第3章 直流电动机的启动

3.1 直流电动机的启动
3.1.1 对直流电动机启动性能的基本要求
为使电动机启动性能达到最佳状态，要求： （1）必须产生足够大的启动转矩（ Ts TL，电动机方能迅 速启动）。 （2）启动电流不能太大。 （3）启动时间要短（实际启动时间只有几秒至几十秒钟）。 （4）启动设备要简单，可靠，便于操作。 其中，最主要的是启动电流和启动转矩的矛盾。
3.2 直流电动机的调速 4. 改变磁通调速（改变励磁电流I 调速）
f
3.2 直流电动机的调速 4. 改变磁通调速（改变励磁电流I 调速）
f
减弱磁通调速的特点:
① 调速平滑，可无级调速。 ② 弱磁调速是在励磁回路中调节，功率损耗小， 控制方便。 ③ 一般从额定转速往上调速，而上限又受机械强 度限制，因而调速范围不大，一般D1~2。
3. 电枢回路串电阻启动 (1)电枢回路串电阻启动原理 当励磁电流 I f I fN 常数， 外加电压 U （恒定）， UN 在电枢回路串入一适当电阻 以限制启动电流
Is (1.5 ~ 2.5) I N
如图3.2所示。
3.1 直流电动机的启动
(2)分级启动过程
图3.3所示为电阻分3级（m=3）切除的启动接线图和机 械特性，Rs1、Rs2、Rs3为各级串入的启动电阻，KM、 KM1、KM2、KM3为分级切除各段电阻接触器的常开触 点，如图3.3（a）所示，通过时间继电器来控制KM1、 KM2、KM3按要求依次闭合。
3.3 直流并（他）励电动机的制动 2．能耗制动机械特性
Ra Rz Ra Rz n T 0 T 2 2 CeN Ce CTN Ce CTN 0
Ea Ra 制动电阻应为： Rz … Iz
3.3 直流并（他）励电动机的制动 3.3.3 反接制动
1. 电枢电源反接制动 (1)电枢电源反接制动实现的条件 (2)电枢电源反接制动过程 (3)反接制动电阻RZ (4)反接制动时的机械特性
CTN 1 I a IN 280 350 0.8CTN 0.8
② 调速后电动机转速为：
UN Ra 220 0.044 n I a 350 782 0.8CeN 0.8CeN 0.8 0.327 0.8 0.327
3.3 直流并（他）励电动机的制动 3.3.1 制动与电动的区别
3.2 直流电动机的调速
解：（2）采用降压调速，调速前、后负载不 变，磁通不变， =N，电枢电流不变，,根据 电势平衡方程式，可得：
U CeN n I N Ra 0.327 400 280 0.044 143.120
3.2 直流电动机的调速
解：（3）当=0.8N时，若负载不变，调速前、后转 矩不变，即 ，这时： CTN I N 0.8CTN I a ① 调速后电枢电流为：
3.2 直流电动机的调速 解：（1）
U N I N Ra 220 280 0.044 CeN 0.327 nN 635
CeN nN U N I N ( Ra Rt )
U N CeN nN 220 0.327 400 Rt Ra 0.044 0.275 IN 280
3.1 直流电动机的启动
例3.1 一台ZZJ-82型电动机，PN=100kW，UN=220V， nN=1200/min，IN=500A，Ra=0.0123，试求：启动电流 Is是额定电流IN的多少倍？ 解： 17886.18（A）
Is U N Ra 220 0.0123 17886.18(A)
3.1 直流电动机的启动
3.1.2 启动方法 1. 全压启动（直接启动） 全压启动就是直流电动机的电枢直接加以额定电压（ ）的 启动方式。如图 所示。
3.1 直流电动机的启动
例3.1 一台ZZJ-82型电动机，PN=100kW，UN=220V， nN=1200/min，IN=500A，Ra=0.0123，试求：启动电流 Is是额定电流IN的多少倍？
3.1 直流电动机的启动
(2)分级启动过程
3.2 直流电动机的调速
1. 调速指标
评价调速性能的优劣，常通过调速指标来衡量。 (1)调速范围D
(2)调速的相对稳定性（静差率 %）
(3)调速的平滑性（平滑系数） (4)调速的经济性
3.2 直流电动机的调速
2. 并（他）励直流电动机电枢串电阻调速
3.3 直流并（他）励电动机的制动
2. 倒拉反接制动
(1)倒拉反接制动实现的条件
倒拉反接制动时电机拖动的必须是位能性负载TL，其接线与电动状态相 同，只是在电枢回路串入一足够大的电阻RZ，从而使电机进入倒拉反 接制动。
I Z Ia
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(2)倒拉反接制动过程 U ( E )
N a
R a R z
运行性能异常反映出来，所以要分析故障产生的原因，就必须仔
细观察换向火花的显现情况和运行时出现的其他异常情况，通过 认真分析，根据直流电动机内部的基本规律和积累的经验做出判 断，找到原因。
直流电机大多数情况下工作于电动状态，机械特 性位于一、三象限。但在许多生产机械中，常要 求电动机产生一个与旋转方向n相反的电磁转矩 T，T起制动作用，电动机工作在制动状态，机械 特性位于二、四象限。
3.3 直流并（他）励电动机的制动 3.3.2 能耗制动
1．实现能耗制动的方法 一台正在运行的电动机，保持励磁电流If不变，突然将 电枢绕组从电源断开，U=0，并迅速将一制动电阻RZ 与电枢绕组连接成一闭合回路，电机便进入能耗制动状 态，其接线如图所示。
电动机的转速n高于理想空载转速n0，电动机处于回馈制动状
态。 2．回馈制动过程
3.4 直流电动机的故障及维修方法
当直流电动机发生故障时，首先要对电动机的电源、线路、辅助 设备和电动机所带负载进行仔细的检查，观察它们是否正常，然
后再从电动机机械方面加以检查。
就直流电动机的内部故障来讲，大多数故障是从换向火花增大和
U N Ea 0 Ra RZ
n
UN Ra RZ (3)倒拉反接制动机械特性 CeN T Ce CT
2 N
n0 n
3.3 直流并（他）励电动机的制动
3.3.4 回馈制动（再生发电制动）
1．回馈制动实现的条件 保持电机电动状态接线不变，由于外界的原因，如电车下坡，使
3.2 直流电动机的调速 例3.2 一台他励直流电动机P =55kW,
N
UN=220V, IN=280A, nN=635r/min,
Ra=0.044，带额定负载（TL）运行，试求：
（1）欲使电动机转速n=400r/min，电枢回 路应串入多大电阻Rt？ （2）采用降压调速，若使电动机转速降为 n=400r/min，电压U应降至多少？ （3）将磁通减弱到 = 0.8N，电动机转速n 将升至多高？能否长期运行？
3.2 直流电动机的调速 3. 降低电源电压调速
降压调速的特点。
① 平滑性好，可实现无级 调速。 ② 转速降n不变，n0变小， 特性硬度大，稳定性好。 ③ 改变电源电压调速属于 恒转矩调速。 ④ 损耗小，经济性好。 ⑤ 需专用的可变电源，价 格较贵，目前多采用输 出电压连续可调的晶闸 管整流电路。
Is I N 17886.18 500 36
3.1 直流电动机的启动
2. 降压启动 启动瞬时（n=0，Ea=0），将加于电动机电枢两端的电 压降低，以限制启动电流 Is=U↓ / Ra ≤ (1.5 ~ 2.5) I N TL ) 从而获得足够大的启动转矩 (Ts 。
3.1 直流电动机的启动
第3章 直流电动机的启动、调速和制动
内容提要: 直流电动机的启动性能、启动方法及特点。 直流电动机不同调速方法及特点。 直流电动机电动状态与制动状态的本质区别， 各种制动方法及特点。 直流电动机启动、调速、制动的不同方法在 生产中的应用和注意事项。 直流电动机故障判断及维修方法。