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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。
电枢串电阻调速的特点是：
1）串入电阻后转速只能降低，由于机械特性变软，静差率变大，特别是低速运行时，负载稍有变动，电动机转速波动大，因
降压调速的特点是：
1）无论是高速还是低速，机械特性硬度不变，调速性能稳定，故调整范围广。
2）电源电压能平滑调节，故调速平滑
弱磁调速的特点是：
（1）弱磁调速机械特性较软，受电动
机换向条件和机械强度的限制，转速调高幅
度不大，因此调速范围2~1 D 。
（2）调速平滑，可以无级调速。
（3）在功率较小的励磁回路中调节，能量损耗小。
（4）控制方便，控制设备投资少。
任务三 他励直流电动机的反转10活动设计1: 引导学生讨论，直流电机是如何实现反转的，原理是什么？
2．反接制动
反接制动有电枢反接制动和倒拉反接制动两种方式。
（1）电枢反接制动
电枢反接制动：是将电枢反接在电源上，同时电枢回路要串接制动电阻。
（2）倒拉反接制动
这种制动方法一般发生在提升重物转为下放重物的情况下。
3．回馈制动
对位能负载，由于位能负载转矩的影响使电力机车下坡或起重装置下放重物时，电动机加速至转速高于理想空载转速时，电枢。
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。
引言直流电动机按励磁方式的不同总共分成四种类型,即他励电动机、并励电动机、串励电动机和复励电动机。
这其中，并励直流电动机的应用比较广泛。
）不能超过其本身的允许值，但又要保证并励直流电动机的起动要求是起动电流（IS有较大的起动转矩。
并励直流电动机起动的瞬间，倘若在额定电压下直接起动，由于R很a 就会很大，一般可达电枢电流额定值的10-20倍。
这样大的电流是换向所不允许的。
小，IS与此同时，起动转矩也能达到额定转矩的10-20倍。
过大的起动转矩会使电动机和它所拖动的生产机械遭受突然的巨大冲击，以致损坏传动机构（如齿轮）和生产机械。
由此可见，大、转动除了额定功率在数百瓦以下的微型直流电动机，因电枢绕组导线细、电枢电阻Ra惯量又比较小、可以直接起动外，一般的直流电动机是不允许采用直接起动的。
为此，必须将起动电流限制在允许的范围之内。
增加电枢电阻就是一种比较普遍的起动方法。
而对于额定功率较大的电动机来说，一般会选择有级起动的方法，这样就能保证起动过程中既有比较大的起动转矩，又使起动电流不会超过允许值。
对于某些小容量电动机来说，起动之后如果需要调速，那么可采用增加电阻的方法来达到降速的目的。
1 并励直流电动机的工作原理并励直流电动机励磁绕组和直流电动机的电枢绕组并在一起，当给线圈加上直流电时，导体中就有直流电通过。
载流导体在磁场中将受到电磁力的作用，由安培定理产生电磁转矩。
由于电刷的存在，故导体中的电流将随其所处磁场极性的改变而同时改变其方向，从而使电磁转矩的始终保持一固定方向，使电动机持续旋转。
此时换向器到外电路的直流，改变为线圈内的交流的“逆变“作用。
这就是并励直流电动机的工作原理。
2 直流电动机的分类2.1 他励电动机他励电动机的电路图如图2.1所示。
励磁绕组和电枢绕组分别由两个独立的直流电源提供。
在励磁电压Uf 的作用下，励磁绕组中通过励磁电流If,从而产生主磁极Φ。
在电枢电压Ua 的作用下，电枢绕组中通过电枢电流Ia。
教案（首页）授课班级机电高职1002授课日期课题序号 1.3 授课形式讲授授课时数 2 课题名称直流电动机的起动、反转和制动教学目标1. 了解直流电动机启动时存在的问题。
2．掌握直流电动机常用的启动方法。
3．掌握直流电动机的反转方法。
4．熟悉直流电动机的制动方法。
5．学会直流电动机常用启动、反转和制动方法的操作。
教学重点1、直流电动机常用的启动、反转和制动的方法。
2、直流电动机常用启动、反转和制动方法的操作。
教学难点1、直流电动机常用的启动、反转和制动的方法。
2、直流电动机常用启动、反转和制动方法的操作。
教材内容更新、补充及删减无课外作业见教案教学后记送审记录盐城生物工程高等职业技术学校课堂时间安排和板书设计复习5导入5新授60练习15小结5一、直流电动机的起动1、起动条件2、起动方法（1）电枢回路串电阻起动（2）降压起动二、直流电动机的反转三、直流电动机的制动1、能耗制动2、反接制动（1）倒拉反接制动（2）电枢电源反接制动3、回馈制动课堂教学安排课题序号 1.3 课题名称直流电动机的起动、反转和制动第1 页共8 页导入新授使用一台电动机时，首先碰到的问题是怎样把它启动起来。
要使电动机启动的过程达到最优，主要应考虑以下几个方面的问题：启动电流Ist的大小；启动转矩Tst的大小；启动设备是否简单等。
电动机驱动的生产机械，常常需要改变运动方向，例如起重机、刨床、轧钢机等，这就需要电动机能快速地正反转。
某些生产机械除了需要电动机提供驱动力矩外，还要电动机在必要时，提供制动的力矩，以便限制转速或快速停车。
例如电车下坡和刹车时，起重机下放重物时，机床反向运动开始时，都需要电动机进行制动。
因此掌握直流电动机启动、反转和制动的方法，对电气技术人员是很重要的。
一、直流电动机的启动直流电动机从接入电源开始，转速由零上升到某一稳定转速为止的过程称为启动过程或启动。
1．启动条件当电动机启动瞬间，n=0，Ea=0，此时电动机中流过的电流叫启动电流Ist，对应的电磁转矩叫启动转矩Tst。
直流电动机的起动及性能分析直流电动机就是依靠直流电驱动的将直流电能转换成机械能的电机。
在这里，我们简单的讨论一下它的起动特点与性能。
与直流发电机相同，实际的直流电动机的电枢并非单一线圈，磁极也并非一对。
由对电磁力及转矩分析可以看出：任何一台电机既可以作为发电机运行，也可以作为电动机运行，这一性质称为电机的可逆原理。
电机的可逆原理不仅适用于直流电机，也适用于交流电机。
电机的实际运行方式由外施条件决定，如果电机转子输入机械能，而电枢绕组输出电能，电机作为发电机运行；如果在电枢绕组中输入电能，转子输出机械能，则电机作为电动机运行。
直流电动机和直流发电机的结构基本是相同的，即都有可旋转部分和静止部分。
可旋转部分称为转子，静止部分称为定子，在定子和转子之间存在着气隙。
直流电动机有两大优点:一、调速性能好。
所谓“调速性能”，是指电动机在一定负载的条件下，根据需要，人为地改变电动机的转速。
直流电动机可以在重负载条件下，实现均匀、平滑的无级调速，而且调速范围较宽。
二、起动力矩大。
可以均匀而经济地实现转速调节。
因此，凡是在重负载下起动或要求均匀调节转速的机械，例如大型可逆轧钢机、卷扬机、电力机车、电车等，都用直流电动机拖动。
机械特性是电动机机械性能的主要表现，它与负载的机械特性，运动方程式相联系，将决定拖动系统稳定运行及过渡过程的工作情况。
若不计电枢反应的影响，当电动机正向运行时，其机械特性是一条横跨I、II、IV象限的直线。
其中第I象限为电动机运行状态，其特点是电磁转矩的方向与旋转方向（转速的方向）相同，第II、IV象限为制动运行状态。
首先，直流电动机为什么要限制启动电流？不论是交流电机还是直流电机,其启动电流都会比正常运行的时候要大.因为电机启动时,要使电机从静止状态变为转动状态,就如同把静止物体从静止推动起来匀速运动一样,静止摩擦远大于滑动摩擦.因为在启动瞬间电机还没有转，没有自感反电动势 ,且当时磁场刚刚运作,磁性最强，在启动的时候，由于T=Tn，Ea=Ce Φn=0，此时的电枢电流Ia=Us/Ra=Is，由于Ra本身很小，Is和Ts都比启动电流大很多,所以此时,通电线圈在磁场中做切割磁感线运动最剧烈,所以电流最大.因为电枢电阻Ra很小，所以直接启动时启动电流很大，通常可达到额定电流的10到20倍。
