课题21 串励直流电动机的基本控制电路

n CTK UN RaRf
CeK Tem CeK
A
Tem B （2-27）
式中 、 ,该式表明转 A CTKUN CeK
B Ra Rf Ce K
速n与 Tem 成反比，其机械特性如
图2.31中AB段。
当 I a 较大，磁路饱和时， 基本保持不变，此时机械特性与
他励直流电动机的机械特性相似，
他励能耗制动是把励磁绕组由串励形式改接成
他励形式，即把励磁绕组单独接到电源上，电枢绕组 外由接于制串动 励电 直阻 流电RB动后机形的成励回磁路绕，组如电图阻2.33R F（很a小），所如示果。采
用原来的电源，因电压较高，则必须在励磁回路中串 入一个较大的限流电阻 R sf 。此外还必须保持励磁电 流 的方向与电动状态时相同，否则不能产生制I动f 转矩（因 I a 已反向）。他励能耗制动时的机械特性 为一直线，如图2.33（b）中直线BC段所示，其制动 过程与他励直流电动机的能耗制动完全相同。他励能 耗制动的效果好，应用较广泛。
为较“硬”的直线特性，如图 2.312中021/B5/9C段。
图2.31 串励电动机 的固有机械特性
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由机械特性曲线可以看出：
（1）特性曲线是一条非线性的软特性，随着负载转矩 的增大（减小），转速自动减小（增大），保持功率 基本不变，即有很好的牵引性能，广泛用于机车类负 载的牵引动力。
（2）理想空载转速为无穷大，实际上由于有剩磁磁通 存车”在现，象n0一。般因可此达，（串5励～电6）动n机N，是空不载允运许行空会载出或现轻“载飞运 行或用皮带传动的。
图2.33 串励电 动机的他励能 耗制动
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（2）自励能耗制动
自励式能耗制动时，电枢回路脱离电源后，通过制动电阻形

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。

开启时，为了取得较大旳开启转矩，应使励磁电路旳外接电阻RP短接，此时 励磁电流最大，才干产生较大旳开启转矩。
2．电枢回路串电阻二级开启控制线路 图6-5所示为并励直流电动机电枢回路串电阻二级开启控制线路旳电路图。 其中KAl为欠电流继电器，作为励磁绕组旳失磁保护，以免励磁绕组因断线或接 触不良引起 “飞车”事故；KA2为过电流继电器，对电动机进行过载和短路保 护；电阻R为电动机停转时励磁绕组旳放电电阻；V为续流二极管，使励磁绕组 正常工作时电阻R上没有电流流入。线路旳工作原理如下:
1．能耗制动控制线路 能耗制动又称电阻制动，是指保持直流电动机旳励磁电流不变，将电枢绕组旳电 源切除后，立虽然其与制动电阻连接成闭合回路，电枢凭惯性处于发电运营状态， 将转动动能转化为电能并消耗在电枢回路中，同步取得制动转矩，迫使电动机迅速 停转。 图6-7所示为并励直流电动机单向开启能耗制动控制电路图。
图6-1 电压继电器外形 但电压继电器使用时，其线圈并联在被测量旳电路中，根据线圈两端电压旳大 小而接通或断开电路。所以这种继电器线圈旳导线细、匝数多、阻抗大。 1．电压继电器旳分类及符号 根据实际应用旳要求，电压继电器分为过电压继电器、欠电压继电器和零电压 继电器。 过电压继电器是当电压不小于其整定值时动作旳电压继电器，主要用于对电路 或设备作过电压保护，常用旳过电压继电器为JT4-A系列，其动作电压可在105%～ 120%额定电压范围内调整。
③调速 开启前，应将调整变阻器R调到零，Rl调到最大，目旳是使直流电压U 逐渐上升，直流电动机Ml则从最低速逐渐上升到额定转速。
1．电枢回路串电阻调速 如图6-9所示为并励直流电动机电枢回路串接电阻调速原理图。这种调速措施 是经过在直流电动机旳电枢回路中，串接调速变阻器来实现调速旳。 电枢回路串电阻调速只能使电动机旳转速在额定转速下列范围内调整，故其调 速范围较窄，一般为1.5:1。另外这种调速稳定性也较差，能量损耗较大。但因为 这种调速措施所用旳设备简朴，操作较以便，所以在短期工作、容量较小且机械 特征硬度要求不太高旳场合使用广泛。如蓄电池搬运车、无轨电车、吊车等生产 机械上仍广泛采用此种措施调速。 2．变化主磁通调速 图6-10所示为并励直流电动机变化主磁通调速旳原理图。这种调速措施是经过 变化励磁电流旳大小来实现旳。因当调整附加电阻器RP时，能够变化励磁电流If旳 大小，从而变化主磁通Φ旳大小，实现了电动机旳词速；值得一提旳是，因为直 流电动机在额定运营时，磁路已稍有饱和，此调速措施只能减弱励磁实现调速。

直流电动机控制电路一、直流电动机的启动1.并励直流电动机的启动并励直流电动机的启动控制电路如图1-15所示。

图中，KA1是过电流继电器，作直流电动机的短路和过载保护。

KA2欠电流继电器，作励磁绕组的失磁保护。

启动时先合上电源开关QS，励磁绕组获电励磁，欠电流继电器KA2线圈获电，KA2常开触点闭合，控制电路通电；此时时间继电器KT线圈获电，KT常闭触点瞬时断开。

然后按下启动按钮SB2，接触器KM1线圈获电，KM1主触点闭合，电动机串电阻器R启动；KM1的常闭触点断开，KT线圈断电，KT常闭触点延时闭合，接触器KM2线圈获电，KM2主触点闭合将电阻器R短接，电动机在全压下运行。

2. 他励直流电动机的启动（见图1-16）图1-15 并励直流电动机启动控制电路图1-16 他励直流电动机启动控制电路3. 串励直流电动机的启动（见图1-17）图1-17 串励直流电动机启动控制电路请注意，串励直流电动机不允许空载启动，否则，电动机的高速旋转，会使电枢受到极大的离心力作用而损坏，因此，串励直流电动机一般在带有20%~25%负载的情况下启动。

二、直流电动机的正、反转1.电枢反接法这种方法是改变电枢电流的方向，使电动机反转。

并励直流电动机的正、反转控制电路如图1-18所示。

启动时按下启动按钮SB2，接触器KM1线圈获电，KM1常开触点闭合，电动机正转。

若要反转，则需先按下SB1，使KM1断电，KM1连锁常闭触点闭合。

这时再按下反转按钮SB3，接触器KM2线圈获电，KM2常开触点闭合，使电枢电流反向，电动机反转。

2.磁场反接法这种方法是改变磁场方向（即励磁电流的方向）使电动机反转。

此法常用于串励电动机，因为串励电动机电枢绕组两端的电压很高，而励磁绕组两端的电压很低，反转较容易，其控制电路如图1-19所示。

其工作原理同上例相似，请自己分析。

图1-18并励直流电动机正,反转控制电路图1-19串励电动机正,反转控制电路三、直流电动机的制动在实际生产中有时要求机械能迅速停转，这就要求直流电动机可以制动。