1.3 直流电动机的起动、反转和制动（课件）-《电机与电气控制技术》同步教学（哈尔滨工程大学出版社）

项目一 直流电机的应用与维护 1 目 录 CONTENTS 任务一 认识直流电机 任务二 直流电动机的调速 任务三 直流电动机的起动、反转和制动 任务四 直流电动机的使用、维护与检修 2 任务三 直流电动机的起动、反转和制动 3 任务分析 使用电动机时,首先碰到的问题是怎样使它起动起来。要使电动机起动的过程达到最优,主要应考虑以下几个方面的问题:起动电流的大小;起动转矩的大小;起动设备是否简单。电动机驱动的生产机械,常常需要改变运动方向,如起重机、刨床、轧钢机等,这就需要电动机能快速地实现正反转运行。某些生产机械除了需要电动机提供驱动力矩外,还要电动机在必要时提供制动力矩,以便限制转速或快速停车。例如,电车下坡和刹车时,起重机下放重物时,机床反向运动开始时,都需要电动机进行制动。因此,掌握直流电动机起动、反转和制动的方法,对电气技术人员是很重要的。 任务三 直流电动机的起动、反转和制动 4 任务目标 了解直流电动机起动时存在的问题; 掌握直流电动机常用的起动方法; 掌握直流电动机的反转方法; 熟悉直流电动机的制动方法; 学会直流电动机常用起动、反转和制动方法的操作。 任务三 直流电动机的起动、反转和制动 5 知识链接 一、他励直流电动机的起动 任务三 直流电动机的起动、反转和制动 6 1.生产机械对直流电动机的起动的要求 2.起动条件 3.起动方法 电动机要工作时,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的,由静止状态到稳定运行状态的过程称为起动。电动机在起动过程中,电枢电流、电磁转矩、转速都随时间变化,起动是一个过渡过程。开始起动的一瞬间,转速等于零,这时的电枢电流称为起动电流,用Ist表示;对应的电磁转矩称为起动转矩,用Tst表示。 任务三 直流电动机的起动、反转和制动 7 1.生产机械对直流电动机的起动的要求 生产机械对直流电动机的起动有下列要求: (1)起动转矩足够大,这样电动机才能顺利起动。 (2)起动电流不可太大。 (3)起动设备操作方便,起动时间短,运行可靠,成本低廉。 任务三 直流电动机的起动、反转和制动 8 2.起动条件 (1)Ist≤(2~2.5)IN,换向最大电流为(2~2.5)IN。 (2)Tst≥(1.1~1.2)TN。 任务三 直流电动机的起动、反转和制动 9 3.起动方法 任务三 直流电动机的起动、反转和制动 10 1)全压起动 2)减压起动 3)电枢回路串电阻起动 1)全压起动 全压起动是将直流电动机的电枢上直接加上额定电压的起动方式。起动瞬间电动机转速n=0,电枢绕组感应电动势Ea=CeΦn=0,由电动势平衡方程U=Ea+IaRa 可知: 起动电流Ist为 起动转矩Tst为 任务三 直流电动机的起动、反转和制动 11 任务三 直流电动机的起动、反转和制动 12 从例1-6可以看出,由于电枢电阻阻值很小,额定电压下直接起动的起动电流很大,通常可达额定电流的10~20倍,起动转矩也很大。过大的起动电流引起电网电压下降,影响其他用电设备的正常工作,同时电动机自身的换向器产生剧烈的火花。过大的起动转矩可能会使轴上受到不允许的机械冲击,所以全压起动只限于容量很小的直流电动机。 对于常规的他励电动机,为了限制起动电流,可以采用减压起动和电枢回路串电阻的起动方法。起动前,应将励磁回路的可变电阻调至零,使励磁电流最大,以保证励磁磁通为最大值,这样在电枢电流不太大时能产生足够大的起动转矩。 任务三 直流电动机的起动、反转和制动 13 2)减压起动 减压起动是起动前将施加在电动机电枢两端的电源电压降低,以减小起动电流。为了获得足够的起动转矩(Tst>TL),起动时电流通常限制在(1.5~2)IN 内,则起动电压应为 随着转速的上升,电动势也逐渐增大,起动转矩减小。为使保持在范围,即保证有足够大的起动转矩,起动过程中电路电压U 必须不断升高。直到电压升至额定电压,电动机进入稳定运行状态,起动过程结束。随着电力电子技术的发展,目前多用晶闸管整流装置自动控制起动电压。 任务三 直流电动机的起动、反转和制动 14 3)电枢回路串电阻起动 电枢回路串电阻起动时,电源电压为额定值且恒定不变,在电枢回路中串接一起动电阻,以达到限制起动电流的目的。 任务三 直流电动机的起动、反转和制动 15 任务三 直流电动机的起动、反转和制动 16 二、他励直流电动机的反转 任务三 直流电动机的起动、反转和制动 17 1.改变励磁电流方向 2.改变电枢电压极性 任务一曾讨论到要使电动机反转,必须改变电磁转矩的方向,而电磁转矩的方向由磁通方向和电枢电流的方向决定。所以,只要将磁通和电枢电流任意一个参数改变方向,电磁转矩即改变方向。在自动控制