直流电动机的运行方式介绍

2023-06-25 理论教育版权反馈

【摘要】：大电流将在换向器和电刷间产生强烈的火花，有可能烧坏换向器和电刷，因此，直流电动机在起动时必须采取限流措施。这种方法适用于容量较大的他励直流电动机。反接制动图5-26所示为直流电动机的反接制动原理图。

1.起动

如果把直流电动机直接接入电源起动，由于起动瞬时的反电动势E_反=0，而电枢电阻又很小，可知起动电流很大。大电流将在换向器和电刷间产生强烈的火花，有可能烧坏换向器和电刷，因此，直流电动机在起动时必须采取限流措施。为了获得较大的起动转矩，又不使换向器受到严重损伤，通常都把起动电流限制在额定电流的（1.5～2.5）倍，具体方法是：

1）在电枢电路中串接起动变阻器，随着电动机转速的上升再逐渐将变阻器切除。这种方法适用于容量不大和不经常起动的直流电动机。

2）降压起动，即先降低电枢电压来起动直流电动机，当电动机起动后再将电枢电压逐渐提高到额定值。这种方法适用于容量较大的他励直流电动机。

2.反转

实现直流电动机反转的方法是：

1）只改变电枢绕组中的电流方向，而保持励磁绕组中的电流方向不变。

2）改变励磁电流方向而保持电枢电流方向不变。

由于励磁绕组的匝数较多，电感较大，在切断电源时会产生较大的自感电动势，容易烧坏电路中的电器或击穿励磁绕组。同时，改变励磁电流方向的时间较长，因而改变励磁电流方向的过程比较缓慢。在实际工作中一般多采用改变电枢两端的电压极性来改变电动机的旋转方向。

3.制动

直流电动机的制动和交流电动机相似，也有机械制动和电力制动两种。由于电力制动的力矩大，操作方便，所以应用较广。常用的电力制动有能耗制动和反接制动。

（1）能耗制动图5-25所示为并励直流电动机的能耗制动原理图。当开关接通1位时，励磁和电枢两个电路都有电流，电动机按一定方向旋转。当开关接通2位时，励磁电路仍然接在直流电源上，励磁电流的大小和方向都不变，即电动机内的主磁通不变。而电枢电路断电后，电枢靠惯性切割磁力线运转，此时电动机已变成发电机，于是在电枢电路中便产生一个与原电流方向相反的电流。这个电流使电枢受到一个与原转矩方向相反的制动转矩而迅速停止转动。由于这种方法是将电枢所贮存的动能以电能的形式消耗掉，所以称为能耗制动。

（2）反接制动图5-26所示为直流电动机的反接制动原理图。当开关接通1位时，电动机按一定方向转动。开关接通2位时，突然改变了电枢两端的电压极性，从而改变电磁转矩的方向，达到了制动的目的。由于电枢电压突然反向的瞬间，直流电动机仍按原方向转动，电枢的反电动势方向不变，则此瞬间的电枢电流增大至全压起动电流的两倍（为反向电流）。这可能使换向器与电刷间产生强烈火花而造成事故，所以采用反接制动时必须在电枢电路中串入一附加电阻（图5-26）来限制电枢电流。采用反接制动还需注意：当电动机的转速减慢到n=0时，就应立即切断电枢电源，否则直流电动机将会反向运转。

图5-25 直流电动机的能耗制动

图5-26 直流电动机的反接制动

4.调速

由直流电动机转速公式n=（U-I_枢R_枢）/（C_eϕ）可得到调速方法如下：

1）在电枢电路中串接调速电阻来进行调速。如图5-27所示，由于电枢电阻固定不变，则当R_调增大时，电动机转速下降；反之，R_调减小时转速升高。用此种方法调速，可以在大范围内降低转速，但要消耗大量电能，使机械特性变软，转速受负载影响较大。

2）改变励磁电流调速，通过改变主磁通ϕ的方法来调节转速，如图5-28所示。由公式n=（U-I_枢R_枢）/（C_eϕ）可知，只要改变主磁通ϕ的大小，就可以调节直流电动机的转速。通常在励磁电路中串接一变阻器来改变励磁电流，从而达到改变磁通的大小，控制电动机转速的目的。当减小励磁电流（即减小主磁通ϕ时），电动机转速上升，反之转速下降。由于励磁电流不大（约为电枢电流的3%～5%），故调速过程中的能量损耗小，而且调节转速范围大，所以在直流电力拖动中得到广泛应用。但由于磁通只能相对未加变阻器前变小，所以这种调速只能在基本转速以上进行。

图5-27 电枢串联电阻调速

图5-28 并励电动机改变磁通调速

3）改变电枢回路的电压进行调速。用这种方法调速，必须配置专用的调压设备（包括晶闸管调压设备），这种调压设备系统，称发电机—电动机拖动系统。

直流电动机的运行方式介绍

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