢绕组，E1E2为电动机励磁绕组。线路中使用了四点式起动变阻器，它的四个接线端E1、L+、A1和L-，分别与电源、电枢绕组和励磁绕组相连。15-静触头 6-电磁铁 7-弧形铜条 8-手轮 9-衔铁 10-恢复弹簧请分析起动过程62.电枢回路串电阻二级起动控制电
5、路 任务一任务一 并励直流电动机的起动、调速电路并励直流电动机的起动、调速电路图10-4 并励直流电动机电枢回路串电阻起动电路 7二、直流电动机的调速 直流电动机的调速有机械调速、电气调速以及机械电气配合调速三种方法。下面主要介绍直流电动机的电气调速方法。由直流电动机的转速公式：三种电气调速方法：一是电枢回路串电阻调速；二是改变主磁通调速；三是改变电枢电压调速。任务一任务一 并励直流电动机的起动、调速电路并励直流电动机的起动、调速电路8 1.电枢回路串电阻调速 电枢回路串电阻调速是在电枢电路中串接调速变阻器来实现的。这种调速方法的特点是：只能使电动机的转速在额定转速以下范围内进行调节，故其调速
6、范围不大，一般为1.5：1；调速电阻RP长期通过较大的电枢电流，不但消耗大量的电能，而且使机械特性变软，转速受负载影响变化大,所以不经济，稳定性较差；这种调速方法所需设备简单,操作方便，投资少,所以，对于短期工作、功率不太大且机械特性硬度要求不太高的场合仍广泛采用。图10-5 并励直流电动机电枢回路串电阻调速 任务一任务一 并励直流电动机的起动、调速电路并励直流电动机的起动、调速电路9 2.改变主磁通调速 改变主磁通调速是通过改变直流电动机励磁电流大小来实现的。这种调速方法的特点是：由于调速是在励磁回路中进行,功率较小,故能量损失小,控制方便；速度变化比较平滑,但转速只能往上调,不能在额定转速
7、以下调节,故往往只能与其他调速方法结合使用,作为辅助调速；调速范围窄,在磁通减少太多时,由于电枢磁场对主磁场的影响加大,会使电机火花增大,换向困难,最高转速控制在1.2倍额定转速范围以内；在减少励磁调速时,如果负载转矩不变,电枢电流必然增大,要防止电流太大带来的问题。图10-6 并励直流电动机改变主磁通调速 任务一任务一 并励直流电动机的起动、调速电路并励直流电动机的起动、调速电路10 3.改变电枢电压调速 由于电网电压一般是不变的，所以这种调速方法适用于他励直流电动机的调速控制且必须配置专用的直流调压设备。工业生产中，通常采用他励直流发电机作为他励直流电动机电枢的电源，组成直流发电机电动机拖
8、动系统，简称GM系统。这种调速方法的特点是：改变电枢调速时,机械特性的斜率不变,所以调速的稳定性好；电压可作连续性变化,调速的平滑性好,调速范围广；属于恒转矩调速,电动机电压不允许超过额定值,只能由额定值往下降低电压调速；电源设备投资费较大,但电能损耗小,效率高。任务一任务一 并励直流电动机的起动、调速电路并励直流电动机的起动、调速电路11三、并励直流电动机的起动、调速控制电路安装1）通电试车前，要认真检查励磁回路的接线，必须保证连接可靠，以防止电动机运行时出现因励磁回路断路失磁引起“飞车”事故。2）起动时，应使调速变阻器RP短接，使电动机在满磁情况下起动，起动变阻器RS要逐级切换，不可越级切
9、换或一扳到底。3）直流电源若采用单相桥式整流器供电时，必须外接13mH的电抗器。4）通电试车时，必须有指导教师在现场监护，同时做到安全文明生产。如遇异常情况，应立即断开低压断路器QF。特别提示特别提示任务一任务一 并励直流电动机的起动、调速电路并励直流电动机的起动、调速电路12一、并励直流电动机的正反转控制任务二任务二 并励直流电动机正反转及制动电路并励直流电动机正反转及制动电路图10-7 并励直流电动机的正反转控制电路 13二、并励直流电动机的制动控制任务二任务二 并励直流电动机正反转及制动电路并励直流电动机正反转及制动电路1.能耗制动 并励直流电动机的制动方法有机械制动和电力制动。机械制动
10、常用的方法是电磁抱闸制动器制动；电力制动常用的方法有能耗制动、反接制动和回馈制动三种。能耗制动是维持直流电动机的励磁电源不变，只切断直流电动机电枢绕组的电源，再接入一个外加制动电阻，使电枢绕组与外加制动电阻串接构成闭合回路，将机械动能变为热能消耗在电枢和制动电阻上，迫使电动机迅速停转。14任务二任务二 并励直流电动机正反转及制动电路并励直流电动机正反转及制动电路图10-8 并励直流电动机能耗制动控制电路 15任务二任务二 并励直流电动机正反转及制动电路并励直流电动机正反转及制动电路2.反接制动 反接制动是通过改变电枢电流或励磁电流的方向，来改变电磁转矩方向，形成制动力矩，迫使电动机迅速停转。并
11、励直流电动机的反接制动通常是利用改变电枢电流的方向来实现的。图10-9所示为并励直流电动机双向起动反接制动控制电路。3.回馈制动 回馈制动只适用于当电动机的转速大于理想空载转速n0的场合。此时电动机处于发电机状态运行，将发出的电能回馈给电网，电动机处于发电制动状态。16任务二任务二 并励直流电动机正反转及制动电路并励直流电动机正反转及制动电路图10-9 并励直流电动机双向起动反接制动控制电路 17三、并励直流电动机正反转控制电路安装1)通电试车前要认真检查接线是否正确、牢固，特别是励磁绕组的接线；检查各元器件动作是否正常，有无卡阻现象；2)将起动变阻器的阻值调到最大位置，合上低压断路器QF，按
12、下正转起动按钮SB1，用钳形表测量电枢绕组和励磁绕组的电流，观察其大小的变化；同时观察并记下电动机的转向，待转速稳定后，用转速表测其转速。需要停车时按下SB3，并记下自由停车所用的时间t1。3)按下反转起动按钮SB2，用钳形表测量电枢绕组和励磁绕组的电流,观察其大小的变化；同时观察并记下电动机的转向，与2)比较看是否两者相反。否则，应切断电源并检查接触器KM1、KM2主触头的接线正确与否，改正后重新通电试车。任务二任务二 并励直流电动机正反转及制动电路并励直流电动机正反转及制动电路特别提示特别提示18知识拓展知识拓展 串励直流电动机基本控制电路串励直流电动机基本控制电路一、串励直流电动机的起动
13、图10-9 串励直流电动机手动起动控制电路 串励直流电动机与并励直流电动机相比较，主要有以下特点：一是具有较大的起动转矩，起动性能好。二是过载能力强。因此在要求有大的起动转矩、负载变化时转速允许变化的恒功率负载的场合，如起重机、电力机车等，宜采用串励直流电动机。串励直流电动机与并励直流电动机一样，常采用电枢回路串联起动电阻的方法进行起动，以限制起动电流。19知识拓展知识拓展 串励直流电动机基本控制电路串励直流电动机基本控制电路1）电源开关及起动变阻器的安装为只要接近电动机和被拖动的机械，以便在控制室能看到电动机和被拖动机械的运行情况。2）串励直流电动机试车时，必须带29%30%的额定负载，严禁
14、空载或轻载启动运行，而且串励电动机和拖动生产机械之间不要用带传动，以防止带断裂或滑脱引起电动机“飞车”事故。3）调速变阻器RP要和励磁绕组并联。起动前，应把RP的阻值调到最大。调速时，RP的阻值逐渐调小，使电动机的转速逐渐升高，但其最高转速不得超过2000r/min。特别提示特别提示20知识拓展知识拓展 串励直流电动机基本控制电路串励直流电动机基本控制电路二、串励直流电动机的调速 串励直流电动机的电气调速方法与他励和并励直流电动机的电气调速方法相同，即电枢回路串电阻调速、改变主磁通调速和改变电枢电压调速三种方法。其中，改变主磁通调速，在大型串励直流电动机上，常采用在励磁绕组两端并联可调分流电阻
15、的方法进行调磁调速；在小型串励直流电动机上，常采用改变励磁绕组的匝数或接线方式来进行调速。21知识拓展知识拓展 串励直流电动机基本控制电路串励直流电动机基本控制电路三、串励直流电动机的正反转控制 由于串励直流电动机电枢绕组两端的电压很高，而励磁绕组两端的电压很低，反接较容易,所以串励直流电动机的反转常采用励磁绕组反接法来实现。四、串励直流电动机的制动 由于串励电动机的理想空载转速趋于无穷大，所以运行中不可能满足回馈电制动的条件，因此，串励电动机电力制动方法只有能耗制动和反接制动两种。22v知识练习题参考答案知识练习题参考答案1.选择题（1）（10）CBCDA AADCD(11)（20）CBBCB BBABA2.判断题（6）、（7）：其余：练习题23