专题四十 直流电动机的启动和反转（课件）-河南省对口招生《电压与变压器》（第5版）(高教社）专题复习讲练测

专题四十 直流电动机的启动和反转 《电压与变压器》（第5版） 高教社 考纲解读 知识点梳理和重点概念复习 真题或常考题讲解 内容归纳小结 考纲解读--常见考点 1.直流电动机三种启动方法（全压、变阻器、降压）的操作流程、优缺点及适用场景，如全压启动仅适用于小型电机。 2.启动电流的计算逻辑，包括直接启动电流公式及变阻器启动时串联电阻的阻值计算方法。 3.直流电动机反转的两种原理（改变励磁或电枢电流方向）及实际中优先选择改变电枢电流的原因。 4.降压启动中励磁绕组电压的特殊要求（需立即加额定值）及未满足时的后果（启动失败）。 01 02 03 考纲解读--考试要求 理解反转的两种原理，能解释实际中优先改变电枢电流方向的原因（励磁绕组自感大易损开关）。 会计算直接启动电流和变阻器启动时的串联电阻，明确公式中各参数的含义。 能准确描述三种启动方法的操作步骤，如全压启动需先合励磁开关再合电枢开关。 考查不同启动方法的优缺点、适用场景或反转的正确操作。 选择题 简答题 给定额定参数，计算直接启动电流或变阻器启动时需串联的电阻阻值。 实操分析题 简述直流电动机反转的两种方法及实际中常用哪种的原因。 考纲解读--易考题型 知识点梳理和重点概念复习--知识点思维导图 知识点梳理和重点概念复习 直流电动机从接通电源开始，转子转速由静止升高到额定值的过程，称为启动过程。启动过程中，不但转速变化，电流、转矩也在变化。直流电动机有全压启动、变阻器启动和降压启动三种方法。 1.全压启动 全压启动就是将电动机直接接到额定电压的电源上启动。图7-41所示为并励电动机的全压启动接线图，启动时先合励磁开关S1,以建立起磁场，然后合电枢开关S2进行启动。 知识点梳理和重点概念复习 并励电动机全压启动过程时电流与转速的关系曲线如图7-42所示。合闸后，电流i。很快上升到IsrR=U/R,产生启动转矩Ts,在启动转矩作用下，电动机开始转动并产生反电动势-E。随着转速n升高，-E逐渐增大，电流i。开始下降，电磁转矩也开始下降，于是转速缓慢上升，直到转矩与负载转矩相等时，转速才稳定下来，启动过程结束。 知识点梳理和重点概念复习 全压启动的优点是不需要其他设备、操作简便，缺点是启动电流大、启动转矩大、对工作机械冲击较大、对电网影响较大，只适用于小型电动机。 2.变阻器启动 变阻器启动就是在启动时，将一组启动变阻器Rs串入电枢回路，以限制启动电流，待转速上升以后，再逐段将启动电阻切除，采取此法启动时的启动电流为(7-30) 只要Rs的数值选择适当，就能将启动电流限制在允许值范围内，一般限制在额定电流的2.5倍。 变阻器启动广泛应用于各种中小型直流电动机中，其优点是能根据需要限制启动电流；其缺点是变阻器较笨重，启动过程中消耗很多电能。 知识点梳理和重点概念复习 3.降压启动 降压启动就是在启动时通过暂时降低电动机供电电压的方法，来限制启动电流。降压启动要有一套可变电压的直流电源。目前不少场合已经采用晶闸管电路作为直流电动机的可调电源。电枢回路不必串联启动变阻器，直接与可调电源连接。使电压从零升至额定值，完成启动过程。但要注意，对励磁绕组的电压一开始就要加到额定值，否则启动电流仍很大，启动转矩却很小，以至不能启动。 知识点梳理和重点概念复习 二、直流电动机的反转 使用直流电动机的许多设备，常常要求电动机既能正转，又能反转，如龙门刨床工作台的往复运动、电车的前进和后退等。直流电动机的电磁转矩是由主磁通和电枢电流相互作用而产生的，改变其中任意一个的电流方向，就可以改变电磁转矩的方向。所以要使直流电动机反转的方法有两种：①保持电枢两端电压极性不变，把励磁绕组反接，使通过的励磁电流方向改变；②保持励磁绕组电流方向不变，把电枢绕组反接，使通过它的电流反向。如果两电流方向同时改变，则电动机旋转方向不变。 知识点梳理和重点概念复习 由于并励电动机的励磁绕组匝数很多，电感比较大，励磁电流方向改变时，会在绕组中产生很大的自感电动势，在开关处产生火花，损坏开关。实际上，一般都采用改变电枢电流方向的办法来改变电动机的旋转方向。 常考习题练习与讲解--选择题 1.下列关于全压启动的说法，正确的是（ ） A.启动电流小 B.适用于大型电动机 C.需串联启动电阻 D.操作简便无需额外设备 答案：D 解析：全压启动直接接额定电压，无需额外设备，操作简便，但启动电流大，仅适用于小型电动机，无需串联电阻。 常考习题练习与讲解--选择题 2.变阻器启动时，启动电流一般限制在额定电流的（ ） A.1倍 B.2.5倍 C.5倍 D.10倍 答案：B 解析：变阻器启动通过串联电阻限制电流，通常将启动电流控制在额定电流的2.5倍以内，以保护电机和电网。 常考习题练习与讲解--选择题 3.降压启动中，对励磁绕组的电压要求是（ ） A.与电枢电压同步升高 B.始终为零 C.一开始就加额定值 D.逐步升至额定值 答案：C 解析：降压启动时，励磁绕组电压需立即加额定值，否则会导致启动电流大而转矩小，无法启动。 常考习题练习与讲解--选择题 4.直流电动机反转的方法不包括（ ） A.改变励磁绕组电流方向 B.改变电枢绕组电流方向 C.同时改变两者电流方向 D.改变电源电压大小 答案：D 解析：反转需改变电磁转矩方向，通过改变励磁或电枢电流方向实现，改变电压大小仅影响转速，不改变转向。 常考习题练习与讲解--选择题 5.下列启动方法中，适用于中小型直流电动机的是（ ） A.全压启动 B.变阻器启动 C.降压启动（无可调电源时） D.以上都不对 答案：B 解析：变阻器启动能限制启动电流，广泛应用于中小型直流电动机；全压启动仅适用于小型，降压启动需可调电源。 常考习题练习与讲解--选择题 6.变阻器启动的主要缺点是（ ） A.启动电流过大 B.设备轻便 C.启动过程消耗电能多 D.不适用于中小型电机 答案：C 解析：变阻器启动的优点是可限制电流，缺点是变阻器笨重且启动时电阻消耗大量电能。 常考习题练习与讲解--选择题 7.并励电动机全压启动时，先合励磁开关的目的是（ ） A.减小电枢电流 B.快速建立磁场 C.保护电枢绕组 D.提高启动转矩 答案：B 解析：全压启动先合励磁开关是为了先建立磁场，确保启动时能产生足够转矩，避免无磁场时电枢电流过大。 常考习题练习与讲解--选择题 8.改变电枢电流方向实现反转的原理是（ ） A.改变主磁通方向 B.改变电磁转矩方向 C.改变电源电压极性 D.改变转速大小 答案：B 解析：电磁转矩由主磁通和电枢电流相互作用产生，改变电枢电流方向会改变转矩方向，从而实现反转。 常考习题练习与讲解--填空题 1.直流电动机的启动过程是指转速从____升高到额定值的过程。 答案：静止 解析：启动过程的定义是转子从静止状态开始，转速逐渐上升至额定转速的过程，期间电流、转矩均会变化。 常考习题练习与讲解--填空题 2.变阻器启动时，启动电流的计算公式为IST=____。 答案：U/(Ra+RST) 解析：变阻器启动时，电枢回路串联启动电阻RST，总电阻为电枢电阻Ra与RST之和，故启动电流为电源电压U除以总电阻。 常考习题练习与讲解--填空题 3.降压启动需要一套____的直流电源来实现电压调节。 答案：可变电压 解析：降压启动通过降低供电电压限制启动电流，因此需要能调节电压的直流电源，如晶闸管电路。 常考习题练习与讲解--填空题 4.实际中，并励电动机反转多采用改变____电流方向的方法。 答案：电枢 解析：并励电动机励磁绕组匝数多、电感大，反接时会产生大的自感电动势损坏开关，故实际常用改变电枢电流方向的方法。 常考习题练习与讲解--判断题 1.全压启动适用于所有类型的直流电动机。（ ） 答案：错误 解析：全压启动启动电流大，对电网和机械冲击大，仅适用于小型直流电动机，不适用于大型电机。 常考习题练习与讲解--判断题 2.降压启动时，励磁绕组的电压可以随电枢电压一起逐步升高。（ ） 答案：错误 解析：降压启动时，励磁绕组电压需一开始就加额定值，否则会导致启动电流大而转矩小，无法启动电机。 常考习题练习与讲解--判断题 3.同时改变励磁绕组和电枢绕组的电流方向，直流电动机的旋转方向不变。（ ） 答案：正确 解析：电磁转矩方向由主磁通和电枢电流方向共同决定，两者同时反向时，转矩方向不变，故电机转向不变。 常考习题练习与讲解--判断题 4.变阻器启动时，启动电阻应在转速稳定后全部切除。（ ） 答案：正确 解析：变阻器启动时，随着转速升高，需逐段切除启动电阻，最终在转速稳定时全部切除，避免电阻消耗电能。 常考习题练习与讲解--简答题 1.简述全压启动的优缺点。 答案：优点是无需额外设备，操作简便；缺点是启动电流大，对工作机械冲击大，对电网影响大，仅适用于小型电动机。 常考习题练习与讲解--简答题 2.说明变阻器启动时限制启动电流的原理。 答案：变阻器启动时，在电枢回路串联启动电阻RST，增大了电枢回路总电阻。根据欧姆定律，启动电流IST=U/(Ra+RST)，总电阻增大使电流减小，从而限制启动电流。 常考习题练习与讲解--简答题 3.为何降压启动时励磁绕组需加额定电压？ 答案：降压启动若励磁绕组电压未达额定值，主磁通会减小。电磁转矩与主磁通成正比，磁通减小会导致启动转矩过小，无法带动负载启动，故需加额定电压保证足够转矩。 常考习题练习与讲解--简答题 4.实际中并励电动机反转多采用改变电枢电流方向的原因是什么？ 答案：并励电动机励磁绕组匝数多、电感大，反接时会产生很大的自感电动势，在开关处产生火花损坏开关。而改变电枢电流方向无此问题，故实际中多采用这种方法。 课堂小结 重点复习知识点： 1.启动方法：掌握全压、变阻器、降压三种启动方法的操作、优缺点及适用场景，重点区分各自的电流控制方式和应用范围。 2.启动计算：理解直接启动电流（U/Ra）和变阻器启动串联电阻的计算逻辑，明确参数含义及限制倍数（2.5倍额定电流）。 3.反转原理：牢记两种反转方法（改变励磁或电枢电流方向），重点理解实际中优先选择改变电枢电流方向的原因（励磁绕组自感问题）。 4.关键注意点：降压启动时励磁绕组需加额定电压，启动过程中电流、转矩随转速的变化规律，确保理论与实际应用结合。 阅读相关教材和课堂笔记，梳理重点知识点和关键概念。制作复习提纲或思维导图，以帮助理清知识框架和内部逻辑。进行练习题和例题的练习，加深对知识的理解和应用。 感谢 观看 $$