2.2直流电动机的启动、反转和制动(课件）-《电机与电气控制技术》同步教学（江苏凤凰教育出版社）

任务1 认识及检测直流电动机 任务2 直流电动机的启动、反转和制动 任务3 直流电动机的调速 项目2 控制与检测直流电动机 　　了解直流电机的特点、用途和分类。 　　熟悉直流电机的基本工作原理。 　　了解直流电机铭牌中型号和额定值的含义，掌握额定值的简单计算。 　　掌握直流电动机的常用启动方法。 　　掌握直流电动机的反转方法。 　　掌握直流电动机的三种调速方法。 　　熟悉直流电动机的机械特性。 学习重点 项目2 控制与检测直流电动机 　　一、直流电动机的启动 　　直流电动机从接入电源开始，转速由零上升到某一稳定转速为止的过程称为启动过程或启动。 　　1.启动条件 　　当电动机启动瞬间，n=0，Ea=0，此时电动机中流过的电流叫启动电流Ist，对应的电磁转矩叫启动转矩Tst。为了使电动机的转速从零逐步加速到稳定的运行速度，在启动时电动机必须产生足够大的电磁转矩。如果不采取任何措施，直接把电动机加上额定电压进行启动，这种启动方法叫直接启动。直接启动时，启动电流Ist=UN/Ra，将升到很大的数值，同时启动转矩也很大，过大的电流及转矩对电动机及电网会造成一定的危害，所以一般启动时要对Ist加以限制 知识链接 任务2 直流电动机的启动、反转和制动 　　2.启动方法 　　他励直流电动机常用的启动方法有电枢串电阻启动和降压启动两种。不论采用哪种方法，启动时都应该保证电动机的磁通达到最大值，从而保证产生足够大的启动转矩。 　　（1）电枢回路串电阻启动。 　　启动时在电枢回路中串入启动电阻Rst进行限流，电动机加上额定电压，Rst的数值应使Ist不大于允许值。 一、直流电动机的启动 任务2 直流电动机的启动、反转和制动 　　（2）降压启动。 　　降压启动只能在电动机有专用电源时才能采用。启动时，通过降低电枢电压来达到限制启动电流的目的。为保证足够大的启动转矩，应保持磁通不变，待电动机启动后，随着转速的上升、反电动势的增加，再逐步提高其电枢电压，直至将电压恢复到额定值，电动机在全压下稳定运行。 一、直流电动机的启动 任务2 直流电动机的启动、反转和制动 　　由于生产的需要，常常需要改变电动机的转向。电动机中的电磁转矩是动力转矩，因此改变电磁转矩T的方向就能改变电动机的转向。根据公式T=CTΦIa可知，只要改变磁通Φ或电枢电流Ia这两个量中一个量的方向，就能改变T的方向。直流电动机的反转方法有两种：一种是改变磁通（Φ）的方向，另一种是改变电枢电流的方向。由于磁滞及励磁回路电感等原因，反向磁场的建立过程缓慢，反转过程不能很快实现，故一般多采用后一种方法。 二、直流电动机的反转 任务2 直流电动机的启动、反转和制动 　　电动机的制动是指在电动机轴上加一个与旋转方向相反的转矩，以达到快速停车、减速或稳速。制动可以采用机械方法和电气方法，常用的电气方法有三种：能耗制动、反接制动和回馈制动。在电动机的电气制动过程中，要求迅速、平滑、可靠、能量损耗小，并且制动电流应小于限值。 三、直流电动机的制动 任务2 直流电动机的启动、反转和制动 　　1.能耗制动 　　电动机制动时保持励磁电流不变，将电枢两端从电网断开后，随即接到一个制动电阻Rz上。电动机工作点从A点切换到B点，在B点因为U=0，所以Ia=-Ea/（Ra+Rz），电枢电流为负值，由此产生的电磁转矩T也随之反向，由原来与n同方向变为与n反方向，进入制动状态，电动机减速，工作点沿特性曲线下降，由B点移至O点。在这一过程中，电动机由生产机械的惯性作用拖动，输入机械能而发电，发出的能量消耗在电阻Ra+Rz上，直到电动机停止转动，故称为能耗制动。 三、直流电动机的制动 任务2 直流电动机的启动、反转和制动 　　2.反接制动 　　反接制动分为倒拉反接制动和电枢电源反接制动两种。 　　（1）倒拉反接制动。 　　倒拉反接制动如图所示。电动机原先提升重物，工作于a点，若在电枢回路中串接足够大的电阻，特性变得很软，转速下降，当n=0时（c点），电动机的T仍然小于TL，在位能性负载倒拉作用下，电动机继续减速进入反转，最终稳定地运行在d点。此时n＜0，T方向不变，即进入制动状态，工作点位于第四象限，Ea方向变为与U相同。倒拉反接制动的机械特性方程和电枢串电阻电动运行状态时相同。 三、直流电动机的制动 任务2 直流电动机的启动、反转和制动 三、直流电动机的制动 任务2 直流电动机的启动、反转和制动 　　（2）电枢电源反接制动。 　　电动机原来工作于电动状态下，为使电动机迅速停车，现维持励磁电流不变，突然改变电枢两端外加电压U的极性，此时n、Ea的方向还没有变化，电枢电流Ia为负值，由其产生的电磁转矩的方向也随之改变，进入制动状态。由于加在电枢回路的电压为-（U+Ea）≈-2U，因此，在电源反接的同时，必须串接较大的制动电阻Rz