直流电动机的启动调速反转与制动

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1、电子课件电子课件直流电动机的启动、调速、直流电动机的启动、调速、反转与制动反转与制动徐州工业职业技术学院徐州工业职业技术学院包西平包西平电机及其控制技电机及其控制技术术直流电动机直流电动机(Direct Current Motor)的启动、调速、反的启动、调速、反转与制动转与制动 能力目标：能力目标：1、能正确分析直流电动机的工作原理、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、能根据直流电动机的结构类型，定性地分析其机械特性械特性 3、能、能定性分析直流电动机的启动、调速和制动方法定性分析直流电动机的启动、调速和制动方法知识目标：知识目标：1、掌握直流电机

2、工作原理、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、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、了解直流电机应用场合任务任务1 认识直流电动机认识直流电动机任务任务2 直流电动机的启动、调速、反转和制动直流电动机的启动、调速、反转和制动直流电动机应用图片直流电动机应用图片 任务任务1 1 认识直流电机认识直流电机一、一、一、一、直流电动机的工作原理直流电动机的工作原理直流电动机的工作原理直流电动机的工作原理 图图中中N和和S是是一一对对固固定定的的（主主）磁磁极极，用用来来建建立立恒恒定定磁磁场场。两两磁磁极极之之间间有有一一个个可可以以转转动动的的圆圆柱柱形

3、形铁铁心心，铁铁心心上上固固定定着着线线圈圈abcd。线线圈圈的的ad端端接接在在随随电电枢枢一一起起旋旋转转的的两两片片半半圆圆形形铜铜片片上上，这这两两个个铜铜片片合合称称为为换换向向器器，换换向向器器固固定定在在转转轴轴上上且且与与转转轴轴绝绝缘缘。铁铁心心、线线圈圈和和换换向器向器组合在一起形成组合在一起形成电枢电枢。电刷电刷A、B分别与换向片接触而通向外电路。分别与换向片接触而通向外电路。通通电电线线圈圈在在磁磁场场中中要要受受到到磁磁场场力力的的作作用用。假假设设电电刷刷A与与电电源源的的正正极极相相连连，电电刷刷B与与电电源源的的负负极极相相连连，电电流流经经A-d-c-b-a-

4、B形形成成回回路路。根根据据左左手手定定则则，线线圈圈ab受受力力向向右右，线线圈圈cd受受力向左。这样就形成一个转矩，使电枢逆时针方向旋转，力向左。这样就形成一个转矩，使电枢逆时针方向旋转，二、二、二、二、直流电动机的基本结构直流电动机的基本结构直流电动机的基本结构直流电动机的基本结构 直流电机由直流电机由定子定子（固定不动）与（固定不动）与转子转子（旋转）两大部分组成，（旋转）两大部分组成，定子与转子之间有空隙定子与转子之间有空隙,称为气隙。称为气隙。定子定子部分包括部分包括主磁极、换向极、电刷、机座主磁极、换向极、电刷、机座等；等；转子转子部分包括部分包括电枢铁心、电枢绕组、换向器、转轴

5、、风扇电枢铁心、电枢绕组、换向器、转轴、风扇等。等。直流电机的主磁极直流电机的主磁极 1、定子部分、定子部分 （2）换向磁极换向磁极 减减小小电电刷刷与与换换向向器器之之间间的的火火花花。由由铁铁心心和和绕绕组组构构成成。换换向向极极铁铁心心一一般般用用整整块块钢钢制制成成，如如换换向向要要求求较较高高，则则用用厚厚的的钢钢板板叠叠压压而而成成，其其绕绕组组中中流流过过的的是是电电枢枢电电流流。换换向向极极装装在在相相邻邻两两主主极极之之间间，用用螺螺钉固定在机座上。钉固定在机座上。（1）主磁极主磁极 主磁极的作用是产生气隙磁场，由铁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

6、心一般心和绕组（励磁绕组）构成。铁心一般由厚的低碳钢板冲片叠压而成，包括由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，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。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。整个磁极用螺钉固定在机座上。1613（3）电刷装置电刷装置 电电刷刷与与换换向向器器配配合合可可以以把把转转动动的的电电枢枢绕绕组组电电路路和和外外电电路路连连接接并并把把电电枢枢绕绕组组中中的的交交流流量量转转变变成成电电刷刷端端的的直直流流量量。电电刷刷装装置

7、置如如图图所所示示。电电刷刷组组的个数，一般等于主磁极的个数。的个数，一般等于主磁极的个数。直流电机的电刷装置直流电机的电刷装置 （4）机座机座 机机座座既既可可以以固固定定主主磁磁极极、换换向向极极、端端盖盖等等，又又是是电电机机磁磁路路的的一一部部分分（称称为为磁磁轭轭）。机机座座一一般般用用铸铸钢钢或或厚厚钢钢板板焊焊接接而而成成，具具有有良良好好的的导导磁磁性能和机械强度。性能和机械强度。2、转子、转子(电枢电枢)部分部分 （1）电枢铁心电枢铁心 电电枢枢铁铁心心是是电电机机磁磁路路的的一一部部分分，其其外外圆圆周周开开槽槽，用用来来嵌嵌放放电电枢枢绕绕组组。电电枢枢铁铁心心一一般般用

8、用厚厚、两两边边涂涂有有绝绝缘缘漆漆的的硅硅钢钢片片冲冲片片叠叠压压而而成成，如如图图所所示示。电电枢枢铁铁心心固固定定在在转转轴轴或或转转子子支支架架上上。铁铁心心较较长长时时，为为加加强强冷冷却却，可可把把电电枢枢铁铁心心沿沿轴轴向向分分成成数数段段，段段与与段段之间留有通风孔。之间留有通风孔。（2）电枢绕组电枢绕组 作用是产生感应电动势或通过电枢电流产生电磁转矩，实现机作用是产生感应电动势或通过电枢电流产生电磁转矩，实现机电能量转换的主要部件。通常用绝缘导线绕成线圈，按一定规电能量转换的主要部件。通常用绝缘导线绕成线圈，按一定规律连接而成。律连接而成。电枢绕组电枢绕组（3）换向器换向器

9、换换向向器器是是由由多多个个紧紧压压在在一一起起的的梯梯形形铜铜片片构构成成的的一一个个圆圆筒筒，片片与与片片之之间间用用一一层层薄薄云云母母绝绝缘缘，电电枢枢绕绕组组与与换换向向片片按按一一定定规规律律连连接接。换向器与转轴固定在一起。换向器与转轴固定在一起。（4）转轴转轴 对于小容量直流电机对于小容量直流电机,电枢铁心就装在转轴上。电枢铁心就装在转轴上。三、三、三、三、直流电动机的分类直流电动机的分类直流电动机的分类直流电动机的分类 直流电机的励磁方式直流电机的励磁方式复励：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。并励绕励磁绕组一部分与电枢绕组串联，另一部分与电枢绕组并

10、联。并励绕组匝数多而线径细，串励绕组匝数少而线径粗。组匝数多而线径细，串励绕组匝数少而线径粗。他励：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。的连接。并励：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，且用较细的导线绕制，电阻较大。多，且用较细的导线绕制，电阻较大。串励：串励：励磁绕组与电枢绕组串联。励磁电流和电枢电流相等，励磁绕组流过的励磁绕组与电枢绕组串联。励磁电流和电枢电流相等，励磁绕组流过的电流较大，应有较小的电阻，

11、所用导线要粗且匝数较少。电流较大，应有较小的电阻，所用导线要粗且匝数较少。四、四、四、四、直流电动机的铭牌直流电动机的铭牌直流电动机的铭牌直流电动机的铭牌 (1)型型号号。国国产产电电动动机机的的型型号号一一般般采采用用大大写写的的汉汉语语拼拼音音字字母母和和数字表示电动机的结构和使用特点。数字表示电动机的结构和使用特点。例如：例如：Z2 _ 56/42表示直流电动机表示直流电动机设计代号，表示第二次设计设计代号，表示第二次设计机座中心高机座中心高56mm磁极数为磁极数为42号铁心长度号铁心长度Z2-56/4-2铭铭牌牌1产品代号的含义如下：产品代号的含义如下：Z系列：一般用途直流电动机，如系

12、列：一般用途直流电动机，如Z2、Z3、Z4等系列；等系列；ZJ系列：精密机床用直流电动机；系列：精密机床用直流电动机；ZT系列：广调速直流电动机；系列：广调速直流电动机；ZQ系列：牵引直流电动机；系列：牵引直流电动机；ZH系列：船用直流电动机；系列：船用直流电动机；ZA系列：防暴安全型直流电动机；系列：防暴安全型直流电动机；ZKJ系列：挖掘机用直流电动机；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。系列：冶金起重机用直流电动机。(2)额定功率额定功率PN。指电动机在额定情况下轴上输出的机械功率。单位是。指电动机在额定情况下轴上输出的机械功率。单位是kW或或W。(3)额定电压额

13、定电压UN。在额定情况下，电动机直流电源的电压。单位是。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。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。电机运行在额定电压、额定电流、额定功率时所对应的转速，单位是速，单位是r/min。(6)励磁励磁。指电机的励磁方式，包含他励、并励、串励、。指电机的励磁方式，包含他励、并励、串励、复励等。复励等。(7)励磁电压励磁电压。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。电机在额定状态

14、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；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对于他励电机，励磁电压要根据情况来定。单位是定。单位是V。(8)励磁电流励磁电流。电机产生主磁通所需要的励磁电流，单位是。电机产生主磁通所需要的励磁电流，单位是A。Z2-56/4-2(9)定额定额。指电机在额定状态下可以持续运行的时间和顺序。指电机在额定状态下可以持续运行的时间和顺序。例如标有例如标有“连连续续”，则表示电机可以不受时间限制连续运行，则表示电机可以不受时间限制连续运行;标有标有“25%”，则表示电机在，则表示电机在一个周期内工作一个周期内工作2

15、5%的时间，休息的时间，休息75%的时间。的时间。(10)温升温升。表示电机允许发热的一个限度。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温升限度取决于电机所使用的绝缘材料。的绝缘材料。（11）额定效率。额定效率。额定功率与输入功率之比额定功率与输入功率之比。Z2-56/4-2 直直 流流 电电 动动 机机型号型号Z4-112/2-1励磁方式励磁方式并励并励额定功率额定功率5.5kW励磁电压励磁电压180V额定电压额定电压440V励磁电流励磁电流0.4A额定电流额定电流15A额定效率额定效率81.2%额定转速额定转速3000r/min绝缘等级绝缘等级B级级定额定额连续连续出厂日期出厂日期年年月月电机厂电机厂铭牌铭牌2例例1：一台直流电动机的额定数据为：一台直流电动机的额定数据为：PN=13KW，UN=220V，nN=1500r/min，N=87.6%，求额定输入功率，求额定输入功率PIN、额定电流、额定电流IN和和额定输出转矩额定输出转矩T2N。解：解：本模块结束本模块结束