項目 直流電動機的控制ppt課件

1、直流電動機的控制 一、能力目標一、能力目標二、儀器與設備二、儀器與設備三、項目要求三、項目要求 （一掌握直流電動機的啟動方法（一掌握直流電動機的啟動方法1 1 他勵直流電動機降壓啟動他勵直流電動機降壓啟動直流電動機的控制 直流電動機的控制 （1按圖14-1接線。圖中直流他勵電動機M其額定功率，額定電壓，額定電流，額定轉速，額定勵磁電流。Rf1用1800阻值作為直流他勵電動機勵磁回路串接的電阻。Rf2選用1800阻值的變阻器。作為測功機MG勵磁回路串接的電阻。R1用180阻值作為直流他勵電動機的啟動電阻，R2用1000阻值作為MG的負載電阻。（2檢查按圖14-1接線是否正確，電表的極性、量程選擇

2、是否正確，電動機勵磁回路接線是否牢靠。然后將電動機電樞串聯(lián)啟動電阻R1調至最小值，測功機 MG的負載電阻R2及MG的勵磁回路電阻Rf2調到阻值最大值，M的勵磁電阻Rf1調至最小值，斷開開關，作好起動準備。直流電動機的控制 （3接通勵磁電源開關，觀察M及MG的勵磁電流值，調節(jié)Rf2使If2為額定值并保持不變，調節(jié)M的勵磁電阻Rf1為額定值并保持不變。 （4將電動機可調直流電源輸出電壓調至零伏，合上電樞電源開關，調節(jié)電樞電源電壓使輸出電壓逐步增高，使M起動。觀察M開始轉動時啟動電流和電樞電壓。啟動電流為 A；啟動電壓為 V。 （5調節(jié)電樞電源電壓至220V額定電壓值，使電動機達到額定轉速。直流電動

3、機的控制 （6合上直流測功機MG的負載開關Q1，調節(jié)R2阻值，使MG的負載電流IF改變，即直流電動機M的輸出轉矩T2改變，反復1）（4項的操作，觀察電動機在帶不同的負載下啟動電流和電壓的變化。2電樞回路串聯(lián)電阻啟動（1首先接通勵磁電源開關，保持M及MG的勵磁電流為額定值并保持不變。（2將電樞回路串聯(lián)電阻R1 調至最大值。直流電動機的控制 （3將電動機電樞電源電壓調至220V額定值 （4合上電樞電源開關Q2，逐漸減小R1的阻值，啟動電動機M。啟動正常后，將其電樞串聯(lián)電阻R1調至零，觀察啟動電流和轉速的變化。 （二掌握直流他勵電動機的調速方法。 1改變電樞電壓的調速 1按圖14-1接線。直流測功機

4、 MG按他勵發(fā)電機連接，在此作為直流電動機M的負載，用于測量電動機的轉矩和輸出功率。直流電動機的控制 2啟動直流電動機運行后，將電阻R1調至零，If2調至額定值，再調節(jié)負載電阻R2、電樞電壓及勵磁電阻Rf1，使M的U=UN，I=0.5IN，IfIfN記下此時MG的IF值。UUN，IIN，nnN。此時M的勵磁電流If即為額定勵磁電流IfN。3保持此時的IF值即T2值和IfIfN不變，逐步降低電樞兩端的電壓Ua，每次測取電動機的端電壓Ua，轉速n和電樞電流Ia。共取數(shù)據(jù)89組，記錄。直流電動機的控制 2電樞回路串電阻調速1直流電動機運行后，將M的電樞串聯(lián)電阻R1和勵磁調節(jié)電阻Rf1調至零，將MG的

5、勵磁電流調至額定值，再調節(jié)M的電樞電源電壓和MG的負載，使電動機M的UUN，IIN，n=nN記下此時的IF值。2保持此時MG的IF值T2值和M的UUN，IfIfN不變，逐步增加電樞回路電阻阻值R1，每次測取電動機的n、R1和Ia。共取78組數(shù)據(jù)記錄。直流電動機的控制 3 改變勵磁調速1直流電動機運行后，將M的電樞串聯(lián)電阻R1和勵磁調節(jié)電阻Rf1調至零，將MG的勵磁電流調至額定值，再調節(jié)M的電樞電源電壓和MG的負載，使電動機M的UUN，I0.5IN，記下此時的IF值。2保持此時MG的IF值T2值和M的UUN，不變，逐步增加勵磁回路電阻阻值Rf1，直至n=1.3nN，每次測取電動機的n、If和Ia

6、。共取78組數(shù)據(jù)記錄。直流電動機的控制 （三掌握直流電動機電氣制動的方法1 他勵直流電動機反接制動狀態(tài)下的機械特性（1按圖14-1接線，根據(jù)電動機的額定數(shù)據(jù)選定電壓表、電流表量程。R1、R2、R3及R4依不同的實驗而選不同的阻值。 （2先接通勵磁電源，調整R1、R3使勵磁電流為額定值，電阻R2調整為400，再接通電樞電源，使電動機M啟動運轉，在Q2兩端測量測功機MG的空載電壓是否和“電樞電源的電壓極性相反，若極性相反，檢查R4阻值確在最大位置時可把Q2合向1端。直流電動機的控制 直流電動機的控制 （ 3 保 持 電 動 機 的 “ 電 樞 電 源 電 壓U=UN=220V，If=IfN不變，逐

7、漸減小R4阻值，調至零值后用導線短接，使電機減速直至為零。把轉速表的正、反開關打在反向位置，繼續(xù)減小電阻值，使電動機進入“反向旋轉，轉速在反方向上逐漸上升，此時電動機工作于電源反接制動狀態(tài)運行，直至電動機M的Ia=IaN，測取電動機在1、4象限的n、Ia共取1213組數(shù)據(jù)記錄。（4停機必須記住先關斷“電樞電源而后關斷“勵磁電源的次序，并隨手將S2合向到2端）。（5通過改變R2阻值可得到不同的反接制動特性曲線。 直流電動機的控制 2能耗制動狀態(tài)下的機械特性（1圖14-1中，R1、R3和R4阻值不變，R2用180固定阻值。 （2S1合向2短接端，S2合向1端。 （3先接通“勵磁電源”，再接通“電樞

8、電源”，使直流測功機MG啟動運轉，調節(jié)“電樞電源電壓為220V，調節(jié)R1使電動機M的If=IfN，調節(jié)R3使電機MG勵磁電流為額定值，先減少R4阻值使電機M的能耗制動電流Ia=0.8IaN，然后逐次增加R4阻值，其間測取M的Ia、n共取89組數(shù)據(jù)記錄。直流電動機的控制 （4把R2調定在90阻值，重復上述實驗操作步驟2）、（3），測取M的Ia、n共取57組數(shù)據(jù)記錄。 當忽略不變損耗時，可近似認為電動機軸上的輸出轉矩等于電動機的電磁轉矩T=CTI。，他勵電動機在磁通不變的情況下，其機械特性可以由曲線n=fIa來描述。3R2=0時回饋制動狀態(tài)下的機械特性（1將Q1合向1電源端，Q2合向2短接端見圖1

9、4-1）。直流電動機的控制 （2先接通“勵磁電源開關，最后檢查R2阻值確在最大位置時接通“電樞電源開關，使他勵直流電動機M起動運轉。調節(jié)“電樞電源電壓為220V；調節(jié)R2阻值至零位置，調節(jié)R3阻值，使電流表A3為100mA。（3調節(jié)電動機M的勵磁調節(jié)電阻R1阻值，和電機MG的負載電阻R4阻值，使電動機M的 n=nN=1600rmin，IN=If+Ia=1.2A。此時他勵直流電動機的勵磁電流If為額定勵磁電流IfN 。保持U=UN=220V，If =IfN，A3表為100mA。增大R3阻值，直至空載拆掉開關Q2上的短接線），測取電動機M在額定負載至空載范圍的n、Ia 共取89組數(shù)據(jù)記錄于表14-

10、7中。直流電動機的控制 （4在確定Q2上短接線仍拆掉的情況下，把R4調至零值位置調至零值后用導線短接），再減小R3阻值，使MG的空載電壓與電樞電源電壓值接近相等在開關Q2兩端測），并且極性相同，把開關Q2合向1端。（5保持電樞電源電壓U=UN=220V，If =IfN ，調節(jié)R3阻值，使阻值增加，電動機轉速升高，當A2表的電流值為0A時，此時電動機轉速為理想空載轉速，繼續(xù)增加R3阻值，使電動機進入第二象限回饋制動狀態(tài)運行直至轉速約為1900r/min，測取M的n、Ia 共取89組數(shù)據(jù)記錄于表14-8中。（6停機先關斷“電樞電源開關，再關斷“勵磁電源開關，并將開關Q2合向到2端）直流電動機的控制

11、 四、直流電動機的啟動、調速、反轉與制動原理四、直流電動機的啟動、調速、反轉與制動原理（一）（一） 直流電動機的啟動直流電動機的啟動 直流電動機由靜止狀態(tài)達到正常運轉的過直流電動機由靜止狀態(tài)達到正常運轉的過程，稱為啟動過程。直流電動機在啟動過程中不但轉程，稱為啟動過程。直流電動機在啟動過程中不但轉速發(fā)生變化，而且轉矩、電流等也在變化。對直流電速發(fā)生變化，而且轉矩、電流等也在變化。對直流電動機啟動的要求是應有足夠大的啟動轉矩，同時電動動機啟動的要求是應有足夠大的啟動轉矩，同時電動機的起動電流又不能過大。機的起動電流又不能過大。 直流電動機在開始起動瞬間，轉速直流電動機在開始起動瞬間，轉速n=0n

12、=0，故反電動勢，故反電動勢Ea=0Ea=0。此時電樞電流。此時電樞電流IaIa為為aastaaUEUIIRR直流電動機的控制 通常采用的啟動方法有兩種：降低電壓啟動和在電樞回路串電阻啟動。1降低電源電壓啟動降低電源電壓啟動是啟動前將施加在電動機電樞兩端的電源電壓降低，以減小起動電流Ist，為了獲得足夠大的起動轉矩，起動電流通常限制在1.52IN內(nèi)，則起動電壓應為ststaNa(1.52)UI RI R直流電動機的控制 2電樞回路串電阻起動 電樞回路串電阻起動是電動機電源電壓為額定值且恒定不變時，在電樞回路中串接一個啟動電阻Rst來達到限制啟動電流的目的，此時Ist為NstastUIRR直流電

13、動機的控制 圖14-2為他勵直流電動機自動啟動電路圖。圖中Rst4、Rst3、Rst2、Rst1為各級串入的啟動電阻，KM為電樞線路接觸器，KM1-KM4為啟動接觸器，用它們的常開主觸頭來短接各段電阻。起動過程機械特性如圖14-3所示。直流電動機的控制 直流電動機的控制 直流電動機的控制 （二直流電動機的調速直流電動機的調速方法有機械調速、電氣調速以及機械電氣配合調速三種方式。直流電動機的電氣調速是通過改變電動機的機械特性來改變電動機的轉速的。由直流電動機機械特性方程式可知，它可用三種方法來實現(xiàn)：一是電樞回路串電阻調速；二是改變電樞電壓調速；三是改變主磁通調速。2eeTURnTCC C直流電動

14、機的控制 1電樞回路串電阻調速 電樞回路串電阻調速是在電樞電路中串接調速變阻器來實現(xiàn)的，當電樞電路串接電阻Rpa后，電動機的轉速為可見，當電源電壓U及主磁通保持不變時，串入的調速電阻越大，曲線的斜率越大，機械特性越軟。apa2eeTRRUnTCC C直流電動機的控制 如圖14-4所示。在負載轉矩TL下，串入的電阻越大，轉速下降的越多；反之，轉速上升。串電阻調速方法的特點是：設備簡單，投資少，只須增加電阻和切換開關，操作方便；屬于恒轉矩調速方式，轉速只能由額定轉速往下調；只能分級調速，調速平滑性差；低速時，機械特性很軟，轉速受負載影響變化大，電能損耗大，經(jīng)濟性能較差。直流電動機的控制 直流電動機

15、的控制 2降低電樞電壓調速由降低電樞電壓人為機械特性方程式畫出降壓后的人為機械特性曲線如圖14-5所示。降壓調速的物理過程為：在負載轉矩TL下，電動機穩(wěn)定運行在固有特性曲線1 的a點，若突然將電樞電壓從U1=UN降至U2，因機械慣性，轉速不能突變，電動機由a點過渡到特性曲線2上的b點，此時Tn03，電動機進入發(fā)電回饋制動狀態(tài)，直至e點。當電動機減速至e點時，Ea=U3，電動機重新進入電動狀態(tài)繼續(xù)減速直至特性曲線3的f點，T=TL，電動機以更低的轉速穩(wěn)定運行。直流電動機的控制 3改變主磁通調速改變主磁通調速是通過改變勵磁電流的大小來實現(xiàn)的，具體方法是在勵磁回路中串人可調節(jié)的電阻，調節(jié)勵磁電流，進

16、而改變主磁通，使直流電動機的轉速得到改變。他勵并勵直流電動機改變主磁通調速的機械特性如圖14-6所示。 直流電動機的控制 直流電動機的控制 減弱磁通調速的物理過程：若電動機原在a點穩(wěn)定運行，當磁通從l突然降至2時，由于機械慣性，轉速來不及變化，則電動機由a點過渡到b點，此時TTL，電動機立即加速，隨著n的提高，Ea增大，Ia下降，T下降，直到c點T=TL，電動機以新的較高的轉速穩(wěn)定運行。而由2突然增至l時，將會出現(xiàn)一段發(fā)電回饋制動。直流電動機的控制 （三直流電動機電氣制動的原理 直流電動機的制動可以分為機械制動和電氣制動，其中機械制動常用的方法是電磁抱閘制動；電氣制動是使電動機產(chǎn)生一個與旋轉方

17、向相反的電磁轉矩，阻礙電動機轉動。常用的電氣制動有反接制動、能耗制動和再生制動。1反接制動反接制動是利用改變電樞兩端電壓極性或改變勵磁電流的方向，來改變電磁轉矩的方向，形成制動力矩，迫使電動機迅速停轉。直流電動機的控制 并勵直流電動機的反接制動是把正在運行的電動機的電樞繞組突然反接來實現(xiàn)的。采用反接制動時必須注意：（1電樞繞組突然反接的瞬間，反電動勢Ea數(shù)值未變，而外接電壓方向相反，變?yōu)榕cEa同方向故在該瞬間加在電樞繞組上的電壓接近兩倍的端電壓，會在電樞繞組中產(chǎn)生很大的反向電流，易使換向器和電刷產(chǎn)生強烈火花而損傷，故必須在電樞回路中串人附加電阻以限制電樞電流，附加電阻的大小可近似等于電樞的電阻

18、值。aaaIUER直流電動機的控制 （2當電動機轉速等于零時，應及時準確可行地切斷電樞回路的電源，以防止電動機反轉。反接制動的優(yōu)點是制動轉矩比較大，一般用于要求制動強烈或要求迅速反轉的場合。其缺點是需要從電網(wǎng)吸取大量的電能，而且對機械負載有較強的沖擊作用。轉速反向制動法是強迫電動機的轉速反向，使電動機的轉速n的方向與電磁轉矩T的方向相反，這種轉速反向制動法，對于轉速n的反向來說，相當于電樞被反接，因而稱之為反接制動。直流電動機的控制 2能耗制動把電動機的電樞繞組從電源上切除后，讓主磁極繞組仍接在電源上，產(chǎn)生恒定的主極磁通，電動機依靠慣性繼續(xù)轉動，電樞繞組切割主磁通而產(chǎn)生感應電動勢Ea，此時電動機已處于發(fā)電機狀態(tài)運行，若把脫離電源后的電樞繞組立即接到制動電阻上，在電阻R中產(chǎn)生電流，使轉子慣性旋轉的機械