3.4 他励直流电动机的起动和反转（课件）-《电机与电气控制技术》同步精品课堂（机工版·第2版）

《电机与电气控制技术》（第2版）机械工业出版社 同步精品课程——中职专业课 第三章 直流电动机 第四节 他励直流电动机的起动和反转 （第13课时） 知识目标 熟练他励直流电动机的起动方法、起动电流的计算和他励直流电动机反转方法。 能力目标 通过学习他励直流电动机的起动和反转，熟练掌握他励直流电动机的起动方法：全压起动、减压起动和电枢回路电阻起动等；理解直流电动机的工作原理；掌握他励直流电动机的反转方法。 情感目标 通过学习他励直流电动机的起动和反转知识，增长同学们的见识，激发同学们对他励直流电动机的求知欲和好奇心。 三维目标 第一章 绪论 导入情景 01 电动机转子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过程称为起动。电动机在启动过程中，电枢电流Ia 、电磁转矩Tem、转速n都随时间变化，是一个过渡过程。开始启动的一瞬间，转速等于零，这时的申枢申流称为启动电流，用 Ist表示，对应的电磁转矩称为启动转矩，用 Tst表示。一般对直流电动机的启动有如下要求: 启动转矩足够大 (Tst> TL电动机才能顺利启动); 启动电流 Ist要限制在一定的范围内; 启动设备操作方便，启动时间短，运行可靠，成本低廉。 新知学习 02 一、起动方法 他励直流电动机的起动方法： 1.全压起动 3.电枢回路串电阻起动 2. 减压起动 新知学习 02 全压启动就是在他励直流电动机的电枢上直接加以额定电压的启动方式，如图1所示。启动时，先合Q1建立磁场，然后合Q2全压启动。启动开始瞬间，由于机械惯性，电动机转速n=0，电枢绕组感应电动势 Ea=CeΦNn=0。 （一）全压起动 图1 他励直流电动机的全压起动 新知学习 02 由电动势平衡方程式可知： （一）全压起动 U=Ea+IaRa 可知 起动电流Ist为 起动转矩Tst为 新知学习 02 由于电枢电阻Ra阻值很小，在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；起动转矩过大可能会使轴上生产机械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。 新知学习 02 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Ist。为了获得足够大的起动转矩，起动时电流通常限制在 (1.5~2.0)IN内，此时起动电压应为 2.减压起动 随着转速n的上升，电动势Ea逐渐增大， Ia相应减小，起动转矩也减小。为使Ist保持在(1.5~2.0) IN范围，即保证有足够大的起动转矩，起动过程中电压U必须逐渐升高直到升至额定电压UN，电动机进入稳定运行状态，起动过程结束。目前多采用晶闸管整流装置自动控制起动电压。 新知学习 02 减压起动方法需要专用电源，投资较大，但起动电流小，起动转矩容易控制，起动平稳，起动能耗小，是一种较好的起动方法。 他励直流电动机降压时的机械特性 新知学习 02 电枢回路串电阻起动是电动机电源电压为额定值且恒定不变时，在电枢回路中串接一个起动电阻 Rst来达到限制起动电流的目的，此时Ist为 3.电枢回路串电阻起动 起动过程中，由于转速n上升，电枢电动势 Ea上升，起动电流Ist下降，起动转矩Tst跟着下降，电动机的加速度作用逐渐减小，致使转速上升缓慢，起动过程延长。如果要在起动过程中保持加速度不变，必须要求电动机的电枢电流和电磁转矩在起动过程中保持不变，即随着转速上升，起动电阻Rst应平滑均匀地减小。常用的做法是把起动电阻分成若干段，起动过程中逐级切除。 新知学习 02 图3-15 为他励直流电动机自动起动电路图，图3-15中Rst4、Rst3、Rst2、Rst1为各级人的起动电阻，KM为电线路接触器，KM1~KM4为起动接触器，通过它们的常开主触头来短接各段电阻。起动过程的机械特性如图 3.16 所示。 新知学习 02 为使电动机起动时获得均匀加速，减少机械冲击，应合理选择各级起动电阻，以使每一级切换转矩数值相同。一般 Tst1为(1.5~2.0) TN ，Tst2为 (1.1~1.3) TN 。 电枢串电阻起动设备简单，操作方便，但能耗较大，它不宜用于频繁启动的大、中型电动机，可用于小型电动机的启动。 小试牛刀 02 练习： 1.电动机转子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过程称为制动。 （ × ） 2.全压启动就是在他励直流电动机的电枢上直接加以额定电压的启动方式。 3.减压起动是起动前将施加在电动机电枢两端的电源电压（