6.2.6 直流电动机的控制与使用（课件）-《电子与电工技术》同步教学（机工版）

第6章 电动机 6.1 电动机的种类和结构 6.2 直流电动机 6.3 交流电动机 目录 6.2.6 直流电动机的控制与使用 1．起动 起动是电动机接通电源后转速从零到接近稳定转速的过程。起动时，先要有磁场，然后再接入电枢电压。 （1）直流电动机的起动要求 ① 要有足够大的起动转矩。 ② 起动电流不能太大，一般限制在额定电流的1.5～2.5倍范围内。 ③ 起动时间尽可能短。 ④ 起动装置和设备要求简单、经济、可靠。 （2）直流电动机的常用起动方法 ① 直接起动 启动电流很大，启动转矩更大。一般直流电动机是不能直接起动的。直接起动只适用于功率不大于4 kW的电动机。 ② 电枢串电阻起动 为了限制起动电流，常在电枢回路内串联一个可变电阻，在起动过程中随着转速的不断升高及时逐级地将各分段电阻去除，使起动电流限制在某一允许值以内，这种起动方法称为串电阻起动。 ③ 降压起动 起动时先降低电源电压，这样起动电流也随之降低，起动后随着转速的升高，反电动势的增加，再慢慢提高电源电压，直至达到额定值。适用于容量较大的直流电动机。 （3）直流电动机起动时应注意的问题 ① 电动机起动时励磁电路一定要先接通，不能让它断开，而且起动时要满磁。 ② 电动机在有载运行时不能断开励磁回路。 为防止失磁现象发生，在他励式或并励式电动机上要加失磁保护装置。一般在励磁绕组上加失压继电器或欠流继电器，当发生失压或欠流时，主动切断电枢电源，以防烧坏电动机。 2．制动 制动是采取一些措施使电动机尽快停转，或者从高速降到低速运转。 制动 机械制动 电磁制动 能耗制动 反接制动 回馈制动 在能耗制动时，先把电枢绕组从电源处切断后，快速拨向电阻一侧。由于惯性作用，电动机仍将继续旋转，电动机此时变成了发电机。根据左手定则确定磁场对电动机的电磁转矩变成了与转向相反的制动转矩，从而起到了制动作用，如下图所示。 （1）能耗制动 反接制动是指在制动时将电源电路接反以产生反向制动力矩，同时在反向电路中串联一个限流电阻，以防止反向制动时电枢电流过大而烧毁电动机，它一般应用在需要快速减速且频繁正反转的电路上，其电路图如下图所示。 （2）反接制动 在一些特殊情况下，如汽车下坡或起重机吊重物下降时，在下滑力和重力作用下，电动机会变成发电机，把一部分电能反馈到电网中去，电磁转矩变成了阻碍电动机转动的阻力矩，这种制动称为发电回馈制动。它通过适当选择电枢电路中的附加电阻，可以得到相对低的转速，以保证运行安全。 （3）回馈制动 在实际生产中，有时需要电动机能够反向转动。要实现电动机的反转，只要设法改变电磁转矩的方向即可，其方法有两种： 保持定子励磁电流方向不变，改变电枢电流方向 将电枢绕组的两根接线对调 保持电枢电流方向不变，改变定子励磁电流方向 更换电源线 4．调速 直流电动机的调速是指通过改变电动机的电路参数来改变转速。下面以他励式直流电动机为例说明直流电动机的调速方法。调速的依据就是电动机的机械特性公式： 可见，要改变直流电动机的转速，有以下三种方法： ①负载不变时，改变电枢电压U； ②改变定子的励磁磁通 ； ③改变电枢电路的电阻 。 根据机械特性公式可知，当保持定子回路中的励磁磁通不变时，改变电枢电压U，初速度发生变化，斜率不变，调速曲线是一组平行直线，因此就能实现平滑地调节转速。下图为变压调速的电路接线图和机械特性曲线。 （1）改变电枢电压U调速 （2）改变定子的励磁磁通 调速 根据调速特性公式，若保持电枢电压U和电阻 不变，在定子励磁电路中串联一个可变电阻 后，可以改变励磁电流 的大小和励磁磁通 ，从而达到调速的目的。 励磁电流的调节分以下两种情况： 第一种：降低 ，使 ，但在额定情况下，磁通 已接近饱和，再加大 ，对 影响不大，所以这种方法基本不用。 第二种：增大 ，使 ，即通过减少磁通的方法来调速，这也是工业上常用的降磁调速法。它的电路接线图和机械特性如下图所示。 降磁调速电路 降磁调速的机械特性曲线 当负载力矩M、电源电压U和励磁磁通 都保持不变时，在电枢电路中串联一个可调电阻，也能使电动机的转速发生变化。 （3）改变电枢电路的电阻 调速 根据机械特性公式 可知，在电枢中串入电阻后， ， 不变，使 ，即电动机的机械特性曲线变陡（斜率变大），在相同负载力矩M作用下， 。其电路接线图和机械特性曲线如下图所示。 变电阻调速电路 变电阻调速的机械特性曲线 例如，汽车上的空调鼓风机就采用了变电枢电阻的调速方式，如下图所示。 开关处于Ⅰ位时，电枢电路中串入三个电阻，鼓风机低速运行。 开关处于Ⅳ位时，电枢电路中不串联任何电阻，鼓风机以最高速运行。 开关处于Ⅲ位时，电枢电路中串入一个电阻，鼓风机高速运行。 关处于Ⅱ位时，电枢电路中串入两个电阻，鼓风机中速运行。 单相异步电动机由定子、转子、轴承、机壳、端盖等构成，定子上有一个单相工作绕组和一个起动绕组，为了能产生旋转磁场，在起动绕组中还串联了一个电容器。其结构如下图所示。 采用与定子铁心相同的硅钢片冲制，将冲有齿槽的硅钢片叠装后压入转轴。 用不变形的中碳或高碳钢制成，两端装有滑动或滚动轴承，一般小容量的电动机常用含石墨的滑动轴承，其结构简单、噪音较小。 采用铝或铝合金一次性浇铸而成，广泛应用在各种单相异步电动机上。 采用与直流电动机相同的分布式绕组，按叠绕或波绕的方式把线圈的首尾端经换向器连接为一个整体，主要用于单相串励式异步电动机上。 转子 转轴 绕组 笼式 电枢式 铁心 起动时，串接电容C和离心开关S，电容C的接入使两相电流分相，S处于闭合状态，电动机两相起动。当转速达到一定数值时，离心开关S由于机械离心作用而断开，使电动机进入单相运行。 反转 改变电容器串接的位置 电容分相式异步电动机的起动过程 谢谢观看 $$