《電機與電氣控制應(yīng)用技術(shù)》課件項目一 直流電機的應(yīng)用與維護

項目一直流電機的應(yīng)用與維護課題一認識直流電機課題二直流電動機的電力拖動基礎(chǔ)課題三直流電動機的起動、調(diào)速和制動實訓直流電動機的簡單操作課題四直流電動機的使用、維護與檢修課題一認識直流電機學習目標?掌握直流電機的工作原理;?了解直流電機的結(jié)構(gòu);?理解直流電機的銘牌;?掌握直流電動機的勵磁方式;?掌握直流電動機的基本方程式。直流電機是一種利用電磁感應(yīng)原理實現(xiàn)機電能量轉(zhuǎn)換的裝置。它是直流電動機和直流發(fā)電機的統(tǒng)稱。將直流電能轉(zhuǎn)換成機械能的稱為直流電動機,將機械能轉(zhuǎn)換成直流電能的稱為直流發(fā)電機。一、直流電機的工作原理1.直流發(fā)電機的工作原理圖1-1直流發(fā)電機工作原理圖N、S為固定不動的定子磁極,abcd是固定在可旋轉(zhuǎn)的導磁圓柱體上的轉(zhuǎn)子線圈,線圈的首端a、末端d分別連接到兩個相互絕緣并可隨線圈一同轉(zhuǎn)動的導電換向片上。轉(zhuǎn)子線圈與外電路的連接是通過放置在換向片上固定不動的電刷來實現(xiàn)的。在定子與轉(zhuǎn)子之間存在的間隙,稱為氣隙。當有原動機拖動轉(zhuǎn)子以一定的轉(zhuǎn)速逆時針旋轉(zhuǎn)時,根據(jù)電磁感應(yīng)定律可知,在切割磁場的線圈abcd中將產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。導體中感應(yīng)電動勢的方向可用右手定則確定。逆時針旋轉(zhuǎn)情況下,在如圖1-1(a)所示瞬間,導體ab產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢極性為a點高電位,b點低電位;導體cd產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的極性為c點高電位,d點低電位,在此狀態(tài)下電刷A的極性為正,電刷B的極性為負。當線圈旋轉(zhuǎn)180°,在如圖1-1(b)所示瞬間,導體ab產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的極性為a點低電位,b點高電位,而導體cd產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的極性為c點低電位,d點高電位,此時雖然導體中的感應(yīng)電動勢方向已改變,但由于原來與電刷A接觸的換向片現(xiàn)在與電刷B接觸,而原來與電刷B接觸的換向片同時換到與電刷A接觸,因此電刷A的極性仍為正,電刷B的極性仍為負。從圖1-1中可看出,導體ab和導體cd中感應(yīng)電動勢方向是交變的,而且與電刷A接觸的導體總是位于N極下,與電刷B接觸的導體總是在S極下,因此電刷A的極性總為正,而電刷B的極性總為負,這樣在電刷兩端就可獲得直流電動勢輸出。2.直流電動機的工作原理若把電刷A、電刷B接到直流電源上,電刷A接電源的正極,電刷B接電源的負極,此時在轉(zhuǎn)子線圈中將有電流流過,導體ab、導體cd受到電磁力的作用。圖1-2直流電動機工作原理圖導體所受電磁力的方向用左手定則確定。在圖1-2(a)所示瞬間,導體ab受力方向為從右向左,而導體cd受力方向為從左向右。該電磁力與轉(zhuǎn)子半徑的乘積為電磁轉(zhuǎn)矩,該轉(zhuǎn)矩的方向為逆時針。當電磁轉(zhuǎn)矩大于阻轉(zhuǎn)矩時,線圈按逆時針方向旋轉(zhuǎn)。當轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)到圖1-2(b)所示的位置時,導體cd受力方向變?yōu)閺挠蚁蜃?而導體ab受力方向變?yōu)閺淖笙蛴?該轉(zhuǎn)矩的方向仍為逆時針方向,線圈在此轉(zhuǎn)矩作用下繼續(xù)按逆時針方向旋轉(zhuǎn)。這樣雖然導體中流過的電流為交變的,但N極下的導體受力方向和S極下的導體受力方向并未發(fā)生變化,電動機在方向不變的轉(zhuǎn)矩作用下轉(zhuǎn)動。實際直流電機的轉(zhuǎn)子線圈根據(jù)實際應(yīng)用情況可能有多個。這些線圈分布于轉(zhuǎn)子鐵心表面的不同位置,并按照一定的規(guī)律連接起來,構(gòu)成電機的轉(zhuǎn)子繞組。磁極N、S也是根據(jù)需要交替放置多對。二、直流電機的基本結(jié)構(gòu)直流電機由固定不動的定子與旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子兩大部分組成,定子與轉(zhuǎn)子之間有間隙,稱為氣隙。定子部分包括機座、主磁極、換向極、端蓋、電刷等零部件;轉(zhuǎn)子部分包括電樞鐵心、電樞繞組、換向器、轉(zhuǎn)軸、風扇等零部件。圖1-3直流電機徑向剖面圖1.定子部分定子的作用是產(chǎn)生磁場和作為電機的機械支架。定子主要由主磁極、換向極、電刷裝置、機座、端蓋和軸承等部件組成。1)機座機座用以固定主磁極、換向極、端蓋等,同時又是電機磁路的一部分,稱為磁軛。機座一般用鑄鋼或厚鋼板焊接而成,具有良好的導磁性能和機械強度。2)主磁極主磁極是電機磁路的一部分,由主磁極鐵心和勵磁繞組組成,其作用是產(chǎn)生主磁場。主磁極鐵心一般用1~1.5mm厚的鋼板沖片疊壓鉚接而成,套繞組的部分稱為極身,靠近氣隙的部分稱為極靴,極靴比極身要寬,以使勵磁繞組牢固地套在主磁極鐵心上。勵磁繞組由絕緣導線制成,套在主磁極鐵心外面,各主磁極上勵磁繞組的連接必須使其通過勵磁電流時,相鄰磁極的極性呈N極和S極交替排列。整個主磁極用螺釘固定在機座上。主磁極結(jié)構(gòu)如下圖所示。圖1-4直流電機的主磁極3)換向極換向極用來改善電機的換向,由鐵心和繞組組成,裝在兩相鄰主磁極之間,如圖1-5所示。換向極鐵心一般用整塊鋼制成,對換向性能要求高的電機,其換向極鐵心用1.0~1.5mm鋼板疊壓而成。換向極繞組由絕緣導線繞制而成,與電樞繞組串聯(lián)。整個換向極用螺釘固定在機座上,換向極數(shù)目和主磁極數(shù)目相等。圖1-5直流電機的換向極4)電刷裝置

電刷裝置由電刷、刷握、座圈、彈簧壓板和刷桿等組成,如上圖所示,其作用是將直流電壓、直流電流引入或引出電樞繞組。電刷由石墨制成,放在刷握內(nèi),用彈簧壓緊在換向片表面。刷握固定在刷桿上,刷桿裝在刷架上,彼此之間絕緣。整個電刷裝置的位置調(diào)整好后,將其固定。一般電刷裝置的組數(shù)與電機的主磁極極數(shù)相等。2.轉(zhuǎn)子部分轉(zhuǎn)子的作用是感應(yīng)電動勢并產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩,以實現(xiàn)機電能量轉(zhuǎn)換。它包括電樞鐵心、電樞繞組、換向器、轉(zhuǎn)軸和風扇等。1)電樞鐵心電樞鐵心是電機磁路的一部分,鐵心中嵌放著電樞繞組,如圖17所示。為減少電機中的鐵耗,常將電樞鐵心用0.5mm厚的硅鋼沖片疊壓而成。沖片圓周外緣均勻地沖有許多齒槽,槽內(nèi)嵌放電樞繞組;沖片上一般還沖有許多圓孔,以形成改善散熱效果的軸向通風孔。圖1-7直流電機的電樞鐵心2)電樞繞組電樞繞組是直流電機的重要組成部分,其作用是產(chǎn)生感應(yīng)電動勢同時通過電樞電流,它是電機實現(xiàn)機械能與電能轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵。通常電樞繞組由絕緣導線繞成的線圈(或稱元件)按一定規(guī)律連接而成。3)換向器

換向器是由多個緊壓在一起的梯形銅片構(gòu)成的一個圓筒,片與片之間用一層薄云母絕緣,電樞繞組各元件的始端和末端與換向片按一定規(guī)律連接,如圖所示。圖1-8換向器三、直流電機的銘牌和主要系列1.直流電機的銘牌在直流電機的外殼上,固定有一牌子,稱為銘牌。銘牌上注明這臺電機的型號、額定值和主要技術(shù)數(shù)據(jù),如下表所示。1)型號我國直流電機的型號采用大寫漢語拼音字母和阿拉伯數(shù)字表示。2)額定值額定值是為保證直流電機能正常工作,且能達到一定壽命而規(guī)定的數(shù)據(jù),直流電機的額定值主要有以下幾個:(1)額定功率PN:直流電機在額定情況下允許輸出的功率,單位為W或kW。對于直流發(fā)電機,是指輸出的電功率;對于直流電動機,是指軸上輸出的機械功率。(2)額定電壓UN:在額定情況下,電刷兩端輸出或輸入的電壓,單位為V。(3)額定電流IN:在額定情況下,直流電機流出或流入的電流,單位為A。

2.直流電機的主要系列為滿足生產(chǎn)機械的要求,將直流電機制造成結(jié)構(gòu)基本相同、用途相似、容量按一定比例遞增的一系列直流電機。常見的直流電機產(chǎn)品系列見表1-2。

五、直流電動機的勵磁方式直流電動機的勵磁電流與電樞繞組電流一樣,均由外電源供給,按勵磁繞組和電樞繞組與電源連接關(guān)系的不同,可分為他勵、并勵、串勵和復勵等電動機類型。圖1-10直流電動機的勵磁方式

圖1-11他勵直流電動機

圖1-12直流電動機的功率流程圖

圖1-13他勵電動機的工作特性(1-9)

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課題二直流電動機的電力拖動基礎(chǔ)學習目標?理解電力拖動系統(tǒng)的運動方程式;?理解電力拖動系統(tǒng)穩(wěn)定運行的條件;?理解直流電動機的機械特性;?了解電力拖動系統(tǒng)穩(wěn)定運行的條件。直流電動機具有良好的起動性能和寬廣的調(diào)速范圍,因而在電力拖動系統(tǒng)中被廣泛采用。一、電力拖動的基本知識電力拖動系統(tǒng)可以看成是由直流電動機拖動,并通過傳動機構(gòu)帶動生產(chǎn)機械運轉(zhuǎn)的一個動力學整體。雖然直流電動機可以是不同的種類,生產(chǎn)機械的負載性質(zhì)可以各種各樣,但從動力學角度來分析時,它們都服從動力學的統(tǒng)一規(guī)律。1.電力拖動系統(tǒng)的運動方程式用各種原動機帶動生產(chǎn)機械的工作機構(gòu)運轉(zhuǎn),以完成一定的生產(chǎn)任務(wù),稱為拖動。用直流電動機作為原動機的拖動稱為電力拖動。直流電動機作為整個系統(tǒng)的動力,拖動生產(chǎn)機械的工作機構(gòu);控制設(shè)備是由各種控制電機、電器、自動化元件及工業(yè)控制計算機、可編程序控制器等組成的,用以控制直流電動機的運轉(zhuǎn),從而對生產(chǎn)機械的運動實現(xiàn)自動控制;電源的作用是向直流電動機和其他電氣設(shè)備供電。最簡單的電力拖動系統(tǒng)如日常生活中的電風扇、洗衣機、工業(yè)生產(chǎn)中的水泵等,復雜的電力拖動系統(tǒng)如軋鋼機、電梯等。圖1-14電力拖動系統(tǒng)最簡單的電力拖動系統(tǒng)是直流電動機輸出軸直接拖動生產(chǎn)機械運轉(zhuǎn),這種簡單系統(tǒng)稱為單軸電力拖動系統(tǒng),即直流電動機與負載同軸同轉(zhuǎn)速,如圖1-15所示。

圖1-15單軸電力拖動系統(tǒng)及軸上轉(zhuǎn)矩

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圖1-16正方向規(guī)定

圖1-17反抗性恒轉(zhuǎn)矩負載特性反抗性恒轉(zhuǎn)矩負載的特點是負載轉(zhuǎn)矩的大小不變,但負載轉(zhuǎn)矩的方向始終與生產(chǎn)機械運動的方向相反,總是阻礙直流電動機的運轉(zhuǎn)。屬于這類特性的生產(chǎn)機械有軋鋼機和機床的平移機構(gòu)等。2)位能性恒轉(zhuǎn)矩負載位能性恒轉(zhuǎn)矩負載的特點是負載轉(zhuǎn)矩由重力作用產(chǎn)生,不論機械運動的方向變化與否,負載轉(zhuǎn)矩的大小和方向始終不變。例如,起重設(shè)備提升重物時,負載轉(zhuǎn)矩為阻轉(zhuǎn)矩,其作用方向與直流電動機的旋轉(zhuǎn)方向相反;當下放重物時,負載轉(zhuǎn)矩變?yōu)轵?qū)動轉(zhuǎn)矩,其作用方向與直流電動機的旋轉(zhuǎn)方向相同,促使直流電動機旋轉(zhuǎn)。其負載特性如圖所示。圖1-18位能性恒轉(zhuǎn)矩負載特性2.恒功率負載特性恒功率負載的方向特點是屬于反抗性負載;其大小特點是當轉(zhuǎn)速變化時,負載從直流電動機吸收的功率為恒定值:即負載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速成反比。例如,一些機床切削加工,車床粗加工時,切削量大即TL大,用低速擋;精加工時,切削量小即TL小,用高速擋。(1-14)圖1-19恒功率負載特性3.通風機型負載特性通風機型負載的方向特點是屬于反抗性負載;其大小特點是負載轉(zhuǎn)矩的大小與轉(zhuǎn)速n的平方成正比,即式中:k———比例常數(shù)。常見的這類負載如風機、泵類等。(1-15)圖1-20通風機型負載特性

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(1-19)圖1-21他勵直流電動機的機械特性2)機械特性曲線的斜率令稱為機械特性的斜率,β的大小表示機械特性的傾斜程度。β越小,機械特性的傾斜程度越小,機械特性越硬;β越大,機械特性的傾斜程度越大,機械特性越軟。2.機械特性1)固有機械特性固有機械特性是指當直流電動機的電樞工作電壓和勵磁磁通均為額定值,電樞電路中沒有串入附加電阻時的機械特性,其方程式為(1-20)項目一直流電機的應(yīng)用與維護

圖1-22電樞串電阻時的人為機械特性

圖1-23改變電樞電壓時的人為機械特性圖124減弱磁通時的人為機械特性四、電力拖動系統(tǒng)的穩(wěn)定運行條件所謂穩(wěn)定運行,是指電力拖動系統(tǒng)在某種外界因素的擾動下,離開原來的平衡狀態(tài),當外界因素消失后,仍能恢復到原來的平衡狀態(tài),或在新的條件下達到新的平衡狀態(tài)。此處的“擾動”一般是指負載的微小變化或電網(wǎng)電壓的波動。直流電動機在電力拖動系統(tǒng)中運行時,會使系統(tǒng)出現(xiàn)穩(wěn)定運行和不穩(wěn)定運行兩種情況。圖1-25電力拖動系統(tǒng)穩(wěn)定運行條件在圖1-25(a)的情況下,系統(tǒng)原來運行在直流電動機特性曲線和負載特性曲線的交點A處,A點為運行工作點。假設(shè)由于外界的擾動,如電網(wǎng)電壓波動使機械特性偏高,由曲線1轉(zhuǎn)為曲線2,擾動作用使原平衡狀態(tài)受到破壞,但由于慣性,轉(zhuǎn)速還來不及變化,直流電動機的工作點瞬間從A點變到B點。這時電磁轉(zhuǎn)矩將大于負載轉(zhuǎn)矩,轉(zhuǎn)速將沿機械特性曲線2由B增加到C。隨著轉(zhuǎn)速的升高,直流電動機轉(zhuǎn)矩也逐漸減小,最后在C點得到新的平衡,在一個較高的轉(zhuǎn)速下穩(wěn)定運行。當擾動消失后,機械特性由曲線2恢復到原機械特性曲線1,這時直流電動機的工作點由C點瞬間過渡到D點,由于電磁轉(zhuǎn)矩小于負載轉(zhuǎn)矩,故轉(zhuǎn)速下降,最后又恢復到原運行點A,重新達到平衡。反之,如果電網(wǎng)電壓波動使機械特性偏低,由曲線1轉(zhuǎn)為曲線3,則瞬間工作點將轉(zhuǎn)到B'點,電磁轉(zhuǎn)矩小于負載轉(zhuǎn)矩,轉(zhuǎn)速將由B'點降低到C'點,在C'點取得新的平衡;而當擾動消失后,工作點又將恢復到原工作點A。這種情況我們就稱為系統(tǒng)在A點能穩(wěn)定運行,而圖125(b)則是一種不穩(wěn)定運行的情況,讀者可自己分析。從上面的分析可以看出,在電力拖動系統(tǒng)中,直流電動機的機械特性與負載轉(zhuǎn)矩特性有交點(必要條件),且在工作點上滿足(充分條件),則系統(tǒng)能穩(wěn)定運行,式(1-21)即為穩(wěn)定運行條件。(1-21)課題三直流電動機的起動、調(diào)速和制動學習目標?掌握他勵直流電動機的起動方法;?掌握他勵直流電動機的調(diào)速方法;?掌握他勵直流電動機的制動運行。

圖1-26他勵直流電動機的全壓起動

(1-23)2)電樞回路串電阻起動起動時在電樞回路串入電阻,以減小起動電流。直流電動機起動后,再逐漸切除電阻,以保證足夠的起動轉(zhuǎn)矩。圖1-27所示為三級電阻起動控制接線圖和機械特性示意圖。起動前,應(yīng)使勵磁回路附加電阻為零,以使磁通達到最大值,進而產(chǎn)生較大的起動轉(zhuǎn)矩。圖1-27他勵直流電動機電樞回路串電阻起動

3)降低電樞電壓起動降低電樞電壓起動,即起動前將施加在直流電動機電樞兩端的電源電壓降低,以減小起動電流,直流電動機起動后,再逐漸提高電源電壓,使起動電磁轉(zhuǎn)矩維持在一定數(shù)值,保證直流電動機按需要的加速度升速,其接線原理圖和機械特性示意圖如圖1-28所示。圖1-28降壓起動的機械特性

由于他勵直流電動機的勵磁繞組匝數(shù)多、電感大,勵磁電流從正向額定值變到反向額定值的時間長,反向過程緩慢,而且在勵磁繞組反接斷開瞬間,繞組中將產(chǎn)生很大的自感電動勢,可能造成絕緣擊穿,所以實際應(yīng)用中大多采用改變電樞電壓極性的方法來實現(xiàn)直流電動機的反轉(zhuǎn)。但在直流電動機容量很大,對反轉(zhuǎn)速度變化要求不高的場合,為了減小控制電器的容量,可采用改變勵磁繞組極性的方法來實現(xiàn)直流電動機的反轉(zhuǎn)。

(1-24)

(1-25)

(1-26)圖1-29不同機械特性的靜差率

4)調(diào)速的經(jīng)濟性調(diào)速的經(jīng)濟性是指對調(diào)速所需的設(shè)備投資、調(diào)速過程中的能量損耗、直流電動機的能力在調(diào)速時能否得到充分利用等方面進行比較,在滿足一定的技術(shù)指標下,確定調(diào)速方案,力求調(diào)速所需的設(shè)備投資小、能量損耗小,在滿足負載要求的前提下,盡可能使直流電動機得到充分利用,且維護方便。2.電樞串電阻調(diào)速他勵直流電動機拖動負載運行時,保持電源電壓及勵磁電流為額定值不變,在電樞回路中串入不同值的電阻,直流電動機將運行于不同的轉(zhuǎn)速。

圖1-30電樞串電阻調(diào)速的機械特性

3.改變電樞電源電壓調(diào)速他勵直流電動機的電樞回路不串電阻,而由一可調(diào)節(jié)的直流電源向電樞供電。勵磁繞組由另一電源供電,一般保持勵磁磁通為額定值。電樞電源電壓不同時,直流電動機拖動負載將運行于不同的轉(zhuǎn)速上,如圖1-31所示,圖中的負載為恒轉(zhuǎn)矩負載。圖131改變電樞電壓調(diào)速的機械特性圖中UN>U1>U2>U3,從圖中可以看出,電樞電源電壓越低,轉(zhuǎn)速也越低。同樣,改變電樞電源電壓調(diào)速方法的調(diào)速范圍也只能在額定轉(zhuǎn)速與零轉(zhuǎn)速之間調(diào)節(jié)。改變電樞電源電壓調(diào)速時,直流電動機機械特性的“硬度”不變,因此,即使直流電動機在低速運行時,轉(zhuǎn)速隨負載變動而變化的幅度較小,即轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性好。當電樞電源電壓連續(xù)調(diào)節(jié)時,轉(zhuǎn)速變化也是連續(xù)的,即可實現(xiàn)無級調(diào)速。改變電樞電源電壓調(diào)速方法的優(yōu)點是調(diào)速平滑性好,調(diào)速效率高,轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性好;缺點是所需的可調(diào)壓電源設(shè)備投資較高。這種調(diào)速方法在直流電力拖動系統(tǒng)中被廣泛應(yīng)用。4.弱磁調(diào)速保持他勵直流電動機電樞電源電壓不變,電樞回路也不串接電阻,減少直流電動機的勵磁磁通,可使直流電動機轉(zhuǎn)速升高。圖1-32弱磁調(diào)速的機械特性

弱磁調(diào)速的優(yōu)點是設(shè)備簡單,調(diào)節(jié)方便,運行效率也較高,適用于恒功率負載;缺點是勵磁過弱時,機械特性的斜率大,轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性差,拖動恒轉(zhuǎn)矩負載時,可能會使電樞電流過大。在實際電力拖動系統(tǒng)中,可以將幾種調(diào)速方法結(jié)合起來,這樣,可以得到較寬的調(diào)速范圍,直流電動機可以在調(diào)速范圍之內(nèi)的任何轉(zhuǎn)速上運行,而且調(diào)速時損耗較小,運行效率較高,能很好地滿足各種機械對調(diào)速的要求。例1-3一臺他勵直流電動機,其額定數(shù)據(jù)為:PN=100kW,UN=220V,IN=511A,nN=1500r/min,電樞回路總電阻Ra=0.04Ω,直流電動機拖動額定恒轉(zhuǎn)矩負載運行,試求:(1)欲使直流電動機轉(zhuǎn)速n=600r/min,電樞回路內(nèi)應(yīng)串入多大的電阻R?(2)采用降壓調(diào)速,欲使直流電動機轉(zhuǎn)速降n=600r/min,電壓應(yīng)降至多少?(3)將磁通減弱到0.9ΦN,直流電動機轉(zhuǎn)速可升至多高?能否長期運行?三、他勵直流電動機的電氣制動所謂制動,就是使直流電動機的軸上產(chǎn)生一個與旋轉(zhuǎn)方向相反的力矩,以加快直流電動機停車的速度或阻止直流電動機轉(zhuǎn)速增大。制動對于提高勞動生產(chǎn)率和保證人身及設(shè)備安全,有著非常重要的意義。制動的方法有機械制動和電氣制動兩大類。利用機械裝置使直流電動機在斷開電源后迅速停轉(zhuǎn)的方法叫機械制動,如電磁抱閘制動器制動和電磁離合器制動。在直流電動機的軸上施加一個與旋轉(zhuǎn)方向相反的電磁轉(zhuǎn)矩,使直流電動機停轉(zhuǎn)的方法叫電氣制動。由于電氣制動容易實現(xiàn)自動控制,所以在電力拖動系統(tǒng)中,廣泛采用電氣制動的方法。他勵直流電動機的電氣制動方法有三種:能耗制動、反接制動和回饋制動。1.能耗制動能耗制動是把正處于電動運行狀態(tài)的直流電動機電樞繞組從電源斷開,并立即與一個附加制動電阻相連接構(gòu)成閉合電路圖1-33能耗制動原理圖

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圖1-34能耗制動機械特性

圖1-35電樞電壓反接制動原理圖

(1-29)圖1-36中,曲線1為直流電動機穩(wěn)定運行時的機械特性,曲線2為電樞電壓反接時的機械特性。從圖可以看出,反接制動開始,直流電動機的運行點從A點瞬間過渡到B點,然后沿機械特性2轉(zhuǎn)速逐漸下降,當?shù)紺點時,n=0,直流電動機應(yīng)立即斷開電源,拖動系統(tǒng)制動停車過程結(jié)束。圖1-36電樞電壓反接制動機械特性

圖1-37電樞電壓反接制動機械特性

(131)如圖1-38所示是帶位能性負載下降時的回饋制動機械特性,直流電動機電動運行帶動位能性負載下降(以下降方向為規(guī)定正方向),在電磁轉(zhuǎn)矩和負載轉(zhuǎn)矩的共同驅(qū)動下,轉(zhuǎn)速沿特性曲線1逐漸升高,進入回饋制動后將穩(wěn)定運行在a點上。需要指出的是,此時電樞回路不允許串入電阻,否則將會穩(wěn)定運行在很高轉(zhuǎn)速的b點上。圖1-38回饋制動機械特性實訓直流電動機的簡單操作一、任務(wù)目標(1)學習直流電動機實驗的基本要求與安全操作注意事項。(2)認識在直流電動機實驗中所用的電機、儀表、變阻器等組件及使用方法。(3)熟悉他勵直流電動機(即并勵直流電動機按他勵方式)的接線、起動、改變電機轉(zhuǎn)向與調(diào)速的方法。二、預習要點(1)如何正確選擇并使用儀器儀表,特別是電壓表、電流表。(2)直流電動機起動時,為什么在電樞回路中需要串接起動變阻器?不串接會產(chǎn)生什么嚴重后果?(3)直流電動機起動時,勵磁回路串接的磁場變阻器應(yīng)調(diào)至什么位置?為什么?若勵磁回路斷開造成失磁時,會產(chǎn)生什么嚴重后果?(4)直流電動機調(diào)速及改變轉(zhuǎn)向的方法。三、實訓設(shè)備四、實訓內(nèi)容和步驟1.認識實驗臺認識DDSZ-1型電機及電氣技術(shù)實驗裝置各面板布置及使用方法,了解電機實訓的基本要求、安全操作和注意事項。2.用伏安法測電樞的直流電阻(1)按圖1-39接線,電阻R用D44上1800Ω和180Ω串聯(lián)(共1980Ω)得到并調(diào)至最大。A表選用D31直流、毫安、安培表,量程選用5A檔。開關(guān)S選用D51掛箱。圖139測電樞繞組直流電阻接線圖(2)經(jīng)檢查無誤后接通電樞電源,并調(diào)至220V。調(diào)節(jié)R使電樞電流達到0.2A(如果電流太大,可能由于剩磁的作用使電機旋轉(zhuǎn),無法進行測量;如果此時電流太小,可能由于接觸電阻產(chǎn)生較大的誤差),迅速測取電樞兩端電壓U和電流I。將電樞分別旋轉(zhuǎn)1/3周和2/3周,同樣測取U、I三組數(shù)據(jù)列于表1-4中。(3)增大R使電流分別達到0.15A和0.1A,用同樣的方法測取六組數(shù)據(jù)列于表1-4中。取三次測量的平均值作為實際冷態(tài)電阻值:表1-4中:(4)計算基準工作溫度時的電樞電阻。由實驗直接測得的電樞繞組電阻值為實際冷態(tài)電阻值。冷態(tài)溫度為室溫。按下式換算到基準工作溫度時的電樞繞組電阻值:

圖1-40直流他勵電動機接線圖

課題四直流電動機的使用、維護與檢修學習目標?了解直流電動機安裝場地的選擇條件;?了解直流電動機安裝、起動前的準備工作;?了解直流電動機常見故障以及處理方法。一、直流電動機的使用1.直流電動機安裝場地的選擇若直流電動機安裝場地選擇不當,有可能縮短其使用壽命,成為故障產(chǎn)生的原因,損壞周圍的器物,甚至給操作者造成傷害等。因此,必須慎重地選擇直流電動機的安裝場地。一般應(yīng)盡可能注意選擇具有以下條件的場所:(1)潮氣少的場所;(2)通風良好的場所;(3)比較涼爽的場所;(4)塵埃較少的場所;(5)易維修檢查的場所。2.直流電動機安裝前的驗收與保管直流電動機在運達安裝場地后,應(yīng)立即進行初步驗收:仔細檢查直流電動機有無零部件不完整或損壞的情況,備件是否齊全,隨機文件有無遺漏,并根據(jù)檢查的具體情況采取相應(yīng)措施。驗收后的直流電動機若不立即安裝,則應(yīng)將直流電動機保存在室溫不低于+5℃和不高于+40℃、相對濕度不大于75%、無腐蝕性氣體的干燥而清潔的室內(nèi)或倉庫內(nèi)。保存期間應(yīng)定期檢查直流電動機繞組、軸伸端、換向器和電刷,及其他主要零部件和備件等有無受潮、損壞或銹蝕的情況。3.直流電動機安裝的基礎(chǔ)對于安裝位置固定的直流電動機,如果不是與其他負載機械配套安裝在一起,均應(yīng)采用質(zhì)量可靠的混凝土作基礎(chǔ),以免因基礎(chǔ)過弱而若為經(jīng)常移動使用的直流電動機,可因地制宜地采用合適的安裝結(jié)構(gòu)。但必須注意的是,不論在什么情況下其基礎(chǔ)或安裝結(jié)構(gòu)都必須保證有足夠的強度和剛度,以避免直流電動機運行時產(chǎn)生不正常的振動、噪聲及造成人身、設(shè)備事故等。使直流電動機在運行時引起振動和噪聲。4.直流電動機的起動準備直流電動機在安裝后投入運行前或長期擱置而重新投入運行前,需做下列起動準備工作:(1)用壓縮空氣吹凈附著于直流電動機內(nèi)部的灰塵,對于新直流電動機應(yīng)去掉在風窗處的包裝紙。檢查軸承潤滑脂是否潔凈、適量,潤滑脂占軸承室的2/3為宜。(2)用柔軟、干燥而無絨毛的布擦拭換向器表面,并檢查其是否光潔,如有油污,則可蘸少許汽油擦拭干凈。(3)檢查電刷壓力是否正常均勻,電刷間壓力差不超過10%,刷握的固定是否可靠,電刷在刷握內(nèi)是否太緊或太松,電刷與換向器的接觸是否良好。(4)檢查刷桿座上是否標有電刷位置的記號。(5)用手轉(zhuǎn)動電樞,檢查是否阻塞或在轉(zhuǎn)動時是否有撞擊或摩擦的聲音。(6)檢查接地裝置是否良好。(7)用500V兆歐表測量繞組對機殼的絕緣電阻,如小于1MΩ,則必須進行干燥處理。(8)檢查直流電動機引出線與勵磁電阻、起動器等的連接是否正確,接觸是否良好。二、直流電動機的維護直流電動機在使用過程中定期進行檢查時應(yīng)特別注意下列事項。1.直流電動機的清潔直流電動機周圍應(yīng)保持干燥,其內(nèi)、外部均不應(yīng)放置其他物件。直流電動機的清潔工作每月不得少于一次,清潔時應(yīng)以壓縮空氣吹凈內(nèi)部的灰塵,特別是換向器、線圈連接線和引線部分。2.換向器的保養(yǎng)(1)換向器應(yīng)呈正圓柱形且具有光潔的表面,不應(yīng)有機械損傷和燒焦的痕跡。(2)換向器在負載下經(jīng)長期無火花運轉(zhuǎn)后,表面會產(chǎn)生一層褐色有光澤的堅硬薄膜,這是正?，F(xiàn)象,它能減少換向器的磨損,這層薄膜必須加以保護,不能用砂布磨掉。(3)若換向器表面出現(xiàn)粗糙、燒焦等現(xiàn)象,可用“0”號砂布在旋轉(zhuǎn)