第七节直流电动机的控制电路

第四章机床电气控制基本环节第七节直流电动机的控制电路

【教学目标】

1.初步了解直流电动机起动、正反转和制动的意义和方法；2.理解并励式直流电动机起动、正反转控制的原理；3.理解他励式直流电动机制动控制的原理；4.了解直流电动机和三相异步电动机控制方法的异同。第七节直流电动机的控制电路【教学重点】并励直流电动机的起动和正、反转控制原理【教学难点】

他励和串励直流电动机的起动原理第七节直流电动机的控制电路第七节直流电动机的控制电路直流电动机突出的优点是有很大的起动转距和能在很大的范围内平滑地调速。直流电动机的控制包括直流电动机的起动、正反转、调速及制动的控制。按励磁方式可分为他励、并励、串励和复励四种。并励及他励直流电动机的性能及控制电路相近，它们多用在机床等设备中；在牵引设备中，则以串励直流电动机应用较多。一、直流电动机的起动控制电路图4-20并励直流电动机的起动控制电路图中电枢回路的电阻R为降压起动电阻,①合上电源开关QS。②按下起动按钮SB1，接触器KM得电吸合并自锁，直流电动机电枢回路串入电阻R起动，随着转速逐渐上升，通过电动机的电流减小，电阻R上电压下降，接在电枢两端的电压继电器KA线圈两端电压逐渐上升。当KA线圈的电压上升到一定值时，KA动合触点闭合，短接电阻R，电动机在额定电压下运行。③按下停止按钮SB2，接触器KM断电释放，电动机M停止转动。1．并励直流电动机的起动控制电路（1）工作原理直流电动机的起动控制电路并励直流电动机在起动时需在施加电枢电压之前，先接上额定励磁电压，以保证起动过程中产生足够大的反电动势，迅速减小起动电流和保证足够大的起动转矩，加速起动过程。

因此，常被转速需要保持恒定或需要在广泛范围内进行调速的生产机械所采用。

（2）工作特点直流电动机的起动控制电路2．他励直流电动机的起动控制电路（1）工作原理图4-21他励直流电动机起动控制电路他励直流电动机起动控制电路如图4-21所示，这是一个用时间继电器控制二级电阻起动的电路。电路分析：直流电动机的起动控制电路工作原理：

①合上开关QS1和QS2，励磁绕组F1F2首先得到励磁电流；同时，时间继电器KT1和KT2的线圈也得电，其动断触点断开，接触器KM2和KM3线圈断电，并联在起动电阻R1和R2上的接触器动合触点KM2和KM3处于断开状态，从而保证了电动机在起动时电阻全部串入电枢回路中。图4-21他励直流电动机起动控制电路②按下起动按钮SB1，接触器KM1线圈得电吸合并自锁，电动机在串入全部起动电阻情况下降压起动。同时，由于接触器KM1的动断触点断开，时间继电器KT1和KT2线圈断电。KT1延时闭合的动断触点首先延时闭合，接触器KM2线圈通电，其动合触点闭合，将起动电阻R1短接，电动机继续加速。然后，KT2延时闭合的动断触点延时闭合，接触器KM3通电吸合，将电阻R2短接，电动机起动完毕，正常运行。直流电动机的起动控制电路（2）工作特点他励直流电动机控制电路的工作特点与并励直流电动机控制电路的工作特点相近。直流电动机的起动控制电路3．串励直流电动机的起动控制电路（1）工作原理②按下起动按钮SB1，接触器KM1通电吸合并自锁，KM1主触点接通主回路，电动机串电阻R1和R2降压起动。R1两端的电压开始时较高，时间继电器KT2动作，KT2动断触点瞬时断开。同时，由于KM1动断触点断开，KT1线圈断电，KT1延时闭合的动断触点延时闭合，接触器KM2通电吸合，其动合触点闭合，起动电阻R1短接。这时，时间继电器KT2线圈断电，KT2延时闭合的动断触点延时闭合，接触器KM3通电吸合，将电阻R2短接，电动机全压运行。图4-22串励直流电动机控制电路①合上电源开关QS，时间继电器KT1线圈得电，KT1闭合触点立即断开。直流电动机的起动控制电路（2）工作特点并励、他励直流电动机的电磁转矩与电枢电流成正比，而串励电动机的电磁转矩T与电枢电流的平方成正比。也就是说在同样大的起动电流下，串励电动机的起动转矩要比并励或他励电动机的起动转矩大得多。所以，在带大负载起动或起动很困难的场合，如电力机车、起重机等机械宜采用串励直流电动机拖动。串励电动机不能在空载或轻载的情况下起动，应在至少带有20～30％负载的情况下起动。否则，电动机的转速极高，会使电枢受到极大的离心力而损坏。二、直流电动机的正、反转控制电路要改变直流电动机旋转方向，只要改变它的电磁转矩方向即可。直流电动机电磁转矩的方向取决于主磁通和电枢电流的方向。所以电动机的励磁绕组的端电压极性不变，改变电枢绕组端电压的极性；或电枢绕组电压极性不变，改变励磁绕组端电压的极性，都可以改变电动机的旋转方向。因此，改变直流电动机的旋转方向有以下两种方法：一是改变电枢电流方向；二是改变励磁电流的方向，但是不能同时改变这两个电流的方向。

直流电动机的正、反转控制电路这种方法常用于并励和他励直流电动机中。因为并励和他励直流电动机励磁绕组的电感量大，若要使励磁电流改变方向，一方面，将励磁绕组从电源上断开时，会产生较大的自感电动势，很容易把励磁绕组的绝缘层击穿；另一方面，改变励磁电流方向时，由于中间有一段时间励磁电流为零，容易出现“飞车”现象，使电动机的转速超过允许的程度，为此，通常还需要用接触器在改变励磁电流方向的同时切断电枢回路电流。由于以上这些原因，所以一般情况下，并励和他励直流电动机多采用改变电枢绕组中电流的方向来改变电动机的旋转方向。1.改变电枢绕组中的电流方向图4-23并励直流电动机正、反转控制电路直流电动机的正、反转控制电路2.改变励磁绕组中的电流方向这种方法常用于串励直流电动机。因为串励电动机励磁绕组两端的电压较低，反接较容易，电力机车等的反转都采用这种方法，其控制电路的部分原理图如图4-24所示。控制电路其余部分与图4-23完全相同。图4-24串励直流电动机正、反转控制电路三、直流电动机的制动控制电路

直流电动机的制动方法也有机械制动和电气制动两种。由于电力制动的制动转矩大，操作方便、无噪声，所以应用较广。直流电动机的电气制动有能耗制动和反接制动等。直流猛电动捎机的厕制动筛控制蜻电路能耗雅制动展是把扒正在探运转惜的直浓流电静动机两的电瘦枢从驴电源露上断叉开，航接上淋一个跳外加美电阻Rz组成茎回路晓，将绘机械匪动能龙变为欢热能彩消耗锁在电践枢和Rz上。1.能耗放制动直流旦电动肿机的暖制动圈控制纠电路图4-捏25他励叙直流许电动芬机能错耗制动雪原理沉图他励乒直流铁电动盖机能雄耗制樱动的胃部分兴原理察如图4-鼠25所示样。图落中虚纠线箭锣头表耳示电窜动机保处于扇电动口状态乱时的幕电枢掩电流I和电昌磁转滋矩T的方赔向。失电动或机制泻动时浑，其哲励磁题的大知小和校方向激维持则不变钟，接劈燕触器KM释放辫，KM的动联合主兔触点敬断开屯，使弃电枢现脱离澡直流结电源帜；同应时，KM的动阳断触颜点闭薯合，垄把电偏枢接绪到外脾加制邀动电袋阻Rz上去置。这史时，李电动着机由板于惯廊性仍故按原休方向耀继续驻旋转旅，因美而反禁电动哪势Ea的方这向不黄变，捐并成遭为电控枢回偿路的予电源筛，所祥以制匆动电肿流Iz方向瓶与原榆来的矿方向绩相反籍。电耗磁转职矩的屋方向顺也随挨着电友流的士反向撇而改碰变方派向，貌即与葬转子丘旋转旦方向粪相反擦，成夜为制挖动转知矩Tz，这役就促携使电浆动机奇迅速欧减速粒直至贡停止嗓转动级。应注溪意选平择大洗小适组当的给制动截电阻Rz，Rz过大用，制赖动缓环慢；Rz过小易，电援枢中摘的电桥流将乐超过罪电枢攀电流妥允许毕值。睛一般佣可按宴最大瞒制动剥电流煎不大傅于二拘倍电防枢额抗定电睁流来恩计算醒。（1）他怠励直柴流电呢动机乖的能舍耗制治动直流除电动仙机的登制动备控制赏电路（2）串奶励直上流电盆动机狱的能赞耗制样动串励电直流幻玉电动育机能铺耗制拘动有盐自励喊式和倒他励哑式两赌种。猴他励眠式能才耗制垃动的宁原理梦如图4-眼26所示咏，与帜他励预交流喊电动斥机能位耗制北动原搞理类谈似。永自励宋式能斑耗制出动在新制动斜时必豪须将省励磁榴绕组榨与电停枢绕丧组反愧向串陆联，弯否则证无法华产生哥制动桨转矩抖（仅剩为电改枢电厘流与掘励磁抢电流吐同时悠反向圈，转阿矩方厦向将封不变能），铃其原拔理如兴图4-摊27所示宅。图4-逼26他励机式能顷耗制谊动的和原理犹图图4-顶27自励勺式能酱耗制碑动的茎原理脂图直流野电动恼机的炎制动侦控制蔽电路（1）他雀励直伐流电饶动机贿的反音接制樱动2.反接袍制动图4-努28为他赞励直摇流电臂动机易反接饭制动系的部着分原若理图厕。在败反接叉制动汪时，卫断开酬正转甜接触桌器KM秩1的主法触点沃，闭庸合反池转接原触器KM声2的主蜂触点优，直圈流电询源反块接到街电枢砌两端墙。由宏于电鞠枢电烂流的浩方向想发生善了变表化，番转矩巧也因较之反难向，秆电动暑机因境惯性眠仍按活原方劝向旋酒转，侄转矩绣与转罚向相庙反而评成为萌制动劳转矩匙，使泪电动壶机处映于制各动状乐态。反接搞制动喊是把赴正在习运转社的直筒流电美动机住的电口枢两州端突妨然反桂接，吼并维休持其戚励磁螺电流创方向令不变亚的制抵动方香法。图4-遗28他励草直流什电动风机反顷接制惑动原声理图直流遮电动重机的划制动克控制鼻电路（2）串拒励电亭动机神的反璃接制丝式动图4-谎29串励散直流烦电动眯机反敢接制饿动原帜理图串励搏电动详机的吉反接婶制动路工作节原理传如图4-握29所示茶，对设于串互励直演流电掘动机蠢，由瓶于励匀磁电蜻流就劳是它格的电耀枢电祸流，证在采夺用电康枢反慈接的险方法贞来实翼现反乔接制鹅动时狗，必誓须注熄意，排通过谊电枢理绕组南的电尤流和聪励磁女绕组降中的屈励磁倾电流僵不能遭同时乱反向震。如勒果直咽接将磨电源牢极性谱反接座，则硬由于暖电枢鉴电流离和励窗磁电箩流同榜时反箱向，奔由它尾们建离立的蜓电磁刑转矩T的方备向却递不改代变，耀不能敞实现扫反接椒制动形。所鲜以，余一般蚊只将捎电枢桃反接傅。直流湾电动茂机的躁制动振控制浆电路一、帝反接物制动烧的电买流极敲大。汁这是加因为捐反接锹制动介时，老电枢性的电谈流值蓬是由步电枢拉电压趴与反焦电动滨势共杨同作耀用的航缘故锡。为配了限卸制反地接制悦动电估流，题必须煤在制超动回向路中始串入膏限流畏电阻羽。二、理反接识制动声时，命要防据止电短动机钉反向派起动莫。在笨手动锹操作万按钮安时，受要及股时松扶开制扎动按贡钮；躲在自窝动