直流电动机启动调速控制线路
任务三 直流电动机的调速控制线路安装与调试
任务三直流电动机的调速控制线路安装与调试（一）学习目标1.理解和掌握直流电动机调速原理和方法2.正确安装、调试控制电路，确保电路稳定运行（二）任务引导通过教师讲解直流电动机主要三种调速方法和控制电路，学生根据先前所学电磁理论进行消化吸收；然后按照控制电路，正确连接、调试，直至电路运行正常。
（三）相关知识直流电动机的调速是指电动机的机械负载不变的条件下，改变电动机的转速。
根据直流电动机的转速公式：n=(U-IaRa)/CeΦ可知，直流电动机有3种调速方法：改变电枢回路的电阻、改变磁通量和改变电枢电压。
串励直流电动机和并励直流电动机的调速方法相同，下面以并励直流电动机为例分别介绍这3种调速方法的控制。
1.电枢回路串电阻调速法电枢回路串电阻调速法就是在直流电动机的电枢回路中串联一只调速变阻器来实现调速的方法，如下图：图5-3-1并励直流电动机的电枢回路串电阻调速原理图这种调速方法属恒转矩调速，只能在电动机的额定转速以下进行调速，调速范围较小，而且稳定性较差，能量损耗较大。
但是这种调速方法设备简单，操作方便，被广泛适用于短期工作、容量较小且机械特性要求不太高的场合。
电枢回路串电阻调速法的线路可参阅前面的起动控制线路。
2.改变励磁磁通调速法改变励磁磁通调速法是通过改变励磁电流的大小来实现调速的，如下图：图5-3-2 并励直流电动串电阻调速原理图它通过调节励磁电路的附加电阻Rs来改变励磁电流的大小，即改变励磁磁通大小，来实现调速。
正常情况下，由于直流电动机在额定转速运行时，并励绕组通过的是额定励磁电流，磁路已稍有饱和，所以可以通过改变附加电阻Rs的数值来减小励磁电流，从而减小励磁磁通，实现调速(也称弱磁调速)。
采用这种调速法只能在额定转速以上的范围内调速。
采用这种方法调速时要注意的是，不可将转速调得过高，以免振动较大，换向条件恶化，甚至发生飞车事故。
3.改变电枢电压调速法由于电网电压是一定的，若通过改变电网电压来实现调速，一般是很困难的。
项目六直流电动机的基本控制线路
2．电枢回路串电阻二级开启控制线路 图6-5所示为并励直流电动机电枢回路串电阻二级开启控制线路旳电路图。 其中KAl为欠电流继电器，作为励磁绕组旳失磁保护，以免励磁绕组因断线或接 触不良引起 “飞车”事故；KA2为过电流继电器，对电动机进行过载和短路保 护；电阻R为电动机停转时励磁绕组旳放电电阻；V为续流二极管，使励磁绕组 正常工作时电阻R上没有电流流入。线路旳工作原理如下:
1．能耗制动控制线路 能耗制动又称电阻制动，是指保持直流电动机旳励磁电流不变，将电枢绕组旳电 源切除后，立虽然其与制动电阻连接成闭合回路，电枢凭惯性处于发电运营状态， 将转动动能转化为电能并消耗在电枢回路中，同步取得制动转矩，迫使电动机迅速 停转。 图6-7所示为并励直流电动机单向开启能耗制动控制电路图。
图6-1 电压继电器外形 但电压继电器使用时，其线圈并联在被测量旳电路中，根据线圈两端电压旳大 小而接通或断开电路。所以这种继电器线圈旳导线细、匝数多、阻抗大。 1．电压继电器旳分类及符号 根据实际应用旳要求，电压继电器分为过电压继电器、欠电压继电器和零电压 继电器。 过电压继电器是当电压不小于其整定值时动作旳电压继电器，主要用于对电路 或设备作过电压保护，常用旳过电压继电器为JT4-A系列，其动作电压可在105%～ 120%额定电压范围内调整。
③调速 开启前，应将调整变阻器R调到零，Rl调到最大，目旳是使直流电压U 逐渐上升，直流电动机Ml则从最低速逐渐上升到额定转速。
1．电枢回路串电阻调速 如图6-9所示为并励直流电动机电枢回路串接电阻调速原理图。这种调速措施 是经过在直流电动机旳电枢回路中，串接调速变阻器来实现调速旳。 电枢回路串电阻调速只能使电动机旳转速在额定转速下列范围内调整，故其调 速范围较窄，一般为1.5:1。另外这种调速稳定性也较差，能量损耗较大。但因为 这种调速措施所用旳设备简朴，操作较以便，所以在短期工作、容量较小且机械 特征硬度要求不太高旳场合使用广泛。如蓄电池搬运车、无轨电车、吊车等生产 机械上仍广泛采用此种措施调速。 2．变化主磁通调速 图6-10所示为并励直流电动机变化主磁通调速旳原理图。这种调速措施是经过 变化励磁电流旳大小来实现旳。因当调整附加电阻器RP时，能够变化励磁电流If旳 大小，从而变化主磁通Φ旳大小，实现了电动机旳词速；值得一提旳是，因为直 流电动机在额定运营时，磁路已稍有饱和，此调速措施只能减弱励磁实现调速。
直流电动机控制线路
图3.1 他励直流电动机使用三端启动器工作原理图
4
利用接 触器构成的 他励直流电 动机启动控 制线路如图 3.2所示。
图3.2 他励直流电动机降压启动控制线路
线路工作原理为：
5
2．利用时间继电器自动控制他励直流电动机启动控制线路 图3.3是利用接触器和时间继电器配合他励直流电动机电枢 串电阻降压启动控制线路。线路工作原理为：
，电动机电枢惯性旋转。SB1 的动合触点后闭合，接触器
KM2线圈得电，电枢电路中的KM2主触点闭合，电枢接入反 方向电源，串入电阻进行反接制动。
14
图3.7 反接制动控制线路
2．能耗制动控制线路 直流电动机的能耗制动控制线路如图3.8所示。
15
图3.8 能耗制动控制线路
线路工作原理为：SB2为启动按钮，它可以接通接触器
18
本 章 小 结
直流电动机在生产设备中得到了广泛应用，特别是在要求较宽 的调速范围和较快过渡过程系统中。在要求有较大的启动转矩和 一定的调速范围的设备中（如电气机车、电车），也使用直流电 动机拖动。 对直流电动机的控制可分成启动、制动、调速和保护等基本环 节，这些环节也应由按钮、接触器、继电器等低压电器组成。
图3.5 利用行程开关控制的他励直流电动机正、反转控制线路
10
线路工作原理为：接通电源后，按下启动按钮前，欠电流继 电器KA2得电动作，断电型时间继电器KT1线圈得电，接触器KM3、 KM4线圈断电。
按下正转启动按钮SB2，接触器KM1线圈得电，时间继电器KT1
开始延时。电枢电路直流电动机电枢电路串入R1、R2电阻启动。 随着启动的进行，转速不断提高，经过KT1设置的时间后，接触
20
直流电动机也可以采用机械制动或电气制动。电气制动就是使电 动机产生的电磁转矩与电动机旋转方向相反，使电动机转速迅速下 降。他励直流电动机的电气制动方法有反接制动、能耗制动等。 反接制动是将正在做运转的直流电动机的电枢两端突然反接，但
直流电机调速器接线图【图解】
直流调速器就是调节直流电动机速度的设备，直流调速器由于直流电动机具有低转速大力矩的特点，是交流电动机无法取代的，因此调节直流电动机速度的设备——直流调速器具有广阔的应用天地。
直流调速器接线图1、不隔离型（仅指BL产品）a、外部电位器连接方式：使用一个2W/10K 电位器控制驱动器调速，按照下图进行接线。
安装方法：电位器的连接说明（BL产品）：注意1、驱动器所提供的5V输出电压，因电流较小（5mA），所以不能外接其它负载（如：数显表、指示灯等），否则造成驱动器的损坏。
2、为了减少不必要的电子信号干扰，应尽量缩短速度调节电位器的连线长度，当连线超过0.5m时，必须使用屏蔽线，屏蔽网单端接地。
b、外置VID连接方式：0-5V，0-10V，4-20mA 控制信号经过专用隔离器转换后连接到VID接口，每种控制应用只能使用一种控制信号进行控制。
订货时需要说明控制方式。
外置VID隔离器（另配）的连接使用请参考下图所示：注意外置VID接口线若过长，请务必使用屏蔽线，屏蔽网单端接地。
2、隔离型：（仅指AL产品）对于AL隔离型产品，使用0-5V，0-10V或4-20mA的外部标准信号控制连接方式见下图所示。
每种控制应用只能使用一种控制信号进行控制。
订货时需要说明控制方式。
注意1、标准信号输入务必使用屏蔽线，屏蔽网单端接地。
2、以上控制方式的连接，只能选用一种方式连接，不能同时连接几种方式。
3、所有控制信号的连线务必使用屏蔽线，屏蔽网单端接地。
使能控制：INHIBIT使能控制连接：该控制方式可通过一个“使能线路”来进行控制器输出的停止和开启控制如下图所示：也可以使用一个集电极开路（NPN）来代替开关进行控制。
当“使能控制端”两端闭合时，控制器内部电路会迅速（取ACCEL设定值）提升马达转速，直到MAX SPD设定值上。
当“使能控制端”两端断开时，控制器内部电路会快速降低马达转速，直到马达停止运转。
【注】当控制距离较长时，请采用转换传输（就近连接）方式，使能控制的连线务必使用屏蔽线，屏蔽网单端接地。
电机控制与调速技术项目训练教-项目一直流电机的调速与控制线路装接
任务一 直流电机启动、调速线路的装调
•相关知识
图1-8 他励电动机
图1-9 并励电动机Fra bibliotek任务一 直流电机启动、调速线路的装调
•相关知识
③串励电动机 串励电动机的励磁绕组与电枢绕
组串联之后接直流电源，如图1-10所 示。串励电动机励磁绕组的特点是其 励磁电流If就是电枢电流Ia，这个电 流一般比较大，所以励磁绕组导线粗 、匝数少，它的电阻也较小。串励电 动机多于负载在较大范围内变化的和 要求有较大起动转矩的设备中。
项目一 直流电动机的控制与调速线路的装调
项目描述
直流电动机(direct current motor)是将直流电能转换为机械能的 旋转机械。它与交流电动机（如三相异步电动机）相比，虽然因结构 比较复杂、生产成本较高、故障较多等，目前已不如交流电动机应用 普遍，但由于它具有优良的调速性能和较大的起动转矩，得到广泛应 用。
任务二 直流电机正反转、能耗制动线路的安装
• 相关知识
并励电动机的起动 电枢电流为：
Ia＝（U－E）/Ra 因为电枢电阻Ra很小，所以电源电压U和反电动势E极为接近。
在电动机起动的初始瞬间，n=0，E=KE×Φ ·n=0。这时的电枢电流
为：
Iast=U/Ra
由于Ra很小，起动电流将达到额定电流的10－20倍，这是不允许的
•相关知识
1、直流电动机的结构与 工作原理
直流电动机主要由磁极 、电枢、换向器三 部分组 成，其结构如图1-3所示。
图1-3 直流电动机的主要结构
任务一 直流电机启动、调速线路的装调
•相关知识
①磁极。 磁极是电动机中产生磁场的
装置，如图1-4所示。它分成极心1 和极掌2两部分。极心上放置励磁 绕组3，极掌的作用是使电动机空 气隙中磁感应强度的分布最为合适 ，并用来挡住励磁绕组；磁极是用 钢片叠成的，固定在机座4（即电 机外壳）上；机座也是磁路的一部 分。机座常用铸钢制成。
直流电动机启动控制线路研究
在实际理论教学和实践教学中基本控制线路的教学都是以交流电动机基本控制线路为主没有单独针对直流电动机控制线路的教材可借鉴本文针对这个问题研究了直流电动机的点动控制连续转动控制和电枢回路串电阻控制问题给出了的基本控制线路供广大读者参考
山 西 青 年
理 论 研 究
直流 电动机启动控 制线路研究
Ｆ一
Ｑ Ｆ
ＫＨ
ｓ Ｓ Ｂ ２ — Ｋ ± Ｋ Ｍ １ ＋ 甲Ｋ
Ｋ Ｔ
＾
启动
ｎ ｌ 低 速
—
短路Ｒ
Ｋ Ｍ ２ — — — — ＞ｎ Ｉ（ 全 速 运 行 ）
Ｋ Ｔ 一（ 延 时 到 ）
工作过程是 ：
究
（ １ ） 开始先放一段录像 ：运动员游泳和潜水员潜入水 中 不同深度的水 中，运动员 为什 么要穿不 同的衣服？这样 引入 ， 联 理就在身边。
水。学生很 自然 的想到 ，液体压 强还与液体密度有关 ．也能进一 （ ６） 液体 压强公 式推 导。将蒙有橡 皮膜的玻璃 管放入水槽
点评 ：播放视频 ，目的是抛给学生一个值得思考 的问题 ：在 步得 出，液体 密度越大 ，压强越大 。
题 ，桌面 受到茶杯对 它的压强 吗？ 接着在茶杯 中倒 入水 ，再 问杯
底受 到水对它 的压 强吗？杯 壁受到水 对它的压强 吗？ 基于 前面固 度 ， 符 合初 中生感性思维较 强 ．理性思维尚不完善的思维特征。
体压强的学 习，学生容易 回答第 一个 问题 。后 两个问题 ，要通过 三 、总 结反思
刘胜 长
杨 永庄
薛福 林
项目3直流电动机控制线路的安装与调试
项目3直流电动机控制线路的安装与调试项目三直流电动机操纵线路的安装与调试[项目概述] 直流电机是电能与机械能相互转换的旋转电机之一，应用电磁感应原理进行能量转换。
将机械能转变为直流电能的电机称之直流发电机；将直流电能转变为机械能的电机称之直流电动机。
直流发电机可作为各类直流电源。
直流电动机具有宽广的调速范围、平滑的调速特性、较高的过载能力、较大的起动与制动转矩等特点，广泛应用于对起动与调速要求较高的生产机械。
直流电动机作为原动机带动各类生产机械工作，向负载输出机械能，是一种应用极为广泛的电气设备。
在电动自行车，电脑风扇、收录机等日常电气设备与大型轧钢设备、大型精密机床、矿井卷扬机、市内电车、电缆设备等许多工业部门中都得到应用，本单元学习直流电动机的作用、类型、构成与直流电动机电气操纵线路的原理、安装与调试等内容。
3.1 直流电动机的结构、原理3.1.1 概述电机是实现电能与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、国防工业与日常生活等许多方面。
电机的类型很多，分类方法也很多。
随着科学技术的进展，出现了许多跨领域、跨学科的综合性学科，电机操纵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。
电机操纵技术涉及到机械学、电动力学、电机学、自动操纵、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。
电机操纵技术包含下列更为具体的内容：(1)执行机械技术包含电机的原理与设计；电机及传感器—体化；电机及驱动操纵一体化；机械机构的动力学分析；一体化电机系统；电机机构的新结构、新原理、新材料、新构成等等。
(2)逆变与电机驱动技术包含电力变换技术；功率驱动技术；精密驱动技术；电力变换的调节操纵；脉宽调制技术；驱动保护技术；电磁兼容与可靠性等等。
(3)运动信息及信号检测包含传感器技术；信号处理技术；接口技术等。
(4)自动操纵技术包含操纵理论；操纵方法与操纵电路的模拟、仿真与调试技术。
直流电动机的控制线路
KI2
KT2
R
I<
-
KT2 R1
KT1
KM2
KI2 KT1 KA KM1 KM2 KM3
( (
+
Байду номын сангаас
+
QF1
I> KI1 KM1
QF2
KA KM1
3 位
KA
M
VD KM1 R2 KM3 R
KI1
KI2
KT2
I<
-
R1 KM2
KT2
KT1
KI2 KT1 KA KM1 KM2 KM3
( (
SA
+
+
QF1
( (
+
+
QF1
I> KI1 KM1
QF2
KA KM1
2 位
KA SA
M
VD KM1 R2 KM3
KI1
KI2
KT2
R
I<
-
KT2 R1
KT1
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
`
实验题目类型：设计型
《电机与拖动》实验报告
实验题目名称：直流电动机启动、调速控制线路实验室名称：电机及自动控制
实验组号：指导教师：
报告人：学号：
实验地点：实验时间：
指导教师评阅意见与成绩评定
文档Word
`
一、实验目的
1、掌握并励直流电动机电枢电路串电阻起动的方法。
2、掌握并励直流电动机改变电枢电阻和改变励磁电流调速的方法。
3、掌握并励直流电动机的制动方法。
4、提交实验成果。
二、实验设备
实验技术路线三、
：实验前预习要点直流电动机的起动1.
起动的方法串电阻起动a)串入电枢回路，以限制启动电串电阻起动就是在启动时将一组启动电阻R 流，而当转数上升到额定转数后，再把启动变阻器从电枢回路中切除。
启动过程中要消缺点是变阻器比较笨重，串电阻起动的优点是启动电流小；耗很多的能量。
降电压起动b)降电压起动就是在启动时通过暂时降低电动机供电电压的办法来限制启动这种方法只适合于大功率直当然降压启动要有一套可变电压的直流电源，电流，流电机。
文档Word
`
2.直流电动机的调速
调速的种类与方法：
调节电枢供电电压 a)改变电枢电压主要是从额定电压往下降低电枢电压，从电动机额定转速向下变速，属恒转矩调速方法。
对于要求在一定围无级平滑调速的系统来说，这种方法最好。
变化遇到的时间常数较小，能快速响应，但是需要大容量可调直流电源。
b)改变电动机主磁通
改变磁通可以实现无级平滑调速，但只能减弱磁通进行调速（简称弱磁调速），从电机额定转速向上调速，属恒功率调速方法。
变化时间遇到的时间常数同变化遇到的相比要大得多，响应速度较慢，但所需电源容量小。
c)电枢回路串电阻调速
电动机电枢回路外串电阻进行调速的方法，设备简单，操作方便。
但是只能进行有级调速，调速平滑性差，机械特性较软；空载时几乎没什么调速作用；还会在调速电阻上消耗大量电能。
3.直流电动机的制动方法能耗制动在电枢两端从电源断开的同并励直流电动机在能耗制动时要保持励磁电流不变，电枢因机械惯性这时电动机主磁场保持不变，时，其立即接到一个制动电阻上。
从而电动机由电动机状态立即转至发电机
状态，此时电枢电流反向。
继续旋转，产生的电磁转矩与原来反，称为制动转矩，故转速迅速下降，直到停转。
电动机机械系统所储存的动能，全都转为电能而消耗在制动电阻上，所以称能耗制动。
反接制动强迫电动机朝相反的方向转动在制动时，这同异步电动机反接制动的道理一样，文档Word
`
而促电动机立即停转。
直流电动机反接制动时，在保持励磁电流条件（方向和值的大小）的情况下，利用倒向开关将电枢两端反接在电源上，此时电枢电流将变成负值，随之产生很大的制动性电磁转矩使电动机停转。
这里的是制动时为限制电流太大而串人电枢回路的电阻。
反接制动的优点是很快能使电动机迅速停转；缺点是电枢电流可能过大。
为此反接时须接人足够的电阻，将电枢电流限制在一
定允许值围；此外，当转速下降时，必须及切断电源，否则电动机将反转。
实验容四、 1. 直流电动机的起动实验步骤： 1) 取来本次试验所用器件挂置在
实验工作台上。
2) 按照实验接线图接线，实验前所有开关都应处在断开位置。
3) 请老师查看接线，待老师检查所接线路无误、批准后执行以下操作。
220V 左右。
4) 合上交流电源总开关，将电源控制屏的电压调制 5) 按下“启动”按钮，接通直流电源。
DQ-1 直流Q1
DQ-1 励磁流直电压枢电V M 源压电源
Rr1 R
实验原理图
2.并励直流电动机使用时的注意事项
1)当给并励直流电动机接通电源的瞬间，启动电流很大，这样大的启动电流将会烧坏换向器，因此电枢电路中需串联一个可调启动电阻，启动时将电阻置于最大值，随着电动机转速的增加而逐渐减小电阻值，当电动机达到额定转速时，完全撤出启动电阻。
2)使用并励直流电动机时，切忌在电动机运转时断开励磁电路，以免造成励磁电流等于零，而主磁极上仅有很少的剩磁，使反电动势小，这样电枢电流将会急剧增加，电动机转速也将急剧增加，将造成俗称的“飞车”，引起严重事故。
文档Word
`
直流电动机的起动、调速、制动接线图
三相可调变阻器的检查：通过调节其阻值，将其与直流电源接通，串入直流电
流表，并入直流电压表。
记录并计算变阻器的好坏。
连接时只需将电在本次试验中，实验室的并励电动机也可以充当他励使用，机绕组与励磁输出电压相连。
他励电动机的起动与调速与并励电动机一样，但他励电动机在制动时则不若先关闭励磁输出电压同。
在停车时，先关闭电枢输出电压则电动机完成制动，则会出现飞车的现象。
文档Word
`
五、实验结果述与总结
1.实验结论
在本次试验中，我们主要做了并励直流电动机电枢电路串电阻起动的方法、改变电枢电阻和改变励磁电流调速的方法和并励直流电动机的制动方法。
通过这次试验，我对并励直流电动机有了进一步的认识和理解，我们基本掌握了并励直流电动机的电枢电路串电阻起动的方法、改变电枢电阻和改变励磁电流调速的方法，对并励直流电动机有了更深的了解。
同时也掌握了并励直流电动机的制动方法。
2.收获与不足
在本次实验中，我们相继做了并励直流电动机电枢电路串电阻起动的方法、改变电枢电阻和改变励磁电流调速的方法和并励直流电动机的制动方法的实验。
通过这些实验使我们更好的了解并励直流电动机。
六、参考文献（资料）
1．唐介电机与拖动. 第三版. 高的教育，2014年
2．电机教学实验台实验指导书. 教仪设备，2011年
文档Word。