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1、第3章直流电动机的启动、调速和制动内容提要：直流电动机的启动性能和不同的启动方法及特 点。直流电动机的不同调速方法及特点。:直流电动机电动状态与制动状态的本质区别， 各种制动方法和特点。:直流电动机启动、调速、制动的不同方法在生 产中的应用和注意事项。直流电动机故障判断及维修方法。孑2L栄岀展粗电机与电气控制3.1直流电动机的启动3.1.1对直流电动机启动性能的基本要求*为使电动机启动性能达到最佳状态，要求：(1) 必须产生足够大的启动转矩(兀几，电动机方能迅 速启动)。(2) 启动电流不能太大。(3) 启动时间要短(实际启动时间只有几秒至几十秒钟)(4) 启动设备要简单，可靠，便于操作。其中
2、，最主要的是启动电流和启动转矩的矛盾。蜃電孑工栄岀廠粗 Publishing House of Electronics Industry电机与电气控制3.1直流电动机的启动3.1.2启动方法3.1.2.1全压启动（直接启动）图31并励克流电动机全压启动蜃電孑工栄岀廠粗 Publishing House of Electronics Industry电机与电气控制3.1直流电动机的启动例3.1. 台ZZA82型电动机，PN=100kW,(/n=220V, nN=1200/min, IN=500A,Ra=0.0123Q,试求：启动电流Is是额定电流S的多 少倍？例3.1. 台ZZA82型电动机，P
3、N=100kW,(/n=220V, nN=1200/min, IN=500A,Ra=0.0123Q,试求：启动电流Is是额定电流S的多 少倍？/s= /N/?a= 220/0.0123 =17；6.1(A)解:IJIn =17886.18/50036蜃電孑工栄岀廠粗 Publishing House of Electronics Industry电机与电气控制启动瞬时5=0, Ea=0),将加于电动机电枢两端的电 压降低，以限制启动电流Is=(/l/7?a< (1.52.5”n 从而获得足够大的启动转矩(4 >心)。蜃電孑工栄岀廠粗 Publishing House of Elec
4、tronics Industry电机与电气控制3.1直流电动机的启动蜃電孑工栄岀廠粗 Publishing House of Electronics Industry电机与电气控制1.电枢回路串电阻启动原理蜃電孑工栄岀廠粗 Publishing House of Electronics Industry电机与电气控制图3 2启动时机械特性当励磁电流If = =常数, 外加电压U = UM恒定)， 在电枢回路串入一适当电阻 以限制启动电流/s«(1.52.5)/n 如图32所示。蜃電孑工栄岀廠粗 Publishing House of Electronics Industry电机与电气
5、控制3.1直流电动机的启动图33所示为电阻分3级(m=：3)切除的启动接线图和机 械特性，Rsl、Rs2、Rs3为各级串入的启动电阻，Km、Kmi、点，如图33 (a)所示，通过时间继电器来控制心1、 心2、Km3按要求依次闭合。M2、Km3为分级切除各段电阻接触器的常开触电机与电气控制3.1直流电动机的启动2.分级启动过程W并助也动机仔级以动接扯馆<bJ分缴启动机械特件电机与电气控制3.1直流电动机的启动电机与电气控制3.1直流电动机的启动栄岀航.起ouse of Electronics Industry电机与电气控制3.1直流电动机的启动评价调速性能的优劣，常通过调速指标来衡量。1.
6、调速范围D2.调速的相对稳定性（静差率5%）电机与电气控制3.1直流电动机的启动电机与电气控制3.1直流电动机的启动3. 调速的平滑性（平滑系数0）调速的经济性电机与电气控制3.2直流电动机的调速3.2.2并（他）励直流电动机电枢串电阻调速I _|_iCa划啊瑰电路阳（b场峨调堆机械特件電孑壬栄岀廠融 Publishing House of Electronics Industry电机与电气控制3.2直流电动机的调速3.2.3降低电源电压调速 降压调速的特点。平滑性好，可实现无级 调速。转速降不门0变小,特性硬度大，稳定性好。改变电源电压调速属于 恒转矩调速。 损耗小，经济性好。 需专用的可变
7、电源，价格较贵，目前多采用输 出电压连续可调的晶闸管整流电路。岀M起lectronics Industry电机与电气控制3.2直流电动机的调速3.2.4改变磁通调速（改变励磁电流珀调速）3.2直流电动机的调速3.2.4改变磁通调速（改变励磁电流斗调速）减弱磁通调速的特点: 调速平滑，可无级调速。 弱磁调速是在励磁回路中调节，功率损耗小，控制方便。 一般从额定转速往上调速，而上限又受机械强度限制，因而调速范围不大，一般6S2。岀M起lectronics Industry电机与电气控制3.2直流电动机的调速3.2直流电动机的调速例3丄一台他励直流电动机PN=55kWz(/n=220Vz Jn=28
8、0Az nN=635r/minzRa=0.044Q,带额定负载()运行，试求:ft(1) 欲使电动机转速门=400i7niin,电枢回 路应串入多大电阻他？(2) 采用降压调速，若使电动机转速降为n=400r/min,电压(/应降至多少？(3) 将磁通减弱到二08爲，电动机转速门 将升至多高？能否长期运行？解：（1）nN=220-280 x 0.044 =0327635Ce如N =久-人（+ K）2nI220-0.327x400280 0.044 = 0.275gpFTTmTT?_ Publishing House of Electronics Industry电机与电气控制3.2直流电动机的
9、调速li解：(2)采用降压调速，调速前、后负载不 变，磁通不变，©二,电枢电流不变，根据 电势平衡方程式，可得：U = Cn + INRd = 0.327 x 400 + 280 x 0.044 二 143.120调速刖、 这时：3.2直流电动机的调速解：(3)当=08处I时，若负载不变, 后转矩不变，即Ct/n=0.8Ct< ,调速后电枢电流为：61x 280 = 350。.8 着-叭“273.3直流并（他）励电动机的制动直流电机大多数情况下工作于电动状态，机械特 性位于一、三象限。但在许多生产机械中，常要 求电动机产生一个与旋转方向门相反的电磁转矩 7, 7起制动作用，电动
10、机工作在制动状态，机械 特性位于二、四象限。蜃電孑工栄岀廠粗 Publishing House of Electronics Industry电机与电气控制3.3直流并（他）励电动机的制动k3.3.2能耗制动1.实现能耗制动的方法一台正在运行的电动机，保持励磁电流£不变，突然将电枢绕组从电源断开，</=0,并迅速将一制动电阻Rz与电枢绕组连接成一闭合回路，电机便进入能耗制动状态，其接线如图所示。蜃電孑工栄岀廠粗 Publishing House of Electronics Industry电机与电气控制3.3直流并（他）励电动机的制动k蜃電孑工栄岀廠粗 Publishing
11、House of Electronics Industry电机与电气控制3.3直流并（他）励电动机的制动k畑）瞪耗制动搖线帕<b）傥託制动机廉背性蜃電孑工栄岀廠粗 Publishing House of Electronics Industry电机与电气控制3.3直流并（他）励电动机的制动k电枢电源反接制动过程2.3.4.Z反接制动电阻金 反接制动时的b）电；ift反找制话机械蜃電孑工栄岀廠粗 Publishing House of Electronics Industry电机与电气控制3.3直流并（他）励电动机的制动k3332倒拉反接制动1.倒拉反接制动实现的条件倒拉反接制动时电机拖动
12、的必须是位能性负载八，其接线与电动状态相 同，只是在电枢回路串入一足够大的电阻Rz，从而使电机进入倒拉反接制动。2.倒拉反接制动过程厶=人=片_（-&）=y o 厂，巴+ RzRa+Rz3.倒拉反接制动机械特性W egE3.9倒拉反接制动接張图蜃電孑工栄岀廠粗 Publishing House of Electronics Industry电机与电气控制3.3直流并（他）励电动机的制动3.3.4回馈制动（再生发电制动）1.回馈制动实现的条件保持电机电动状态接线不变，由于外界的原因，如电车下坡，使 电动机的转速高于理想空载转速电动机处于回馈制动状态o2E雄生m佔也I I n5）冋懺帘动廉
13、卸阳3.4直流电动机的故障及维修方法回馈直流电动机在拖动生产机械过程中，不可避免地会发生 各种各样的故障，而产生故障的原因较为复杂，并且互相影响。=!工當岀廠粗匸 Publishing House of Electronics Industry电机与电气控制=J当直流电动机发生故障时，首先要对电动机的电源、线路、辅助 设备和电动机所带负载进行仔细的检查，观察它们是否正常，然 后再从电动机机械方面加以检查，如检查电刷架是否有松动、电 刷接触是否良好、轴承转动是否灵活等。就直流电动机的内部故 障来讲，大多数故障是从换向火花增大和运行性能异常反映出 来，所以要分析故障产生的原因，就必须仔细观察换向火
14、花的显 现情况和运行时出现的其他异常情况，通过认真分析，根据直流 电动机内部的基本规律和积累的经验做出判断，找到原因。表 3.1列出了直流电动机的常见故障、产生故障的可能原因及其维 修方法，以供读者参考。工當岀廠粗匸 Publishing House of Electronics Industry电机与电气控制工當岀廠粗匸 Publishing House of Electronics Industry电机与电气控制1.2.3.本章小结启动、制动和调速是直流电机拖动的重要内容，主要分析各 种状态的原理及实现的方法。启动的主要矛盾是启动电流和启动转矩的矛盾。从生产机械 方面讲，需要产生足够大的启
15、动转矩。从电网容量和电动 机方面来讲，过大的启动电流将造成三大危害。因此，在 保证一定启动转矩的情况下，还必须限制启动电流 Is<（22.5）In,常用的方法有：降压启动和电枢回路串 电阻启动，直接启动只有在小型（家用电器）特殊场合下 才使用。调速是当（C为常数）时，人为地改变电机参数，使转速发 生改变，这与负载变化引起转速变化有着本质的区别。调 速的方法有：电枢回路串电阻调速、降压调速、弱磁调速 三种。前两种调速的最高转速是以额定转速为上限 nN=f,max往下调速，n<n9属于恒转矩调速；后一种是 从额定转速叶="mill往上调速，属于恒功率调速。机械特性位于一、三象限；T与“方向相反，为制动状态,机械特性位于二、四象限，如图3.11所示。5制动有三种方法。能耗制动、反接制动和回馈制动。其制动 优缺点见表3.2。工當岀廠粗匸 Publishing House of Electronics Industry电机与电气控制