直流电动机启动方法
他励直流电动机降压启动实验报告
他励直流电动机降压启动实验报告实验目的：本实验旨在通过使用励磁直流电动机降压启动的方法，探究直流电动机降压启动的原理和过程，并分析实验结果，验证理论知识。
实验原理：励磁直流电动机降压启动是利用励磁直流电动机的特性，在电动机运行初期降低电源电压，以减小电动机起动过程中的起动电流，达到安全启动电动机的目的。
其原理是通过减小电动机的励磁磁通，降低电动机的反电动势，从而降低电动机的起动电流。
实验步骤：1. 将励磁直流电动机与电源连接，调节电源电压为额定电压。
2. 打开电源，观察电动机的启动情况。
记录电动机启动时的电流和电压数值。
3. 在电动机启动过程中，逐渐降低电源电压，直至电动机能够平稳启动。
记录此时的电流和电压数值。
4. 关闭电源，结束实验。
实验数据与结果分析：通过实验观察和记录，我们得到了电动机在不同电源电压下的启动电流和电压数据。
根据实验数据，我们可以绘制电动机启动电流随电源电压变化的曲线图。
根据实验数据和曲线图的分析，可以得出以下结论：1. 随着电源电压的降低，电动机的启动电流逐渐减小。
2. 当电源电压降至一定程度，电动机可以平稳启动。
3. 通过降压启动，可以有效减小电动机起动过程中的起动电流，降低对电网的影响。
实验总结：本实验通过使用励磁直流电动机降压启动的方法，探究了直流电动机降压启动的原理和过程。
实验结果验证了理论知识，并得出了一些有益的结论。
通过这个实验，我们深入理解了励磁直流电动机的工作原理，并了解到降压启动对于减小电动机起动电流的重要性。
同时，我们也了解到了实际应用中如何通过降压启动来确保电动机的安全运行。
通过本次实验，我们加深了对直流电动机降压启动原理的理解，并掌握了一种有效的电动机启动方法。
这对于我们今后在工程实践中的运用具有重要意义。
同时，我们也意识到电动机启动电流对电网的影响，因此在实际应用中需要合理选择启动方法，以确保电动机的正常运行和电网的稳定性。
本次实验通过实际操作和数据分析，深入探究了励磁直流电动机降压启动的原理和过程。
3.3 直流电机机械特性
一、启动特性
电动机的启动就是给电动机通电，使电动机转子转动
起来，达到要求转速的这一过程。
对直流电动机而言，在启动时n=0 , E=0, 而Ra一般很 小。当将电动机直接接入电网并施加额定电压时，启动电
流为：
I st
UN Ra
启动电流很大，一般情况下能达到其额定电流的
（10～20）倍。
（1） 对电动机本身的影响： • 使电动机在换向过程中产生危险的火花，烧坏换向器； • 过大的电枢电流产生过大的电磁力，可能引起绕组的
n
UN KeΦ
Ra K e K tΦ 2
T
T KtΦI a
（1）如果负载转矩不变，将使电动机电流大大增加而严 重过载；
（2）当=0时，从理论上说，空载时电动机速度趋近 ，
通常称为“飞车”； 因此，直流他励电动机启动前必须先加励磁电流，在
运转过程中，决不允许励磁电路断开或励磁电流为零，为 此，直流他励电动机在使用中，一般都设有“失磁”保护。
枢回路串电阻启动两种方式。
1. 电枢回路串电阻启动： 启动时，电枢回路串接电阻Rst ，此时Ist=UN/(Ra+Rst)
将受限制。随着转速的升高，再逐步切除外加电阻直到全 部切除，电动机达到所要求的转速。
2. 降压启动： 所谓降压启动即在启动时，降低供电电源电压，随着
转速的升高，电动势随之增大，再逐步提高供电电压，最 后达到额定电压时，电动机达到所要求的转速。
1. 电枢回路中串接电阻时的人为特性：（U=UN,Φ=ΦN)
n
UN KeΦN
Ra Rad Ke KtΦN2
T
n
串电阻 后,工作
点由
未串电 阻时的 工作点
n0 a→b→c
直流电动机启动、调速控制电路实验
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、调速控制电路实验室名称：电机及自动控制实验组号：X组指导教师：XXX报告人：XXX 学号：XXXXXXXXX 实验地点：XXXX 实验时间：20XX年XX月X日指导教师评阅意见与成绩评定一、实验目的掌握直流电动机电枢电路串电阻起动的方法；掌握直流电动机改变电枢电阻调速的方法；掌握直流电动机的制动方法；二、实验仪器和设备验内容（1）电动机数据和主要实验设备的技术数据四、实验原理直流电动机的起动：包括降低电枢电压起动与增加电枢电阻起动，降低电枢电压起动需要有可调节电压的专用直流电源给电动机的电枢电路供电，优点是起动平稳，起动过程中能量损耗小，缺点是初期投资较大；增加电枢电阻起动有有级（电机额定功率较小）、无极（电机额定功率较大）之分。
是在起动之前将变阻器调到最大，再接通电源，随着转速的升高逐渐减小电阻到零。
直流电动机的调速：改变Ra、Ua和∅中的任意一个使转子转速发生变化。
直流电动机的制动：使直流电动机停止转动。
制动方式有能耗制动：制动时电源断开，立即与电阻相连，使电机处于发电状态，将动能转化成电能消耗在电路内。
反接制动：制动时让E与Ua的作用方向一致，共同产生电流使电动机转换的电能与输入电能一起消耗在电路中。
回馈制动：制动时电机的转速大于理想空转，电机处于发电状态，将动能转换成电能回馈给电网。
五、实验内容（一）、实验报告经指导教师审阅批准后方可进入实验室实验（二）、将本次实验所需的仪器设备放置于工作台上并检查其是否正常运行，检验正常后将所需型号和技术数据填入到相应的表内（若是在检验中发现问题要及时调换器件）（三）、按实验前准备的实验步骤实验直流电动机的起动1、取来本次试验所用器件挂置在实验工作台上2、在试验台无电的前提下，按照实验原理图接线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4、用万用表检查线路的通断（三相可调变阻器），检查无误后方可通电5、按动电源总开关，将电源控制屏上的直流电压调制220V左右6、按下“启动”按钮，便接通了直流电源7、搬动励磁、电枢电源按钮，直流电机启动8、逐渐减少R1阻值，电动机达到额定转速（也可通过调节R1来进行调速）9、搬动励磁电源按钮，直流电机能耗制动停车，收线，整理试验台R2直流电动机的起动、调速、制动原理图直流电动机的起动、调速、制动接线图若在实验中发现问题及时的找出问题的原因，排查问题后方可继续进行试验三相可调变阻器的检查：将其与直流电源接通，串入直流电流表，并入直流电压表。
直流电动机
直流电动机直流电动机是利用电磁感应原理实现直流电能与机械能的相互转换。
如果将电能转换为机械能则为电动机，反之就是发电机。
直流电动机具有调速范围广且平滑，起动和制动转矩大，过载能力强，且易于控制，常用于对调速有较高要求的场合。
本章主要介绍直流电机的基本结构、工作原理和机械特性。
并以他励电动机为例，讨论了直流电动机的启动、反转与调速等运行问题。
8.1 直流电机的构造常用的中小型直流电动机的结构如图8.1.1所示。
它由定子、转子、电刷装置，端盖，轴承、通风系统等部件组成。
图8.1.1 直流电动机的结构1.定子定子有机座、主磁极、换向极、电刷装置等组成，其剖面结构示意图见8.1.2所示。
它的作用就是产生主磁场和附加磁场，作电机的机械支架。
图8.1.2 直流电动机定子结构机座用作电机的外壳，并固定主磁极和换向极，并且也是磁路的一部分。
机座常用铸钢或厚钢板制成，保证良好的导磁性能和机械支撑作用。
主磁极由磁极铁心、励磁线圈组成，它能产生一定形状分布的气隙磁密。
主磁通铁心，由1~1.5mm厚的硅钢片冲压叠制而成，用铆钉与电动机壳体相连，铁心外套上预先绕制的线圈，以产生主磁场。
主极掌面呈孤型，以保证主磁极掌面与电枢表面之间的气隙均匀，磁场分布合理。
换向极结构与主磁极相似，只是几何尺寸小主磁极小。
其作用是产生附加磁场，以改善电机的换向。
电刷装置通过固定的电刷与转动的换向片之间的滑动接触，使旋转的转子与静止的外电路相连接，是电机结构中的薄弱之处。
石墨制成的电刷放在刷握内，用压紧弹簧将其压在换向器表面。
刷握固定在刷杆上，通过电刷的刷辩，将电流从电刷引入或引出。
2.转子转子（又称电枢）由电枢铁心，电枢绕组、换向器、转轴和风扇等组成，如图8.1.3所示。
它是产生电磁转矩或感应电动势，实现机电能量转换的关键。
图8.1.3 直流电动机的转子结构电枢铁心也是电机主磁路的一部分。
为了减少涡流和磁滞损耗，铁心采用0.5mm 厚的两面涂绝缘漆的硅钢片选压而成。
直流电机串电阻启动
指导教师评定成绩：审定成绩：重庆邮电大学移通学院课程设计报告设计题目：直流电机的串电阻启动过程设计学校：学生姓名：专业：班级：学号：指导教师：设计时间：年月重庆邮电大学移通学院目录一、直流电动机的综述 (4)1.1直流电动机的基本工作原理 (4)1.2直流电动机的分类 (5)1.3直流电动机的特点 (5)二、他励直流电动机 (5)2.1他励直流电动机的机械特性 (5)2.2固有机械特性与人为机械特性 (6)三、他励直流电动机的起动 (7)3.1直流电动机的启动过程分析 (8)3.2他励直流电动机起动电阻的计算 (9)四、设计内容 (10)五、结论 (11)六、心得体会 (12)七、参考文献 (12)一、直流电动机的综述1.1直流电动机的基本工作原理图1 是一台最简单的直流电动机的模型，N和S是一对固定的磁极(一般是电磁铁，也可以是永久磁铁)。
磁极之间有一个可以转动的铁质圆柱体，称为电枢铁心。
铁心表面固定一个用绝缘导体构成的电枢线圈abcd，线圈的两端分别接到相互绝缘的两个弧形铜片上，弧形铜片称为换向片，它们的组合体称为换向器。
在换向器上放置固定不动而与换向片滑动接触的电刷A和B，线圈abcd通过换向器和电刷接通外电路。
电枢铁心、电枢线圈和换向器构成的整体称为电枢。
如果将电源正负极分别接电刷A和B,则线圈abcd中流过电流。
在导体ab中，电流由a 流向b，在导体cd中，电流由c流向d，如图（a）所示。
载流导体ab和cd均处于N和S 极之间的磁场当中，受到的电磁力的作用。
用左手定则可知，载流导体ab受到的电磁力F 的方向是向左的，力图使电枢逆时针方向运动，载流导体cd受到的电磁力F的方向是向右的, 也是力图使电枢逆时针方向运动，这一对电磁力形成一个转矩, 即电磁转矩T，其方向为逆时针方向，使整个电枢沿逆时针方向转动。
当电枢转过180°, 导体cd转到N极下，ab转到S极上，如图（b）所示。
他励直流电机的启动原理与运行
他励直流电机的运行直流电动机的起动电动机接到规定电源后，转速从0上升到稳态转速的过程称为起动过程。
他励直流电动机起动时，必须先保证有磁场（即先通励磁电流），而后加电枢电压。
合闸瞬间的起动电流很大应尽可能的缩短启动时间，减少能量损耗以及减少生产中的损耗起动电流大的原因：１、起动开始时：n=0,Ea=CeΦn=0,２、电枢电流：Ia=(U-Ea)/Ra=U/Ra Ra一般很小这样大的起动电流会引起后果：１、电机换向困难，产生严重的火花２、过大转矩将损坏拖动系统的传动机构和电机电枢３、供电线路产生很大的压降。
变频器整流回路的启动电阻结论：因此必须采取适当的措施限制起动电流，除容量极小的电机外，绝不允许直接起动起动方法：电枢串电阻启动——起动过程中有能量损耗，现在很少用，在实验室中用降压启动——适用于电动机的直流电源是可调的，投资较大，但启动过程中没有能量损耗。
直流启动器电枢串电阻起动：最初起动电流：Ist=U/(Ra+Rst) 最初起动转矩：Tst=ＫＴΦIst启动电阻：Rst＝（UN／λi IN）－Ra为了在限定的电流Ist下获得较大的起动转矩Tst,应该使磁通Φ尽可能大些，因此起动时串联在励磁回路的电阻应全部切除。
有了一定的转速n后，电势Ea不再为0，电流Ist会逐步减小，转矩Tst 也会逐步减小。
为了在起动过程中始终保持足够大的起动转矩，一般将起动器设计为多级，随着转速n的增大，串在电枢回路的起动电阻Rst逐级切除，进入稳态后全部切除。
起动电阻Rst一般设计为短时运行方式，不容许长时间通过较大的电流。
降压起动：对于他励直流电动机，可以采用专门设备降低电枢回路的电压以减小起动电流。
起动时电压Umin,起动电流Ist：Ist= Umin/Ra< λiIN启动过程中U随Ea上升逐渐上升，直到U=UN串励电动机绝对不允许空载起动。
串电阻起动设备简单，投资小，但起动电阻上要消耗能量；电枢降压起动设备投资较大，但起动过程节能。
电机与电气控制1 直流电机
一般可达D=2.5～12；
（4）电能损耗较小。
降压调速的直流电源：
G—M系统示意图
SCR—M系统示意图
（3）减弱磁通调速 改变磁通只能从额定值往下调，调节磁通 调速即是弱磁调速 。
恒转矩负载时弱磁通 调速过程
减弱磁通调速 Φ 2< Φ 1< Φ N
弱磁调速的优点：
2．固有机械特性和人为机械特性
固有（自然）机械特性：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。 机械特性斜率很小， 他励直流电动机的固 有机械特性是硬特性。 通常额定转速降nN只 有额定转速的百分之 几到百分之十几。
（一）他励直流电动机的机械特性
2．固有机械特性和人为机械特性 人为机械特性： ①电枢串电阻时的人为特性
主要起支撑作用。 端盖固定在机座上，其上放置轴承支 撑直流电机的转轴，使直流电机能够 旋转。
二、转子部分
作用:
转子又称电枢，是电机的转动部分， 其作用是感应电势和产生电磁转矩， 从而实现能量的转换
构成:
电枢铁心
换向器 电机转轴
电枢绕组
轴承和风扇
（一）电枢铁心
作用：通过磁通和嵌放 电枢绕组。
材料：为减小磁滞损耗和涡流损耗，电枢铁心 用0.35mm或0.5mm厚的硅钢片叠成，表面有绝 缘层。
限制启动电流的方法：
他励直流电动机： 电枢回路串电阻启动 降低电枢电压启动 启动时应保证电动机 的磁通为最大值，以 使转矩较大
1．电枢回路串电阻启动 启动前，应使励磁回路调节电阻Rst=0，
UN I st R a R st
对于普通直流电动机，一般要求 Ist≤（1.5～2）IN 为了缩短启动时间，保持电动机在启动过程中 的加速不变，应将启动电阻平滑地切除，最后 使电动机转速达到运行值。
第4章 直流电动机的电力拖动
展，已将直流电机的励磁部分用永磁材料替代，产生了永磁无刷直流电机。
电机内部的电磁作用原理与直流电机相同。所以无刷直流电机的过载能力 高，高速性能好。由于这种直流电机的体积小，结构简单，效率高，无转
子损耗，所以目前已在中、小功率范围内得到广泛的应用。
25
4.4
直流电机的应用
4.4.1 直流电机应用概述
4
4.1
4.1.2
他励直流电动机的启动
直接启动
直接起动又称为全压起启动: 直接起动不需要专用起动启设备，操作简便，主要缺
点是起动启电流太大。额定功率在几百瓦以下的直流电动
机才能直接起启动 。
直接起动机特性曲线
5
4.1
他励直流电动机的启动
4.1.3 电枢回路串电阻起动 一般的直流电动机，在起动时在电枢回路中串入电阻来限 制起动电流。
10
4.2
他励直流电动机的制动
4.2.2 反接制动 1.电源反接制动
电源反接原理接线
+ 1 2 RZ
2 TL d o T em
电源反接机械特性
R a+ R Z n n0 a 1 Ra
-
Ia
TM Ea n TM
f -n
0
+
-
c
机械特性方程式:
Ra RZ Ra RZ U n Tem n0 Tem CE CE CT 2 CE CT 2
+ RZ T Ia
em
机械特性
U Ia
n n0 1
正向
U
-
+ RZ T em
n
n
Ea
+ TL Uf -
Ea
d
电机与拖动习题及答案
项目一一、选择1、直流电动机在串电阻调速过程中，若负载转矩保持不变，则 A 保持不变。
A：输入功率， B：输出功率，C：电磁功率， D：电机的效率。
2、一台串励直流电动机运行时励磁绕组突然断开，则 A 。
A：电机转速升到危险的高速， B：保险丝熔断C：上面情况都不会发生。
3、一台并励直流发电机希望改变电枢两端正负极性，采用的方法是 A 。
Ａ：改变原动机的转向Ｂ：改变励磁绕组的接法Ｃ：既改变原动机的转向又改变励磁绕组的接法4、起动直流电动机时，磁路回路应 B 电源。
A；与电枢回路同时接入 B：比电枢回路先接入C：比电枢回路后接入5、在直流电机中，电枢的作用是B______。
A：将交流电变为直流电 B：实现直流电能和机械能之间的转换C：在气隙中产生主磁通 D：将直流电流变为交流电流6、直流电机的调速方法中，适合恒转矩负载并且低速时稳定性较好的是_B___。
A：弱磁调速 B：降压调速C：串电阻调速 D：变频调速7直流电动机工作在电动机状态稳定运行时，电磁转矩的大小由（C ）决定A、电压的大小；B、电枢电阻的大小；C、负载转矩和空载转矩的大小；D、磁场的大小。
8直流电机U＝240V，Ea＝220V，则此电机为（ A）。
A、电动机状态；B、发电机状态9直流电动机起动时电枢回路串入电阻是为了( B )。
A.增加起动转矩B.限制起动电流C.增加主磁通D.减少起动时间10并励直流发电机的额定输出功率P N等于( C )A.U N I NηNB.U N I N/ηNC.U N I N11直流电动机中，电动势的方向与电枢电流方向______，直流发电机中，电动势的方向与电枢电流的方向______。
( C )A. 相同，相同B. 相同，相反C. 相反，相同D. 相反，相反12直流电机的磁极和电枢的铁心选材应是(C )。
A、电枢用硅钢片，磁极用整块铸钢B、电枢用整块铸钢，磁极用钢板冲片叠成C、电枢用硅钢片，磁极用钢板冲片叠成D、因是直流无铁损，故两者均可用整块铸钢13.直流并励电动机的电势平衡方程式可写成__D_____。
他励直流电动机的启动
实验报告实验名称他励直流电动机的启动指导教师实验类型验证实验学时 2 实验时间2015年10月29日一、实验目的1、学习电机实验的基本要求与安全操作注意事项。
2、认识在直流电机实验中所用的电机、仪表、变阻器等组件及使用方法。
3、熟悉他励电动机(即并励电动机按他励方式)的接线、启动、改变电机转向的方法。
二、预习要点1、如何正确选择使用仪器仪表。
特别是电压表电流表的量程。
2、直流电动机启动时，为什么在电枢回路中需要串接启动变阻器? 不串接会产生什么严重后果?3、直流电动机启动时，励磁回路串接的磁场变阻器应调至什么位置? 为什么? 若励磁回路断开造成失磁时,会产生什么严重后果?三、实验项目1、了解电源控制屏中的电枢电源、励磁电源、校正过的直流电机、变阻器、多量程直流电压表、电流表及直流电动机的使用方法。
2、直流他励电动机的启动、调速及改变转向的方法。
四、实验步骤1、由实验指导老师介绍电机及电气技术实验装置各面板布置及使用方法，讲解电机实验的基本要求，安全操作和注意事项。
2、直流仪表、转速表和变阻器的选择直流仪表、转速表量程是根据电机的额定值和实验中可能达到的最大值来选择，变阻器根据实验要求来选用，并按电流的大小选择串联、并联或串并联的接法。
（1）电压量程的选择如测量电动机两端为220V的直流电压，选用直流电压表为500V或1000V 量程档。
（2）电流量程的选择选用安培表测量电枢电流，选用毫安表测量励磁电流。
（3）电机额定转速为1500r/min，转速表选用激光转速测量表。
（4）变阻器的选择测量各个变阻器的最大值，选择合适的变阻器作为发电机负载电阻与励磁电阻、电动机启动电阻与励磁电阻。
3、他励直流电动机启动步骤（1）按图1.1接线，检查电表的极性（+，-）是否正确，量程是否正确，电动机励磁回路接线是否按牢靠。
然后，将电动机电枢所串联的起动电阻1R ，断开开关S ，并断开电枢电源开关，做好起动准备。
（2）当电动机M 启动后，观察转电动机的偏转方向，逐渐减小电动机起动电阻1R 值，即起动时电阻1R 放在最大位置，启动完毕后将1R 短接。
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直流电动机启动方法
直流电动机是一种常见的电动机类型，广泛应用于工业、交通、农业等领域。
在使用直流电动机时，启动是一个非常重要的步骤，因为正确的启动方法可以保证电动机的正常运行，延长电动机的使用寿命。
下面介绍几种常见的直流电动机启动方法。
1. 直接启动法
直接启动法是最简单的启动方法，直接将电动机连接到电源上，通过电源的电压和电流来启动电动机。
这种方法适用于小功率的电动机，但对于大功率的电动机来说，直接启动会对电网造成较大的冲击，容易引起电网电压波动，因此不适用于大功率电动机。
2. 降压启动法
降压启动法是通过降低电动机的起动电压，减小电动机的起动电流，从而实现电动机的启动。
这种方法适用于中小功率的电动机，可以有效地降低电动机的起动电流，减少对电网的冲击。
3. 变频启动法
变频启动法是通过变频器来控制电动机的启动过程，可以实现电动机的平稳启动和调速功能。
这种方法适用于大功率电动机，可以有效地降低电动机的起动电流，减少对电网的冲击，同时可以实现电动机的精确调速。
4. 自耦启动法
自耦启动法是通过自耦变压器来控制电动机的启动过程，可以实现电动机的平稳启动和降低起动电流的效果。
这种方法适用于中小功率的电动机，但由于自耦变压器的结构复杂，成本较高，因此在实际应用中较少使用。
总之，不同的直流电动机启动方法适用于不同的电动机类型和功率范围，选择合适的启动方法可以保证电动机的正常运行，延长电动机的使用寿命。
在实际应用中，应根据具体情况选择合适的启动方法，并严格按照操作规程进行操作，确保电动机的安全运行。