3.4 直流电动机的控制技术（课件）-高一《电机与电气控制技术》同步精品课堂（人邮版·第2版)

《电机与电气控制技术》（第2版）中国工业出版社及人民邮电出版社 同步精品课程——中职专业课 第3章 直流电动机 3.4直流电动机的控制技术 知识目标 1.理解直流电动机的启动控制原理，包括使用启动电阻或者降压启动器实现电机的起动； 2.掌握直流电动机的反转控制方法，了解如何改变电机的转向； 3.了解直流电动机的调速控制原理，包括电压调速、电流调速和场励调速等方法； 能力目标 1.能够设计和实施直流电动机的启动控制策略，选择合适的启动方法和控制参数； 2.能够选择和实施直流电动机的反转控制方法，实现电机的正反转换； 3.能够设计和实施直流电动机的调速控制方案，满足不同工况下的转速需求； 情感目标 1.培养学生对直流电动机控制技术的兴趣和热情； 2.培养学生创新思维和解决问题的能力，在实践中发现问题并提出解决方案； 3.培养学生对工程实践的责任心和使命感，强化学生的工程师道德和职业素养。 三维目标 导入情景 01 下图所示的是一个直流电动机的实际应用案例 新知学习 02 一、直流电动机的启动控制 1，直接启动 不采取任何限流措施，电枢绕组直接与电源相接的启动方法称直接启动。直接启动瞬间，电动机电枢转速 n-0，电枢电动势 E-0，则此时加额定电压时电枢的启动电流为 电枢电阻的数值通常很小，启动电流常可达额定电流的 1020 倍，超出额定电流这么多的启动电流会在换向器上产生火花而损坏换向器。启动转矩正比于启动电流，所以直接启动时启动转矩也很大，电动机的转轴在直接启动时会受到较大的机械冲击而造成机械性损伤。因此，直接启动方法只允许用于容量很小的直流电动机中。 新知学习 02 2，电枢回路串电阻启动 为限制启动电流，常在电枢回路串入适当的限流电阻 Rst，则启动瞬间的电流为 启动过程中，随着电动机转速的不断升高，可逐渐切除启动电阻，直到正常运行状态时全部切除。需要注意的是:并励直流电动机和他励直流电动机启动和运行时，其励磁绕组要可靠连接，不允许开路情况发生，否则磁通就会接近于零值，造成反电动势为零，导致电枢电流骤增，绕组会因此而烧损。 一、直流电动机的启动控制 新知学习 02 3，降压启动 直流电动机在有可调电源的情况下，可以采用降压启动，以限制启动电流。启动时，以较低的电源电压启动电动机，启动电流便随电压的降低而正比减小。随着电动机转速的上升，反电动势逐渐增大，再逐渐提高电源电压，使启动电流和启动转矩保持在一定的数值上，从而保证电动机按需要的加速度升速。 降压启动方法大多用于直流发电机-电动机组。降压启动虽然需要专用电源，设备投资较大，但它启动平稳，启动过程中能量损耗小，因而得到了广泛的应用。 一、三相异步电动机的电磁转矩 切削运动分析： 新知学习 02 许多生产机械要求电动机能够正、反转运行，如起重机的升、降，龙门刨床的前进与后退等。要改变直流电动机的旋转方向，必须改变电磁转矩的方向，由T=CTΦI2可知，电磁转矩的方向由主磁通和电枢电流共同决定，只要其中一项改变方向，便能使电磁转矩反向，电动机反转。如果同时改变两者的方向，电动机的转向不会改变。 直流电动机的励磁绕组电感较大，换接时会产生很高的自感电压，造成操作的极不安全因此，在实际使用中通常采用的方法是改变电枢电流达到反转目的 二、直流电动机的反转控制、 切削运动分析： 新知学习 02 为了提高生产效率或满足生产工艺的要求，许多生产机械在工作过程中都需要调速。例如车床切削工件时，精加工用高转速，粗加工用低转速轧钢机在轧制不同品种和不同厚度的钢材时，也必须有不同的工作速度。 电力拖动系统可以采用机械调速、电气调速或两者配合起来调速。通过改变传动机构速比的方法称为机械调速，通过改变电动机参数的方法称为电气调 (电气调速包括变电压调速、弱磁调速等)。 三、直流电动机的调速控制 切削运动分析： 新知学习 02 1，变电压调速 电动机的工作电压不允许超过额定电压，因此电枢电压只能在额定电压以下进行调节降低电源电压调速的原理及调速过程可用图 说明。 变压调速过程中，负载转矩不变。当端电压下降时，电枢电流减小，电磁转矩随之减小，使负载转矩大于电磁转矩，转速下降。此时反电动势也随之减小，使电枢电流回升，直到与负载转矩重新平衡。 降压调速时，直流电动机的机械特性硬度不变，能在低速下稳定运行。当电压平滑调节时，可达到无级调速，调速范围广，调压电源可兼作启动电源。鉴于上述优点，电枢回路串电阻的降压启动方法在直流拖动系统中应用广泛。 三、直流电动机的调速控制 切削运动分析： 新知学习 02 额定运行