直流电动机控制和项目安装

1、项目引入项目知识储备 任务一 直流电动机拆装 任务二 直流电动机控制线路安装项目实施直流电动机控制和项目安装项目引入1. 项目提出 设计一简易四轮直流电动机牵引小车。 要 求：能够实现起制动及调速。 现场条件：直流电动机一台，配套电气元件若干、小车用机械基础件。项目引入 2. 项目介绍 四轮直流电动机车广泛用于工厂车间内部进行货物运输，既环保，又节能，是典型的机电一体化产品。 通过本项目训练的能力目标： (1)熟悉直流电动机的结构，掌握直流电动机控制方式及控制系统图； (2)能合理选用低压电气元件； (3)能够按规范完成工作项目，查阅相关资料； (4)具备团队精神，具有良好的职业道德。项目引入

2、3. 项目涉及的知识点： (1) 直流电动机的基本结构及铭牌知识； (2) 直流电动机的起动及正反转控制； (3) 直流电动机的制动控制； (4) 直流电动机的调速控制。 项目知识储备 任务1 小型直流电动机拆装 任务2 直流电动机控制线路安装 任务一 直流电动机拆装任务描述知识点任务实施123项目知识储备任务11. 任务描述 本任务目的要通过教师的现场教学以及学生的自学和查找资料，完成对直流电机的拆装，并讲解出直流电机的内部构造以及各元件的作用。项目知识储备任务1任务目标掌握直流电动机的基本结构组成和工作原理；认识直流电动机铭牌数据；能对工程中常用直流电动机进行拆装；正确合理将直流电动机在生

3、产中应用；掌握直流电动机励磁方式及分类；掌握直流电机电枢电势和电磁转矩。 重点：掌握直流电动机的基本结构组成。难点：分析直流电机的工作原理，了解电枢电机电枢电势和电磁转矩。项目知识储备任务11)电动机的定义电动机是将电能转变成机械能的机械装置 ，是电动机和发电机的统称。将电能转换为机械能的电机称为电动机；将机械能转换为电能的电机称为发电机。工业应用中电动机的位置 电动机基础知识项目知识储备任务12. 知识点2) 电动机分类：直流电机伺服电动机、步进电动机、测速发电机、自整角机、直线电动机动力电机微特电机感应电机同步电机感应电动机感应发电机交流电机直流电动机直流发电机电动机同步电动机同步发电机同

4、步补偿机项目知识储备任务1直流电动机知识 1)直流电动机分类项目知识储备任务1 2) 直流电动机的基本组成认识 项目知识储备任务1 3）直流电动机的结构识别磁极换向器和电刷转子项目知识储备任务1 4) 直流电动机工作原理 在直流电动机中，电刷两端虽然加的是直流电源，但在电刷和换向器的作用下，线圈内部却变成了交流电，从而产生了单方向的电磁转矩，驱动电动机持续旋转。这样虽然导体中流通的电流为交变的，但N级下的导体受力方向和S级下导体所受力的方向并未发生变化，电动机在此方向不变的转矩作用下转动。 项目知识储备任务1额定条件下电机所能提供的功率指轴上输出的机械功率在额定工况下，电机出线端的平均电压在额

5、定电压下，运行于额定功率时对应的电流在额定电压、额定电流下，运行于额定功率时对应的转速。对应于额定电压、额定电流、额定转速及额定功率时的励磁电流电机铭牌上还标有其它数据，如励磁电压、出厂日期、出厂编号等。 5)直流电动机的铭牌数据项目知识储备任务1 6）直流电动机的电枢绕组a、单叠绕组的展开图项目知识储备任务1b、单波绕组的展开图项目知识储备任务17）直流电机的电磁转矩和电枢电动势的计算a、电磁转矩的计算产生:电枢绕组中有电枢电流流过时,在磁场内受电磁力的作用,该力与电枢铁心半径之积称为电磁转矩。大小:为电机的转矩常数，有其中可见，制造好的直流电机其电磁转矩与每极磁通及电枢电流成正比。性质:

6、电动机驱动(与转速方向相同)。项目知识储备任务1b、电枢感应电动势的计算电枢电动势:电枢旋转时,主磁场在电枢绕组中感应的电动势大小:为电机的结构常数（电动势常数）其中可见,直流电机的感应电动势与电机结构、每极磁通及转速有关。性质:电动机反电势(与电枢电流反方向).项目知识储备任务1直流电动机的拆装目的：有保养和修理两种。保养：拆装工序一般有拆卸 、清洗零件、更换易损件、装配和试验。修理：在拆卸前要先用仪表和观察法进行整机检查，然后在拆卸电动机后查明故障，并采用维护和绕组等修理平行作业法，来缩短修理周期。 直流电动机拆卸前应在刷架处、端盖与机座配合处等做好标记，便于装配。项目知识储备任务1拆卸的

7、工艺步骤项目知识储备任务1直流电动机装配步骤项目知识储备任务1任务要求1、熟悉直流电动机结构2、掌握直流电动机拆装工艺组队1、分组查找资料，讨论制定工作步骤2、合理分工，方法得当实施小型直流电动机的拆装，参照实训项目。评价1、自评2、互评团队： 地点：格物楼数控实训室项目知识储备任务13. 任务实施任务二 直流电动机控制线路安装任务描述知识点任务实施123项目知识储备任务21. 任务描述 本任务目的要通过教师的现场教学以及学生的自学和查找资料，完成小型直流电动机常用控制回路安装实训项目。 项目知识储备任务2任务目标熟悉并掌握电气原理图中各元件的图形符号 掌握直流电机的多种控制线路的控制原理。掌

8、握电气控制线路设计方法；能对工程中常用直流电动机电气系统进行安装。能正确选用直流电动机的类型及型号。正确合理将直流电动机在生产中应用。重点：熟悉电气符号，掌握直流电动机的机械特性 及启动、反转、制动 。难点：了解直流电机的机械特性及调速。 2. 知识点电气控制系统图的基本知识电气控制线路：由各种有触点的接触器、继电器、按钮、行程开关等按不同连接方式组合而成的。电气控制线路作用：实现对电力拖动系统的启动、正反转、制动、调速和保护，满足生产工艺要求，实现生产过程自动化。相关国家标准：GB472885电气图常用图形符号GB522685机床电气设备通用技术条件GB715987电气技术中的文字符号制定通

9、则GB698886电气制图GB509485电气技术中的项目代号 项目知识储备任务2降压启动控制线路多地控制线路正反转控制线路正转控制线路调速控制线路点动控制线路基本控制线路制动控制线路位置控制线路顺序控制线路项目知识储备任务21)图形符号和文字符号限定符号一般符号符号要素电气符号补助文字符号辅助文字符号基本文字符号图形符号文字符号项目知识储备任务22)绘制、识读电气控制系统图的原则 电气控制系统图电气原理图电气安装图框图电器安装图电气互连图主电路控制电路照明和显示电路 电气控制系统图的结构项目知识储备任务2 .电气原理图 用图形符号和项目代号表示电路各个电器元件连接关系和工作原理的图绘制原则：

10、主电路、控制电路和信号电路应分开绘出。表示出各个电源电路的电压值、极性或频率及相数。主电路的电源电路一般绘制成水平线，受电的动力装置（电动机）及其保护电器支路用垂直线绘制在图的左侧，控制电路用垂直线绘制在图面的右侧；项目知识储备任务2同一电器的各元件采用同一文字符号表明。所有电路元件的图形符号，均按电器未接通电源和没有受外力作用时的状态绘制。循环运动的机械设备，在电气原理图上绘出工作循环图。转换开关、行程开关等绘出动作程序及动作位置示意图表。由若干元件组成具有特定功能的环节，用虚线框括起来，并标注出环节的主要作用，如速度调节器、电流继电器等。电路和元件完全相同并重复出现的环节，可以只绘出其中一

11、个环节的完整电路，其余的可用虚线框表示，并标明该环节的文字号或环节的名称。绘制原则：项目知识储备任务2电气原理图示例项目知识储备任务2D65 .电气安装图电器位置图：表示电气控制系统中各电器元件的实际位置和接线情况。详细绘制出电器元件安装位置。 50505050320360线槽端子板FU1FU2KMFRTCFU3FU4车床电器位置图项目知识储备任务2、电器互连图：表明了电器设备外部元件的相对位置及它们之间的电气连接，是实际安装接线的依据。电器互连图示例：EL0HL231424231032.5mm22M1M24132.5mm231mm250.75mm230.75mm232.5mm2QSQ1车床电

12、器互连图项目知识储备任务2直流电动机控制 1)他励直流电动机的机械特性 直流电动机的机械特性是指电动机在电枢电压、励磁电流、电枢回路电阻为恒值的条件下，即电动机处于稳态运行时，电动机的转速与电磁转矩之间的关系：由电机的电路原理图可得机械特性的表达式：称为理想空载转速。实际空载转速项目知识储备任务22)固有机械特性和人为机械特性 当 时的机械特性称为固有机械特性：由于电枢电阻很小，特性曲线斜率很小，所以固有机械特性是硬特性。当改变 或 或 得到的机械特性称为人为机械特性。项目知识储备任务2 、电枢串接电阻时的人为机械特性 保持 不变,只在电枢回路中串入电阻 的人为特性。特点：1） 不变， 变大；

13、 2） 越大，特性越软。项目知识储备任务2、改变电枢电压时的人为机械特性 保持 不变，只改变电枢电压时的人为特性：项目知识储备任务2 、减弱磁通时的人为机械特性 保持 不变，只改变励磁回路调节电阻 的人为特性：特点：1）弱磁， 增大； 2）弱磁， 增大项目知识储备任务2机械特性的绘制1)固有特性的绘制 已知 ，求两点:理想空载点 和额定运行 。具体步骤：a.估算b.计算c.计算理想空载点：d.计算额定工作点：2)人为特性的绘制 在固有机械特性方程 的基础上，根据人为特性所对应的参数 或 或 变化，重新计算 和 ，然后得到人为机械特性方程式。项目知识储备任务23) 他励直流电动机起动控制 起动：

14、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。 起动时由于转速为零，电枢电动势为零，而且电枢电阻很小，所以起动电流将达很大值。起动方式：为了限制起动电流，他励直流电动机通常采用电枢电路串电阻或降低电枢电压起动。、电枢电路串电阻起动（a）主电路 （b）机械特性 项目知识储备任务2串二级电阻按时间原则启动控制电气原理图：过电流继电器欠电流继电器电枢绕组励磁绕组断电延时时间继电器放电电阻启动接触器短接电阻接触器启动电阻 、单向运转起动控制线路项目知识储备任务2D6工作原理：合上Q1和Q2按下按钮SB2KT1通电KM1通电KT1常闭触点断开KM1Z主触点闭合切断KM2、KM3电路M串电阻启

15、动短接R2自锁KM2通电KT2断电延时短接R1KT1断电延时KM1常开触点闭合 M全压运行项目知识储备任务2、降低电枢压起动 当直流电源电压可调时，可采用降压方法起动。 起动时，以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，再逐渐提高电源电压，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。保护环节：过载和短路保护过电流继电器KA1欠磁场保护欠电流继电器KA1过电压保护电阻R3与二极管VD串二级电阻按时间原则起动控制项目知识储备任务2

16、直流电动机的转动方向：取决于电磁转矩的方向4）他励直流电动机正反转控制改变直流电动转向改变电枢两端电压的方向改变励磁电流的方向项目知识储备任务2电气原理图直流电动机正反转控制短路保护反转接触器正转接触器短接电阻接触器项目知识储备任务25）他励直流电动机的电气制动制动：当电磁转矩的方向与转速方向相同时,电机运行于电动机状态;当电磁转矩方向与转速方向相反时,电机运行于制动状态。制动方式：直流电动机的制动方式主要有能耗制动、反接制动和回馈制动 、能耗制动电动状态，如图所示：将开关S投向制动电阻 上即实现制动. 制动运行时，电机靠生产机械的惯性力的拖动而发电，将生产机械储存的动能转换成电能，消耗在电阻

17、上，直到电机停止转动。为了尽快停转电机,可在转速下降到一定度时,切除一部分制动电阻,增大制动转矩。电动制动项目知识储备任务2电气原理图能耗制动控制电路电源接触器启动接触器制动接触器项目知识储备任务2、反接制动a. 电枢反接制动电枢反接制动时接线如图所示。电动制动 开关S投向“电动”侧时，电枢接正极电压，电机处于电动状态。进行制动时，开关投向“制动”侧，电枢回路串入制动电阻 后，接上极性相反的电源电压，电枢回路内产生反向电流。反向的电枢电流产生反向的电磁转矩，从而产生很强的制动作用。项目知识储备任务2电气原理图电动机反接制动控制电路制动接触器启动接触器正反转接触器项目知识储备任务2b.倒拉反接制

18、动倒拉反转反接制动只适用于位能性恒转矩负载在电枢回路中串联一个较大的电阻,即可实现制动.正向电动状态提升重物(A点)电枢回路串入较大电阻 后特性曲线负载作用下电机反向旋转(下放重物)电机以稳定的转速下放重物D点工作点由A-B-C-D,CD段为制动段项目知识储备任务2c.回馈制动 电动状态下运行的电动机，在某种条件下会出现 情况，此时 ， 反向， 反向，由驱动变为制动。 从能量方向看，电机处于发电状态回馈制动状态。 回馈制动时的机械特性方程与电动状态时相同。稳定运行有两种情况:当运行转速可能超过理想空载转速,进入第二象限电压反接制动带位能性负载进入第四象限项目知识储备任务2 发生在动态过程中的回

19、馈制动过程有以下两种情况:a、降压调速时产生的回馈制动制动过程为 线段b、增磁调速时产生的回馈制动制动过程为 线段 回馈制动时由于有功率回馈到电网，因此与能耗和反接制动相比，回馈制动是比较经济的。项目知识储备任务26）他励直流电动机的调速调速：通过改变传动机构速比进行调速的方法称为机械调速；通过改变电动机参数进行调速的方法称为电气调速。电气调速：改变电动机的参数就是人为地改变电动机的机械特性，使工作点发生变化，转速发生变化。调速前后，电动机工作在不同的机械特性上。电气调速方法: 1.改变电枢电压; 2.改变电枢回路电阻值; 3.改变励磁电流； 项目知识储备任务2、调速指标a.调速范围:b.静差

20、率（相对稳定性）指负载变化时，转速变化的程度，转速变化小，稳定性好。c.调速的平滑性d.调速的经济性项目知识储备任务2、改变电枢电压调速调速压前工作点ATemTLAAB降压瞬间工作点稳定后工作点 降压调速过程与电枢串电阻调速过程相似，调速过程中转速和电枢电流（或转矩）随时间变化的曲线也相似。项目知识储备任务2、改变电枢回路电阻调速未串电阻时的工作点0串电阻后,工作点由AAB项目知识储备任务2、改变励磁电流调速电气原理图整流电路启动电阻调速电阻能耗制动接触器工作接触器切除启动电阻接触器项目知识储备任务2工作过程：启动：按下起动按钮SB2，KM2、KT得电吸合并自锁，电动机M串电阻R起动，KT延时后使KM3吸合并自保，切除起动电阻R ，启动过程