第6章 (直流电机与步进电动机)[33页]
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第六章 直流电机与步进电机
6.3.1 直流电动机的起动 起动过程 ：
直流电动机从接通电源开始转动，直至转速升高至某一 固定转数后稳定运行的过程。
全压起动 起动方法： 变阻器起动
降压起动
第六章 直流电机与步进电机
6.3.2 直流电动机的制动
自由制动
制动方式
机械制动 电气制动
能耗制动 反接制动 回馈制动
调速方法
电枢回路串联电阻 改变励磁回路电阻 改变电枢端电压
第六章 直流电机与步进电机
1．电枢回路串联电阻调速法
优点：特性变软； 负载稍有变动，电动机的转数就会有较大的变化。
缺点：电动机的效率降低 ； 对要求恒速的负载不利。
第六章 直流电机与步进电机
2．改变励磁回路电阻的调速法
特点：能减小磁通使转数上升，调速后的机械特性变硬。 3．改变电枢端电压调速法
铁芯、绕组abcd、换向器
第六章 直流电机与步进电机
(a) 电流流向: + A 沿abcd到B 受力方向： ab段向左，cd段向右
（左手定则判断）
（b）电流流向: + A 沿dcba到B 受力方向： cd段向左，ab段向右 （左手定则判断）
（a） -
第六章 直流电机与步进电机
(b)
励磁方式 ： 励磁绕组与电源的连接方式 。 他励式
第六章 直流电机与步进电机
6.3.2.2 反接制动：
（1）制动前： KM1闭合，KM2断开，电动机
处于正向运行状态，Tem与n的方 向相同。 （2)制动时：
断开KM1，闭合KM2，加 到电枢两端电压为−U，由于机 械惯性，转速不能突变，仍保持原来的方向，在减速过程中，Tem与n 的方向相反，电磁转矩Tem为制动性转矩，拖动系统减速，直至n=0 。 （3)制动结束时：
作用： 产生磁场、机械支撑
第六章 直流电机与步进电机
转子（电枢）： 电枢铁心
组wenku.baidu.com： 绕组 换向器
作用：在磁场作用下 转动输出机械能。
直流电动机电枢铁心
第六章 直流电机与步进电机
6.1.2 直流电动机的工作原理
磁极： 小容量电机用永久磁铁； 大容量用铜线绕制线圈在铁芯上（励磁绕组），通电后
形成。 电枢：
a
b
c
图a原理图;
图b电机正转：A端、B端低电平，C端、D端高电平，A、D管 导通，电机正转；
KM1，KM2都断开，电动机脱开电源，系统制动过程结束。
第六章 直流电机与步进电机
6.3.2.3 回馈制动 又称为回馈发电制动。在励磁不变的条件下，如果电
动机的负载转矩使其加速运行，电动机的实际转速大于电 动机的励磁驱动转速，电磁转矩反向，进入制动状态 。
第六章 直流电机与步进电机
当转矩M不变（即负载不变）时，影响电动机转速的 因素有电源电压U、电枢电阻和主磁通，因此只要改变其 中一个参数，电动机的转速就可改变。
第六章 直流电机与步进电机
6.3.2.1 能耗制动：
（1）制动前： KM1闭合，KM断开，电动机处于 稳定运行状态。转动转矩Tem与 转速n的方向相同。 （均为顺时针方向）
（2）制动时： KM1断开，KM闭合，电枢绕组断电，但在惯性的作用下电动机继续
沿顺时针方向转动，切割磁感线，此时电动机处于发电状态，在电枢 绕组上产生感应电动势Ea，由于电动机电枢绕组和电阻RH串联构成回 路，产生的感应电流与驱动电流Ia方向相反，则产生的制动力矩与原 转动力矩相反，电动机迅速减速至零。
直流电动机 并励式 （按励磁方式） 串励式
复励式
他励式
并励式
串励式
第六章 直流电机与步进电机
复励式
直流电动机在汽车上的应用： 汽车上的起动机采用的是串励式直流电动机，主要应用
串励式直流电动机起动转矩大这一特点。
1-线圈 2-外壳 3-电磁铁心 4、5-接线柱 6-拨环 7-缓冲弹簧 8-驱动齿轮 9-拨叉轴 10-拨叉 11、12-弹簧
特点：只能把转速调低，不能调高。
第六章 直流电机与步进电机
1.直流电动机正反转控制方法：
a.改变电枢绕组电流方向; b.改变定子磁场的方向。
2.永磁式直流电动机只能通过改变电流方向来实现正反转。
改变电流方向的控制方法： a.机械开关实现；
b.电子电路实现 。
第六章 直流电机与步进电机
第六章 直流电机与步进电机
第六章 直流电机与步进电机
直流电机在汽车上的应用：
起动电动机 车窗电动机 雨刮电动机 座椅调整电动机 空调鼓风机 门锁电动机 后视镜调节电动机 油箱盖电动机
第六章 直流电机与步进电机
第六章 直流电机与步进电机
第六章 直流电机与步进电机
6.1.1直流电动机的结构
定子：
主磁极 换向磁极 电刷 组成： 机座 端盖 轴承
学习目标：
1. 掌握直流电机的结构、工作原理与特性； 2. 掌握直流电动机的起动、制动、调速及正反转控制 ； 3. 熟悉直流电机、步进电机在汽车上的应用。
第六章 直流电机与步进电机
学习主要内容：
6.1 直流电动机的结构、工作原理和特性 6.2 直流电动机的分类 6.3 直流电动机的起动、制动、调速及正反转控制 6.4 步进电动机
第六章 直流电机与步进电机
汽车起动机工作过程：
两个接线柱一个接电源正极，负责给电动机通电，另一个从连接 起动继电器，当点火开关在起动档（START）时，起动继电器吸合， 给电动机的电磁开关供上电，电磁开关内的线圈通上电，产生电磁吸 力，将电磁铁心吸入，拨叉上方被吸向左侧，拨叉下方往前拨动拨环， 驱动齿轮被推出与汽车发动机飞轮齿啮合，起动着车后，点火开关回 到ON档，电磁开关断电，在弹簧的弹力作用下，电磁铁心被弹出，拨 叉将电枢轴拨回，驱动齿轮与发动机飞轮分离，起动结束。
第六章 直流电机与步进电机
组成： 开关 保险 继电器 其它电气元件
第六章 直流电机与步进电机
工作原理 ： 当点火开关AM2打至ST2位置，起动继电器T12
通上电，起动继电器内的开关吸合。起动机电磁 开关在起动继电器吸合后通上电，从而形成闭合 路径，电磁开关动作，拨动拨叉，起动机的驱动 齿轮被推出，同时接通起动机内电动机的回路， 起动机动作，驱动齿轮与发动机飞轮齿啮合，起 动着车。起动后点火开关AM2与ST2断开，起动继 电器电磁线圈断电，失去电磁吸力，继电器内的 开关断开，使起动机的电磁开关断电，拨叉将驱 动齿轮拨回，起动机电动机断电，起动过程结束。
6.3.1 直流电动机的起动 起动过程 ：
直流电动机从接通电源开始转动，直至转速升高至某一 固定转数后稳定运行的过程。
全压起动 起动方法： 变阻器起动
降压起动
第六章 直流电机与步进电机
6.3.2 直流电动机的制动
自由制动
制动方式
机械制动 电气制动
能耗制动 反接制动 回馈制动
调速方法
电枢回路串联电阻 改变励磁回路电阻 改变电枢端电压
第六章 直流电机与步进电机
1．电枢回路串联电阻调速法
优点：特性变软； 负载稍有变动，电动机的转数就会有较大的变化。
缺点：电动机的效率降低 ； 对要求恒速的负载不利。
第六章 直流电机与步进电机
2．改变励磁回路电阻的调速法
特点：能减小磁通使转数上升，调速后的机械特性变硬。 3．改变电枢端电压调速法
铁芯、绕组abcd、换向器
第六章 直流电机与步进电机
(a) 电流流向: + A 沿abcd到B 受力方向： ab段向左，cd段向右
（左手定则判断）
（b）电流流向: + A 沿dcba到B 受力方向： cd段向左，ab段向右 （左手定则判断）
（a） -
第六章 直流电机与步进电机
(b)
励磁方式 ： 励磁绕组与电源的连接方式 。 他励式
第六章 直流电机与步进电机
6.3.2.2 反接制动：
（1）制动前： KM1闭合，KM2断开，电动机
处于正向运行状态，Tem与n的方 向相同。 （2)制动时：
断开KM1，闭合KM2，加 到电枢两端电压为−U，由于机 械惯性，转速不能突变，仍保持原来的方向，在减速过程中，Tem与n 的方向相反，电磁转矩Tem为制动性转矩，拖动系统减速，直至n=0 。 （3)制动结束时：
作用： 产生磁场、机械支撑
第六章 直流电机与步进电机
转子（电枢）： 电枢铁心
组wenku.baidu.com： 绕组 换向器
作用：在磁场作用下 转动输出机械能。
直流电动机电枢铁心
第六章 直流电机与步进电机
6.1.2 直流电动机的工作原理
磁极： 小容量电机用永久磁铁； 大容量用铜线绕制线圈在铁芯上（励磁绕组），通电后
形成。 电枢：
a
b
c
图a原理图;
图b电机正转：A端、B端低电平，C端、D端高电平，A、D管 导通，电机正转；
KM1，KM2都断开，电动机脱开电源，系统制动过程结束。
第六章 直流电机与步进电机
6.3.2.3 回馈制动 又称为回馈发电制动。在励磁不变的条件下，如果电
动机的负载转矩使其加速运行，电动机的实际转速大于电 动机的励磁驱动转速，电磁转矩反向，进入制动状态 。
第六章 直流电机与步进电机
当转矩M不变（即负载不变）时，影响电动机转速的 因素有电源电压U、电枢电阻和主磁通，因此只要改变其 中一个参数，电动机的转速就可改变。
第六章 直流电机与步进电机
6.3.2.1 能耗制动：
（1）制动前： KM1闭合，KM断开，电动机处于 稳定运行状态。转动转矩Tem与 转速n的方向相同。 （均为顺时针方向）
（2）制动时： KM1断开，KM闭合，电枢绕组断电，但在惯性的作用下电动机继续
沿顺时针方向转动，切割磁感线，此时电动机处于发电状态，在电枢 绕组上产生感应电动势Ea，由于电动机电枢绕组和电阻RH串联构成回 路，产生的感应电流与驱动电流Ia方向相反，则产生的制动力矩与原 转动力矩相反，电动机迅速减速至零。
直流电动机 并励式 （按励磁方式） 串励式
复励式
他励式
并励式
串励式
第六章 直流电机与步进电机
复励式
直流电动机在汽车上的应用： 汽车上的起动机采用的是串励式直流电动机，主要应用
串励式直流电动机起动转矩大这一特点。
1-线圈 2-外壳 3-电磁铁心 4、5-接线柱 6-拨环 7-缓冲弹簧 8-驱动齿轮 9-拨叉轴 10-拨叉 11、12-弹簧
特点：只能把转速调低，不能调高。
第六章 直流电机与步进电机
1.直流电动机正反转控制方法：
a.改变电枢绕组电流方向; b.改变定子磁场的方向。
2.永磁式直流电动机只能通过改变电流方向来实现正反转。
改变电流方向的控制方法： a.机械开关实现；
b.电子电路实现 。
第六章 直流电机与步进电机
第六章 直流电机与步进电机
第六章 直流电机与步进电机
直流电机在汽车上的应用：
起动电动机 车窗电动机 雨刮电动机 座椅调整电动机 空调鼓风机 门锁电动机 后视镜调节电动机 油箱盖电动机
第六章 直流电机与步进电机
第六章 直流电机与步进电机
第六章 直流电机与步进电机
6.1.1直流电动机的结构
定子：
主磁极 换向磁极 电刷 组成： 机座 端盖 轴承
学习目标：
1. 掌握直流电机的结构、工作原理与特性； 2. 掌握直流电动机的起动、制动、调速及正反转控制 ； 3. 熟悉直流电机、步进电机在汽车上的应用。
第六章 直流电机与步进电机
学习主要内容：
6.1 直流电动机的结构、工作原理和特性 6.2 直流电动机的分类 6.3 直流电动机的起动、制动、调速及正反转控制 6.4 步进电动机
第六章 直流电机与步进电机
汽车起动机工作过程：
两个接线柱一个接电源正极，负责给电动机通电，另一个从连接 起动继电器，当点火开关在起动档（START）时，起动继电器吸合， 给电动机的电磁开关供上电，电磁开关内的线圈通上电，产生电磁吸 力，将电磁铁心吸入，拨叉上方被吸向左侧，拨叉下方往前拨动拨环， 驱动齿轮被推出与汽车发动机飞轮齿啮合，起动着车后，点火开关回 到ON档，电磁开关断电，在弹簧的弹力作用下，电磁铁心被弹出，拨 叉将电枢轴拨回，驱动齿轮与发动机飞轮分离，起动结束。
第六章 直流电机与步进电机
组成： 开关 保险 继电器 其它电气元件
第六章 直流电机与步进电机
工作原理 ： 当点火开关AM2打至ST2位置，起动继电器T12
通上电，起动继电器内的开关吸合。起动机电磁 开关在起动继电器吸合后通上电，从而形成闭合 路径，电磁开关动作，拨动拨叉，起动机的驱动 齿轮被推出，同时接通起动机内电动机的回路， 起动机动作，驱动齿轮与发动机飞轮齿啮合，起 动着车。起动后点火开关AM2与ST2断开，起动继 电器电磁线圈断电，失去电磁吸力，继电器内的 开关断开，使起动机的电磁开关断电，拨叉将驱 动齿轮拨回，起动机电动机断电，起动过程结束。