任務(wù)3.2直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)與正反控制項(xiàng)目3直流電動(dòng)機(jī)及其控制3.2.1直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)控制

電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)是指電動(dòng)機(jī)接通電源后，由靜止?fàn)顟B(tài)加速到穩(wěn)定運(yùn)行的整個(gè)過(guò)程。與三相異步電動(dòng)機(jī)類似，直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)要有足夠大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，同時(shí)起動(dòng)電流不能超過(guò)允許范圍。任務(wù)3.2直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)與正反控制項(xiàng)目3直流電動(dòng)機(jī)及其控制3.2.1直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)控制由式（3-3）可知，直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流Ist可達(dá)到其額定電流10~20倍。如此大的起動(dòng)電流會(huì)使換向困難，容易產(chǎn)生電火花。由式（3-1）可知，電磁轉(zhuǎn)矩與電樞電流成正比，直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩也過(guò)大，這對(duì)生產(chǎn)機(jī)械會(huì)產(chǎn)生較大的沖擊。因此直流電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)需要限制起動(dòng)電流的大小，一般要求起動(dòng)電流Ist≦（1.5~2）IN。

（起動(dòng)瞬間Ea=0）U=Ea+IaRa

（3-3）T=KEΦIa

（3-1）為限制起動(dòng)電流Ist，可采用兩種方法：一是降低電樞電源電壓，二是電樞回路串入電阻。對(duì)于小容量直流電動(dòng)機(jī)（一般1kW以下）是可以采用直接起動(dòng)。任務(wù)3.2直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)與正反控制項(xiàng)目3直流電動(dòng)機(jī)及其控制3.2.1直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)控制1.降低電樞電源電壓起動(dòng)（降壓起動(dòng)）

直流電動(dòng)機(jī)的降壓起動(dòng)是起動(dòng)前將施加在電樞兩端的電壓降低，以滿足起動(dòng)電流的要求。起動(dòng)時(shí)應(yīng)先建立勵(lì)磁，再給電樞加低壓，隨轉(zhuǎn)速升高，逐漸加大U。

電樞電壓由低到高進(jìn)行調(diào)節(jié)，當(dāng)電樞電壓U對(duì)應(yīng)的人起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL時(shí)，電動(dòng)機(jī)開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)。隨著轉(zhuǎn)速上升，逐步升高電樞電壓U，直至達(dá)到額定電壓UN，電動(dòng)機(jī)進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，即到達(dá)A點(diǎn)，降壓起動(dòng)過(guò)程結(jié)束。

降壓起動(dòng)消耗能量小，起動(dòng)平滑，但需要專用的電源設(shè)備。降壓起動(dòng)多用于需要經(jīng)常起動(dòng)的場(chǎng)合和大、中型直流電動(dòng)機(jī)。任務(wù)3.2直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)與正反控制項(xiàng)目3直流電動(dòng)機(jī)及其控制3.2.1直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)控制2.電樞回路串電阻起動(dòng)

電樞回路串電阻起動(dòng)是在不改變電樞電壓U的情況下，在電樞回路串入分級(jí)起動(dòng)電阻Rst，在起動(dòng)過(guò)程中將起動(dòng)電阻逐步切除。起動(dòng)時(shí)應(yīng)也先建立勵(lì)磁，從而保證產(chǎn)生足夠大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。（a）電氣原理圖

（b）機(jī)械特性

為便電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速能均勻上升，起動(dòng)后應(yīng)把與電樞串聯(lián)起動(dòng)電阻Rst平滑均勻切除。通常利用接觸器的觸點(diǎn)來(lái)分段短接起動(dòng)電阻，實(shí)現(xiàn)起動(dòng)電阻的分段切除，由于每段電阻的切除都需要有一個(gè)接觸器控制，因此起動(dòng)級(jí)數(shù)不宜過(guò)多，一般為2～5級(jí)。任務(wù)3.2直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)與正反控制項(xiàng)目3直流電動(dòng)機(jī)及其控制3.2.1直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)控制2.電樞回路串電阻起動(dòng)（a）電氣原理圖

（b）機(jī)械特性

電樞回路串電阻起動(dòng)，設(shè)備簡(jiǎn)單，但起動(dòng)電阻有能量損耗。該方法主要應(yīng)用在中小型直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)控制。

起動(dòng)過(guò)程：首先接通勵(lì)磁電源U

f，然后接觸器KM的主觸點(diǎn)接通電樞電源U，圖（b）所示的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst1（a點(diǎn)）大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL，直流電動(dòng)機(jī)起動(dòng)開(kāi)始。起動(dòng)過(guò)程中一般基于時(shí)間原則，利用接觸器KM1~KM4主觸點(diǎn)依次短接起動(dòng)電阻Rst4、Rst3、Rst2和Rst1，實(shí)現(xiàn)起動(dòng)電阻的切除。圖（b）對(duì)應(yīng)的電動(dòng)機(jī)工作點(diǎn)從a點(diǎn)移動(dòng)到b點(diǎn)、c點(diǎn)、d點(diǎn)、……，最后穩(wěn)定在k點(diǎn)運(yùn)行，起動(dòng)過(guò)程結(jié)束。圖（b）中，R4=Ra+Rst1+Rst2+Rst3+Rst4、R3=Ra+Rst1+Rst2+Rst3、R2=Ra+Rst1+Rst2、R1=Ra+Rst1。任務(wù)3.2直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)與正反控制項(xiàng)目3直流電動(dòng)機(jī)及其控制3.2.2直流電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制

直流電動(dòng)機(jī)工作過(guò)程中，常常需要改變其轉(zhuǎn)動(dòng)方向。正常情況下，電磁轉(zhuǎn)矩方向決定了電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向。由電磁轉(zhuǎn)矩公示T=KEΦIa可知，電磁轉(zhuǎn)矩的方向取決于磁通量Φ及電樞電流Ia

的方向。

改變直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向的方法有兩種：

一是保持勵(lì)磁繞組極性不變，改變電樞繞組極性，實(shí)現(xiàn)電樞電流Ia反向，稱之為電樞繞組反接法；

二是保持電樞繞組極性不變，改變勵(lì)磁繞組極性，實(shí)現(xiàn)磁通量Φ反向，稱之為勵(lì)磁繞組反接法。

這里以串勵(lì)和并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)為例，說(shuō)明以上兩種方法的應(yīng)用。任務(wù)3.2直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)與正反控制項(xiàng)目3直流電動(dòng)機(jī)及其控制3.2.2直流電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制1.串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制

正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)時(shí)勵(lì)磁繞組（D1-D2）的極性不同，而電樞繞組的極性保持不變。屬于勵(lì)磁繞組反接法任務(wù)3.2直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)與正反控制項(xiàng)目3直流電動(dòng)機(jī)及其控制3.2.2直流電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制1.串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制

正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)時(shí)勵(lì)磁繞組（D1-D2）的極性不同，而電樞繞組的極性保持不變。任務(wù)3.2直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)與正反控制項(xiàng)目3直流電動(dòng)機(jī)及其控制3.2.2直流電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制1.串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制正轉(zhuǎn)運(yùn)行：合上斷路器開(kāi)關(guān)QF1和QF2，分別接通主電路和控制電路電源?？刂齐娐分?，斷電延時(shí)繼電器KT線圈得電，延時(shí)閉合常閉觸點(diǎn)KT瞬時(shí)斷開(kāi)。按下SB2，接觸器KM1線圈得電并自鎖，KM1的2個(gè)主觸點(diǎn)閉合，輔助常開(kāi)觸點(diǎn)KM1閉合，輔助常閉觸點(diǎn)KM1斷開(kāi)，斷電延時(shí)繼電器KT1線圈失電，此時(shí)，主電路電流流向：R--->D1--->D2--->A2--->A1，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)起動(dòng)。當(dāng)時(shí)間繼電器KT定時(shí)時(shí)間到，其延時(shí)閉合常閉觸點(diǎn)KT復(fù)位，接觸器KM3線圈得電，主觸點(diǎn)KM3閉合，起動(dòng)電阻R被短路切除，正轉(zhuǎn)起動(dòng)過(guò)程結(jié)束，進(jìn)入正轉(zhuǎn)運(yùn)行階段。任務(wù)3.2直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)與正反控制項(xiàng)目3直流電動(dòng)機(jī)及其控制3.2.2直流電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制1.串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制反轉(zhuǎn)運(yùn)行：按下停止按鈕SB1，KM1線圈失電，KM1的2個(gè)主觸點(diǎn)斷開(kāi)，電動(dòng)機(jī)M失電停轉(zhuǎn)。按下SB3，接觸器KM2線圈得電并自鎖，KM2的2個(gè)主觸點(diǎn)閉合，輔助常開(kāi)觸點(diǎn)KM2閉合，輔助常閉觸點(diǎn)KM2斷開(kāi)，斷電延時(shí)繼電器KT1線圈失電，此時(shí)，供電電流流向：R--->D2--->D1--->A2--->A1，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)起動(dòng)。當(dāng)時(shí)間繼電器KT定時(shí)時(shí)間到，其延時(shí)閉合常閉觸點(diǎn)KT復(fù)位，接觸器KM3線圈得電，主觸點(diǎn)KM3閉合，起動(dòng)電阻R被短路切除，反轉(zhuǎn)起動(dòng)過(guò)程結(jié)束，進(jìn)入反轉(zhuǎn)運(yùn)行階段。任務(wù)3.2直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)與正反控制項(xiàng)目3直流電動(dòng)機(jī)及其控制3.2.2直流電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制1.串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電動(dòng)工具通常采用串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，一般采用倒逆開(kāi)關(guān)改變電樞繞組極性的方法，即電樞繞組反接法實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)。以手電鉆（有刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)）為例，其內(nèi)部圖和正反轉(zhuǎn)控制電路如圖所示。屬于電樞繞組反接法任務(wù)3.2直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)與正反控制項(xiàng)目3直流電動(dòng)機(jī)及其控制3.2.2直流電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制2.并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制

并勵(lì)電機(jī)的勵(lì)磁繞組匝數(shù)很多，電感比較大，改變勵(lì)磁電流方向時(shí)，會(huì)在繞組中產(chǎn)生很大的自感電動(dòng)勢(shì)，在切換開(kāi)關(guān)處產(chǎn)生很大的火花電弧，燒損開(kāi)關(guān)。因此并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)一般采用電樞繞組反接法來(lái)實(shí)現(xiàn)電機(jī)反轉(zhuǎn)。任務(wù)3.2直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)與正反控制項(xiàng)目3直流電動(dòng)機(jī)及其控制3.2.2直流電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制2.并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制

主電路中的勵(lì)磁繞組（F1-F2）串接了欠流繼電器線圈KA，控制電路中串接欠流繼電器KA的常開(kāi)觸點(diǎn)。正常工作時(shí)常開(kāi)觸點(diǎn)KA閉合，當(dāng)主電路勵(lì)磁電流過(guò)低時(shí)，常開(kāi)觸點(diǎn)KA復(fù)位，進(jìn)而斷開(kāi)主電路中的電樞繞組（A1-A2）回路，實(shí)現(xiàn)弱磁保護(hù)，防止“飛車(chē)”事故發(fā)生。正反轉(zhuǎn)的工作過(guò)程與圖3-20類似，通過(guò)