直流电动机启动及调速

直流电动机的起动、调速和制动起动(start)、制动(break)和调速(speed regulating)是电力拖动(drive)的三大问题，起动和调速又是评价(evaluate)电动机性能(performance)的两个重要方面(important aspect)。

讲义一、直流电动机的起动起动：直流电动机接上电源(power supply)后，转速(velocity)由零逐渐增(gradually)加到稳定转速的过程（process）。

对起动性能的要求(demands)：起动转矩（starting torque）足够大，起动电流(starting current)不可太大，起动时间要短，除此之外，要求起动设备(equipment)简单，经济可靠(reliability)。

一、直接起动（全压起动）：下图为并励直流电动机起动时的接线图(connection diagram)。

开始时，转速为零，aN st R U I 可达额定电流(rated current)的20~30倍，结果使：绕组(winding)过热，换向(commutation)困难；影响其它电器设备的正常运行(normal operation)；过大的电磁力冲击(impact)，可损坏机械。

故只有极小容量(capacity)的直流电动机才允许直接起动(direct start)。

直接起动的特点：不需起动设备、操作简便(simplicity of operation)、起动转矩大，但起动电流太大。

注意：起动前先合上励磁回路(excitation circuit)开关，并将励磁电流调至最大值，确保磁场(magnetic field)先建立起来，再合上电枢回路开关。

否则：1）轻载时，有剩余磁通(residual flux)，因为起动电流大，所以起动转矩可能大于负载转矩(load torque)，电动机起动，转速升高达飞车状态。

故起动前应检查励磁绕组是否断线。

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。

直流电动机有哪几种调速方法？各有哪些特点？答：直流电动机有三种调速方法：1）调节电枢供电电压U ；2）减弱励磁磁通Φ；3）改变电枢回路电阻R 。

特点：对于要求在一定范围内无极平滑调速的系统来说，以调节电枢供电电压的方式为最好。

改变电阻只能有级调速；减弱磁通虽然能够平滑调速，但调速范围不大，往往只是配合调压方案，在基速（额定转速）以上作小范围的弱磁升速。

晶闸管—电动机系统当电流断续时机械特性的显著特点是什么？答：电流断续时的电压、电流波形图（Ⅰ10P 、Ⅱ 12P ）（三相零式为例）。

断续时，0d u 波形本身与反电势E 有关，因而就与转速n 有关，而不是像电流连续时那样只由控制角α决定的常值。

机械特性呈严重的非线性，有两个显著的特点：第一个特点是当电流略有增加时，电动机的转速会下降很多，即机械特性变软。

当晶闸管导通时，整流电压波形与相电压完全一致，是电源正弦电压的一部分。

当电流断续后，晶闸管都不导通，负载端的电压波形就是反电势波形。

电流波形是一串脉冲波，其间距为︒120，脉冲电流的底部很窄。

由于整流电流平均值d I 与电流波形包围的面积成正比，如果电流波形的底部很窄，为了产生一定的d I ，各相电流峰值必须加大，因为RE u i d d -=,而整流输出的瞬时电压d u 的大小由交流电源决定，不能改变。

也就是说应使E 下降很多即转速下降很多，才能产生一定的d I ，这就是电流断续时机械特性变软的原因。

第二个特点是理想空载转速0n 升高。

因为理想空载时0=d I ，所以2m a x 02U u E d ==，所以0n 升高。

简述直流PWM 变换器电路的基本结构。

答：直流 PWM 变换器基本结构如图所示，包括 IGBT 和续流二极管。

三相交流电经过整流滤波后送往直流 PWM 变换器，通过改变直流 PWM 变换器中 IGBT 的控制脉冲占空比来调节直流 PWM 变换器输出电压大小，二极管起续流作用。

Ug0Ton T t 直流PWM 变换器基本结构直流PWM 变换器输出电压的特征是什么？答：频率一定、宽度可调的脉动直流电压。

直流电动机的启动、调速、反转与制动（一）摘要本文介绍了直流电动机的启动、调速、反转和制动等方面的基础知识和实际操作技巧。

通过了解直流电动机的工作原理，我们能够更好地掌握如何实现电动机的启动、调速、反转和制动控制。

一、直流电动机的基本原理直流电动机是应用广泛、使用最为普及的一类电动机，它利用直流电的力线作用于定子和转子中导体的电流而产生旋转力矩。

直流电动机的基本构成包括：定子、转子、集电环、电枢、永磁体等部分，其中电枢是电机的主要转换元件。

当电机通电后，电枢内的导体会在磁场作用下受到力矩而旋转，从而带动转子旋转。

电枢外接电源，因此电流方向不断变化，导致电枢上每一根导体均不断变化着受到力矩的方向，当导体在磁场中转到过渡点时，力矩的作用方向就会随之改变，从而形成电枢稳定旋转，并实现电机的工作。

二、直流电动机的启动直流电动机的启动方式主要有自激励式启动和外激励式启动两种。

1. 自激励式启动自激励式启动是最常见的直流电动机启动方式，它是通过电枢产生的反电动势和自感作用来实现电机的启动的。

在自激励式启动过程中，需要使用一个发电机将直流电源产生的电流输出到电机的电枢上，此时，电枢上的导体会产生高速旋转，并在磁场作用下产生反电动势。

当电枢转速达到某一值时，反电动势的大小会超过电源电压，从而达到自我激励的目的，实现电机的启动。

2. 外激励式启动外激励式启动采用较大的磁场励磁电源来励磁电机的励磁绕组，使电机初期转矩增大，将电机启动起来。

外励磁通常使用同步电动机、串联机等至少具有较强磁场特性的电动机来实现。

三、直流电动机的调速1. 电枢调速电枢调速是一种常见的简单调速方式，它通过改变电枢电压的大小，控制电动机的转速。

具体来说，通过调节电枢上电流的大小和方向，可以实现电枢中磁通的改变，从而改变电机的转速。

但是，电枢调速方式容易产生调速失速现象，同时，由于电机负载的变化，需要不断调节电机的电压，使得调速操作比较麻烦。

2. 电阻调速电阻调速是通过在电机电路中加入电阻，从而改变电路阻抗大小，从而实现电机的转速调节。

简述直流电动机的调速方法。

直流电动机是一种无刷直流电机,其工作原理基于电枢的旋转,其调速方法
主要有以下几种:
1. 电阻调速:将直流电动机接入电阻器中,通过改变电阻的大小来控制电动机的转速。

这种方法的优点是调速范围宽,但缺点是调速效率低,而且电阻器易损坏。

2. 电容调速:在直流电动机的转轴上加装电容,通过改变电容的大小来控制电动机的转速。

这种方法的优点是调速效率高,但缺点是需要较大的电容,而且容易引起电动机故障。

3. 串激调速:在直流电动机的转轴上串联一个电阻和一个电感,通过改变它们的相对大小来控制电动机的转速。

这种方法的优点是调速范围宽,但缺点是需要复杂的电路,而且容易引起电动机故障。

4. 反相调速:在直流电动机的转轴上加装一个电容器和一个电阻,通过改变它们的相对大小来控制电动机的转速。

这种方法的优点是调速效率高,但缺点是需要较大的电容器,而且容易引起电动机故障。

除了以上几种调速方法外,还有一些其他的方法,例如脉冲调速、积分调速等。

这些方法在实际应用中要根据具体情况选择使用。

直流电动机的调速方法的选择应该考虑到调速范围、调速效率、电动机的性能和稳定性等因素。

在实际应用中,需要根据具体的情况和要求选择合适的调速方法。

直流电动机的调速原理(一)直流电动机的调速1. 调速概述•直流电动机是一种常用的电动机类型，具有广泛的应用领域，如工业、交通、家电等。

•调速是指通过改变电机输入的电压和电流，实现电机转速的控制，以满足不同工作条件下的需求。

2. 直流电动机的工作原理•直流电动机的基本构造包括电枢（转子）和电枢绕组、磁极（定子）和磁极绕组，以及换向器等部件。

•当电流通过电枢绕组时，根据洛伦兹力的作用，电枢产生力矩，使电枢绕组和磁极绕组相互作用，产生转矩，驱动电机转动。

3. 直流电动机调速的原理•直流电动机调速采用的方法主要包括电压调速和转子电流调速。

3.1 电压调速•电压调速是通过改变电源端的电压来控制电动机转速。

•降低电动机输入电压，可以减少电机输出转矩，从而降低转速；增加电压，则相反。

•电压调速简单易实现，但不能实现宽范围的调速，且容易产生较大的电机功率损失。

3.2 转子电流调速•转子电流调速是通过改变电枢电流的大小来控制电动机转速。

•调节电枢电流可以改变电枢绕组中的磁通量，从而控制转矩和转速。

•转子电流调速具有调速范围广、响应快等优点，但需要较为复杂的电子设备来控制电流，增加了系统的复杂性和成本。

3.3 脉宽调制（PWM）调速•脉宽调制调速是一种常用的直流电动机调速方法。

•它通过控制PWM信号的占空比来改变电机输入的电压和电流。

•调节PWM信号的占空比可以实现电机转速的精确控制，且可以实现宽范围的调速。

4. 总结•直流电动机调速是一项重要的控制技术，在各个领域都有广泛应用。

•电压调速、转子电流调速和脉宽调制调速是常用的调速方法，具有各自的特点和适用范围。

•随着电子技术的发展，直流电动机调速技术将会越来越完善，为各行各业的应用提供更多可能性。

5. 电压调速的实现•电压调速可以通过调节输入电压来实现电动机转速的控制。

•常用的电压调速方法包括串联电阻调速、自耦变压器调速和晶闸管调速等。

5.1 串联电阻调速•串联电阻调速是通过串联外部电阻来改变电动机的输入电压。

他励直流电动机的调速【精品-PDF】直流电动机是一种重要的电动机类型，广泛应用于各种机械和工业设备中。

直流电动机有广泛的应用范围，从家用电器到工业机械，都有其使用的市场。

直流电动机的特点是其调速性能非常优越，可以实现比其他电动机更好的速度控制。

因此，在各种应用中，调速技术是直流电动机使用中关键的一个因素。

本文将重点介绍直流电动机的调速技术，包括直流电动机的调速控制器、调速方法以及相关技术应用等方面的内容，以帮助读者了解直流电动机和其调速技术。

一、直流电动机及其调速直流电动机是一种可以将电能转换为机械能、实现运动的电动机，其构造简单，使用方便，广泛应用于各种机械和工业设备中。

直流电动机的转速高、速度调节范围大，并且可以实现快速反应，因此被用于需要精确控制转速的系统中。

直流电动机有以下几个特点：（1）调速性能好：直流电动机的转速可以通过改变电枢电流大小或改变励磁电流大小调节，因此其调速性能非常优越，可以实现比其他电动机更好的速度控制。

（2）启动性能好：直流电机启动时，电枢和励磁电流都比较小，在其转速上升之前可以承受一段时间较大的负载，具有启动性能好的特点。

（3）负载能力强：直流电机的负载能力强，可承受瞬时负载、过载和其他恶劣的工况条件。

（4）电机效率高：直流电机效率高，因为在高负载时，电机磁通强、因而转子铜损耗小，从而水平轴的效率高。

直流电动机可以通过两种方式进行调速：改变电枢电流大小、改变励磁电流大小。

（1）改变电枢电流大小当直流电机的励磁电流保持不变时，电枢电流决定了电机的转矩大小，从而对电机的速度和负载产生影响。

当电枢电流增加时，可以增加电机的转矩和速度，当电枢电流减小时，可以降低电机的转矩和速度。

3.直流电动机的调速控制器为了控制直流电动机的转速，需要使用一个调速控制器。

调速控制器是电子电路装置，以实现直流电动机的调速控制为目的，能够根据需求变化，控制直流电机的运行状态和输出功率。

例如，当直流电机需要解决急剧变化的工作负荷时，调速控制器可以根据工作要求，自动调节电机运行状态，以输出恰当的功率。

直流他励电动机调速方法直流他励电动机是一种常见的电机类型，用于控制其转速以满足不同工况下的需求。

有许多调速方法和技术用于直流他励电动机，本文将对一些常见的调速方法进行详细介绍。

1. 电压调节法电压调节法是直流他励电动机调速的最基本方法之一。

通过调整电源的输出电压来控制电动机的转速。

当电压增大时，电机的转速也相应增加，反之亦然。

这种调速方法简单易行，但能效较低，且难以实现精确的调速控制。

2. 电阻调节法电阻调节法是通过改变电动机的励磁电流来控制电机的转速。

在电机的励磁回路中串联一个可变电阻，通过调节电阻值来改变励磁电流，从而实现调速。

这种方法可以实现较大范围的调速，但同样能效较低，而且需要维护电阻器的散热和稳定性。

3. 电枢调压法电枢调压法是通过改变电动机的电枢电压来实现调速。

在电动机的电枢回路中串联一个变压器或者换流器，通过调节输出电压来控制电动机的转速。

这种方法可以实现较为精确的调速控制，但也有能效低的问题，且对设备和维护要求较高。

4. 电枢反接法电枢反接法是将电动机的电枢端子与电源直接相接，而将励磁回路中串联一个可变电阻或变压器，通过改变励磁电流来控制电动机的转速。

这种方法可以实现较大范围的调速，但同样需要额外的功耗用于调整励磁电流，也存在一定的效率损失。

5. PWM调速法PWM调速法是通过脉宽调制技术来控制电机的转速。

通过改变开关管的通断时间比，即调整脉冲宽度，来控制电机的平均电压和电流，从而实现调速。

这种方法可以实现较为精确的调速控制，且能效较高，是目前较为常用的调速方法之一。

6. 磁场调节法磁场调节法是通过改变电动机的磁场强度来控制电机的转速。

可以通过改变励磁电流或者改变永磁体的磁场强度来实现调速。

这种方法可以实现较大范围的调速，但会影响电机的动态特性和响应速度。

7. 软启动调速法软启动调速法是通过控制电机的起动电压和电流，来实现较为平稳的起动和调速过程。

通过软启动器或者变频器等设备来实现，可以有效降低对电机和设备的冲击和损伤，也可以实现较为平滑的调速过程。