直流电动机的启动.ppt
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《直流电机》PPT课件
TL
n
E
T
Ia
最后达到新的平衡点。
UEIaRa
T KTΦIa
与原平衡点相比，新的平衡点：Ia 、 P入
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16
9.5 机械特性
机械特性指的是电机的电磁转矩和转速间的关系，
下边以他励和串励电机为例说明。
If
Ia
一、 他励电动机的机械特性
Uf M U
他励电动机和并励电动机的特性一样。
U E IaRa
KT：与线圈的结构有关的常数 （与线圈大小，磁极的对数等有关）
：线圈所处位置的磁通
Ia：电枢绕组中的电流 单位： （韦伯），Ia（安培），T（牛顿•米）
由转矩公式可知：
(1)产生转矩的条件：必须有励磁磁通和电枢电流。
(2)改变电机Βιβλιοθήκη 转的方向：改变电枢电流的方向或者改变磁通的方向。
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14
产生磁通，称为励磁。
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9
根据励磁线圈和转子绕组的联接关系，励磁式的 直流电机又可细分为：
他励电动机：励磁线圈与转子电枢的电源分开。
并励电动机：励磁线圈与转子电枢并联到同一电源上。
串励电动机：励磁线圈与转子电枢串联接到同一电源上。
复励电动机：励磁线圈与转子电枢的联接有串有并，接在 同一电源上。
3
9.2 工作原理
一、 工作原理
电刷
+ U
N I
I
–
S
换向片
直流电源
电刷
换向器
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线圈
4
电刷
+ U
F N
I
F I
–
S
换向片
任务3.3 直流电动机的启动、反转、调速与制动
【任务实施】
1.任务实施的内容 直流电动机的启动、反转、调速与制动试验。 2.任务实施的要求 掌握直流电动机的启动、反转方法、调速和制动的方法。 3.设备器材 导轨、测速发电机及转速表，1套；校正直流测功机，1台；他 励直流电动机，1台；直流电压表，2块；直流电流表，3块；可调 电阻器，3只 。 4.任务实施的步骤 (1)他励直流电动机的启动 按图3-37接线。图中他励直流电动机M用DJ15，其额定功率PN ＝185W，额定电压UN＝220V，额定电流IN＝1.2A，额定转速nN＝ 1600r/min，额定励磁电流IfN＜0.16A。校正直流测功机MG作为测 功机使用，TG为测速发电机。直流电流表A1、A2选用200mA挡， A3 、A4选用5A挡。直流电压表V1、V2 选用1000V挡。
3.他励直流电动机的回馈制动 图3-36(a)是电车下坡时正回馈制动机械特性，这时n＞n0，是 电动状态，其机械特性延伸到第二象限的直线。图3-36(b)是带位 能负载下降时的回馈制动机械特性，直流电动机电动运行带动位 能性负载下降，在电磁转矩和负载转矩的共同驱动下，转速沿特 性曲线逐渐升高，进入回馈制动后将稳定运行在F点上。需要指出 的是，此时转子回路不允许串入电阻，否则将会稳定运行在很高 转速上。
(2)直流电动机的反转 将电枢串联启动变阻器R1的阻值调回到最大值，先切断控制屏 上的电枢电源开关，然后切断控制屏上的励磁电源开关，使他励电 动机停机。在断电情况下，将电枢的两端接线对调后，再按他励电 动机的启动步骤启动电动机，并观察电动机的转向及转速表指针偏 转的方向。 (3)调速特性 ①电枢回路串电阻(改变电枢电压Ua)调速。保持U＝UN、If＝IfN ＝常数，TL＝常数，测取n＝f(Ua)。 按图3-37接线。直流电动机M运行后，将电阻R1调至零，If2调 至校正值，再调节负载电阻R2、电枢电压及磁场电阻Rf1，使M的U ＝UN，Ia＝0.5IN，If＝IfN，记下此时MG的IF值。 保持此时的IF值(即T2值)和If＝IfN不变，逐次增加R1的阻值，降 低电枢两端的电压Ua，使R1从零调至最大值，每次测取电动机的端 电压Ua，转速n和电枢电流Ia，记录于表3.6中。
电机学第五版课件汤蕴璆编著 第3章7直流电动机的起动、调速和制动
调速的方法
U I a Ra n Ce
磁场控制
9 调励磁电流调速
电机学
调速 Speed Governing
调速：调节转速、转速控制 电动机调速的基本要求
– – – –
n nN n1 t1 O t
调速范围：D=nmax/nmin 平滑性 经济性
调速设备简单、可靠、操作方便
10
电机学
If
18
电机学
直流电动机的反接制动
方法
励磁回路不变，将加在电枢回路的电 压反接。
-U=Ea+Ia(Ra+RL) Ia=-(U+Ea)/(Ra+RL) 将产生很大的制动性质的电磁转矩。
原理
19
电机学
直流电动机的反接制动
+ U 电动
Q 制动 B n0
n A
Ra
Ia
RL I’a + Ea –
n Ia1
If3
ia
n0
O
If1>If2>If3
If2
If1 TeN Te
IaN n1 nN
O
Te=CTΦIa
n
13
t
电机学
串励电动机的调速
n n
TL
Rs1<Rs2<Rs3 Rs1 Rs3 O Rs2 Te O
TL U1>U2>U3 U1 U3 U2 Te
调速方式 改变Rs 改变U
14
主要优点 简单 转速可调低、可调高
他励和并励电动机的调速 ▲电枢回路串电阻调速
n
n0 RΩ=0
IaN nN n1
直流电动机ppt课件
但是当线圈转过90度角，即线圈平面与磁场垂直时，观察到：
现象：线圈来回摆动最终静止在该位置，不能持续转动 分析原因：转过90度角时，由左手定则判定，这两个力变成在一条 直线上，这个位置叫作平衡位置。线圈的惯性使它可以冲过平衡位 置，但不能持续转动。
活动2：在活动1的基础上，我们不把线圈两端的漆层全部刮掉，而是将一段 的磁层全部刮掉，另一端的漆层刮掉半周，进行实验。观看下面的演示视频， 回答相关问题。
乙
转过90°后到 达平衡位置。
丙
线圈的惯性使它冲过平 衡位置，于是换向器就 改变了所接触的电刷 ， 此时ab 边受力方向变成 向下，cd 边受力方向变 成向上，于是线圈就继 续沿顺时针方向转动 90°。
丁
转到图丁所示的 平衡位置时，又 靠惯性冲过去， 就回到了图甲的 状态。
甲
乙
丙
丁
总之，依靠换向器与电刷的配合，每转动半周，线圈中的电流方向就改变 一次，这样线圈就能够连续不停地沿同一方向转动下去。
②交流电动机：电扇、洗衣机、电冰箱、水泵、农产品加工 机械的电动机。
当堂检测
1．直流电动机工作时，线圈经过垂直磁感线的位置时（ B ） A．线圈受力平衡，速度为零 B．线圈受力平衡，速度不为零 C．线圈受力不平衡，速度为零 D．线圈受力不平衡，速度不为零
2. 关于换向器的作用，下列说法中正确的是（ D ） A．直流电动机的换向器既可以改变线圈中的电流方向，又可以改变外 部电流方向 B．直流电动机的换向器是将外部电路的直流电变成线圈中的交流电 C．直流电动机的换向器是用来改变电流的大小和方向 D．当直流电动机的线圈刚转过平衡位置时，换向器能立即改变线圈中 的电流方向
3.如图为直流电动机的工作原理图，分析正确的是（ D ） A．线圈连续转动是靠电磁继电器来实现的 B．电动机通电后不转，一定是电路断路 C．电动机工作过程中，消耗的电能全部转化为机械能 D．改变磁场方向可以改变线圈转动的方向
他励直流电动机的启动
➢ 启动过程分析：
启动瞬间，电机因机械惯性，转子保持静止 n 0 电枢电势Ea 0 ，
由电枢电势方程式U Ea IaRa 可知，
启动电流
I st
பைடு நூலகம்
UN Ra
启动转矩Tst CT Ist
当Tst大于拖动系统的总阻力转矩时，电动机开始转动并加速。随着转速 升高，电枢电势增大，使电枢电流下降，相应的电磁转矩也减小，但只
第二章 直流电动机的电力拖动
第四节 他励直流电动机的启动与反转
1
第四节 他励直流电动机的启动和反转
启动的定义 电动机从接入电网开始转动，到达稳定运行的全部过程称为启动过程或 启动。
直流电动机的启动性能指标： 1. 启动转矩Tst足够大（ Tst TL）； 2. 启动电流Ist不可太大，一般限制在一定的允许范围之内，一般为 （1.5—2）IN； 3. 启动时间短，符合生产机械的要求； 4. 启动设备简单、经济、可靠、操作简便。
一、 他励直流电动机的启动
直流电动机常用的启动方法有三种。 1. 直接启动 ➢ 定义：直接启动就是将电动机直接投入到额定电压的电网上启动。 ➢ 接线图：
启动时，必须先保证有磁场（先闭合励磁回路）， 而后加电枢电压（再闭合电枢回路）。
停机时，必须先断开电枢回路， 再断开励磁回路
一、 他励直流电动机的启动
3. 降压启动
➢ 定义：启动前将施加在电动机电枢两端的电源电压降低，以限制启动电流Ist
启动电压应为：
Ust Ist Ra (1.5 ~ 2)IN Ra
例2-4 接上例题。如果采用降压启动使启动电流为1.5IN时，电源电压应为多少？ 解：求电源电压为： ➢ 启动过程分析： Ust Ist Ra 1.5IN Ra 1.5 207.5 0.067 20.85
第09讲直流电动机的起动及工作特性
如果励磁太小甚至断线，可能导致“飞车”现象。
满磁通空载直接启动的转速与电枢电流变化
n
n0
( Ea = CeF N n)
IN
IS
o
t
UN
I0 o
t
IfN Uf N
Ea
启动方法
为了限制启动电流而采取的措施称为启动方法。
一般有两种启动方法：电枢回路串电阻；降低电枢电压。
U¯ Is = (Ra + R)
UN
I s 1.75 ~1.30 I N （起动电流范围）
设计一个起动变阻器， 【求】变阻器应有的级数及每级电阻值。 【解】
22 P = =25.9kW 1 0.85
3 P 25.9 10 IN 1 = =117.5A UN 220
PN
Rs1 Rs 2 Rs 3
C1 C2 C4
（停止）
该起动器应设计为8级
3
直流电动机的工作特性
他励直流电动机工作特性
U=UN , If = IfN , 电枢回路不串电阻的情况下，他励电动机 的输出功率或者电枢电流变化时，电机的转速、转矩、效率等 重要物理量随之变化的关系曲线称为工作特性。 额定励磁电流：直流电动机加额定电压，带额定负载后，电 枢电流、转速、输出功率都达到额定值，这时对应的励磁电流 称为额定励磁电流。 Ia
R1 0.742 1.068 0.792
R3 0.742 0.792 0.587 R4 0.742 0.587 0.436 R5 0.742 0.436 0.324 R6 0.742 0.324 0.240 R7 0.742 0.240 0.178 R8 0.742 0.178 0.132 R9 0.742 0.132 0.979 Ra 0.1
《直流电动机》课件
《直流电动机》PPT课件
欢迎来到本次关于直流电动机的PPT课件！本课件将深入介绍直流电动机的原 理、性能、控制方法和应用等方面的知识，让你全面了解直流电动机的优点 和发展趋势。
引言
直流电动机的概述
介绍直流电动机的基本概念和工作原理。
直流电动机的分类
介绍直流电动机按照不同标准进行分类。直流 Nhomakorabea动机原理
直流电动机的负载特 性曲线
分析直流电动机在不同负载下 的性能特点和工作规律。
直流电动机的控制方法
1
直流电动机的起动方法
介绍直流电动机的各种起动方式和控制技术。
2
直流电动机的调速方法
讨论直流电动机的调速原理和调速器件。
3
直流电动机的刹车方法
解析直流电动机的各种制动方式和刹车装置。
直流电动机的应用
工业自动化中的应用
探索直流电动机在工业自动化领 域的广泛应用。
交通运输中的应用
介绍直流电动机在交通运输行业 的应用案例。
家庭电器中的应用
展示直流电动机在家庭电器中的 创新应用。
结论
直流电动机的优点
总结直流电动机相对于其他类型电动机的优势 和特点。
直流电动机的未来发展趋势
展望直流电动机未来的发展方向和创新趋势。
参考文献
1 直流电动机相关权威 2 直流电动机相关研究 3 其他与直流电动机相
资料
论文
关的学术资料
推荐获取关于直流电动机 的权威资料和参考书籍。
列举一些与直流电动机相 关的研究成果和学术论文。
提供其他与直流电动机领 域相关的学术资料。
直流电动机的结构
解析直流电动机内部结构和各 部件的作用。
直流电动机的工作原 理
欢迎来到本次关于直流电动机的PPT课件！本课件将深入介绍直流电动机的原 理、性能、控制方法和应用等方面的知识，让你全面了解直流电动机的优点 和发展趋势。
引言
直流电动机的概述
介绍直流电动机的基本概念和工作原理。
直流电动机的分类
介绍直流电动机按照不同标准进行分类。直流 Nhomakorabea动机原理
直流电动机的负载特 性曲线
分析直流电动机在不同负载下 的性能特点和工作规律。
直流电动机的控制方法
1
直流电动机的起动方法
介绍直流电动机的各种起动方式和控制技术。
2
直流电动机的调速方法
讨论直流电动机的调速原理和调速器件。
3
直流电动机的刹车方法
解析直流电动机的各种制动方式和刹车装置。
直流电动机的应用
工业自动化中的应用
探索直流电动机在工业自动化领 域的广泛应用。
交通运输中的应用
介绍直流电动机在交通运输行业 的应用案例。
家庭电器中的应用
展示直流电动机在家庭电器中的 创新应用。
结论
直流电动机的优点
总结直流电动机相对于其他类型电动机的优势 和特点。
直流电动机的未来发展趋势
展望直流电动机未来的发展方向和创新趋势。
参考文献
1 直流电动机相关权威 2 直流电动机相关研究 3 其他与直流电动机相
资料
论文
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直流电动机的结构
解析直流电动机内部结构和各 部件的作用。
直流电动机的工作原 理
2.4他励直流电动机的起动
随着转速的升高，电枢电流下降，这时可以逐 渐提高端电压直至额定值。
特点：起动过程平滑，起动过程中能量损耗少。 难点：如何控制端电压的提高，保持以最大允 许转矩起动。
3
§2-4 他励直流电动机的起动
2、电枢回路串电阻起动
起动时，U=UN，电枢回路中串入电阻RΩ，起动电
流Ist降低。
+ UN
-
I1
Ra
UN R1 R2
R3
UN R3
n
Ia
Ra
RΩ3
nnn0hf
RΩ2Hale Waihona Puke ndRΩ1nb
h
f
d
g e
Ra
R1= RΩ1 + Ra
b
c
R2=RΩ2+ RΩ1 + Ra
If
aT
0
TZ T2
T1 R3=RΩ3+ RΩ2+ RΩ1 + Ra
在起动过程中外串电阻RΩ逐段切除。
4
思考与计算题：P73
5
其他电气设备的正常运行；
起动转矩也达到额定值的 10~20 倍，对传动机构
造成机械冲击。
故直接起动仅用于小容量电动机。
2
§2-4 他励直流电动机的起动
1、降压起动
起动时降低端电压U，起动电流Ist 减小。
一般要求 Ist=(1.5~2.0) IN，且 Tst= (1.5~2.0) TN，故 在不大的起动电流下使电动机顺利起动。
§2-4 他励直流电动机的起动
一、他励直流电动机的起动方法
电动机接通电源后，转速从零
上升到稳态转速的过程，称为起动
过程。
起动初瞬，n = 0，Ea= 0，故此
特点：起动过程平滑，起动过程中能量损耗少。 难点：如何控制端电压的提高，保持以最大允 许转矩起动。
3
§2-4 他励直流电动机的起动
2、电枢回路串电阻起动
起动时，U=UN，电枢回路中串入电阻RΩ，起动电
流Ist降低。
+ UN
-
I1
Ra
UN R1 R2
R3
UN R3
n
Ia
Ra
RΩ3
nnn0hf
RΩ2Hale Waihona Puke ndRΩ1nb
h
f
d
g e
Ra
R1= RΩ1 + Ra
b
c
R2=RΩ2+ RΩ1 + Ra
If
aT
0
TZ T2
T1 R3=RΩ3+ RΩ2+ RΩ1 + Ra
在起动过程中外串电阻RΩ逐段切除。
4
思考与计算题：P73
5
其他电气设备的正常运行；
起动转矩也达到额定值的 10~20 倍，对传动机构
造成机械冲击。
故直接起动仅用于小容量电动机。
2
§2-4 他励直流电动机的起动
1、降压起动
起动时降低端电压U，起动电流Ist 减小。
一般要求 Ist=(1.5~2.0) IN，且 Tst= (1.5~2.0) TN，故 在不大的起动电流下使电动机顺利起动。
§2-4 他励直流电动机的起动
一、他励直流电动机的起动方法
电动机接通电源后，转速从零
上升到稳态转速的过程，称为起动
过程。
起动初瞬，n = 0，Ea= 0，故此
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型号 额定功率 额定电压 额定电流 额定转速
定额
铭牌2
直流电动机
Z4-112/2-1
励磁方式
5.5kW
励磁电压
440V
励磁电流
15A
额定效率
3000r/min
绝缘等级
连续
出厂日期
电机厂
并励 180V 0.4A 81.2% B级 年月
例1：
一台直流电动机的额定数据为：PN=13KW，UN=220V， nN=1500r/min，ηN=87.6%，求额定输入功率PIN、额定电流IN和 额定输出转矩T2N。
通电线圈在磁场中要受到磁场力的作用。假设电刷A与电源的正极相连，电刷B与电源 的负极相连，电流经A-d-c-b-a-B形成回路。根据左手定则，线圈ab受力向右，线圈cd受力 向左。这样就形成一个转矩，使电枢逆时针方向旋转，
二、 直流电动机的基本结构
直流电机由定子（固定不动）与转子（旋转）两大部分组成， 定子与转子之间有空隙,称为气隙。 定子部分包括主磁极、换向极、电刷、机座等； 转子部分包括电枢铁心、电枢绕组、换向器、转轴、风扇等。
（2）换向磁极
减小电刷与换向器之间的火花。由铁心和绕组构成。换向极铁心 一般用整块钢制成，如换向要求较高，则用1.0mm～1.5mm厚的 钢板叠压而成，其绕组中流过的是电枢电流。换向极装在相邻两 主极之间，用螺钉固定在机座上。
13 16
（3）电刷装置
电刷与换向器配合可以把转动的电 枢绕组电路和外电路连接并把电枢 绕组中的交流量转变成电刷端的直 流量。电刷装置如图所示。电刷组 的个数，一般等于主磁极的个数。
1、定子部分
（1）主磁极
主磁极的作用是产生气隙磁场，由铁 心和绕组（励磁绕组）构成。铁心一般 由1.0mm～1.5mm厚的低碳钢板冲片 叠压而成，包括极身和极靴两部分。极 靴做成圆弧形，以使磁极下气隙磁通较 均匀。极身上面套有励磁绕组，绕组中 通入直流电流。整个磁极用螺钉固定在 机座上。
直流电机的主磁极
直流电机的电刷装置
（4）机座
机座既可以固定主磁极、换向极、 端盖等，又是电机磁路的一部分 （称为磁轭）。机座一般用铸钢或 厚钢板焊接而成，具有良好的导磁 性能和机械强度。
2、转子(电枢)部分
（1）电枢铁心 电枢铁心是电机磁路的一部分，其外圆周开槽，用来嵌放
电枢绕组。电枢铁心一般用0.5mm厚、两边涂有绝缘漆的硅钢 片冲片叠压而成，如图所示。电枢铁心固定在转轴或转子支架 上。铁心较长时，为加强冷却，可把电枢铁心沿轴向分成数段， 段与段之间留有通风孔。 （2）电枢绕组 作用是感应电动势、通过电枢电流。通常用绝缘导线绕成线圈， 按一定规律连接而成。
Z2-56/4-2
(2) 额定功率PN。指电动机在额定情况下轴上输出的机械功率。单位是kW或W。 (3) 额定电压UN。在额定情况下，电动机直流电源的电压。单位是V。 (4) 额定电流IN。在额定负载时，电源输入到电动机的允许电流，单位是A。 (5) 额定转速nN。电机运行在额定电压、额定电流、额定功率时所对应的转 速，单位是r/min。 (6) 励磁。指电机的励磁方式，包含他励、并励、串励、 复励等。 (7) 励磁电压。电机在额定状态下励磁绕组两端所加的电压，对于并励的电机， 励磁电压等于电机的额定电压； 对于他励电机，励磁电压要根据情况来定。 单位是V。 (8) 励磁电流。电机产生主磁通所需要的励磁电流，单位是A。
械特性 3、能定性分析直流电动机的启动、调速和制动方法
知识目标： 1、掌握直流电机工作原理 2、了解直流电机励磁的类型和调速特性 3、了解直流电机应用场合
任务1 认识直流电动机
任务2 直流电动机的启动、调速、反转和制动
任务1 认识直流电机 直流电动机应用图片
一、 直流电动机的工作原理
图中N和S是一对固定的（主）磁极，用来建立恒定磁场。两磁极之间有一个可以转动 的圆柱形铁心，铁心上固定着线圈abcd。线圈的ad端接在随电枢一起旋转的两片半圆形铜 片上，这两个铜片合称为换向器，换向器固定在转轴上且与转轴绝缘。铁心、线圈和换向 器组合在一起形成电枢。电刷A、B分别与换向片接触而通向外电路。
电枢绕组
（3）换向器
换向器是由多个紧压在一起的梯形铜片构成的一个圆筒，片与 片之间用一层薄云母绝缘，电枢绕组与换向片按一定规律连接。 换向器与转轴固定枢铁心就装在转轴上。
三、 直流电动直机流的电分机类的励磁方式
他励：励磁绕组的电流由独立电源提供的。即励磁电路与电枢电路没有电 的连接。 并励：励磁绕组与电枢绕组并联。励磁电压等于电枢电压，励磁绕组匝数较 多，电阻较大。（是他励的特殊方式） 串励： 励磁绕组与电枢绕组串联。励磁电流和电枢电流相等。 复励：励磁绕组一部分与电枢绕组串联，另一部分与电枢绕组并联。并励绕 组匝数多而线径细，串励绕组匝数少而线径粗。
四、 直流电动机的铭牌
Z2-56/4-2
铭 牌 1
(1) 型号。国产电动机的型号一般采用大写的汉语拼音字母和数 字表示电动机的结构和使用特点。 例如：
Z2 ___ 56 / 4—2 2号铁心长度
磁极数为4 机座中心高56mm 设计代号，表示第二次设计 Ｚ表示直流电动机
产品代号的含义如下： Z系列：一般用途直流电动机，如Z2、Z3、 Z4等系列； ZJ系列：精密机床用直流电动机； ZT系列：广调速直流电动机； ZQ系列：牵引直流电动机； ZH系列：船用直流电动机； ZA系列：防暴安全型直流电动机； ZKJ系列：挖掘机用直流电动机； ZZJ系列：冶金起重机用直流电动机。
电机控制系统的 安装调试与维修
——直流电动机的启动、调速、 反转与制动
电子课件
宁波职业技术学院海天学院 电机控制系统的安装调试与维修课程教学团队
直流电动机(Direct Current Motor ) 的启动、调速、反 转与制动
能力目标： 1、能正确分析直流电动机的工作原理 2、能根据直流电动机的结构类型，定性地分析其机
Z2-56/4-2
(9) 定额。指电机在额定状态下可以持续运行的时间和顺序。 例如标有“连 续”，则表示电机可以不受时间限制连续运行;标有“25%”，则表示电机在 一个周期内工作25%的时间，休息75%的时间。 (10) 温升。 表示电机允许发热的一个限度。 温升限度取决于电机所使用的 绝缘材料。