任务1-1直流电机的启动.ppt

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1、直流电机的运行及控制河南工业职业技术学院电气工程系l l直流电机是实现直流电能和机械能相互转换的一种旋转电直流电机是实现直流电能和机械能相互转换的一种旋转电机，应用电磁感应原理进行能量转换。将机械能转化为电机，应用电磁感应原理进行能量转换。将机械能转化为电能的是直流发电机，将电能转化为机械能的是直流电动机。能的是直流发电机，将电能转化为机械能的是直流电动机。直流发电机可作为各种直流电源。直流电动机具有宽广的直流发电机可作为各种直流电源。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、较大的起调速范围、平滑的调速特性、较高的过载能力、较大的起动和制动转矩等很多优点，广泛应用在轧钢机

2、、电力机车、动和制动转矩等很多优点，广泛应用在轧钢机、电力机车、大型机床等生产机械中，不足之处是直流电机结构复杂，大型机床等生产机械中，不足之处是直流电机结构复杂，成本高，运行维护困难。成本高，运行维护困难。l l本任务分两个情景：l l情景一为直流电机的运行，主要内容包含直流电机的工作原理和机械特性，为使用直流电机奠定必要知识；l l情景二为讨论他励直流电动机的启动、反向和制动及调速控制等电气控制电路。l l教学目标：教学目标：教学目标：教学目标：l l1 1、直流电动机工作特性、直流电动机工作特性l l2 2、直流电动机的启动、制动方法、直流电动机的启动、制动方法l l3 3、直流电动机的

3、调速方法、直流电动机的调速方法l l4 4、电动机的启动、制动控制电路、电动机的启动、制动控制电路l l教学重点和难点：教学重点和难点：教学重点和难点：教学重点和难点：l l1 1、直流电动机的启动、制动方法、直流电动机的启动、制动方法l l2 2、直流电动机的调速方法、直流电动机的调速方法l l3 3、电动机的启动、制动控制电路、电动机的启动、制动控制电路情景1 直流电机的起动l l知识点一知识点一知识点一知识点一 直流电机的基本原理与结构直流电机的基本原理与结构直流电机的基本原理与结构直流电机的基本原理与结构 1 1.直流发电机工作原理直流发电机工作原理 2 2.直流电动机的工作原理直流电

4、动机的工作原理 3.3.直流电机的可逆原理直流电机的可逆原理一、直流电机的基一、直流电机的基本工作原理本工作原理 二、直流电机的基本结构二、直流电机的基本结构 直流电机的结构示意图如图所示。它由定子和转子两个基本部分组成。a)为结构图b)为轴向截面图。a)b)a)1端盖 2风扇 3机座 4电枢 5主磁极6刷架 7换向器 8接线板 9出线盒10换向器 b)1机座 2主磁极 3转轴 4电枢铁心 5换向磁极 6电枢绕组 7换向器 8电刷三三三三三三、直流电机的铭牌数据和主要系列直流电机的铭牌数据和主要系列直流电机的铭牌数据和主要系列 （一）直流电机的铭牌数据（一）直流电机的铭牌数据（一）直流电机的铭

5、牌数据（一）直流电机的铭牌数据（一）直流电机的铭牌数据（一）直流电机的铭牌数据 11 1、电机型号、电机型号、电机型号、电机型号、电机型号、电机型号 22 2、额定功率、额定功率、额定功率、额定功率、额定功率、额定功率PP PNNN 33 3、额定电压额定电压额定电压额定电压额定电压额定电压UU UNNN 44 4、额定电流额定电流额定电流额定电流额定电流额定电流II INNN 55 5、额定转速额定转速额定转速额定转速额定转速额定转速n n n NNN66 6、电动机额定效率电动机额定效率电动机额定效率电动机额定效率电动机额定效率电动机额定效率 NNN （二）（二）（二）（二）（二）（二）直

6、流电机主要系列直流电机主要系列直流电机主要系列直流电机主要系列直流电机主要系列直流电机主要系列 Z4 Z4 Z4 Z4 Z4 Z4 系列系列系列系列系列系列 一般用途的小型直流电动机。一般用途的小型直流电动机。一般用途的小型直流电动机。一般用途的小型直流电动机。一般用途的小型直流电动机。一般用途的小型直流电动机。ZT ZT ZT ZT ZT ZT 系列系列系列系列系列系列 广调速直流电动机。广调速直流电动机。广调速直流电动机。广调速直流电动机。广调速直流电动机。广调速直流电动机。ZJ ZJ ZJ ZJ ZJ ZJ 系列系列系列系列系列系列 精密机床用直流电动机。精密机床用直流电动机。精密机床用

7、直流电动机。精密机床用直流电动机。精密机床用直流电动机。精密机床用直流电动机。ZTDZTDZTDZTDZTDZTD系列系列系列系列系列系列 电梯用直流电动机。电梯用直流电动机。电梯用直流电动机。电梯用直流电动机。电梯用直流电动机。电梯用直流电动机。ZZJZZJZZJZZJZZJZZJ系列系列系列系列系列系列 起重冶金用直流电动机。起重冶金用直流电动机。起重冶金用直流电动机。起重冶金用直流电动机。起重冶金用直流电动机。起重冶金用直流电动机。ZD2ZD2ZD2ZD2ZD2ZD2、ZF2ZF2ZF2ZF2ZF2ZF2系列系列系列系列系列系列 中型直流电动机。中型直流电动机。中型直流电动机。中型直流电

8、动机。中型直流电动机。中型直流电动机。ZQ ZQ ZQ ZQ ZQ ZQ 系列系列系列系列系列系列 直流牵引电动机。直流牵引电动机。直流牵引电动机。直流牵引电动机。直流牵引电动机。直流牵引电动机。Z-HZ-HZ-HZ-HZ-HZ-H系列系列系列系列系列系列 船用直流电动机。船用直流电动机。船用直流电动机。船用直流电动机。船用直流电动机。船用直流电动机。ZA ZA ZA ZA ZA ZA 系列系列系列系列系列系列 防爆安全用电动机。防爆安全用电动机。防爆安全用电动机。防爆安全用电动机。防爆安全用电动机。防爆安全用电动机。ZLJ ZLJ ZLJ ZLJ ZLJ ZLJ 系列系列系列系列系列系列 力

9、矩直流电动机。力矩直流电动机。力矩直流电动机。力矩直流电动机。力矩直流电动机。力矩直流电动机。四四四四四四、直流电机的励磁方式直流电机的励磁方式直流电机的励磁方式 a)a)他励直流电机他励直流电机他励直流电机他励直流电机 b)b)并励直流电机并励直流电机并励直流电机并励直流电机 c)c)串励直流电机串励直流电机串励直流电机串励直流电机 d)d)复励直流电复励直流电复励直流电复励直流电机机机机 1.1.1.1.直流电机电磁转矩和电枢电动势直流电机电磁转矩和电枢电动势直流电机电磁转矩和电枢电动势直流电机电磁转矩和电枢电动势 一、一、一、一、一、一、电磁转矩电磁转矩电磁转矩 T=CT=CT TIII

10、Ia a T T T T 9550955095509550 P/n P/n P/n P/n二、二、二、二、二、二、电电电枢枢枢电动势电动势电动势 E E E Ea a a aC C C Ce e e en n n n 知识点二、直流电动机的机械特性2.2.2.2.直流他直流他直流他直流他励电动机运行原理与机械特性励电动机运行原理与机械特性励电动机运行原理与机械特性励电动机运行原理与机械特性 一、一、一、一、一、一、直流电动机的基本方程式直流电动机的基本方程式直流电动机的基本方程式 （一）（一）（一）（一）（一）（一）电动势平电动势平电动势平电动势平电动势平电动势平衡方程式衡方程式衡方程式衡方程

11、式衡方程式衡方程式 U U U U E E E Ea a a a+I+I+I+Ia a a aR R R Ra a a a（二）（二）（二）（二）（二）（二）功率平衡方程式功率平衡方程式功率平衡方程式功率平衡方程式功率平衡方程式功率平衡方程式 直直直直直直流流流流流流电电电电电电动动动动动动机机机机机机输输输输输输入入入入入入的的的的的的电电电电电电功功功功功功率率率率率率是是是是是是不不不不不不可可可可可可能能能能能能全全全全全全部部部部部部转转转转转转换换换换换换成成成成成成机机机机机机械械械械械械功功功功功功率率率率率率的的的的的的，因因因因因因为为为为为为在在在在在在转转转转转转换换换

12、换换换的的的的的的过过过过过过程程程程程程中中中中中中存存存存存存在在在在在在着着着着着着各各各各各各种种种种种种损损损损损损耗耗耗耗耗耗。按按按按按按其其其其其其性性性性性性质质质质质质可可可可可可分分分分分分为为为为为为机机机机机机械械械械械械损耗损耗损耗损耗损耗损耗PP Pmmm，铁心损耗，铁心损耗，铁心损耗，铁心损耗，铁心损耗，铁心损耗PP PFeFeFe，铜损，铜损，铜损，铜损，铜损，铜损PP PCuCuCu和附加损耗和附加损耗和附加损耗和附加损耗和附加损耗和附加损耗PP PSSS四种。四种。四种。四种。四种。四种。电动机总损耗电动机总损耗电动机总损耗电动机总损耗电动机总损耗电动机总

13、损耗P P P P P Pmmm+P+P+PFeFeFe+P+P+PCuCuCu+P+P+PSSS电网向电动机输入的电功率电网向电动机输入的电功率电网向电动机输入的电功率电网向电动机输入的电功率电网向电动机输入的电功率电网向电动机输入的电功率P PP P P P1 11 11 1 U I U I U I U I U I U I U IU IU IU IU IU Ia aa aa a 电动机输出的机械功率电动机输出的机械功率电动机输出的机械功率电动机输出的机械功率电动机输出的机械功率电动机输出的机械功率 P P P P P P2 22 22 2P PP P P P1 11 11 1PPPPPP

14、直流直流直流直流直流直流电动电动电动电动电动电动机的效率机的效率机的效率机的效率机的效率机的效率 =(=(=(=(=(=(P PP P P P2 22 22 2/P PP P P P1 11 11 1)100)100)100)100)100)100二、二、二、二、二、二、直流他励电动机的机械特性直流他励电动机的机械特性直流他励电动机的机械特性 （一）（一）（一）（一）（一）（一）直流他励直流他励直流他励直流他励直流他励直流他励电动电动电动电动电动电动机机械特性方程式机机械特性方程式机机械特性方程式机机械特性方程式机机械特性方程式机机械特性方程式 n=（二）（二）（二）（二）（二）（二）直流他励

15、直流他励直流他励直流他励直流他励直流他励电动电动电动电动电动电动机的固有机械特性机的固有机械特性机的固有机械特性机的固有机械特性机的固有机械特性机的固有机械特性 n=（三）（三）（三）（三）（三）（三）直流他励直流他励直流他励直流他励直流他励直流他励电动电动电动电动电动电动机的人机的人机的人机的人机的人机的人为为为为为为机械特性机械特性机械特性机械特性机械特性机械特性 人人人人人人为为为为为为地地地地地地改改改改改改变变变变变变电电电电电电动动动动动动机机机机机机气气气气气气隙隙隙隙隙隙磁磁磁磁磁磁通通通通通通、电电电电电电源源源源源源电电电电电电压压压压压压 U UU UU U和和和和和和电

16、电电电电电枢枢枢枢枢枢回回回回回回路路路路路路串串串串串串联联联联联联电电电电电电阻阻阻阻阻阻R RR RR R等等等等等等参参参参参参数，获得的机械特性为人为机械特性。数，获得的机械特性为人为机械特性。数，获得的机械特性为人为机械特性。数，获得的机械特性为人为机械特性。数，获得的机械特性为人为机械特性。数，获得的机械特性为人为机械特性。11 1、电枢回路串接电阻电枢回路串接电阻电枢回路串接电阻电枢回路串接电阻电枢回路串接电阻电枢回路串接电阻R RR R R R时的人为特性时的人为特性时的人为特性时的人为特性时的人为特性时的人为特性 n=22 2、改改改改改改变电变电变电变电变电变电源源源源源

17、源电压时电压时电压时电压时电压时电压时的人的人的人的人的人的人为为为为为为机械特性机械特性机械特性机械特性机械特性机械特性 n=33 3、改改改改改改变变变变变变磁通磁通磁通磁通磁通磁通时时时时时时的人的人的人的人的人的人为为为为为为机械特性机械特性机械特性机械特性机械特性机械特性 n=知识点三 常用低压电器l l按钮按钮1 1结构示意图结构示意图按钮是一种手动操作接通或断开控制电路的主令电器。它主按钮是一种手动操作接通或断开控制电路的主令电器。它主要控制接触器和继电器，也可作为电路中的电气联锁。按钮要控制接触器和继电器，也可作为电路中的电气联锁。按钮的结构如图的结构如图1 1所示，它由按钮帽

18、、动触点、静触点组成。所示，它由按钮帽、动触点、静触点组成。二、接触器二、接触器接触器是用来频繁接通接触器是用来频繁接通和断开电路的自动切换和断开电路的自动切换电器，它具有手动切换电器，它具有手动切换电器所不能实现的遥控电器所不能实现的遥控功能，同时还具有欠电功能，同时还具有欠电压、失电压保护的功能，压、失电压保护的功能，但却不具备短路保护和但却不具备短路保护和过载保护功能。接触器过载保护功能。接触器的主要控制对象是电动的主要控制对象是电动机。机。当吸引线圈通电时，当吸引线圈通电时，动铁心被吸向静铁动铁心被吸向静铁心，使常闭触点断心，使常闭触点断开、常开触点闭合。开、常开触点闭合。当吸引线圈欠

19、压或当吸引线圈欠压或失压后，动铁心在失压后，动铁心在弹簧的反作用力下弹簧的反作用力下复位，带动主、辅复位，带动主、辅触点恢复常态。触点恢复常态。常闭常闭常开常开线圈线圈辅助触点辅助触点M3铁芯铁芯 衔铁衔铁弹簧弹簧电源电源电机电机主触点主触点 接触器的组成接触器的组成l l热继电器l l热继电器是利用发热元件感受到的热量而动作的一种保护继电器。主要对电动机实现长期过载保护、断相保护、电流不平衡运行保护。闸刀开关闸刀开关1 1外形与组成外形与组成闸刀开关是一种手动电器，用来接通和断开电路。闸刀开关是一种手动电器，用来接通和断开电路。它由操作手柄、闸刀（动触头）、刀座（静触头）它由操作手柄、闸刀（

20、动触头）、刀座（静触头）、熔丝和绝缘底板、胶盖等组成。推动手柄，使、熔丝和绝缘底板、胶盖等组成。推动手柄，使闸刀紧紧地插入刀座中，电路就被接通。闸刀紧紧地插入刀座中，电路就被接通。各电器在电路中的各电器在电路中的位置位置刀开关熔断器接触器热继电器按钮交流异步电动机知识点四知识点四 直流他励电动机的起动和反转直流他励电动机的起动和反转 一、一、一、一、一、一、起动方法起动方法起动方法起动方法起动方法起动方法 生生生生生生产产产产产产机机机机机机械械械械械械对对对对对对直直直直直直流流流流流流电电电电电电动动动动动动机机机机机机的的的的的的起起起起起起动动动动动动要要要要要要求求求求求求是是是是是

21、是：起起起起起起动动动动动动转转转转转转矩矩矩矩矩矩T TT TT T足足足足足足够够够够够够大大大大大大，因因因因因因为为为为为为只只只只只只有有有有有有T TT TT T大大大大大大于于于于于于负负负负负负载载载载载载转转转转转转矩矩矩矩矩矩T TT TT T时时时时时时，电电电电电电动动动动动动机机机机机机方方方方方方可可可可可可顺顺顺顺顺顺利利利利利利起起起起起起动动动动动动；起起起起起起动动动动动动电电电电电电流流流流流流I II II I不不不不不不可可可可可可太太太太太太大大大大大大；起起起起起起动动动动动动设设设设设设备备备备备备操操操操操操作作作作作作方方方方方方便便便便便便

22、，起起起起起起动动动动动动时时时时时时间间间间间间短短短短短短，运运运运运运行行行行行行可可可可可可靠，成本低廉。靠，成本低廉。靠，成本低廉。靠，成本低廉。靠，成本低廉。靠，成本低廉。1 11 1 1 1、全压起动、全压起动、全压起动、全压起动、全压起动、全压起动 I Istst=U=UN N/R/Ra a T Tstst=C=CT TNNI I I Istst 22 2、减压起动减压起动减压起动减压起动减压起动减压起动 U Ustst=I=Ist st R Ra a=(1.5-2)=(1.5-2)I INN R Ra a33 3、电枢回路串电阻起动电枢回路串电阻起动电枢回路串电阻起动电枢回路

23、串电阻起动电枢回路串电阻起动电枢回路串电阻起动 I Istst=U UN N /(R/(Ra a+R Rst st)直直流流他他励励电电动动机机4 4级级起动机械特性起动机械特性 电枢回路串电阻起动电枢回路串电阻起动二、二、二、二、直流他励直流他励直流他励直流他励电动电动电动电动机反机反机反机反转转转转 11 1）改改改改改改变变变变变变励磁励磁励磁励磁励磁励磁电电电电电电流方向流方向流方向流方向流方向流方向 22 2）改改改改改改变电变电变电变电变电变电枢枢枢枢枢枢电压电压电压电压电压电压极性极性极性极性极性极性 知识点知识点五五 直流电动机直流电动机启动控制电路启动控制电路点动和自锁点动和自锁点动和自锁点动和自锁单向旋转起动电路单向旋转起动电路直流电动机可逆运转起动控制直流电动机可逆运转起动控制