電控與PLC應用技術(工程高端培訓)

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任務一、蓄電池搬運車電動機的認識與使用

一、任務描述蓄電池搬運車等設備中直流電動機結構、種類和基本參數(shù)的認識;電動機工作電路分析、接線和操作使用。二、教學目標認識各種直流電動機的結構、特點和應用，了解直流電機銘牌中型號和額定值的含義，掌握額定值的簡單計算，直流電動機主電路的繪制能力和接線、操作能力，直流電動機的初步選型能力。三、任務分析

一臺直流電機既可作為發(fā)電機使用，也可作為電動機使用,它們的能量轉換過程是可逆的。

用作發(fā)電機可以獲得直流電源。用作電動機，具有良好的調速性能和起動性能。四、知識點直流電機的特點和用途。直流電機的基本結構

。直流電機的工作原理。直流電機的額定值。直流電機的勵磁方式直流電動的機械特性直流電動機的起動，調速，制動方法

五、實現(xiàn)他勵直流電動機的簡單操作使用認識、檢測并記錄直流電動機及其相關設備的規(guī)格、量程和額定值繪制直流電動機工作的電路圖連接直流電動機的工作電路通電啟動直流電動機改變電動機的轉速改變電動機的轉向六、測試直流電動機的機械特性和調速方法繪制并連接直流他勵電動機的工作電路測取直流他勵電動機的固有機械特性電樞串電阻調速降低電樞電壓調速減弱磁通調速七、直流電動機的啟動和制動方法的操作使用繪制并連接直流他勵電動機的工作電路直流電動機電樞串電阻啟動和減壓啟動直流電動機的反接制動直流電動機的能耗制動八、總結與討論1.幾種直流電動機啟動方法的比較2.幾種直流電動機制動方法的比較3.幾種直流電動機調速方法的比較4.實踐中出現(xiàn)的問題及解決本單元內容到此結束，謝謝！

一.直流電機的特點和用途相關知識

1.直流電機的特點

★

直流發(fā)電機的電勢波形較好，對電磁干擾的影響小。★

直流電動機的調速范圍寬廣，調速特性平滑。

直流電動機過載能力較強☆

由于存在換向器，其制造復雜，價格較高。

直流發(fā)電機直流電動機2.直流電機的用途大型軋鋼機地鐵列車城市電車

電力機車電動自行車造紙機電解鋁車間電鍍車間信號的傳遞

==>作為測量元件-->直流測速發(fā)電機

==>作為執(zhí)行元件-->直流伺服電動機

直流測速發(fā)電機直流伺服電動機返回二、直流電機的基本結構部件1、定子作用：產(chǎn)生主磁場機座主磁極換向極端蓋電刷作用：建立主磁場。主磁極1—固定主磁極的螺釘

2—主磁極鐵心

3—勵磁繞組

直流電機的主磁極作用：改善直流電機的換向情況，使電機運行時不產(chǎn)生有害的火花。換向極端蓋作用：將定轉子連為一體，同時端蓋對電機內部還起防護作用。

與換向器配合可以把轉動的電樞繞組電路和外電路相連接，并把電樞繞組中的交流電轉變成電刷兩端的直流電。電刷裝置作用：產(chǎn)生感應電動勢和電磁轉矩，是直流電機能量轉換的核心。部件：電樞鐵心、電樞繞組、換向器、轉軸、軸承、風扇等。轉子

既是主磁路的組成部分，又是電樞繞組支撐部分；電樞繞組就嵌放在電樞鐵心的槽內。電樞鐵心

產(chǎn)生感應電動勢和電磁轉矩，從而實現(xiàn)機電能量轉換。電樞繞組

電樞繞組中每個線圈上的兩個端頭接在不同換向片上。

換向器返回

三、直流電機的工作原理

物理模型圖磁極對N,S不動線圈（繞組）abcd

旋轉換向片1，2旋轉電刷及出線A,B不動（a）

（b)

（c）

(d)（c）

(d)

發(fā)電機的工作原理原動機拖動轉子以每分鐘N轉旋轉

直流發(fā)電機的工作原理

定子（不動部件）上的勵磁繞組通過直流電流(稱為勵磁電流If)時產(chǎn)生恒定磁場（勵磁磁場，主磁場）；原動機帶動電樞線圈旋轉切割主磁場B,轉速n(r/min)；電樞線圈的導體中將產(chǎn)生感應電勢e=Blv；通過換向器與電刷的作用，可以引出單向（直流）的端電勢eAB。直流發(fā)電機原理電樞線圈內電勢、電流方向是交流電；直流發(fā)電機運行時的幾點結論電刷間為直流電勢，線圈中感應電勢與電流方向一致產(chǎn)生的電磁轉矩M與轉子轉向相反，是制動性質直流電動機的原理示意圖直流電動機的工作原理1.電機內部有磁場存在。2.將直流電源通過電刷接通電樞繞組，使電樞導體有電流流過。3.載流的轉子（即電樞）導體將受到電磁力f的作用f=BLIa（左手定則）4.所有導體產(chǎn)生的電磁力作用于轉子，使轉子以n(轉/分)旋轉，以便拖動機械負載。外施電壓、電流是直流，電樞線圈內電流是交流直流電動機運行時的幾點結論線圈中感應電勢與電流方向相反產(chǎn)生的電磁轉矩M與轉子轉向相同，是驅動性質321直流發(fā)電機如何得到幅值較為恒定的直流電勢？直流電機電樞單個導體中感應電勢的性質？直流電機通過電刷引出的感應電勢的性質？返回四、直流電機的額定值額定值——是電機制造廠對電機正常運行時有關的電量或機械量所規(guī)定的數(shù)據(jù)。額定值也是制造廠和用戶進行產(chǎn)品設計或試驗的依據(jù)。額定值通常標在各電氣的銘牌上，故又叫銘牌值。⒈額定功率PN

電機在額定狀態(tài)下運行時，電機的輸出功率。

★★★---------------------------注意-------------------------------------★★★

對于直流發(fā)電機，PN是指輸出的電功率。它等于額定電壓和額定電流的乘積，PN＝UNIN

對于直流電動機，PN是指輸出的機械功率。所以公式中還應有效率ηN存在。PN＝UNINηN

★★★--------------------------------------------------------------------★★★

從電源吸收的電功率，通過電磁感應作用，轉換成軸上的機械功率；直流電動機直流發(fā)電機

原動機克服電磁轉矩的制動作用所做的機械功率等于通過電磁感應作用在電樞回路所得到的電功率。

⒉額定電壓UN

指額定狀態(tài)下電樞出線端的電壓，以"V"為量綱單位。⒊額定電流IN

指電機在額定電壓、額定功率時的電樞電流值，以“A”為量綱單位。⒋額定轉速nN

指額定狀態(tài)下運行時轉子的轉速，以r/min為量綱單位。⒌額定勵磁電流If

指電機在額定狀態(tài)時的勵磁電流值。返回五、直流電機的勵磁方式

直流電機產(chǎn)生磁場的勵磁繞組的接線方式稱為勵磁方式。實質上就是勵磁繞組和電樞繞組如何聯(lián)接，就決定了它是什么樣的勵磁方式。

（a）他勵（b）并勵（c）串勵（d）復勵I＝IaI＝Ia＝IfI=Ia+IfI=If2=Ia+If1返回六、直流電機的機械特性n——電樞轉速（r/min）ф――每極磁通，（Wb）p――極對數(shù)a――支路對數(shù)N――電樞總導體數(shù)式中：1.電樞電動勢：電樞繞組正、負電刷間的感應電動勢——電動勢常數(shù)（N?m）2.電磁轉矩式中：——轉矩常數(shù)ф――每極磁通，（Wb）p――極對數(shù)a――支路對數(shù)N――電樞總導體數(shù)直流電動機的基本方程式各物理量正方向的規(guī)定：

電樞電動勢Ea與電流Ia方向相反；電磁轉矩T與轉速n方向一致。RaIaIEaT,nU電樞回路電勢平衡式：U>Ea他勵直流發(fā)電機的基本方程式各物理量正方向的規(guī)定：

電樞電動勢Ea與電流Ia方向一致；電磁轉矩T與轉速n方向相反，為制動轉矩。RLRaIaIEaTUn電樞回路電勢平衡式：U<Ea

直流他勵發(fā)電機的空載特性

空載特性指當發(fā)電機的轉速恒定，空載電動勢與勵磁電流的關系

直流發(fā)電機的外特性

外特性

外特性是指在、等于額定狀態(tài)下,常數(shù)的情況下，直流發(fā)電機端電壓與負載電流之間的關系IaIaRaUEaUIf調整特性

直流發(fā)電機的調整特性直流他勵電機的工作特性他勵直流電動機

直流電動機的機械特性

固有機械特性返回他勵直流電動機的起動

電動機接入電源后，轉速從零逐漸上升到穩(wěn)定轉速的過程，稱為起動。對電動機起動的基本要求：（1）起動轉矩要大-------起動時間要短；（2）起動電流要小------保證電源供電質量；（3）起動設備要簡單、經(jīng)濟、可靠。七、直流電機的起動、反轉、調速、制動方法直接起動：直接加額定電壓起動。缺點：（1）電網(wǎng)電壓波動大，影響同一電源的其他設備正常運行。（2）使電動機換向惡化，使在換向器與電刷之間產(chǎn)生強烈火花。（3）起動轉矩過大，產(chǎn)生機械沖擊。1他勵直流電機直接起動2電樞回路串電阻起動

將起動電阻串入電樞回路，待轉速上升后，逐步將起動電阻切除。

起動時，降低端電壓，隨著轉速的上升，逐步提高電樞電壓，并使電樞電流限制在一定范圍內。優(yōu)點：起動電流小，起動過程平滑、能量損耗少。缺點：專用降壓設備，成本較高。3降壓起動方法（1）在勵磁電流方向不變即磁場方向不變時，將電樞電壓反接。（2）在電樞電壓的極性不變時，改變勵磁電流的方向。

他勵直流電動機的反轉調速方法

電樞回路串電阻變電樞電壓變磁通該調速的特點：1.只能從額定轉速往下調；2.轉速越低機械特性越軟，負載波動時轉速穩(wěn)定性差；3.電樞所串電阻流過的電流大，電能損耗大；4.轉速越低、損耗越大，調速的經(jīng)濟性差；5.電機空載時幾乎無調速作用；串電樞電阻調速1.只能從額定轉速往下調；2.機械特性較硬；3.當電樞電壓可連續(xù)調時，轉速也可調，可實現(xiàn)無級調速；調壓調速的特點1.調速平滑，可實現(xiàn)無級調速；2.調速經(jīng)濟，控制方便；3.機械特性較硬，穩(wěn)定性好；4.但調速范圍小，不超過2nN弱磁調速特點他勵直流電動機的制動1能耗制動2電源反接制動

電機原先處于電動運行狀態(tài)，現(xiàn)將電源接反，其電樞電流反向，所以電磁力矩反向，與電機轉速方向相反，成為制動力矩，所以稱此狀態(tài)為電源反接制動。這時的電流將很大，必需串入電樞電阻，將電流限制在允許范圍之內。當串入大的電樞電阻R后，特性變得很軟，電樞電流減小，電磁力矩小于負載力矩，作減速運動，隨著轉速下降，反電勢減小，電樞電流、轉矩要回升，當轉速降到零時，電磁轉矩還是比負載轉矩小，此時的電機就會在負載力矩的作用下反轉于C點，轉速方向與電磁轉矩相反，電磁轉矩成了制動轉矩。由于轉速反向，使得電樞電勢反向，故也稱發(fā)電工作狀態(tài)。3倒接反接制動倒拉反接制動特點由于電源電壓、電樞電勢、電樞電流的方向相同，所以電源在向電機供電，電機也在利用機械能發(fā)電，能量大都消耗在電樞回路的電阻上。串入的反接電阻越大，則倒