项目六 直流电动机基本控制线路(课件）-《工厂电气控制设备》同步教学（中国水利水电出版社）

31 May 2024 6.1　并励直流电动机基本控制线路 项目六 直流电动机基本控制线路 6.2　串励直流电动机基本控制线路 31 May 2024 6.1.1 启动控制线路 　　直流电动机常用的启动方法有两种： 　 一是电枢回路串联电阻启动； 　 二是降低电源电压启动。 6.1　并励直流电动机基本控制线路 31 May 2024 1. 手动启动控制线路 四点式启Z型启动变阻器RS的外形如下页图6‐1所示。 并励直流电动机手动启动控制电路如下页图6‐2所示。 图6‐1 启Z型启动变阻器RS的外形图 图6‐2 并励直流电动机手动启动控制电路图 0～5—分段静触头 6—电磁铁 7—弧形铜条 8—手轮 9—衔铁 10—恢复弹簧 31 May 2024 2. 自动启动控制线路 并励直流电动机电枢回路串电阻二级启动电路如图6‐3所示。 图6‐3 并励直流电动机电枢回路串电阻二级启动电路图 31 May 2024 工作原理： 停止时，按下SB2即可。 31 May 2024 并励直流电动机串电阻启动更加完善的控制线路如图6‐4所示。 图6‐4 并励直流电动机串电阻启动更加完善的控制线路图 31 May 2024 6.1.2 正反转控制线路 直流电动机反转有两种方法： 一是电枢反接法，即改变电枢电流方向，保持励磁电流方向不变； 二是励磁绕组反接法，即改变励磁电流方向，保持电枢电流方向不变。 31 May 2024 在实际应用中，并励直流电动机的反转常采用电枢反接法来实现。 并励电动机正反转控制的电路如图6‐5所示。 图6‐5 并励电动机正反转控制的电路图 31 May 2024 注意：电动机从一种转向变为另一种转向时，必须先按下停止按钮SB3。使电动机停转后，再按相应的启动按钮。 工作原理： 31 May 2024 6.1.3 制动控制线路 直流电动机的制动方法也有机械制动和电力制动两大类。 机械制动常用的方法是电磁抱闸制动器制动； 电力制动常用的方法是能耗制动、反接制动和再生发电制动三种。 31 May 2024 1. 能耗制动控制线路 图6‐6 并励直流电动机单向启动能耗制动控制电路图 能耗制动是指维持直流电动机的励磁电源不变，切断正在运转的电动机电枢的电源，再接入一个外加制动电阻， 组成回路，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。 并励直流电动机单向启动能耗制动控制电路如左图图6‐6所示。 31 May 2024 工作原理： 串电阻单向启动运转：合上电源开关QF，按下启动按钮SB1，电动机M接通电源进行串电阻二级启动运转。 能耗制动停转： 31 May 2024 2. 反接制动控制线路 反接制动是利用改变电枢两端电压极性或改变励磁电流的方向，来改变电磁转矩方向，形成制动力矩，迫使电动机迅速停转。 并励直流电动机的反接制动是把正在运行的电动机的电枢绕组突然反接来实现的。 采用反接制动时应注意以下两点： 一是电枢绕组突然反接的瞬间，会在电枢绕组中产生很大的反向电流，易使换向器和电刷产生强烈火花而损伤，故必须在电枢回路中串入附加电阻以限制电枢电流，附加电阻的大小可取近似等于电枢的电阻值； 二是当电动机转速等于零时，应及时准确可靠地断开电枢回路的电源，以防止电动机反转。 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 31 May 2024 并励直流电动机双向启动反接制动控制电路图6‐7所示。 其中，KV是电压继电器；KA是欠电流继电器； R1和R2是二级启动电阻；RB是制动电阻； R是励磁绕组的放电电阻。 图6‐7 并励直流电动机双向启动反接制动控制电路图 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 31 May 2024 工作原理： 正向启动运转： 31 May 2024 反接制动： 3. 再生发电制动 再生发电制动是指电动机处于发电机状态运行，只适用于当电动机的转速大于空载转速n0 的场合。 31 May 2024 1.4 调速控制线路 电动机的调速是指在电动机的机械负载不变的条件下改变电动机的转速。 调速有机械调速、电气调速以及机械电气配合调速几种方式。 机械调速是人为改变机械传动装置的传动比，从而改变生产机械的运行速度. 电气调速是通过改变电动机的机械特性来改变电动机的转速。 直流电动机的调速可通过三种方法来实现： 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。 17 31 May 2024 1. 电枢回路串电阻调速 并励直流电动机电枢电路串接电阻调速原理如图6‐8所示。当电枢电路串接电阻RP后，电动机的转速为： 当电源电压U及主磁通Φ保持不变时，调速电阻RP 增大，则电阻压降Ia（Ra+ RP ）增加，电动机转速n下降；反之，转速上升。 这种调速方法只能使电动机的转速在额定转速以下范围内进行调节，故其调速范围不大，一般为1.5∶1。 31 May 2024 2. 改变主磁通调速 图6‐8 并励直流电动机电枢电路 图6‐9 并励直流电动机改变主磁通 串接电阻调速原理图 调速原理图 改变主磁通调速是通过改变励磁电流的大小来实现的，为此，在励磁电路中串接一变阻器RP（其电阻为RP ），并励直流电动机改变主磁通调速原理如图6‐9所示。 由于并励直流电动机在额定运行时，磁路已稍有饱和，所以改变主磁通调速法，只能用减弱励磁的方式来实现调速（称弱磁调速），即电动机转速只能在额定转速以上范围内进行调节。 31 May 2024 　　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： 　　一是具有较大的启动转矩，启动性能好。 　　二是过载能力较强。 注意：串励电动机使用时，切忌空载或轻载启动及运行。 6.2 串励直流电动机基本控制线路 31 May 2024 6.2.1 启动控制线路 串励电动机和并励电动机一样，常采用电枢回路串联启动电阻的方法进行启动，以限制启动电流。 1. 手动启动控制线路 串励电动机串接启Z型启动变阻器手动启动控制电路如图6‐11所示。其启动方法与并励电动机相同。 图6‐11 串励电动机串接启Z型启动 图6‐12 串励电动机串电阻二级启动电路图 变阻器手动启动控制电路图 31 May 2024 2. 自动启动控制线路 串励电动机串电阻二级启动电路如图6‐12所示。 工作原理:首先合上电源开关QF → KT1线圈得电 → KT1延时闭合的常闭触头瞬时断开 → 使接触器KM2、KM3处于断电状态 → 保证电动机启动时串入全部电阻R1、R2. 停止时，按下停止按钮SB2即可。 31 May 2024 6.2.2 正反转控制线路 串励电动机正反转控制的电路如下页图6‐13所示。 图6‐13 串励电动机正反转控制的电路图 31 May 2024 工作原理如下： 合上电源开关QF → KT线圈得电 → KT延时闭合的常闭触头瞬时分断 →KM3处于断电状态 → 保证电动机M串接电阻R启动。 停止时，按下停止按钮SB3即可。 31 May 2024 2.3 制动控制线路 串励电动机电力制动的方法：能耗制动、反接制动。 1. 能耗制动 串励直流电动机的能耗制动分为自励式和他励式两种。 自励式能耗制动是指当电动机断开电源后，将励磁绕组反接并与电枢绕组和制动电阻串联构成闭合回路，使惯性运转的电枢处于自励发电状态，产生与原方向相反的电流和电磁转矩，迫使电动机迅速停转。 31 May 2024 工作原理：串电阻启动运转： 合上电源开关QF，时间继电器KT线圈得电，KT延时闭合的常闭触头瞬时分断。按下启动按钮SB1，接触器KM1线圈得电，KM1触头动作，使电动机M串电阻R启动后并自动转入正常运转。 31 May 2024 图6‐14 串励电动机自励式能耗制动控制电路图 　 自励式能耗制动设备简单，在高速时制动力矩大，制动效果好。但在低速时制动力矩减小很快，制动效果变差。 31 May 2024 图6‐15 串励电动机他励式能耗制动原理图 图6‐16 小型串励电动机他励式能耗制动 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　控制电路图 　 他励式能耗制动原理图如图6‐15所示。 　 小型串励直流电动机作为伺服电动机使用时，采用的他励式能耗制动控制电路如图6‐16所示。 31 May 2024 2. 反接制动控制线路 图6‐17 串励电动机转速反 向法制动原理图 串励电动机的反接制动可通过以下两种方式来实现： 一是位能负载时转速反向法； 二是电枢直接反接法。 位能负载时转速反向法就是强迫电动机的转速反向，使电动机的转速方向与电磁转矩的方向相反，以实现制动。如右图图6‐17所示。 　　电枢直接反接法，就是切断电动机的电源后，将电枢绕组串入制动电阻后反接，并保持其励磁电流方向不变的制动方法。 　　注意：采用电枢反接制动时，不能直接将电源极性反接，否则，由于电枢电流和励磁电流同时反向，起不到制动作用。 31 May 2024 图6‐18 串励电动机反接制动自动控制电路图 　图6‐18中的AC是主令控制器，用来控制电动机的正反转； 　KA是过电流继电器，用来对电动机进行过载和短路保护； 　KV是零压保护继电器；KA1、KA2是中间继电器；R1、R2是启动电阻；RB是制动电阻。 　　　 31 May 2024 6.2.4 调速控制线路 串励电动机的电气调速方法与他励和并励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，在大型串励电动机上，常采用在励磁绕组两端并联可调分流电阻的方法进行调磁调速；在小型串励电动机上，常采用改变励磁绕组的匝数或接线方式来实现调磁调速。以上几种调速方法的控制线路及原理与他励或并励电动机基本相似，读者可参照前面的内容自行分析，在此不再详述。 $$