《机电控制技术》-单元十四

项目１他励直流电动机的基本控制线路任务１他励直流电动机的启动控制电路通常规定：直流电动机电枢启动的瞬时电流，不得大于其额定电流的１.５～２.５倍。因此，在电动机启动时，必须限制电枢电流的大小。常用的限流方法有降压启动、减小电枢电压启动和电枢回路串电阻启动。１.降压启动降压启动是在启动时降低电枢外加电压，待电动机的转速升高，电枢中的感应电动势增大后，再逐渐增大电枢两端的外加电压，直至达到电动机的额定电压值。此时电动机的转速也从零升到额定转速，这种方式称为降压启动。下一页返回项目１他励直流电动机的基本控制线路较早采用的是发电动机－电动机组。随着大功率晶体管的出现，目前多采用大功率晶体二极管和晶闸管组成的可控整流电路供给直流电动机，称为晶闸管整流－直流电动机系统。如图１４－１所示。２.电枢回路串电阻启动所谓电枢回路串电阻启动就是在电枢回路的外接电流电源恒定不变的情况下，将电枢回路中的串接电阻Ｒｓ分时切出的启动方式。图１４－２所示为他励直流电动机三级降压启动控制线路图。工作过程如下：合上开关ＱＳ１，励磁绕组被接到直流电源上，开始励磁。上一页下一页返回项目１他励直流电动机的基本控制线路合上开关ＱＳ２，按下启动按钮ＳＢ１，电动机电枢绕组串入三级电阻Ｒ１、Ｒ２和Ｒ３后接到直流电源上，开始降压启动。电动机转速ｎ从零开始上升，此时，接触器ＫＭ１线圈的电压为Ｕｋｍ１＝ＣｅΦｎ＋（Ｒ２＋Ｒ３＋Ｒａ）Ｉａ。随着电动机转速ｎ的上升,Ｕｋｍ１也逐渐升高，到一定数值时，接触器ＫＭ１动作，其常开触头闭合，电阻Ｒ１短接。电动机转速ｎ继续上升，接触器ＫＭ２线圈电压Ｕｋｍ２＝ＣｅΦｎ＋（ＲＲ３＋Ｒａ）Ｉａ也随着上升，上升到一定数值时，ＫＭ２动作，其常开触头闭合，电阻Ｒ２短接。最后，接触器ＫＭ３动作，电阻Ｒ３短接，直至电动机启动完毕，进入正常运转状态。上一页下一页返回项目１他励直流电动机的基本控制线路若要停止运转，可以按下停车按钮ＳＢ２，则接触器ＫＭ线圈断电，其常开触头断开，电动机脱离电源，停止运转。图１４－３所示是用时间继电器控制的二级电阻启动的控制线路图。工作过程如下：合上电源开关ＱＳ１和ＱＳ２，励磁绕组Ｆ１和Ｆ２通电励磁。同时，时间继电器ＫＴ１和ＫＴ２的线圈也通电，ＫＴ１和ＫＴ２的常开触头顺势断开，使接触器ＫＭ２和ＫＭ３的线圈断电，此时启动电阻Ｒ１和Ｒ２上的接触器常开触头ＫＭ２和ＫＭ３处于断开状态，从而使得电阻Ｒ１和Ｒ２在电动机启动时，全部串入电枢回路中。上一页下一页返回项目１他励直流电动机的基本控制线路按下启动按钮ＳＢ１，接触器ＫＭ１的线圈通电，其常开触头闭合，电动机电枢绕组全部串入启动电阻接通电源，进入启动状态。同时，ＫＭ１的常闭触头断开，时间继电器ＫＴ１和ＫＴ２的线圈失电，ＫＴ１的常闭延时闭合触头首先闭合，使接触器ＫＭ２的线圈通电，其常开触头闭合，将启动电阻Ｒ１短接，电动机转速继续上升。一段时间后，ＫＴ２的常闭延时闭合触头也闭合，接触器ＫＭ３的线圈通电，其常开触头闭合，将启动电阻Ｒ２短路，电动机启动过程结束，进入正常运转状态。任务２他励直流电动机的正反转控制电路在电力拖动系统中，常需要改变电动机的旋转方向。上一页下一页返回项目１他励直流电动机的基本控制线路由于他励直流电动机的励磁绕组匝数很多，电感比较大，使得励磁电流从正向额定值变化到反向额定值的过程较长，所以反向磁通和反向转矩的建立较慢，反转的过程不能很快地进行。此外，当励磁绕组断开时，如果没有放电电阻，则因磁通消失很快，在绕组中会产生很大的感应电动势，这可能使励磁绕组的绝缘被击穿。因此，他励直流电动机多采用改变电枢电压极性的方法来实现电动机的反转。图１４－４所示是他励直流电动机电枢电压改变极性的正反转控制线路图。上一页下一页返回项目１他励直流电动机的基本控制线路工作原理：预备启动过程：合上ＱＳ使得ＫＴ１和ＫＴ２的线圈通电，其常闭触头断开，ＫＭ３和ＫＭ４的线圈失电，其常开触头闭合，Ｒ１和Ｒ２串入电枢回路。正转启动过程：按下正转启动按钮ＳＢ２上一页下一页返回项目１他励直流电动机的基本控制线路过一段时间后，ＫＴ２延时闭合，常闭触头闭合，ＫＭ４通电，常开触头闭合，Ｒ２被短接，电动机的转速继续上升至反转稳定值。停止过程：按下停车按钮ＳＢ１，ＫＭ２线圈断电，其常开触头断开，电枢回路断电，电动机停转。同时ＫＭ２的常闭触头闭合，ＫＴ１和ＫＴ２的线圈通电，其常闭触头瞬时断开，使得ＫＭ３和ＫＭ４的线圈断电，其常开触头断开，Ｒ１和Ｒ２与电枢串联。任务３他励直流电动机的制动控制线路直流电动机制动方法有机械制动和电力制动两种。上一页下一页返回项目１他励直流电动机的基本控制线路机械制动多采用的是电磁抱闸方式，而电力制动是通过发电机的作用，将被拖动系统的机械能转化为电能。该电能消耗在电枢电路的电阻上或反馈回电网上，使拖动系统的运行速度下降，达到制动的目的。由于电力制动要求有足够大的转矩，并限制启动电流不大于２倍的额定电流，且其制动平滑，制动时间短，制动设备经济可靠，所以在日常的工业生产中，应用比较广泛。电力制动常用的方法有能耗制动、反接制动和回馈制动（又称再生制动）。阶段１能耗制动上一页下一页返回项目１他励直流电动机的基本控制线路能耗制动是把正在运转的直流电动机的电枢从电源上断开，接上一个外加电阻Ｒｚ组成回路，并将机械动能变化为热能消耗在电枢电阻Ｒｚ上，同时维持电动机励磁不变。图１４－５所示为他励直流电动机能耗制动原理图。图中虚线箭头表示电动机处于电动运转状态时的电枢电流Ｉ和电磁转矩Ｍ的方向。电动机制动时，其励磁绕组Ｌ１和Ｌ２两端的电压极性不变，故励磁的大小和方向也不变。而接触器ＫＭ的常开触头断开，使电枢脱离直流电源，同时，ＫＭ的常闭触头闭合，使外加制动电阻Ｒｚ与电枢绕组形成一个闭合回路。上一页下一页返回项目１他励直流电动机的基本控制线路此时，由于电动机存在惯性，仍按原来的方向继续旋转（如图中虚线所示的方向），所以电枢的反电动势Ｅｎ的方向也不变，并且它成了电枢回路的电源。这就使得制动电流Ｉｚ的方向同原来电枢的电流方向相反，那么电磁转矩的方向也随之改变，成为制动转矩Ｍｚ，从而使电动机迅速减速直至停止。图１４－６所示为单向运行串二级电阻启动和停车时采用的能耗制动的控制线路图。停车时，按下停止按钮ＳＢ１，接触器ＫＭ１的线圈断电，此时ＫＭ１常开触头断开，将电枢电源与启动电阻分离。上一页下一页返回项目１他励直流电动机的基本控制线路此时，电动机因惯性仍以较高的转速旋转，存在电枢反电动势，因此电枢绕组两端仍有一定电压，使并联在电枢两端的电压继电器ＫＶ１经自锁触头保持通电。这样，在控制回路中的ＫＶ１常开触头闭合，制动接触器ＫＭ４的线圈通电，此时ＫＭ４常开触头闭合，将制动电阻Ｒ４并联在电枢绕组两端，电动机实现了能耗制动，转速急剧下降，电枢电动势也随之下降。当降到一定值时，电压继电器ＫＶ１释放，其常开触头断开，使制动接触器ＫＭ４的线圈断电，此时ＫＭ４常开触头断开，制动电阻从电枢两端脱离，电动机的能耗制动结束。上一页下一页返回项目１他励直流电动机的基本控制线路阶段２反接制动反接制动可通过两种方法来实现，即倒拉反接制动和电枢电压反接制动。（１）倒拉反接制动。在制动系统中，直流电动机的电源电压和励磁均不变，在其电枢回路中串入一个较大的电阻，使直流电动机的拖动转矩小于负载转矩，那么负载转矩会倒拉着电动机反向运转。此时，电磁转矩的方向未变，但旋转方向改变了，电动机变为制动运转状态。如图１４－７所示。（２）电枢电压反接制动。上一页下一页返回项目１他励直流电动机的基本控制线路电枢电压反接制动是把正在运转的直流电动机的电枢两端电压的极性反接，并维持其励磁电流方向不变的方法。图１４－８所示是他励直流电动机反接制动原理图。反接制动时，断开正转接触器ＫＭ１的主触头，并闭合反转接触器ＫＭ２的主触头。这样，直流电源便反接到电枢两端。与此同时，在电枢电路中，还接入了外加制动电阻Ｒｚ，用以预防过大的反接电流。反接制动时，由于电枢电流的方向发生了变化，转矩也因此变为反向。但电动机因惯性仍按原来的方向运转，于是，转矩Ｍ２与转速方向相反，成为制动转矩，使电动机处于制动状态。上一页下一页返回项目１他励直流电动机的基本控制线路直流电动机反接制动应注意以下两个问题：一是反接制动时的电流较大。这是因为在反接制动时，电枢电流值是由电枢电压与反电动势之和形成的。因此，为了限制反接制动时的电流值，必须在制动回路中串入制动电阻Ｒ２，它的数值要比能耗制动时串入的制动电阻值几乎要大一倍。二是反接制动时，要防止电动机反向启动。应注意在电动机转速降到零之前，要将电动机电枢脱离电源，否则，电动机会反向启动。反接制动的优点是制动力矩大，制动快；缺点是制动准确性差，制动过程中冲击强烈，且易损坏传动部件。上一页下一页返回项目１他励直流电动机的基本控制线路此外，反接制动时，电动机既吸收机械能又吸收电源电能，而且这两部分能量均消耗于电枢绕组的电阻Ｒａ和外接制动电阻Ｒｚ上面，能量消耗大，不经济。因此，反接制动一般适用于不经常启动与制动的场合。任务４他励直流电动机的调速许许多多的生产机械都要求能在不同的情况下，用不同的速度进行工作，以达到提高生产效率和保证产品质量的目的。调速方法有很多，有机械调速、电气调速或机械电气相配合调速。小型机床一般采用机械调速方式，机械调速是有级的，是通过人为改变机械传动装置的转速比，从而实现改变生产机械的运行速度的目的。上一页下一页返回项目１他励直流电动机的基本控制线路电气调速是用电气方法人为改变控制线路的电气参数进行调速的。电气调速可使机械传动机构简化，传动效率提高，还可实现无级变速，此外调速时不需要停车，操作简便且便于实现调速的自动控制。电气调速相比机械调速而言，其缺点是：控制设备比较复杂且投资大。考虑到机械调速与电气调速的特点，有些生产机械采取机械调速和电气调速相配合的方式。他励直流电动机的转速调速有以下三种方法：（１）电枢回路串电阻调速；（２）改变电枢电压调速；（３）改变励磁电流调速。阶段１电枢回路串电阻调速原理图上一页下一页返回项目１他励直流电动机的基本控制线路电枢回路串电阻调速是在电动机电枢电路中串联上外加调速电阻Ｒｓ，通过调节Ｒｓ的大小来改变电动机的转速。图１４－９所示为他励直流电动机电枢回路串电阻调速电路原理图。串入Ｒｓ后，电枢回路的电阻增大，电阻压降Ｉａ（Ｒａ＋Ｒｓ）也增大。这样，加在电枢两端压降下降，使电动机转速下降。其调节过程如下：上一页下一页返回项目１他励直流电动机的基本控制线路通过调节Ｒｓ的大小来调节转速，使其转速总是低于电动机的额定转速。由以上分析可知，这种调节方法的缺点是：（１）低速时，由于机械特性很软，负载很小的变化便能引起很大的转速波动，所以调节性能不稳定。（２）由于是在主回路中串联电阻，使得电阻载流大，既而导致调速的平滑性差。（３）低速时，电能损耗大，不经济。由于以上原因，生产上较少使用这种调速方法。上一页下一页返回项目１他励直流电动机的基本控制线路但是由于这种调速方法所需的设备简单，操作方便，对于功率不太大的电动机和机械特性硬度要求不太高的场合，如起重机械、蓄电池搬运车、无轨电车、电池铲车和吊车等场合，这种调速方法还是被广泛采用的。阶段２改变励磁调速改变励磁调速是在他励直流电动机的励磁电路上串联一个可调电阻器Ｒｓ，通过调节Ｒｓ的大小，就可以改变励磁电流的大小，从而改变励磁通的大小，达到调速的目的。图１４－１０所示为他励直流电动机改变励磁调速的原理图。上一页下一页返回项目１他励直流电动机的基本控制线路调速过程如下：这种调速由于是在励磁回路中进行的，因此可以增加调速级数，且平滑性好。另外还具备励磁电流小，控制方便，能量损耗小，调速的经济性好等优点。但这种调速方法过渡时间较长。这是由于励磁绕组匝数多，电磁惯性大造成的。这种调速方式的另外一个缺点是调速范围小，所以这种方法适用于恒功率负载的生产机械中。阶段３改变电枢电压调速上一页下一页返回项目１他励直流电动机的基本控制线路改变电枢电压调速，需给电枢加一可调电源。这一直流可调电源多由可调整流装置组成。对于容量较大的直流电动机，一般用交流电动机的直流发电动机组作为电枢回路的直流可调电源，通过改变电枢两端的电压，达到调速目的。这种机组称为发电动机－电动机组，即Ｇ－Ｍ机组。如图１４－１１所示。Ｇ－Ｍ调速系统工作过程如下：预备启动过程：首先启动Ｍ，使Ｇ１和励磁发电动机Ｇ２运转，Ｇ２产生直流电压Ｕ１，供给ＬＧ1、ＬＧ２、ＬＭ和控制电路所需的电压。此过程简述如下：上一页下一页返回项目１他励直流电动机的基本控制线路Ｍ→Ｇ１、Ｇ２运转→ＬＧ１、ＬＧ２、ＬＭ得电励磁。正向启动过程：按下正向启动按钮ＳＢ２，使得正向接触器ＫＭ１的线圈获电，其常开触头闭合，常闭触头断开，直流发电动机Ｇ１的励磁绕组ＬＧ１通电励磁。按下正向启动按钮ＳＢ２→ＫＭ１线圈通电→其常开触头闭合→ＬＧ１通电励磁→Ｇ１开始发电Ｅａ１↑→Ｍ开始启动。调速过程：上一页下一页返回项目１他励直流电动机的基本控制线路调速时，可以调节ＲＧ１。如果将ＲＧ１调小，则直流发电动机Ｇ１的励磁电流也增加，它产生的电动势也增加，那么加在直流电动机Ｍ电枢两端的电压就增加，于是直流电动机的转速就升高。如果将ＲＧ１调大，则直流发电动机Ｇ１的励磁电流就减小，它的输出电压也减小，那么加在直流电动机Ｍ上的电枢两端的压降也就减小，于是直流电动机Ｍ的转速就下降。其过程如下：调节ＲＧ１，只能使电动机在低于其额定转速下平滑运行。上一页下一页返回项目１他励直流电动机的基本控制线路制动过程：停车时，按下停止按钮ＳＢ１，使正向接触器ＫＭ１的线圈断电，其常开触头断开，发电动机。１的励磁绕组ＬＧ１断电，发电动机Ｇ１停止发电，电动机Ｍ的电枢断电。但是由于在惯性的作用下，直流电动机仍按原来的方向旋转。此时其励磁绕组Ｌｍ也有剩磁，所以直流电动机Ｍ成为直流电动机，并且将产生的电流反送至电网，同时产生制动转矩，我们得到了最经济实惠的发电反馈制动，电动机Ｍ也迅速停车。此过程简述如下：按下停止按钮ＳＢ１→ＫＭ１线圈断电→其常开触头断开→ＬＧ１断电→ＥＧ１消失→Ｕｍ消失→Ｍ制动，停车。上一页下一页返回项目１他励直流电动机的基本控制线路反转过程：停止过程结束后，按下反向启动按钮ＳＢ３，则反转接触器ＫＭ２通电自锁，其常开触头闭合，接通励磁绕组，由于ＬＧ１中电流反向，发电动机Ｇ１输出的电压也反向，使加到直流电动机电枢两端的电压也反向，则Ｍ反向运转。此过程简述如下：按下反转按钮ＳＢ３→ＫＭ２线圈通电→常开触头闭合→ＬＧ１反向通电→Ｕｍ反向→Ｍ反向运转。如果想正向运转，也需先按下启动按钮，待电动机Ｍ完全停止后，再按正转启动按钮，电动机才能实现正转。上一页下一页返回项目１他励直流电动机的基本控制线路Ｇ－Ｍ调速系统的优点是：调速通过调节励磁电流来实现，调速时控制量小，控制方便。启动和制动时不需要在电枢回路中串接电阻，能量损耗小。Ｇ－Ｍ调速系统的缺点是：设备费用多，机组庞大，噪声大，且能量传递效率低。上一页返回项目２并励直流电动机的基本控制线路任务１并励直流电动机的启动控制并励直流电动机的启动控制线路如图１４－１２所示。图中ＫＡ１为过电流继电器，作直流电动机的短路和过载保护用。ＫＡ２为欠电流继电器，作励磁绕组的失磁保护用。启动时先合上电源开关ＱＳ，励磁绕组获电励磁，欠电流继电器ＫＡ２的线圈获电，ＫＡ２的常开触头闭合，接通了控制电路的电源，同时时间继电器ＫＴ的线圈获电，而ＫＴ的常闭触头瞬时断开。然后按下启动按钮ＳＢ２，接触器ＫＭ１的线圈获电，ＫＭ１主触头闭合，电动机串电阻器Ｒ启动。下一页返回项目２并励直流电动机的基本控制线路这时ＫＭ１的常闭触头断开，ＫＴ的线圈断电。而ＫＴ常闭触头延时闭合，接触器ＫＭ２线圈获电，ＫＭ２主触头闭合将电阻器Ｒ短接，电动机在全压下运行。任务２并励直流电动机的正反转控制并励直流电动机启动控制电路如图１４－１３所示。这种方法保持了磁场方向不变而改变了电枢电流的方向，使电动机反转。此法常用于并励直流电动机中。因为并励直流电动机励磁绕组中的电感很大，所以若要使励磁电流改变方向，则需要较长的时间。启动时按下启动按钮ＳＢ２，接触器ＫＭ１的线圈获电，ＫＭ１常开触头闭合，电动机正转。上一页下一页返回项目２并励直流电动机的基本控制线路若要反转，则需要按下ＳＢ１，使ＫＭ的连锁触头闭合。这时再按下反转按钮ＳＢ３，接触器ＫＭ２的线圈获电，ＫＭ２的常开触头闭合，使电枢电流反向，电动机反转。任务３并励直流电动机能耗制动线路并励直流电动机的能耗制动线路如图１４－１４所示。启动时合上电源开关ＱＳ，励磁绕组获电励磁，欠电流继电器ＫＡ１的线圈获电然后吸合，ＫＡ１的常开触头闭合，同时时间继电器ＫＴ１和ＫＴ２的线圈获电吸合，而ＫＴ１和ＫＴ２的常闭触头断开，保证了启动电阻器Ｒ１和Ｒ２串入电枢回路中。上一页下一页返回项目２并励直流电动机的基本控制线路按下启动按钮ＳＢ２，接触器ＫＭ１的线圈获电吸合，ＫＭ１的常开触头闭合，电动机Ｍ串联电阻器Ｒ１和Ｒ２后启动，ＫＭ１的两幅常闭触头分别断开ＫＴ１、ＫＴ２和中间继电器ＫＡ２线圈的电路。经过一定的整定时间后，ＫＴ１和ＫＴ２的常闭触头先后延时闭合，接触器ＫＭ３和ＫＭ４的线圈先后获电吸合，而电阻器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的线圈断电释放，ＫＭ１常开触头断开，使电枢回路断电，而ＫＭ１的常闭触头闭合。上一页下一页返回项目２并励直流电动机的基本控制线路由于惯性运转的电枢会切割磁力线（励磁绕组仍接在电源上），所以在电枢绕组中会产生感应电动势，使并励在电枢两端的中间继电器ＫＡ２的线圈获电吸合，ＫＡ２的常开触头闭合，接触器ＫＭ２的线圈获电吸合，ＫＭ２的常开触头闭合，接通了制动电阻器ＲＢ所在的回路。这时电枢的感应电流方向与原来的方向相反，电枢产生的电磁转矩也与原来的方向相反而成为制动转矩，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也降低，中间继电器ＫＡ２释放，接触器ＫＭ２的线圈和制动回路先后断开，能耗制动结束。上一页下一页返回项目２并励直流电动机的基本控制线路任务４并励直流电动机的调速控制线路并励直流电动机的调速方法与他励直流电动机的基本一致，且并励直流电动机的转速公式与他励直流电动机的也相同，即因此，可在并励直流电动机的电枢回路中串接调速变阻器Ｒｓ进行调速，如图１４－１５所示。也可以改变并励电动机的励磁进行调速，为此可在励磁电路中串接调速变阻器Ｒｓ，如图１４－１６所示。上一页下一页返回项目２并励直流电动机的基本控制线路他励直流电动机的三种调速方法只有以上两种方法可以用在并励直流电动机上。他励直流电动机改变电枢电压的调速方法，不能用于并励直流电动机上，因为这种方法是在励磁保持一定的条件下才能进行调速的。而在并励直流电动机中改变电枢电压时，它的励磁也会随着改变，不能保持一定。上一页返回项目３串励直流电动机基本控制线路串励直流电动机的励磁绕组与电枢绕组是相互串联的。它的主要特点是具有软的机械特性，即电动机转速随转矩增加而显著下降。因此串励电动机特别适合用于起重机械和运输机械。任务１串励直流电动机的启动控制线路串励直流电动机的电磁转矩Ｍ与其电枢电流Ｉａ的平方有关，即Ｍ－（Ｉａ）２。因为这个关系，在同样大的启动电流下，串励直流电动机的启动转矩要比他励或者是并励直流电动机的启动转矩大得多。它具有易启动、带负载能力强和启动时间短等一系列的优点。因此，在带大负载启动的场合，采用串励直流电动机较好，如电动机、起吊闸门等。下一页返回项目３串励直流电动机基本控制线路串励直流电动机较常用的启动方法是电枢电阻启动，可以串入两级电阻启动也可以串入三级电阻启动。图１４－１７所示是串励直流电动机串入两级电阻，并用时间继电器进行自动控制的控制线路。工作原理如下：合上电源开关ＱＳ，时间继电器ＫＴ２通电，其常闭触头断开，使接触器ＫＭ２和ＫＭ３在未启动前均断电，从而保证了启动电阻Ｒ１和Ｒ２全部串入电枢电路中。按下启动按钮ＳＢ２，接触器ＫＭ１通电，其常开触头闭合，主电路接通。上一页下一页返回项目３串励直流电动机基本控制线路由于刚接通时，Ｒ１两端电压足以使时间继电器ＫＴ２动作，因此使ＫＴ２的常闭触头断开。同时，由于ＫＭ１的常闭触头断开了，时间继电器ＫＴ１的线圈也断电，使ＫＴ１的常闭延时触头延时闭合，接触器ＫＭ２通电自锁，启动电阻Ｒ１被短接。与此同时，时间继电器ＫＴ２被短接断电，其常闭延时触头延时闭合，接触器ＫＭ３通电自锁，将电阻Ｒ２短接，电动机全压运行。按下停止按钮ＳＢ１，接触器ＫＭ１断电，其常开触头断开，电动机脱离电源，自动停止。任务２串励直流电动机的正反转控制电路串励直流电动机常用磁场反接法来实现正反转控制。上一页下一页返回项目３串励直流电动机基本控制线路这种方法是通过保持电枢电流方向不变而改变磁场方向（即励磁电流的方向）使电动机反转的。此法常用于串励电动机，因为串励电动机电枢绕组两端的电压很高，而励磁绕组两端的电压很低，所以反接较容易。内燃机车和电力机车的反转均用此法，其控制线路如图１４－１８所示。其工作原理读者可自行分析。任务３串励直流电动机的制动串励直流电动机有两种制动方式：能耗制动和电枢反接制动。阶段１能耗制动串励直流电动机的能耗制动有自励式和他励式两种。上一页下一页返回项目３串励直流电动机基本控制线路（１）自励式能耗制动。自励式能耗制动是将运行着的电动机的电源切除，并附加一个制动电阻，将励磁绕组和电枢绕组串联，构成制动回路，如图１４－１９所示。此时电动机在惯性作用下，处于自动发电状态，使流过电枢的电流方向改变，转矩Ｍ的方向与转速ｎ的方向相反，而成为制动转矩，实现制动。图１４－２０所示的是自励式能耗制动的实际控制线路。该控制线路的工作过程如下：合上电源开关ＱＳ，时间继电器ＫＴ１和ＫＴ２的线圈得电，它们的常闭触头瞬时断开，使接触器ＫＭ３和ＫＭ４的线圈断电，而将Ｒ１和Ｒ２串入电枢电路中。上一页下一页返回项目３串励直流电动机基本控制线路按下启动按钮ＳＢ２，其常闭触头断开，使反向运转的控制接触器ＫＭ２断电。同时，ＳＢ２的常开触头闭合，使正向运转的控制接触器ＫＭ１的线圈通电，ＫＭ１常闭触头断开，进一步保证了反向运转控制接触器ＫＭ２的断电状态。ＫＭ１常开触头闭合，使电枢正向串接电阻Ｒ１和Ｒ２，同时使电源接触器ＫＭ的线圈断电，ＫＭ常开触头闭合，主回路接通电源，ＫＭ常闭触头断开，使时间继电器ＫＴ１和ＫＴ２的线圈断电，它们的延时闭合常闭触头延时闭合。按下停止按钮ＳＢ１，接触器ＫＭ１断电，ＫＭ１的常开触头也断开，电枢与Ｒ１和Ｒ２脱离，同时电源接触器ＫＭ断电，ＫＭ的常开触头断开，则主电路断电。上一页下一页返回项目３串励直流电动机基本控制线路ＫＭ１常闭触头闭合，反向接触器ＫＭ２通电，其常闭触头断开，进一步保证ＫＭ１断电，但其常开触头闭合，使串励电动机电枢接上制动电阻ＲＢ后与其励磁绕组反向串联，组成回路，实现自励式能耗制动。自励式能耗制动的优点是：能耗制动的磁场是由电动机本身的制动电流励磁产生的，所以这种制动用于停车过程中，且高速时制动转矩大，制动效果好；缺点是：低速时，制动转矩衰减的很快，导致制动效果差。（２）他励式能耗制动。串励直流电动机的他励式能耗制动与他励直流电动机的能耗制动相似。在制动时，其励磁绕组由外加的直流电源单独供电。如图１４－２１所示。上一页下一页返回项目３串励直流电动机基本控制线路此时，电动机的励磁通为定值，与制动电源无关。电枢回路中的制动电流产生的制动转矩的方向与电动机的转速方向相反，即Ｍ与Ｖｎ反向，这样就使电动机中的电能转化为制动电阻上的热能既而被消耗掉，实现停车，完成了能耗制动过程。阶段２反接制动串励直流电动机的反接制动一般在下面两种情况下应用的可能性较大：（１）运行在电动状态下的电动机电枢被突然反接；（２）位能负载转矩强迫电动机反转。上一页下一页返回项目３串励直流电动机基本控制线路由于串励直流电动机的励磁绕组与电枢绕组是串联的，其励磁电流就是其电枢电流，因此，在采用反接制动方法时，必须注意：通过电枢绕组的电流和励磁绕组的电流不能同时反向，一般我们只将电枢绕组反接，如图１４－２２所示。位能负载转矩强迫电动机的工作状态，多用于下放重物的时候。任务４串励直流电动机的调速串励直流电动机的调速方法有电枢回路串电阻调速、改变电压调速和改变励磁电流调速，这三种方法与他励直流电动机的调速方法和调速性能均相似。上一页下一页返回项目３串励直流电动机基本控制线路需注意的是：串励直流电动机在改变励磁进行调速时，往往在励磁绕组两端并联上分流电阻Ｒｓ，如图１４－２３所示。调节分流电阻Ｒｓ的大小，就可以使励磁绕组中的电流大小发生变化，从而改变电动机的励磁通，达到调节电动机转速的目的。调节过程如下：上一页返回项目４直流电动机的保护任务１短路和过载保护电路中产生短路电流，或在数值上出现接近短路电流的情况时，将产生强大的电动力而破坏绝缘和机械设备，此时应迅速、可靠地切断电路进行保护，这种保护装置不受启动电流的影响而误动作。常用的短路保护装置为熔断器或自动开关。要使直流电动机的拖动系统正常工作，直流电动机的启动电流、制动电流和过载电流均应限制在电动机的过载能力范围内。如果在运行中电枢电流超过了过载能力的范围，则应立即切断电源进行保护。造成电流过大的原因主要是不正确地启动，过大的负载转矩和频繁的正反向启动。下一页返回项目４直流电动机的保护过载保护是通过电流继电器实现的。如图１４－２４所示。过电流继电器的线圈串接在电枢回路中，可以得到过电流的信号，其常闭触头串接在电动机主回路接触器的线圈回路中，一旦电动机发生过载情况，主电路接触器即断电，使电动机与电源分离，从而获得保护。任务２零励磁保护当直流电动机的励磁减弱时，电动机的转速升高，如果电动机运行过程中励磁电路突然断电，就会造成电动机转速急剧升高，发生“飞车”现象。为了防止“飞车”事故，我们常在励磁电路中串入欠电流继电器（也被叫做零励磁继电器）进行保护。上一页下一页返回项目４直流电动机的保护如图１４－２５所示，它的保护原理是：有励磁电流时，ＫＡ１吸合，其常开触头串接在主回路接触器线圈的