直流电动机的电气控制电路设计.doc

前 言电动机的作用是将电能转换成机械能。现代各种生产机械都广泛应用电动机来驱动。在机械制造工业及其他一切轻重型的制造工业中，各种工作母机都需要一台或多台不同容量和型式的电动机来拖动控制。各种专业机械，如纺织机、造纸机、印刷机等，都是用电动机作为原动机。在冶金工业中，高炉、转炉和平炉也都需要由若干台电动机来控制。大型的轧钢机常用直流电动机作为拖动电动机。随着冶金工业电气化和自动化工程度的提高，所用电动机的数量和型式就更多咯。在化学工业中，常用同步电动机和异步电动机拖动大型的压缩设备。在运输事业中，机车的电气化可以提高运输能力，随着铁路干线的电气化和城市电车的发展，需要的牵引电动机也越来越多。在农业生产方面，电力排灌也被广泛采用，并随着农业电气化程度的提高不使用范围。在各种农副业生产中，如打稻脱米、碾米、榨油等，使用电动机可以减轻繁重的体力劳动并提高劳动生产率。因此，电动机在农业生产中的应用，有着十分广阔的前途。目 录前言摘要关键词第一章 概述1.1直流电动机电气控制系统的发展概况1.2电气控制系统的要求1.3本课题研究的目的和内容第二章 电气控制系统方案的选择 2.1直流电动机的分类选择 2.2直流电动机起动方案的选择 2.3直流电动机调速方案的选择2.4直流电动机制动方案的选择第三章 直流电动机的基本控制电路3.1直流电动机的结构3.2并励直流电动机启动控制电路3.3并励直流电动机正、反转控制电路3.4并励直流电动机能耗制动控制电路3.5并励直流电动机调速控制电路第四章 控制系统调试与维护4.1 控制系统的安装4.2 控制系统的调试4.3系统使用注意事项第五章 章系统设计总结参考文献致谢摘 要当今，自动化控制系统已经在各行各业得到了广泛的应用和发展，而直流驱动控制作为电气传动的主流在现代化生产中起着主要作用。长期以来，直流电动机因其转速调节比较灵活，方法简单，易于大范围平滑调速，控制性能好等特点，一直在传动领域占有统治地位。它广泛应用于数控机床、工业机器人等工厂自动化设备中。随着现代化生产规模的不断扩大，各个行业对直流电机的需求愈益增大，并对其性能提出了更高的要求。为此，研究并制造高性能、高可靠性的直流电机控制系统有着十分重要的现实意义。【关键词】电动机 控制 自动化AbstractToday, automatic control system in all walks of life in the wide application and development, and DC driver control as the electric transmission of the mainstream in the modern production has played a major role. For a long time, DC motors for its Speed Adjustment more flexible and simple, easy to the smooth speed, control good performance and features have been transmission area occupies a dominant position. It is widely used in numerical control machine tools, industrial robots, factory automation equipment. As the modernization of production have been expanding in various sectors of the DC has become increasingly demand increased, and the performance of the high demand. To this end, research and manufacture of high performance, high reliability of the DC computer control system has 10 important practical significance.【 Key word 】Electric motor Control Automation第一章 概述1.1直流电动机电气控制系统的发展概况直流电机是实现直流电能和机械能相互转换的一种旋转电机。它包括直流发电机和直流电动机。将机械能转化为电能的是直流发电机，将电能转化为机械能的是直流电动机。与交流电机相比，直流电机结构复杂，成本高，维护麻烦，但直流电动机具有良好的调速性能、较大的启动转矩和过载能力强等很多优点，广泛应用与轧钢机、电力机车、大型机床拖动系统中。继电器接触器控制系统至今仍是许多生产机械设备广泛采用的基本电气控制形式，也是学习更先进电气控制系统的基础。它主要由继电器、接触器、按钮、行程开关等组成，由于其控制方式是断续的，故称为断续控制系统。它具有控制简单、方便实用、价格低廉、易于维护、抗干扰能力强等优点。但由于其接线方式固定，灵活性差，难以适应复杂和程序可变的控制对象的需要，且工作频率低，触点易损坏，可靠性差。电源电动机工作机构控制设备电力拖动系统示意图1.2电气控制系统的要求本次毕业设计的基本要求： (1) 在接受设计任务后，应根据设计要求和应完成的设计内容，拟定设计任务书和工作进度计划，确定各阶段应完成的工作量，妥善安排时间。 (2) 在方案确定过程中应主动提出问题，以取得指导教师的帮助，同时要广泛讨论意见，依据充分。在具体设计过程中要多思考，尤其是主要参数，要经过计算论证。 (3) 所有电气图纸的绘制必须符合国家有关规定的标准，包括线条、图型符号、项目代号、回路标号、技术要求、标题栏、元件明细表以及图纸的折叠和装订。 (4)说明书要求文字通顺、简练，字迹端正、整洁。 (5)应在规定的时间内完成所有的设计任务。(6)如果条件允许，应对自已的设计线路进行试验论证，考虑进一步改进的可能性。1.3 本课题研究的内容和目的毕业设计的主要内容： (1)电气设备的名称、用途、基本结构、动作原理以及工艺过程的简要介绍。 (2)拖动方式、运动部件的动作顺序、各动作要求和控制要求。 (3)联锁、保护要求 (4)应绘制的图样。 (5)说明书要求。原理设计的中心任务是绘制电气原理图和选用电器元件。工艺设计的目的是为了得到电气设备制造过程中需要的施工图样。图样的类型、数量较多，设计中主要以电气设备总体配置图、电器板元件布置图、接线图、控制面板布置图、接线图、电气箱以及主要加工零件(电器安装底板、控制面板等)为练习对象。对于每位设计者只需完成其中一部分。原理圈及工艺图样均应按要求绘制，元件布置图应标注总体尺寸、安装尺寸和相对位置尺寸。接线图的编号应与原理图一致，要标注组件所有进出线编号、配线规格、进出线的连接方式(采用端子板或接插板)。毕业设计的目的本次电气设计的主要目的是通过的直流电动机的电气控制系统，来了解一般电气控制系统设计过程、设计要求、应完成的工作内容和具体设计方法。通过设计也有助于复习、巩固以往所学的知识，达到灵活应用的目的。电气设计必须满足生产设备和生产工艺的要求，因此，设计之前必须了解设备的用途、结构、操作要求和工艺过程，在此过程中培养从事设计工作的整体观念。 电气设计应强调能力培养为主，在独立完成设计任务的同时，还要注意其他几方面能力的培养与提高，如独立工作能力与创造力；综合运用专业及基础知识的能力，解决实际工程技术问题的能力；查阅图书资料、产品手册和各种工具书的能力；工程绘图的能力；书写技术报告和编制技术资料的能力。第二章 电气控制系统方案的选择2.1直流电动机的按励磁方式分类选择直流电动机的主极磁场由励磁绕组通以直流励磁电流产生。励磁电流的获得方式称为励磁方式。主励磁场的极性由励磁电流方向决定，场强由励磁电流大小决定。一般直流电动机的励磁电流均可在一定范围内调节。励磁方式一般有，他励、并励、串励、复励，四种。下面就简单介绍一下这四种方式的电动机。1他励电动机此类电动机的励磁绕组F和电枢绕组S由两个不同的直流电源供电，励磁回路与电枢回路相对独立，采用永久磁铁作为主极的永磁直流电动机亦属于此类。2并励电动机 励磁绕组F和电枢绕组S并联，有同一个直流电源供电，励磁电流通常只有额定电流的1%-5%，这是直流电动机最为常见的励磁方式。3串励电动机 励磁绕组C和电枢绕组S串联，其励磁电流与电枢电流相等与负载大小有关。4复励电动机 励磁绕组由并励绕组F与串励绕组C两部分组成，并套在同一个主极铁心上，通常复励电动机以并励为主，并励磁动势占磁极总励磁磁动势的70%以上。若串励磁场对并励磁场助磁，称之为积复励；串磁磁场对并励磁场去磁时，则称之为差复励。复励电动机的运行特性介并励于串励之间。 励磁绕组存在电阻，电动机在工作时励磁回路要消耗一定的功率，称之为励磁损耗，这就使得直流电动机的效率相对其他电动机要低。励磁损耗一般不超过额定功率的1%-3%。综上方法所述，再根据本设计的实际情况，对各种方法进行比较淘汰，最后选择了并励电动机。2.2 起动方案的选择（1）直接起动电动机的起动是指电动机接通电源后，由静止状态加速到稳定运行状态的过程。起动瞬间，起动转矩和起动电流分别为 起动时由于转速n=0，电枢电势Ea=0，而且电枢电阻Ra很小，所以起动电流将达到很大值。过大的起动电流将引起电网电压下降、影响电网上其它用户的正常用电、使电动机的换向恶化；同时过大的冲击转矩会损坏电枢绕组和传动机构。一般直流电动机不允许直接起动。小型电机电压低、电阻大，可以直接起动。为了限制起动电流，他励直流电动机通常采用电枢回路串电阻或降低电枢电压起动。（2） 电枢电路串电阻起动一、 起动过程 三级电阻起动时电动机的电路原理图和机械特性为二、 分组起动电阻的计算设对应转速、时电势分别为、，则有：计算各级起动电阻的步骤：(1. 估计或查出电枢电阻；(2. 根据过载倍数选取最大转矩对应的最大电流；(3. 选取起动级数；(4. 计算起动电流比： 取整数(5. 计算转矩：，校验：如果不满足，应另选或值并重新计算，直到满足该条件为止。（6.计算各级起动电阻（3）降压起动 当直流电压可调节，可采用降压方法起动。起动时，比较低的电源电压起动电动机，起动电流随电源电压的降低而正比减小。随着电动机转速的上升，反电动势逐渐增大，在逐渐提高电源电压，使起动电流和起动转矩保持在一定的数值上，保证按需要的加速度升速。 降压起动需要专用电源，设备投资较大，但它起动平稳，起动过程能量损耗小，因此得到广泛应用。（2） 综上方法所述，再根据本设计的实际情况，对各种方法进行比较淘汰，最后选择了电枢电路串电阻起动这种方法。2.3调速方案的选择 直流电动机的调速性能优良，可以大范围地无级（平滑）调速。由转速公式 可见，其调速方法有三种： 降压调速 这种方法适合于他励直流电动机的调速。保持励磁电流（磁通）不变，将电枢电压Va由额定值逐渐调低，可以平滑地将转速调低，且不影响其机械特性的斜率（硬度）。降低电枢电压调速的机械特性是一族平行的直线，如图所示。当然，此种调速方法只能将转速调低。（a） （b） （c）图15-90 直流电动机的三种调速特性 串阻调速 并励直流电动机利用电枢电路中串联电阻RS调速时，可以保持磁通不变，因此电动机的空载转速不变。在一定负载下转速随RS的增大而降低，其机械特性随RS的增大而显著变软，如图所示。由于在恒定负载下调速时，电枢电流Ia不变，因此RS增大时功率损耗也相应增大，故其不适合于大功率电动机的调速，且也只能将转速调低。 弱磁调速 为了能将转速调高，并励直流电动机可以采用削弱磁通的方法调速。保持电枢电压不变，在励磁电路中串入调节电阻Rt将磁通削弱，电动机转速相应增高。不同数值的Rt得到的是一族斜率不同的直线，如图所示。Rt越大，磁通越弱，特性越软（斜率越大）。且磁通削弱时，若负载不变，电枢电流将成比例地增大。为了保证安全运行，此种调速要求转速升高时，负载转矩必须减小，故其适合于恒功率负载的调速，即转矩与转速成反比的场合。总之，直流电动机的转速在电枢电压不变时，基本由磁通决定；磁通恒定情况下，电枢电流Ia由负载大小决定。需要特别强调的是：若在运行中断开励磁回路，磁极仅有剩磁，反电动势Ea很小，电枢电流Ia将猛增，电枢绕组和换向器有被烧毁的危险；轻载时转速会升高到电动机机械强度所不允许的程度，造成“飞车”事故。必须注意防范综上方法所述，再根据本设计的实际情况，对各种方法进行比较淘汰，最后选择了串阻调速这种方法。系统采用串阻调速。这种方法最大的优点就是实现原理简单，控制电路简单可靠，操作简便。这种调速属于基速以下的调速方法，可以达到生产工艺对速度的要求。但它外串电阻只能是分段调节，不能实现无级调速，而且电阻在一定程度上消耗能量，功率损耗大，低速运行时转速稳定性差，容易产生张力不平稳，难以控制，造成经常断带，严重影响轮胎生产的效率和质量。2.4制动方案的选择（1）能耗制动（1.能耗制动的原理 a.电路状态 接触器KM1闭合，转矩T与转速n相同方向，电枢电流与反电势方向相反，电机运行在A点。 b能耗制动接触器KM2闭合（电机原运行在A点），电枢脱离电源电阻R将电枢短接。 U=0，由于电机惯性，在反电动势Ea作用下产生电枢电流Ia反向，电动机的转矩也反向。这时IB=-Ea/(R+Ra)。IB与原来的IA方向相反TB反向，与n相反，转速下降，当n=0，停车。特性方程及制动电阻特性是一条过原点的直线，在第二象限，特性斜率取决于能耗制动电阻 Rad。Rad越大，特性越斜， Rad越小，特性越平，但Rad不能太小，否则在制动瞬间会产生过大的冲击电流，取IB=(22.5) IN，IB为制动瞬间的电枢电流，设制动瞬间电势为EB ，有： 当制动时转速大于或等于nN时，认为EB与U近似相等。能耗制动特点：i) 制动时 U=0，n0=0 ，直流电动机脱离电网变成直流发电机单独运行，把系统存储的动能，或位能性负载的位能转变成电能( EaIa)消耗在电枢电路的总电阻上I2(Ra+Rad).(ii) 制动时， n与T成正比 ,所以转速n 下降时，T也下降，故低速时制动效果差，为加强制动效果，可减少Rad，以增大制动转矩T ，此即多级能耗制动。 (iii) 实现能耗制动的线路简单可靠，当n=0 时T=0 ,可实现准确停车。（2）反接制动将正在运行的电机电枢串入制动电阻 Rc，且电枢两端电压极性改变。要实现反接制动电路有两种，一种手动适合小容量电动机，另一种是自动线路适合大容量的电动机采用。方程式为： 特性BC段为电压反接制动机械特性曲线，由于制动状态到 n=0 告终，所以只有实线部分为反接制动特性。制动电阻Rc的计算：制动电阻的比较：当制动初始转速nLnN，可用近似公式计算，即： 反接制动电阻比能耗制动电阻几乎大一倍。反接制动时的能量关系说明从电源吸收电能： 说明电动机从负载吸收机械能使电机处于发电状态，将机械能转化为电能。上述两部分能量加在一起消耗在电枢回路的电阻上。（3）倒拉反转制动运行又称转速反向的反接制动或倒拉反接制动(1) 方法电枢回路串入大电阻从C点至D点为电动减速状态，从D点至B点为发电状态。电阻计算 说明从电源吸收电能，说明从负载吸收机械能上述两部分能量全部消耗在电枢回路的电阻上，其能量关系同电压及制动时一样。两种反接制动的异同点共同点：能量关系相同。不同点：电压反接制动特性位于第二象限，制动转矩大，制动效果好，转速反向反接制动特性位于第四象限，机械能来自负载的位能，不能用于停车。应用：转速反向的反接制动，可应用于位能负载，一般可在n n0 的条件下稳速 下降。电压反接制动，宜用于要求迅速停车和反转，要求较强烈制动的场合，如反抗性负载，但采用电压反接制动停车时，当制动到n=0 时，应迅速切断电源，否则有反向起动的可能性。第三章 电气控制系统的基本原理3.1直流电动机的结构直流电机的工作原理仅仅揭示了如何利用基本电磁规律以实现机电能量转换的道理，但是要将其付诸应用，直流电机必须具有能满足电磁和机械两方面要求的合理的结构型式。直流电机的结构型式是多种多样的，图3.1是一台常用的小型直流电机的结构剖面图。直流电机是由静止的定子部分和转动的转子部分构成的，定、转子之间有一定大小的间隙（以后称为气隙）。现对各主要结构部件的基本结构及其作用简述如下。图3.1电流电机的结构剖面图1换向器；2电刷装置；3机座；4主磁极；5换向极；6端盖；7风扇；8电枢绕组；9电枢铁心1定子部分直流电机定子部分主要由主磁极、换向极、机座和电刷装置等组成。（1）主磁极 又称主极。在一般大中型直流电机中，主磁极是一种电磁铁。只有个别类型的小型直流电机的主磁极才用永久磁铁，这种电机叫永磁直流电机。主磁极的作用是能够在电枢表面外的气隙空间里产生一定形状分布的气隙磁密。图3.2是主磁极的装配图。主磁极的铁心用11.5mm厚的低碳钢板冲片叠压紧固而成。把事先绕制好的励磁绕组套在主极铁心外面，整个主磁极再用螺钉固定在机座的内表面上。各主磁极上的励磁绕组联接必须使通过励磁电流时，相邻磁极的极性呈 极和 极交替的排列，为了让气隙磁密沿电枢圆周方向的气隙空间里分布得更加合理一些，铁心下部（称为极靴）比套绕组的部分（称为极身）宽。这样也可使励磁绕组牢固地套在铁心上。图3.2 直流电机的主磁极1主极铁心；2励磁绕组；3机座；4电枢（2）换向极 容量在1kw以上的直流电机，在相邻两主磁极之间要装上换向极。换向极又称附加极或间极，其作用为了改善直流电机的换向，至于如何改善换向的。换向极的形状比主磁极简单，也是由铁心和绕组构成。铁心一般用整块钢或钢板加工而成。换向极绕组与电枢绕组串联。（3）机座 一般直流电机都用整体机座。所谓整体机座，就是一个机座同时起两方面的作用：一方面起导磁的作用，一方面起机械支撑的作用。由于机座要起导磁的作用，所以它是主磁路的一部分，叫定子磁轭，一般多用导磁效果较好的铸钢制成，小型直流电机也有用厚钢板的。主磁极、换向极和端盖都固定在电机的机座上，所以机座又起了机械支撑的作用。（4）电刷装置 电刷装置是把直流电压、直流电流引入或引出的装置。电刷放在电刷盒里，用弹簧压紧在换向器上，电刷上有个铜丝辫，可以引出、引入电流。直流电机里，常常把若干个电刷盒装在同一个绝缘的刷杆上，在电路连接上，把同一个绝缘刷杆上的电刷盒并联起来，成为一组电刷。一般直流电机中，电刷组的数目可以用电刷杆数表示，刷杆数与电机的主磁极数相等。各电刷杆在换向器外表面上沿圆周方向均匀分布，正常运行时，电刷杆相对于换向器表面有一个正确的位置，如果电刷杆的位置放得不合理，将直接影响电机的性能。电刷杆装在端盖或轴承内盖上，调整位置后，将它固定。2转子部分直流电机转子部分主要由电枢铁心和电枢绕组、换向器、转轴和风扇等组成。图3.3为直流电机电枢装配示意图。图3.3 直流电机的电枢1转轴；2轴承；3换向器；4电枢铁心；5电枢绕组；6风扇；7轴承（1）电枢铁心 电枢铁心作用有二，一个是作为主磁路的主要部分；另一个是嵌放电枢绕组。由于电枢铁心和主磁场之间的相对运动，会在铁心中引起涡流损耗和磁滞损耗（这两部分损耗合在一起称为铁心损耗，简称铁耗），为了减少铁耗，通常用0.5mm厚的涂有绝缘漆的硅钢片的冲片叠压而成，固定在转轴上。电枢铁心沿圆周上有均匀分布的槽，里面可嵌入电枢绕组。（2）电枢绕组 电枢绕组是由许多按一定规律排列和联接的线圈组成，它是直流电机的主要电路部分，是通过电流和感应产生电动势以实现机电能量转换的关键性部件。线圈用包有绝缘的圆形和矩形截面导线绕制而成，线圈亦称为元件，每个元件有两个出线端。电枢线圈嵌放在电枢铁心的槽中，每个元件的两个出线端以一定规律与换向器的换向片相连，构成电枢绕组。（3）换向器 换向器也是直流电机的重要部件。在直流发电机中，它的作用是将绕组内的交变电动势转换为电刷端上的直流电动势；在直流电动机中，它将电刷上所通过的直流电流转换为绕组内的交变电流。换向器安装在转轴上，主要由许多换向片组成，片与片之间用云母绝缘，换向片数与元件数相等。3.2并励直流电动机启动控制电路直流电机的启动要求：在满足启动转矩要求下，尽可能减小启动电流。直流电动机的电枢绕组一般很小，直接起动会产生很大的冲击电流，一般可达额定电流的几倍几十倍。这样大的启动电流，一方面使电动机转向不利，甚至会损坏电刷和换向器；另一方面，将产生较大的启动转矩和加速度，对它所带机械部件产生很大的冲击，故在直流电动机的启动时，必须限制启动电流。限制启动电流的方法有减小电枢电压和在电枢回路串接电阻两种。随着晶闸管变电流技术的发展，采用减小电枢电压来限制启动电流的方法正日趋广泛。但在没有可调直流电源的场合，多采用电枢回路串接电阻的启动方法。如下图所示是并励直流电动机电枢串接电阻启动控制电路，图中KA1为过电流继电器，做直流电动机的短路保护和过载保护。KA2为欠电流继电器，做励磁绕组的失磁保护。并励直流电动机启动控制电路启动时先合上电源开光QS，励磁绕组得电励磁，欠电流继电器KA2线圈得电，KA2常开触点闭合，接通控制电路电源；同时时间继电器KT线圈得电，KT常闭触点瞬间断开。然后按下起动按钮SB2，接触器KM1线圈得电，KM1主触点闭合，电动机串电阻器R起动；KM1的常闭触点断开，KT线圈断电，KT常闭触点延时闭合，接触器KM2线圈得电，KM2主触点闭合将电阻器R短接，电动机在全压下运行。3.3并励直流电动机正、反转控制实际应用中，常要求电动机既能正转又能反转。直流电动机的转向取决于电磁转矩M的方向，而，其中为转矩常数，为主磁通，为电枢电流，因此，改变直流电动机转动方向的方法有两种：一是电枢反接法，即保持励磁磁场方向不变，而改变电枢电流方向；二是励磁绕组反接法，即保持电枢电流方向不变，改变励磁绕组电流的方向。如下图所示为保持励磁磁场方向不变，改变电枢电流方向，使电动机反转。并励直流电动机正反转控制电路启动时按下启动按钮SB2，接触器KM1线圈得电，KM1常开触点闭合，电动机正转。若要反转，则需先按下SB1，使KM1断电，KM1互锁触点闭合。这时再按下反转按钮SB3，接触器KM2线圈得电，KM2常开触点闭合，使电枢电流反向，电动机反转。控制电路中采用电气互锁，防止KM1、KM2因误操作同时得电而造成电源短路。关于励磁绕组反接法的直流电动机正反转控制与电枢反接法基本相同，但需要指出，在实际应用中，并励直流电动机一般采用电枢反接法，而不宜采用励磁绕组反接法。因为励磁绕组匝数多，电感量较大，当励磁绕组反接时，在励磁绕组中会产生很大的感应电动势，它将危及开关和励磁绕组的绝缘。 3.4并励直流电动机能耗制动控制电路 能耗制动是指维持直流电动机的励磁电源不变的情况下，把正在作电动运动的电动机电枢从电源上断开，再串接一个外加制动电阻组成制动回路，将机械能（高速旋转的动能）转变为电能并以热能的形式消耗在电枢和制动电阻上。由于电动机因惯性而继续旋转，直流电动机此时变为发电机状态，则生产的电磁转矩与转速方向相反，为制动转矩，从而实现制动。并励直流电动机能消耗制动控制线路如下图所示。并励直流电动机能耗制动控制电路启动时合上电源开关QS，励磁绕组得电励磁，欠电流继电器KA1线圈得电吸合，KA1常开触点闭合；同时时间继电器KT1和KT2线圈得电吸合，KT1和KT2常闭触点瞬时断开，保证启动电阻器R1和R2串入电枢回路中启动。按下启动按SB2，接触器KM1线圈得电吸合，KM1常开触点闭合，电动机M串电阻器R1和R2启动，KM1两个常闭触点分别断开KT1、KT2和中间继电器KA2线圈电路；经过一定的整定时间，KT12和KT2的常闭触点先后延时闭合，接触器KM3和KM4线圈先后得电吸合，电阻器R1和R2先后被短接，电动机正常运行。进行能耗制动时，按下停止按钮SB1，接触器KM1线圈失电，KM1常开触点复位（开），使电枢回路断开，而KM1常闭触点复位（闭），由于惯性运转的电枢切割磁力线（励磁绕组仍接至电源上），在电枢绕组中产生感应电动势，使并联在电枢两端的中间继电器KA2线圈得电吸合，KA2常开触电闭合，接触器KM2得电吸合，KM2常开触点闭合，接通制动电阻器R回路，这时电枢的感应电流方向与原来方向相反，电枢产生的电磁转矩与原来反向而成为制动转矩，使电枢迅速停转。当电动机转速降低到一定值时，电枢绕组的感应电动势降低，中间继电器KA2线圈释放，接触器KM2线圈和制动回路先后断开，能耗制动结束。3.5并励直流电动机调速控制电路直流电动机调速，是指在电动机机械负载不变的条件下，改变电动机的转速。根据直流电动机的转速公式n=(U-IaRa)CeQ可知：在并励直流电动机的电枢回路中，串接调速变阻器PR进行调速（如图2.7所示），也可以改变并励电动机励磁进行调速，为此，在励磁电路中串接调速变阻器RP，如图所示。 并励直流电动机电枢串电阻调速第四章 控制系统调试与维护4.1 控制系统的安装系统安装前应该准备以下工作：（1） 首先熟悉电气原理图、接线图、元器件布置图，了解本电气原理图主要组成部分。（2） 按照元器件明细表的要求，准备好需要的元器件，并且检查元器件是否能够正常工作，以确保系统能够正常工作；并且准备好相应的、适量的导线；选择好相适应的电气控制柜以及相应的工具。控制系统的安装（1） 首先是元器件的安装，元器件的安装要按照电器元件布置图来布置，不得擅自改动。（2） 元器件的配线，电器元件安装好之后，在进行配线，配线的时候应该注意以下问题：首先对主电路进行配线，然后对控制线路进行配线。具体配线时应该做到横平竖直、减少交叉，转角成直角、导线端部接有套管、与接线端子相连的导线头弯成羊角圈、整齐美观。4.2 控制系统的调试系统调试时准备以下工作：（1） 根据电气原理图、电气安装接线图和电器布置图检查各电器元件的位置是否正确；触点是否接触良好，配置导线是否符合要求，柜内以及柜外的导线是否正确；电动机有无卡壳现象，保护电器的整定值是否达到要求。（2） 对电动机和连接导线进行绝缘检查。用兆欧表检查，应各自符合各自的绝缘电阻要求，如连接导线的绝缘电阻不小于7兆欧 ，电动机的绝缘电阻不小于0.5兆欧等。系统调试：（1） 空操作试车断开主电路，接通电源开关，是控制电路空操作，检查控制电路的工作情况，如按钮对继电器、接触器的控制作用；自锁、连锁的功能；急停车器件的动作；时间继电器的延时时间等。如果有异常，立即切断电源开关检查原因。（2） 空载试车在第一步的基础上，接通主电路即可进行。首先点动检查电动机的转向及转速是否符合要求；然后调整好保护电气的整定值。（3） 带负荷试车在第1步和第2步通过之后，即可进行带负荷试车。此时，在正常的工作条件下，验证电气设备所有部分进行的正确性，特别是验证在电源中断和恢复时对人身和设备的伤害、损坏程度。此时进一步观察机械动作和电器元件的动作是否符合原始工艺要求；对各种元器件整定值进行进一步整定。4.3系统使用注意事项直流电机的工作原理是建立在电和磁相互作用的基础上。直流电机以及其他旋转电机都是实现机电能量转换的装置。为此必须熟练地应用所学过的基本电磁定律，结合电刷和换向器的作用去理解，并且充分注意到直流电机中外电路的电压（电动势）和电流都是直流电性质的，而每个元件的电压（电动势）和电流都是交变性质的。任何类型的旋转电机都由定子部分和转子部分组成，在这两部分之间存在着一定大小的气隙，使电机中磁场和电路能发生相对运动。直流电机的主要结构部件除定子部分的主磁极和转子部分的电枢外，还有一些其他主要的部件，如换向器。这些主要的结构部件有其结构形式和作用。额定值是保证电机可靠地工作并具有良好性能的依据。尤其对应用人员，要充分理解额定值的涵义，以便合理地选择和使用电机。直流电机的额定值有额定功率、额定电压、额定电流、额定转速和额定励磁电流等。电枢绕组是直流电机的主要电路部分，是实现机电能量转换的枢纽。直流电机的电枢绕组是由许多完全相同的元件按一定的规律排列和联接起来的一种闭合绕组。单叠绕组和单波绕组是两种基本型式。从构成电枢电路的支路来看，单叠绕组中上层边处于同一磁极下的元件串联构成一条支路，而单波绕组则是将上层边处于相同极性磁极下的所有元件串联构成一条支路，虽然电枢在转动，每个瞬时构成支路的元件在更换，但电枢绕组通过电刷并联的支路数总是不变的。因此，单叠绕组的支路对数始终等于极对数，即 ，而单波绕组的支路对数与极对数无关，永远等于1，即 。电机的磁场是机电能量转换的媒介，不仅需要理解电机的磁场是怎样产生的，而且更重要的是理解其性质。直流电机的磁场由励磁磁通势和电枢磁通势共同产生，属于双边励磁的电机。因此存在电枢磁通势对气隙磁场的影响，即所谓电枢反应。电枢反应的作用不仅使气隙磁场发生畸变，而且还会呈一定的去磁作用。电枢反应对直流电机的运行性能影响很大。换向是直流电机在制造和运行中必须予以重视的问题。特别是在运行中需经常观察直流电机的换向是否良好。不良换向将会使电机遭到损坏。