1.3直流电动机的起动、反转和制动.doc

教 案（首页）授课班级机电高职1002授课日期课题序号1.3授课形式讲授授课时数2课题名称直流电动机的起动、反转和制动教学目标1. 了解直流电动机启动时存在的问题。2掌握直流电动机常用的启动方法。3掌握直流电动机的反转方法。4熟悉直流电动机的制动方法。5学会直流电动机常用启动、反转和制动方法的操作。 教学重点1、 直流电动机常用的启动、反转和制动的方法。2、 直流电动机常用启动、反转和制动方法的操作。教学难点1、 直流电动机常用的启动、反转和制动的方法。2、 直流电动机常用启动、反转和制动方法的操作。教材内容更新、补充及删减无课外作业见教案教学后记送审记录 盐城生物工程高等职业技术学校课堂时间安排和板书设计复习5导入5新授60练习15小结5一、 直流电动机的起动1、起动条件2、起动方法（1）电枢回路串电阻起动（2）降压起动二、 直流电动机的反转三、 直流电动机的制动1、能耗制动2、反接制动（1）倒拉反接制动（2）电枢电源反接制动3、回馈制动课 堂 教 学 安 排课题序号 1.3 课题名称 直流电动机的起动、反转和制动 第 1 页 共 8 页教学过程主要教学内容及步骤导入新授使用一台电动机时，首先碰到的问题是怎样把它启动起来。要使电动机启动的过程达到最优，主要应考虑以下几个方面的问题：启动电流Ist的大小；启动转矩Tst的大小；启动设备是否简单等。电动机驱动的生产机械，常常需要改变运动方向，例如起重机、刨床、轧钢机等，这就需要电动机能快速地正反转。某些生产机械除了需要电动机提供驱动力矩外，还要电动机在必要时，提供制动的力矩，以便限制转速或快速停车。例如电车下坡和刹车时，起重机下放重物时，机床反向运动开始时，都需要电动机进行制动。因此掌握直流电动机启动、反转和制动的方法，对电气技术人员是很重要的。一、直流电动机的启动直流电动机从接入电源开始，转速由零上升到某一稳定转速为止的过程称为启动过程或启动。1启动条件当电动机启动瞬间，n=0，Ea=0，此时电动机中流过的电流叫启动电流Ist，对应的电磁转矩叫启动转矩Tst。为了使电动机的转速从零逐步加速到稳定的运行速度，在启动时电动机必须产生足够大的电磁转矩。如果不采取任何措施，直接把电动机加上额定电压进行启动，这种启动方法叫直接启动。直接启动时，启动电流 盐城生物工程高等职业技术学校课 堂 教 学 安 排课题序号 1.3 课题名称 直流电动机的起动、反转和制动 第 2 页 共 8 页教学过程主要教学内容及步骤Ist=UN/Ra，将升到很大的数值，同时启动转矩也很大，过大的电流及转矩，对电动机及电网可能会造成一定的危害，所以一般启动时要对Ist加以限制。总之，电动机启动时，一要有足够大的启动转矩Tst；二要启动电流Ist不能太大。另外，启动设备要尽量简单、可靠。一般小容量直流电动机因其额定电流小可以采用直接启动，而较大容量的直流电动机不允许直接启动。 2启动方法他励直流电动机常用的启动方法有电枢串电阻启动和降压启动两种。不论采用哪种方法，启动时都应该保证电动机的磁通达到最大值，从而保证产生足够大的启动转矩。（1）电枢回路串电阻启动启动时在电枢回路中串入启动电阻Rst进行限流，电动机加上额定电压，Rst的数值应使Ist不大于允许值。为使电动机转速能均匀上升，启动后应把与电枢串联的电阻平滑均匀切除。但这样做比较困难，实际中只能将电阻分段切除，通常利用接触器的触点来分段短接启动电阻。由于每段电阻的切除都需要有一个接触器控制，因此启动级数不宜过多，一般为25级。在启动过程中，通常限制最大启动电流Ist1=(1.52.5)IN； 盐城生物工程高等职业技术学校课 堂 教 学 安 排课题序号 1.3 课题名称 直流电动机的起动、反转和制动 第 3 页 共 8 页教学过程主要教学内容及步骤Ist2=(1.11.2)IN，并尽量在切除电阻时，使启动电流能从Ist2回升到Ist1。图1-35所示为他励直流电动机串电阻三级启动时的机械特性。 启动时依次切除启动电阻Rst1、Rst2、Rst3，相应的电动机工作点从a点到b点、c点、d点、。最后稳定在h点运行，启动结束。（2） 降压启动降压启动只能在电动机有专用电源时才能采用。启动时，通过降低电枢电压来达到限制启动电流的目的。为保证足够大的启动转矩，（2） 降压启动降压启动只能在电动机有专用电源时才能采用。启动时，通过降低电枢电压来达到限制启动电流的目的。为保证足够大的启动转矩，应保持磁通不变，待电动机启动后，随着转速的上升、反电动势的增加，再逐步提高其电枢电压，直至将电压恢复到额定值，电动机在全压下稳定运行。降压启动虽然需要专用电源，设备投资大，但它启动电流小，升速平滑，并且启动过程中能量消耗也较少，因而得到广泛应用。 二、直流电动机的反转 盐城生物工程高等职业技术学校课 堂 教 学 安 排课题序号 1.3 课题名称 直流电动机的起动、反转和制动 第 4 页 共 8 页教学过程主要教学内容及步骤在有些电力拖动设备中，由于生产的需要，常常需要改变电动机的转向。电动机中的电磁转矩是动力转矩，因此改变电磁转矩T的方向就能改变电动机的转向。根据公式T=CTIa可知，只要改变磁通或电枢电流Ia这两个量中一个量的方向，就能改变T的方向。因此，直流电动机的反转方法有两种：一种是改变磁通 ()的方向，另一种是改变电枢电流的方向。由于磁滞及励磁回路电感等原因，反向磁场的建立过程缓慢，反转过程不能很快实现，故一般多采用后一种方法。 三、直流电动机的制动 电动机的制动是指在电动机轴上加一个与旋转方向相反的转矩，以达到快速停车、减速或稳速。制动可以采用机械方法和电气方法，常用的电气方法有三种：能耗制动、反接制动和回馈制动。判断电动机是否处于电气制动状态的条件是：电磁转矩T的方向和转速n的方向是否相反。是，则为制动状态，其工作点应位于第二或第四象限；否则为电动状态。在电动机的制动过程中，要求迅速、平滑、可靠、能量损耗小，并且制动电流应小于限值。1能耗制动能耗制动对应的机械特性如图1-36所示。电动机原来工作于电动运行状态，制动时保持励磁电流不变，将电枢两端从电网断开； 盐城生物工程高等职业技术学校课 堂 教 学 安 排课题序号 1.3 课题名称 直流电动机的起动、反转和制动 第 5 页 共 8 页教学过程主要教学内容及步骤并立即接到一个制动电阻Rz上。这时从机械特性上看，电动机工作点从A点切换到B点，在B点因为U=0，所以Ia=-Ea/(Ra+Rz)，电枢电流为负值，由此产生的电磁转矩T也随之反向，由原来与n同方向变为与n反方向，进入制动状态，起到制动作用，使电动机减速，工作点沿特性曲线下降，由B点移至O点。当n=0，T=0时，若是反抗性负载，则电动机停转。在这过程中，电动机由生产机械的惯性作用拖动，输入机械能而发电，发出的能量消耗在电阻Ra+Rz上，直到电动机停止转动，故称为能耗制动。为了避免过大的制动电流对系统带来不利影响，应合理选择Rz，通常限制最大制动电流不超过额定电流的22.5倍。如果能耗制动时拖动的是位能性负载,电动机可能被拖向反转,工作点从O点移至C点才能稳定运行。能耗制动操作简单，制动平稳，但在低速时制动转矩变小。若为了使电动机更快地停转，可以在转速降到较低时，再加上机械制动相配合。2反接制动反接制动分为倒拉反接制动和电枢电源反接制动两种。 1）倒拉反接制动如图1-37所示，电动机原先提升重物，工作于a点，若在电枢回路中串接足够大的电阻，特性变得很软，转速下降，当n=0时 (c 盐城生物工程高等职业技术学校课 堂 教 学 安 排课题序号 1.3 课题名称 直流电动机的起动、反转和制动 第 6 页 共 8 页教学过程主要教学内容及步骤点)，电动机的T仍然小于TL，在位能性负载倒拉作用下，电动机继续减速进入反转，最终稳定地运行在d点。此时nn0是回馈制动的一个重要标志。因为当nn0时，电枢电流Ia与原来nn0时的方向相反，因磁通不变，所以电磁转矩随Ia反向而反向，对电动机起制动作用。电动状态时电枢电流由电网的正端流向电动机，而在回馈制动时，电流由电枢流向电网的正端，这时 盐城生物工程高等职业技术学校课 堂 教 学 安 排课题序号 1.3 课题名称 直流电动机的起动、反转和制动 第 8 页 共 8 页教学过程主要教学内容及步骤电动机将机车下坡时的位能转变为电能回送给电网，因而称为回馈制动。回馈制动的机械特性方程式和电动状态时完全一样，由于Ia为负值，所以在第二象限，如图1-39所示。电枢电路若串入电阻，可使特性曲线的斜率增加。 思考与练习1直流电动机为什么不允许直接启动?2他励直流电动机有哪些启动方法?哪一种启动方法性能较好?3一台他励直流电动机PN=10kW，UN=220V，IN=5OA，nN=1600r/min，Ra=0.5,最