1、电气控制技术应用课程教学资源建设电气控制技术应用课程教学资源建设 建设院校：建设院校：主要参与企业：主要参与企业：淄博职业学院淄博职业学院山东科明光电科技有限公司山东科明光电科技有限公司海信集团海信集团海尔集团海尔集团山东红卫电机股份有限公司山东红卫电机股份有限公司 应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设淄博职业学院淄博职业学院项目项目3 3 直流电动机控制线路的安装与调试直流电动机控制线路的安装与调试3.1 3.1 直流电动机的结构、原理直流电动机的结构、原理3.2 3.2 直流电动机的拆卸与安装直流电动机的拆卸与安装3.3 3.3 他励直流电动机的启动控制他励直流电动机的
2、启动控制3.4 3.4 他励直流电动机的正反转控制他励直流电动机的正反转控制3.5 3.5 直流电动机的制动控制直流电动机的制动控制3.6 3.6 直流电动机的保护直流电动机的保护3.7 3.7 电动机的安装调试电动机的安装调试3.8 3.8 直流电动机故障处理直流电动机故障处理应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设淄博职业学院淄博职业学院项目项目3 3 直流电动机控制线路的安装与调试直流电动机控制线路的安装与调试一、电机控制技术概念 电机是实现电能和其它形式的能相互转换的装置。广泛用于工农业生产、交通运输、国防工业和日常生活等许多方面。电机的类型很多，分类方法也很多。随着科
3、学技术的发展，出现了许多跨领域、跨学科的综合性学科，电机控制技术就具有这种高度综合的特点。电子技术、微电子技术、计算机技术给予电机系统以新的生命力。电机控制技术涉及到机械学、电动力学、电机学、自动控制、微处理器技术、电力电子学、传感器技术、计算机仿真学、计算机接口技术、软件工程学等等群体技术。3.1 3.1 直流电动机的结构、原理直流电动机的结构、原理 应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设淄博职业学院淄博职业学院项目项目3 3 直流电动机控制线路的安装与调试直流电动机控制线路的安装与调试二、直流电机的结构 直流电动机主要由定子和转子两大部分组成，定子与转子之间有很小的气隙。
4、其结构示意图如图3.1所示。转 轴电 枢 铁 心换 向 磁 极换 向 器电 刷电 枢 绕 组NS(a)(b)图3.1 直流电动机的结构示意图(a)外形；(b)结构示意图 应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设淄博职业学院淄博职业学院项目项目3 3 直流电动机控制线路的安装与调试直流电动机控制线路的安装与调试 1.定子 定子由机座、主磁极、换向磁极、端盖和电刷装置等部分构成，如图3.2所示。端 盖换 向 磁 极主 磁 极机 座电 刷 装 置端 盖图3.2 直流电动机的定子应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设淄博职业学院淄博职业学院项目项目3 3 直流电动机控
5、制线路的安装与调试直流电动机控制线路的安装与调试 机座用来放置主磁极和换向磁极，同时它也是磁路的一部分，起导磁作用，用铸铁或铸钢制成。机座的两边各有一个端盖，端盖的中心是空的，用以装转轴。主磁极由磁极铁心和励磁绕组组成，可以是一对、两对、三对等。当励磁绕组通以直流电时，产生恒定的磁场，改变电源电流的极性即可改变磁场的方向。主磁极铁心一般都采用电磁铁，由直流电流来励磁。只有小直流电机的主磁极才用永久磁铁，这种电机称为永磁直流电机。换向磁极由换向磁极铁心和绕组构成，与主磁极交替放置。它的作用是产生附加磁场，改善换向性能。1kW以下的直流电机一般换向磁极的个数较少或不装换向磁极，超过1kW的直流电动
6、机都装换向磁极。电刷装置的作用是把转子电路与外电路连接起来，由电刷、刷盒、铜丝辫、压紧弹簧等构成。电刷架装在端盖上，可以移动，用以调整电刷的位置。应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设淄博职业学院淄博职业学院项目项目3 3 直流电动机控制线路的安装与调试直流电动机控制线路的安装与调试2.转子转 轴风 扇电 枢 绕 组电 枢 铁 心换 向 器换 向 铜 片云 母图3.3 直流电动机的转子 直流电动机的转子习惯上称为电枢，如图3.3所示，由电枢铁心、电枢绕组、换向器、转轴和风扇等组成。应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设淄博职业学院淄博职业学院项目项目3 3
7、直流电动机控制线路的安装与调试直流电动机控制线路的安装与调试v 电枢铁心与交流电动机一样，也是用硅钢冲压成片叠成的，冲片之间要相互绝缘，表面有许多均匀分布的槽，用来嵌放电枢绕组。电枢铁心是整个磁路的一部分。电枢绕组由多个线圈按一定的规律连接起来，嵌放在电枢铁心的槽内，线圈的两端与换向器按规律连接。电枢绕组是直流电机的电路部分，用来产生感应电动势、感应电流和电磁转矩。v 换向器是直流电机一个比较重要的部件，装在转轴的一端，它与电刷一起将外加的直流电变换成交流电，提供给转子电路。换向器由许多铜质换向片叠成圆柱体，每个换向片套在云母绝缘套筒中，所有套有云母绝缘套的换向片嵌放在金属套筒中，固定成一个整
8、体后浇铸成型。应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设淄博职业学院淄博职业学院项目项目3 3 直流电动机控制线路的安装与调试直流电动机控制线路的安装与调试三、电机控制技术要素(1)被控制的负载；(2)电动机；(3)控制电路。四、直流电动机的类型 按电能转换方式电机分为发电机和电动机。按电源类型电机分为直流电机和交流电机。按运行形式电机分为运动电机和静止电机。应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设淄博职业学院淄博职业学院项目项目3 3 直流电动机控制线路的安装与调试直流电动机控制线路的安装与调试 直流电动机的类型1.他励直流电动机 励磁绕组与电枢绕组采用两个电源
9、供电，各有各的电源开关，没有直接的电联系，如图3.4（a）所示，电枢电流Ia由电枢端电压U决定，而励磁电流If由励磁绕组端电压U1决定。2.并励直流电动机 励磁绕组和电枢绕组并联，采用同一个电源U供电，由一个开关控制，如图3.4（b）所示。其特点是励磁绕组的电压即为电枢电压，电源电流为电枢电流Ia与励磁电流If之和。为了降低损耗，并励直流电动机的励磁电流一般较小，约为电枢电流的5%;为保证足够的磁通，励磁绕组一般导线较细，匝数多，电阻大。应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设淄博职业学院淄博职业学院项目项目3 3 直流电动机控制线路的安装与调试直流电动机控制线路的安装与调试3
10、.串励直流电动机 励磁绕组与电枢绕组串联之后，外接一个直流电源，由一个开关控制，如图3.4（c）所示。其特点是励磁电流If与电枢电流Ia相同，这个电流一般较大，所以串励直流电动机的励磁绕组导线较粗，匝数少，电阻小。4.复励直流电动机 这种电动机中既有串励又有并励，一部分励磁绕组与电枢绕组串联，另一部分励磁绕组再与电枢绕组并联，如图3.4（d）所示。其特点是电动机的主磁通由这两个励磁绕组共同产生。应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设淄博职业学院淄博职业学院项目项目3 3 直流电动机控制线路的安装与调试直流电动机控制线路的安装与调试MIaIfUU1(a)IfMIaU(b)Ia
11、IfMU(c)If2MU(d)Ia If1图3.4 直流电动机的励磁方式(a)他励；(b)并励；(c)串励；(d)复励应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设淄博职业学院淄博职业学院项目项目3 3 直流电动机控制线路的安装与调试直流电动机控制线路的安装与调试五、直流电动机的工作原理 导体受力的方向用左手定则确定。这一对电磁力形成了作用于电枢一个力矩，这个力矩在旋转电机里称为电磁转矩，转矩的方向是逆时针方向，企图使电枢逆时针方向转动。如果此电磁转矩能够克服电枢上的阻转矩（例如由摩擦引起的阻转矩以及其它负载转矩），电枢就能按逆时针方向旋转起来。（如图3.5所示）图3.5 直流电动机
12、的原理模型应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设淄博职业学院淄博职业学院项目项目3 3 直流电动机控制线路的安装与调试直流电动机控制线路的安装与调试 当电枢转了180后，导体cd转到N极下，导体ab转到S极下时，由于直流电源供给的电流方向不变，仍从电刷 A流入，经导体cd、ab 后，从电刷B流出。这时导体cd 受力方向变为从右向左，导体ab 受力方向是从左向右，产生的电磁转矩的方向仍为逆时针方向。（如图3.6所示）图3.6 直流电动机原理模型应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设淄博职业学院淄博职业学院项目项目3 3 直流电动机控制线路的安装与调试直流电动机
13、控制线路的安装与调试 因此，直流电动机的工作原理可总结为：电枢一经转动，由于换向器配合电刷对电流的换向作用，直流电流交替地由导体ab和cd 流入，使线圈边只要处于N 极下，其中通过电流的方向总是由电刷A 流入的方向，而在S 极下时，总是从电刷 B流出的方向。这就保证了每个极下线圈边中的电流始终是一个方向，从而形成一种方向不变的转矩，使电动机能连续地旋转。应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设淄博职业学院淄博职业学院项目项目3 3 直流电动机控制线路的安装与调试直流电动机控制线路的安装与调试 六、直流电机的铭牌 每台直流电机的机座外表面上都钉有一块所谓铭牌，上面标注着一些叫做额
14、定值的铭牌数据，它是正确选择和合理使用电机的依据。这些数据包括：额定功率，额定电压Un，额定电流In，额定转速Nn，励磁方式和额定励磁电流Ifn。有些物理量虽然不标在铭牌上，但它们也是额定值，例如在额定运行状态的转矩、效率分别称为额定转矩、额定效率等。应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设淄博职业学院淄博职业学院项目项目3 3 直流电动机控制线路的安装与调试直流电动机控制线路的安装与调试 直流电机运行时，若各个物理量都与它的额定值一样，就称为额定运行状态或额定工况。在额定状态下，电机能可靠地工作，并具有良好的性能。但实际应用中，电机不总是运行在额定状态。如果流过电机的电流小于
15、额定电流，称为欠载运行，长期欠载，电机没有得到充分利用，效率降低，不经济。超过额定电流，称为过载运行。长期过载有可能因过热而损坏电机。长期过载或欠载运行都不好。为此选择电机时，应根据负载的要求，尽量让电机工作在额定状态。应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设淄博职业学院淄博职业学院项目项目3 3 直流电动机控制线路的安装与调试直流电动机控制线路的安装与调试直流电动机的铭牌举例直流电动机的铭牌举例应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设淄博职业学院淄博职业学院项目项目3 3 直流电动机控制线路的安装与调试直流电动机控制线路的安装与调试3.2 3.2 直流电动机的
16、拆卸与安装直流电动机的拆卸与安装一、电动机的拆卸（1）切断电源。（2）脱开皮带轮或联轴器，松掉地脚螺钉和接地螺栓。（3）拆卸带轮或联轴器。（4）拆卸风扇罩、风扇。（5）拆卸轴承盖和端盖。应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设淄博职业学院淄博职业学院项目项目3 3 直流电动机控制线路的安装与调试直流电动机控制线路的安装与调试 拆卸轴承，常用以下方法：（1）用拉具拆卸。（2）用铜棒拆卸。（3）搁在圆筒上拆卸。（4）加热拆卸。（5）轴承在端盖内的拆卸。（6）抽出或吊出转子。二、电动机的保养（1）清尘。（2）轴承清洗。（3）轴承检查。（4）更换轴承。应应用用电电子子技技术术专专业业教
17、教学学资资源源建建设设淄博职业学院淄博职业学院项目项目3 3 直流电动机控制线路的安装与调试直流电动机控制线路的安装与调试三、电动机的装配（1）滚动轴承的安装。（2）后端盖的安装。（3）转子的安装。（4）前端盖的安装。（5）风扇和风扇罩的安装。（6）皮带轮的安装。四、装配后的检验（1）一般检查。（2）绝缘电阻测定。（3）三相电流测量。（4）温升检查。应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设淄博职业学院淄博职业学院项目项目3 3 直流电动机控制线路的安装与调试直流电动机控制线路的安装与调试一、降低电源电压起动二、电枢回路串电阻起动三、直流电动机调速 四、电枢回路串电阻调速五、减弱
18、磁通调速 六、直流电机的换向 七、直流电动机的工作特性与机械特性 3.3 3.3 他励直流电动机的启动控制他励直流电动机的启动控制应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设淄博职业学院淄博职业学院项目项目3 3 直流电动机控制线路的安装与调试直流电动机控制线路的安装与调试一、降低电源电压起动 电动机的起动是指电动机接通电源后，由静止状态加速到稳定运行状态的过程。当直流电源电压可调时可采用降压起动方法。发展：过去可调的直流电源采用直流的发电机-电动机组，现在多用晶闸管整流电源代替。优点：起动平稳，起动过程中能量损耗小。应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设淄博职业
19、学院淄博职业学院项目项目3 3 直流电动机控制线路的安装与调试直流电动机控制线路的安装与调试图3.7 直流电动机降压启动接线图 当直流电源电压可调时，可以采用降压方法起动。起动时，以较低的电源电压起动电动机，起动电流便随电压的降低而正比减小。随着电动机转速的上升，反电动势逐渐增大，再逐渐提高电源电压，使起动电流和起动转矩保持在一定的数值上，从而保证电动机按需要的加速度升速。应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设淄博职业学院淄博职业学院项目项目3 3 直流电动机控制线路的安装与调试直流电动机控制线路的安装与调试二、电枢回路串电阻起动1、起动过程MaRS1SU1stR2stR3s
20、tR2S3S122aststRRRR1ncd2331RRRRRst2ststaLLIT2IT21IT1ITem0nabn1aRNngh3n应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设淄博职业学院淄博职业学院项目项目3 3 直流电动机控制线路的安装与调试直流电动机控制线路的安装与调试2、起动电阻的计算 在已知起动电流比和电枢电阻前提下，经推导可得各级串联电阻为:12231211111 stma1mstmstaststastastRR)(RRR)(RRR)(RR)(R应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设淄博职业学院淄博职业学院项目项目3 3 直流电动机控制线路的安装
21、与调试直流电动机控制线路的安装与调试三、直流电动机调速 调速指标：为了评价各种调速方法的优缺点，对调速方法提出的一定的技术经济指标。1、调速范围minmaxnnD 2、静差率%100%100%000nnnnnNN)1()1()1(maxmax00max0maxminmaxNNNNnnnnnnnnnnnnnD可见：生产机械允许的最低转速时的静差率越大，电动机允许的调速范围D越大。应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设淄博职业学院淄博职业学院项目项目3 3 直流电动机控制线路的安装与调试直流电动机控制线路的安装与调试3、平滑性1iinn4、调速的经济指标,经济指标包含三个方面：a
22、、调速设备初投资的大小b、运行过程中能量损耗的多少c、维护费用的高低三者总和较小者经济指标均较好。应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设淄博职业学院淄博职业学院项目项目3 3 直流电动机控制线路的安装与调试直流电动机控制线路的安装与调试 降低电源电压调速特点：特性平行下移，变化不明显，调速范围D较大，平滑性好，损耗小，需可调 直流电源，初投资大。适用于：对调速性能要求较高的中大容量拖动系统，例如重型机床(龙门刨)、精密机床和轧钢机等。1U01nAB1nT0nnNUTLNnA应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设淄博职业学院淄博职业学院项目项目3 3 直流电动
23、机控制线路的安装与调试直流电动机控制线路的安装与调试四、电枢回路串电阻调速v 电枢回路串电阻调速 特点：只能将转速往下调，且静差率明显增大，所以调速范围D较小，平滑性差，损 耗大，设备简单，投资少，属恒转矩调速。适用于：容量不大，低速运行时间不长，对调速性能要求不高的场合。0aRn0nNnLTemTA1SaRR1nA B应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设淄博职业学院淄博职业学院项目项目3 3 直流电动机控制线路的安装与调试直流电动机控制线路的安装与调试1、改变电枢回路电阻调速图3.8（a）改变电枢电阻调速电路(b)改变电枢电阻调速时的机械特性应应用用电电子子技技术术专专业
24、业教教学学资资源源建建设设淄博职业学院淄博职业学院项目项目3 3 直流电动机控制线路的安装与调试直流电动机控制线路的安装与调试2、改变电枢电压调速 图3.9（a）发电机-电动机调速电路 (b)发电机-电动机组调速时的机械特性应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设淄博职业学院淄博职业学院项目项目3 3 直流电动机控制线路的安装与调试直流电动机控制线路的安装与调试五、减弱磁通调速v 弱磁调速特点：只能向上调，受换向和机械强度限制，调速范围不大，但静差率小，平滑性 好，设备简单，损耗小，属恒功率调速。常与调压调速联合使用,以扩大调速范围。Nn0nANnemTLT01n11nBA应应
25、用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设淄博职业学院淄博职业学院项目项目3 3 直流电动机控制线路的安装与调试直流电动机控制线路的安装与调试v 调速方式与负载类型的配合正确的使用电机：既满足负载的要求又要使其得到充分的利用。（电枢电流达到额定值）当电动机调速时，能否得到充分利用，与调速方式和负载类型的配合有关。调速方式：恒转矩调速:负载转矩不随转速变化而保持恒定。包括：电枢串电阻调速、降压调速恒功率调速：调速过程中负载功率不变。包括：弱磁调速应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设淄博职业学院淄博职业学院项目项目3 3 直流电动机控制线路的安装与调试直流电动机控制线
26、路的安装与调试v 调速方式与负载类型的配合：恒转距性质的调速方法应用于恒转距负载；恒功率的负载应采用恒功率的调速方法；风机类负载三种调速方法都不适合，但采用电枢串电阻调速、降压调速比弱磁调速适合一些。亦即调速方法的性质必须与负载性质相匹配。如果不匹配，就会造成投资或运费用的浪费。应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设淄博职业学院淄博职业学院项目项目3 3 直流电动机控制线路的安装与调试直流电动机控制线路的安装与调试六、直流电机的换向v 换向概述 定义：直流电机在工作时，绕组元件连续不断地从一条支路退出而进入相邻的支路，在元件从一条支路转入另一条支路这个过程中，元件中的电流就要
27、改变方向，这就是所谓直流电机的换向问题。研究意义：换向问题是换向器电机的一个专门问题，如果换向不良，将会在电刷与换向片之间产生有害的火花。当火花超过一定程度，就会烧坏电刷和换向器表面，使电机不能正常工作。电刷下的火花也是一个电磁波的来源，对附近无线电通讯有干扰。国家对电机换向时产生的火花等级及相应的允许运行状态有一定的规定。应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设淄博职业学院淄博职业学院项目项目3 3 直流电动机控制线路的安装与调试直流电动机控制线路的安装与调试v换向周期：元件从开始换向到换向终了所经历的时间。火花等级：1级-没有火花 1.25级-一小部分地方有微弱点状火花 1
28、.5级-大部分电刷下有微弱火花 2级-全部电刷边缘上均有火花 3级-全部电刷边缘上均有很大的火花且火星向外飞溅 对正常工作的电机，火花等级不能超过1.5级。应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设淄博职业学院淄博职业学院项目项目3 3 直流电动机控制线路的安装与调试直流电动机控制线路的安装与调试v 换向的电磁理论概念：是指换向元件在换向过程中电流变化的情况，从而判断什么情况下会产生火花，什么情况下不产生火花。1、直线换向定义：是一种最基本的换向过程，换向元件里的换向电流随时间线性变化。特点：电刷下不产生火花。2、延迟换向定义：电抗电动势和电枢反应电动势的作用是阻止电流变化的，即
29、阻碍换向的进行。特点：电刷与换向片之间出现火花。应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设淄博职业学院淄博职业学院项目项目3 3 直流电动机控制线路的安装与调试直流电动机控制线路的安装与调试v 改善换向的方法改善换向的目的：消除或削弱电刷下的火花。方法：从产生火花的电磁原因出发，要有效地改善换向，就必须减小、甚至抵削换向元件中的电抗电动势和电枢反应电动势。1、选用合适的电刷增加电刷与换向片之间的接触电阻。在选用时，要综合考虑接触电阻的大小和电能损耗、发热、摩擦等因素。更换电刷时必须尽量选择同一牌号的。2、装设换向极目前最主要的方法是在主磁极之间装设换向极。应应用用电电子子技技术术
30、专专业业教教学学资资源源建建设设淄博职业学院淄博职业学院项目项目3 3 直流电动机控制线路的安装与调试直流电动机控制线路的安装与调试七、直流电动机的工作特性与机械特性 1、直流电动机的工作特性 直流电动机的工作特性是指供给电机额定电压额定励磁电流时，转速与负载电流之间的关系、转矩与负载电流之间的关系及效率与负载电流之间的关系。这三个关系分别称为电动机的转速特性、转矩特性和效率特性。v他励（并励）直流电动机的工作特性 他励直流电动机的工作特性与并励直流电动机的工作特性相同。应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设淄博职业学院淄博职业学院项目项目3 3 直流电动机控制线路的安装与调
31、试直流电动机控制线路的安装与调试v串励直流电动机的工作特性 串励电动机的励磁绕组与电枢绕组相串联，电枢电流即为励磁电流。串励电动机的工作特性与并励电动机有很大的区别。当负载电流较小时，磁路不饱和，主磁通与励磁电流（负载电流）按线性关系变化，而当负载电流较大时，磁路趋于饱和主磁通基本不随电枢电流变化。v复励直流电动机的工作特性 如果是他励（并励）绕组磁势起主要作用，复励电动机的转速特性就与他励（并励）电动机接近；如果是串励绕组磁势起主要作用，复励电动机的转速特性就与串励电动机接近。由于有串励和他励（并励）磁势的存在，复励电动机既有较高的起动能力和过载能力，又可允许空载或轻载运行。应应用用电电子子
32、技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设淄博职业学院淄博职业学院项目项目3 3 直流电动机控制线路的安装与调试直流电动机控制线路的安装与调试 2、直流电动机的机械特性他励直流电动机的机械特性直流电动机的机械特性是指在电动机的电枢电压、励磁电流、电枢回路电阻为恒值的条件下，即电动机处于稳态运行时，电动机的转速n与电磁转矩之间的关系：n=f(Tem)。由于转速和转矩都是机械量，所以把它称为机械特性。固有机械特性和人为机械特性应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设淄博职业学院淄博职业学院项目项目3 3 直流电动机控制线路的安装与调试直流电动机控制线路的安装与调试v电枢回路电阻R、端
33、电压U和励磁磁通都是可以根据实际需要进行调节的，每调节一个参数可以对应得到一条机械特性，所以可以得到许多条机械特性。其中，电动机自身所固有的，反映电动机本来“面目”的机械特性是在电枢电压、励磁磁通为额定值，且电枢回路不外串电阻时的机械特性，称为电动机的固有（自然）机械特性；调节U、R、等参数后得到的机械特性称为人为机械特性。应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设淄博职业学院淄博职业学院项目项目3 3 直流电动机控制线路的安装与调试直流电动机控制线路的安装与调试一、电压反向反接制动迅速停机 当电动机在电动运转状态下以稳定的转速n运行时候，如图3.10所示，为了使工作机构迅速停车
34、，可在维持励磁电流不变的情况下，突然改变电枢两端外施电压的极性，并同时串入电阻，如图3.11所示。由于电枢反接这样操作，制动作用会更加强烈，制动更快。电机反接制动时候，电网供给的能量和生产机械的动能都消耗在电阻Ra+Rb上面。3.4 3.4 他励直流电动机的正反转控制他励直流电动机的正反转控制应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设淄博职业学院淄博职业学院项目项目3 3 直流电动机控制线路的安装与调试直流电动机控制线路的安装与调试 图3.11 制动后的电路图图3.10 制动前的电路图应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设淄博职业学院淄博职业学院项目项目3 3
35、直流电动机控制线路的安装与调试直流电动机控制线路的安装与调试v 同时也可以用机械特性来说明制动过程。电动状态的机械特性如下图三的特性1，n与T的关系为TCCRCUCIRUCEnIRUEICTnCTEaEaEaaaEaaaaTE2E电压反向反接制动时，n与T的关系为)(2TCCRRCUnTEbaEa应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设淄博职业学院淄博职业学院项目项目3 3 直流电动机控制线路的安装与调试直流电动机控制线路的安装与调试v 其机械特性如图3.12中的特性2。设电动机拖动反抗性恒转矩负载，负载特性如图3.12中的特性3。图3.12 反接制动迅速停机过程应应用用电电子
36、子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设淄博职业学院淄博职业学院项目项目3 3 直流电动机控制线路的安装与调试直流电动机控制线路的安装与调试v 制动前，系统工作在机械特性1与负载特性3的交点a上，制动瞬间，工作点平移到特性2上的b点，T反向，成为制动转矩，制动过程开始。在T和的共同作用下，转速n迅速下降，工作点沿特性2由b移至c点，这是，应立即断开电源，使制动过程结束。否则电动机将反向起动，到d点去反向稳定运行。v 电压反向反接制动的效果与制动电阻的大小有关，小，制动过程短，停机快，但制动过程中的但制动过程中的最大电枢电流，即工作于b点时的电枢电流不得超过。只考虑绝对值时babIRREUab
37、a应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设淄博职业学院淄博职业学院项目项目3 3 直流电动机控制线路的安装与调试直流电动机控制线路的安装与调试v 式中，Eb=Ea。由此求得电压反接制动的制动电阻为aababRIEURmax应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设淄博职业学院淄博职业学院项目项目3 3 直流电动机控制线路的安装与调试直流电动机控制线路的安装与调试TCCRRCUnTEbaEa2二、电动势反向反接制动下放重物 制动前的电路如图3.14所示，制动后的电路如图3.15所示。制动时，电枢电压不反向，只在电枢电路中串联一个适当的制动电阻。机械特性方程边变为应应
38、用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设淄博职业学院淄博职业学院项目项目3 3 直流电动机控制线路的安装与调试直流电动机控制线路的安装与调试 图3.14 制动前的电路图 图3.15 制动后的电路图应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设淄博职业学院淄博职业学院项目项目3 3 直流电动机控制线路的安装与调试直流电动机控制线路的安装与调试v 若电动机拖动若电动机拖动位能性恒转矩负载，则如图3.16所示。制动前，系统工作在固有特性1与负载特性3的交点a上。制动瞬间，工作点由a平移到人为特性上的b点。由于n下降，工作点沿特性2由b点向c点移动。当工作点到达c点时，在重物的重
39、力作用下，系统反向起动，工作点由c点下移到d点，系统重新稳定运行。这是n反向，电动机处在制动运行状态稳定下放重物。v 电动势反接制动的效果与制动电阻的大小有关。小，特性2的斜率小，转速低，下放重物满。由图五知，在d点运行时，为简化分析，只取各量的绝对值，而不考虑其正负，则应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设淄博职业学院淄博职业学院项目项目3 3 直流电动机控制线路的安装与调试直流电动机控制线路的安装与调试v 电动势反接制动的效果与制动电阻的大小有关。小，特性2的斜率小，转速低，下放重物满。由图五知，在d点运行时，为简化分析，只取各量的绝对值，而不考虑其正负，则)(RbanC
40、UTCIEUREaTadda可见，若要以转速n下放负载转矩为的重物，制动电阻应为aEaoLTbRnCUTTCR)(应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设淄博职业学院淄博职业学院项目项目3 3 直流电动机控制线路的安装与调试直流电动机控制线路的安装与调试v 忽略，则aEaLTbRnCUTCR)(图3.16 反接制动下放重物过程应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设淄博职业学院淄博职业学院项目项目3 3 直流电动机控制线路的安装与调试直流电动机控制线路的安装与调试一、能耗制动v 图3.17是能耗制动的接线图。开关S接电源侧为电动状态运行，此时电枢电流Ia、电枢电
41、动式Ea、转速n及驱动性质的电磁转矩Tem的方向如图所示。当需要制动时，将开关S投向制动电阻RB上，电动机便进入能耗制动状态。v 初始制动时，因为磁通保持不变、电枢存在惯性，其转速n不能马上降为零，而是保持原来的方向旋转，于是n和Ea的方向均不改变。但是，由Ea在闭合的回路内产生的电枢电流IaB却与电动状态时电枢电流Ia的方向相反，由此而产生的电磁转矩TemB也与电动状态时Tem的方向相反，变为制动转矩，于是电机处于制动运行。制动运行时，电机靠生产机械惯性力的拖动而发电，将生产机械储存的动能转换成电能，并消耗在电阻上，直到电机停止转动为止，所以这种制动方式称为能耗制动。3.5 3.5 直流电动
42、机的制动控制直流电动机的制动控制应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设淄博职业学院淄博职业学院项目项目3 3 直流电动机控制线路的安装与调试直流电动机控制线路的安装与调试图3.17 能耗制动接线图应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设淄博职业学院淄博职业学院项目项目3 3 直流电动机控制线路的安装与调试直流电动机控制线路的安装与调试v 能耗制动时的机械特性，就是在U=0、=N、R=Ra+RB条件下的一条人为机械特性，即e2e+RCBmTNRnTC 或 e+RCBNRnI 应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设淄博职业学院淄博职业学院项目项目
43、3 3 直流电动机控制线路的安装与调试直流电动机控制线路的安装与调试v 可见，能耗制动时的机械性是一条通过坐标原点的直线，其理想空载转速为零，特性的斜率2e+RCBTNRC 图3.18 能耗制动时的机械特性与电动状态下电枢串电阻RB时的人为特性的斜率相同，如图3.18中直线BC所示。应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设淄博职业学院淄博职业学院项目项目3 3 直流电动机控制线路的安装与调试直流电动机控制线路的安装与调试v 能耗制动时，电机工作点的变化情况可用机械特性曲线说明。设制动前工作点在固有特性曲线A点处，其n0，Tem0，Tem为驱动转矩。开始制动时，因n不突变，工作点
44、将沿水平方向跃变到能耗制动特性曲线上的B点。在B点，n0，TemU，电枢电流反向，电磁转矩的方向也随之改变：由驱动转矩变成制动转矩。从能量传递方向看，电机处于发电状态，将机车下坡时失去的位能变成电能回馈给电网，因此这种状态称为回馈制动状态。回馈制动时，由于有功率回馈到电网，因此与能耗制动和反接制动相比，回馈制动是比较经济的。应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设淄博职业学院淄博职业学院项目项目3 3 直流电动机控制线路的安装与调试直流电动机控制线路的安装与调试3.6 3.6 直流电动机的保护直流电动机的保护 直流电动机应装设短路保护装置，另外应根据不同情况分别装设过载、弱磁、
45、欠压、过压、超转速或堵转等保护元件。1、短路保护 直流电动机的短路保护应满足下列要求；（）当电动机端子处发生短路时，保护装置应尽快切断电源；（）当电动机正常起动时，短路装置不应发生误动作；应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设淄博职业学院淄博职业学院项目项目3 3 直流电动机控制线路的安装与调试直流电动机控制线路的安装与调试、弱磁保护 除串励电动机外，均需装设弱磁保护。复励电动机的弱磁保护，考虑电动机在启动过程中电枢反应的去磁作用，应选用带短延时的欠电流继电器，弱磁保护动作的整定值应设定为电动机最小励磁工作电流的。、超转速保护 对于卷扬机、轧机等可能出现超速运转的电动机，通常
46、超转速保护采用离心式转速继电器。超转速保护动作的整定值可为电动机最高允许动作转速的0。应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设淄博职业学院淄博职业学院项目项目3 3 直流电动机控制线路的安装与调试直流电动机控制线路的安装与调试4、过压与失压保护 采用发电机供电时，应装设过电压保护装置。过电压动作的整定值，应按发电机额定电压的进行整定。电动机一般应具有瞬时动作的失压保护，由接触器来实现。当控制回路与主回路由不同电源供电时，应在主回路中装设低电压继电器，以保护当主回路断电时能自动切断控制回路电源。应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设淄博职业学院淄博职业学院项目项
47、目3 3 直流电动机控制线路的安装与调试直流电动机控制线路的安装与调试5、过流保护 为了限制电动机的起动或制动电流，在直流电动机的电枢绕组中或在交流绕线式异步电动机的转子绕组中需要串入附加的限流电阻。6、失磁保护 直流电动机必须在磁场有一定强度下才能起动正常运转。若在起动时，电动机的励磁电流很小，产生的磁场太弱，将会使电动机的起动电流很大；若电动机在正常运转过程中，磁场突然减弱或消失，电动机的转速将会迅速升高，甚至发生“飞车”。因此，在直流电动机的电气控制线路中要采取失磁保护。应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设淄博职业学院淄博职业学院项目项目3 3 直流电动机控制线路的安
48、装与调试直流电动机控制线路的安装与调试3.7 3.7 电动机的安装调试电动机的安装调试一、电动机控制线路安装步骤和方法 电动机控制线路安装步骤和方法如下：1、按元件明细表配齐电器元件，并进行检验。所有电气控制器件，至少应具有制造厂的名称或商标、型号或索引号、工作电压性质和数值等标志。2、安装控制箱（柜或板）控制板的尺寸应根据电器的安排情况决定。（1）电器的安排（2）可接近性（3）间隔和爬电距离（4）控制箱内的电器安排 应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设淄博职业学院淄博职业学院项目项目3 3 直流电动机控制线路的安装与调试直流电动机控制线路的安装与调试 3、布线 1）选用导
49、线 (1)导线的类型 硬线只能用在固定安装于不动部件之间，且导线的截面积应小于0.5平方毫米。(2)导线的绝缘 导线必须绝缘良好，并应具有抗化学腐蚀的能力。在特殊条件下工作的导线，必须同时满足使用条件的要求。(3)导线的截面积 在必须承受正常条件下流过的最大稳定电流的同时，还应考虑到线路允许的电压降、导线的机械强度和熔断器相配合。应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设淄博职业学院淄博职业学院项目项目3 3 直流电动机控制线路的安装与调试直流电动机控制线路的安装与调试 2）敷设方法 所有导线从一个端子到另一个端子的走线必须是连续的，中间不得有接头。有接头的地方应加接线盒。敷线时
50、，对明露导线必须做到平直、整齐、走线合理等要求 3）接线方法 所有导线的连接必须牢固，不得松动。在任何情况下，连接器件必须与连接的导线截面积和材料性质相适应。4）导线的标志 （1）导线的颜色标志 （2）导线的线号标志 应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设淄博职业学院淄博职业学院项目项目3 3 直流电动机控制线路的安装与调试直流电动机控制线路的安装与调试二、电动机试运行过程中检查 1、启动时检查 (1)电动机在通电试运行时必须提醒在场人员注意，传动部分附近不应有其它人员站立，也不应站在电动机及被拖动设备的两侧，以免旋转物切向飞出造成伤害事故。(2)接通电源之前就应作好切断电源
