直流电动机的降压启动应用

课题名称直流电动机的降压启动应用姓名学号0802110911所在系电子系专业年级P08 电气6班指导教师李文职称教授2010 年 5 月14 日目录摘要 (2)Summary (3)第1章绪论 (4)1.1课题的背景 (4)1.2 课题的意义 (4)第2章相关技术与理论 (5)2.1直流电动机结构 (5)2.1.1定子 (5)2.1.1.1机座 (5)2.1.1.2主磁极 (6)2.1.1.3换向磁极 (6)2.1.1.4前、后端盖 (6)2.1.1.5电刷装置 (6)2.1.2转子 (6)2.1.2.1电枢铁芯 (6)2.1.2.2电枢绕组 (7)2.1.2.3换向器 (7)2.1.2.4转轴 (7)2.1.2.5风扇 (7)2.2直流电动机工作原理 (7)2.3直流电动机的启动方法 (7)2.3.1降低电源电压启动 (8)2.3.2电枢回路串联电阻启动 (8)2.4降压启动控制线路 (8)2.5安装调试 (8)2.5.1启动前的检查 (8)2.5.2电动机试运行过程中检查 (9)2.6直流电动机故障处理 (10)2.6.1电机常见故障现象及处理措施 (10)2.6.2故障外因 (11)11 (11)13 参考文献 (14)致谢词 (15)摘要直流电动机是出现最早的电动机，大约在19世纪末，其大致可分为有换向器和无换向器两大类。

直流电动机有较好的控制特性直流电动机在结构、价格、维护方面都不如交流电动机，但是由于交流电动机的调速控制问题一直未得到很好的解决方案，而直流电动机具有调速性能好、起动容易、能够载重起动等优点，所以目前直流电动机的应用仍然很广泛，尤其在可控硅直流电源出现以后。

本次课题设计的课题将主要一直流电动机的降压启动的应用为设计方向。

关键词：直流电动机工作原理降压启动SummaryDC motor is the earliest of the motor, around the late 19th century, it can be divided into a commutator and commutator-free two categories. DC motor has good control characteristics of DC motor in the structure, price, maintenance not as good as AC motors, but because AC Motor Speed Control has never been a good solution, but good performance DC motor with speed control, starting easy to load the advantages of starting, so now the application of DC motor is still widespread, especially in the SCR after DC power supply. The subject of design has been the subject of the main streams buck motor design direction for the start of the application.Keywords: DC motor working principle of step-down start WorkVoltage Starting第1章绪论1.1课题的背景直流电动机指的是采用直流电源（如：干电池、蓄电池等）的电动机直流电动机一般用在低电压要求的电路中，直流电源可以方便携带如电动自行车就是用直流电动机，又如电脑风扇、收录机电机等都是在许多工业部门，例如大型轧钢设备、大型精密机床、矿井卷扬机、市内电车、电缆设备要求严格线速度一致的地方等，通常都采用直流电动机作为原动机来拖动工作机械的。

直流发电机通常是作为直流电源，向负载输出电能；直流电动机则是作为原动机带动各种生产机械工作，向负载输出机械能。

在控制系统中，直流电机还有其它的用途，例如测速电机、伺服电机等。

虽然直流发电机和直流电动机的用途各不同，但是它们的结构基本上一样，都是利用电和磁的相互作用来实现机械能与电能的相互转换。

直流电动机的特点：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。

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。

1.2课题的意义实验的目的是培养学生掌握直流电动机的基本理论、计算方法和实验技能，为学习后续课程和从事实际工作打下良好的基础。

因此实验在教学中占据着十分重要的位置。

在实验指导书中，精选了最基本的也是有较高实用价值的实验项目。

通过实验使学生对所学理论知识有进一步深刻的理解，对直流电动机的特性有一定的感性认识，并锻炼学生的实际动手能力。

第2章相关技术与理论2.1 直流电动机的结构不管是电动机还是发电机，其结构基本是相同的，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。

2.1.1 定子电动机中静止不动的部分称为定子，包括有机座、前端盖、后端盖、主磁极、换向磁极及电刷装置等部分。

如图2.1.1和图2.1.2所示直流电动机结构示意图直流电动机的剖面图图2.1.12.1.1.1 机座机座一方面作为电动机的磁路，另一方面在其上安装主磁极、换向磁极和前端盖、后端盖等部件。

直流电机的机座有两种形式，一种为整体机座，另一种为叠片机座。

整体机座是用导磁效果较好的铸钢材料制成的，该机座能同时起到导磁和机械支撑作用。

一般直流电机均采用整体机座。

叠片机座是用薄钢板冲片叠压而成的，该机座主要用于主磁通变化快、调速范围较宽的场合。

直流电动机各主要部件图图2.1.22.1.1.2主磁极主磁极的作用是产生恒定的、有一定空间分布形状的气隙磁通密度。

永磁电动机的主磁极直接由不同极性的永久磁体组成。

励磁电动机的主磁极则由主磁极铁芯和主磁极绕组两部分组成。

在主磁极绕组中通入直流电流，即可产生主磁场，主磁场以主磁极铁芯作为磁路。

为减少涡流损耗。

主磁极铁芯用1.0～1.5mm厚的低碳钢板冲成一定形状，用铆钉把冲片铆紧，然后再固定在机座上。

2.1.1.3换向磁极换向磁极用来产生换向磁场以改善直流电机的换向性能，一般电机容量超过1KW时均应安装换向磁极。

换向磁极的铁芯比主磁极的简单，一般用整块钢板制成，在其上放置换向磁极绕组。

换向磁极安装在相邻的两主磁极之间，并总是和主磁极串连在一起。

2.1.1.4前、后端盖端盖用来安装轴承和支撑整个转子的重量，一般为钢铸件。

2.1.1.5电刷装置电刷装置是直流电机的重要组成部分，其结构如图所示。

电刷装置的作用是通过固定不动的电刷和旋转的换向器之间的滑动接触，将外部直流电源与直流电动机的电枢绕组连接起来。

电刷放在刷握内，并用弹簧压紧在换向器上，使电刷与换向片紧密接触。

电刷上有软导线接到固定接线盒内，作为电枢绕组的接线端子，以便与直流电源相连。

如图2.1.3所示。

电刷装置图图2.1.32.1.2转子转子通常称为电枢，是电动机的旋转部分，由电枢铁芯、电枢绕组、换向器和风扇等组成。

2.1.2.1电枢铁芯电枢铁芯是磁通通路的一部分同时对放置在其上的电枢绕组其支撑作用。

为减少磁滞损耗和涡流损耗，电枢铁芯通常用0.5mm后的表面涂有绝缘层的硅钢片叠压而成，在硅钢片外圆冲有均匀分布的槽，用以嵌放电枢绕组。

2.1. 2. 2电枢绕组电枢绕组用以产生感应电动势和通过电流，实现机械能和电能的相互转换。

电枢绕组先绕制成型后，再嵌放在电枢铁芯槽内，然后分别焊在对应的换向片上，构成一个完整的电枢整体。

2.1.2.3换向器电枢转轴的一端装有换向器。

换向器由许多铜制换向片组成一个圆柱体，换向片之间用云母绝缘。

电枢绕组的每一个线圈两端分别接至两个换向片上。

换向器是直流电动机的重要部件，它的作用是将电枢绕组中的交流电动势和电流转换成电枢间的直流电动势和电流。

2.1.2.4转轴转轴的作用是传递转矩。

2.1.2.5风扇风扇用来降低电动机在运行中的温升。

2.2直流电动机的工作原理直流他励电动机的工作原理如图2.2.1所示。

图中线圈abcd称为电枢绕组，与换向器相连，而电刷A、B则用弹簧压在换向器上。

工作时，电刷A、B固定不动，分别与外电源的正极和负极相接。

在图中，导体ab通过换向器与电刷A接触，导体cd通过换向器与电刷B接触。

当导体中的电流方向由电刷A流向电刷B，根据左手定则，可以判断导体的受力方向，从而使整个绕组abcd以逆时针方向旋转。

当电枢旋转到图所示的位置时，导体ab处于S极下，而导体cd处于N极下，与导体ab相接的换向器与电刷B接触，与导体cd相接的换向器与电刷A接触。

对照图可以看出，位于相同磁极下的导体虽然发生了变化，但由于电刷及换向器的作用，磁极下导体中的电流方向保持不变，即导体的受力方向不变，因此，线圈abcd将继续沿逆时针方向旋转，使电动机转子连续转动。

直流他励电动机的工作原理图图2.2.1由以上分析可以归纳出直流电动机的工作原理为：直流电动机在外加直流电源的作用下，在可绕转轴转动的导体中形成电流，载流导体在磁场中因受到电磁力的作用而旋转，由于换向器的换向作用，导体进入异性磁极时，导体中电流方向也相应改变，从而保证了电磁转矩的方向不变，使直流电动机连续转动，把直流电能转换为机械能输出。

2.3直流电动机的启动方法直流电动机的启动要求是：应有足够大的启动转矩，以缩短启动时间，提高生产效率，同时电动机的启动电流又不能过大。

2.3.1降低电源电压启动可以采用晶闸管构成的可控整流电路作为直流电动机的可调电压电源。

在直流电动势启动时，供给较低的直流电压，随着电动机转速的升高，反电动势逐渐增大再逐步增加直流电压的数值，使启动电流和启动转矩保持在一定的数值上，从而保证电动机按需要的加速度升速。

2.3.2电枢回路串联电阻启动要限制启动电流，可以在电枢回路串联启动电阻R。

电机启动时，应使启动电阻器R的阻值最大，故启动电流被限制在一定的范围内。

随着转速n的升高，反电动势E增大，电枢电流I相应减小。

为了保持一定的加速转矩，应顺时针旋转启动变阻器的手轮，逐步减小R的阻值，直到完全切除R，电动机启动完毕。

2.4降压启动控制线路原理图如图2.4.1降压启动控制线路原理图图2.4.12.5 安装调试2.5.1启动前的检查1测量电动机各项绕组之间绝缘电阻测试前应拆除电动机出线端子上的所有外部接线。