东南大学自动化电机实验三讲解.doc

东南大学电工电子实验中心 实 验 报 告 课程名称： 电机实验 第 三 次实验 实验名称： 直流电机启动及反转 院 （系）： 自动化学院 专业： 自动化 姓 名： 学号： 实 验 室: 罗克·韦尔自动化实验室 实验时间： 2014年4月20日 评定成绩： 审阅教师： 实验三 直流电机启动及反转 实验知识点 直流电动机 直流电动机是将直流电能转换为机械能的电动机。因其良好的调速性能而在电力拖动中得到广泛应用。 基本构造 分为两部分：定子与转子。 定子包括：主磁极，机座，换向极，电刷装置等。 转子包括：电枢铁芯，电枢绕组，换向器，轴和风扇等。 直流电动机转子部分由电枢铁芯、电枢、换向器等装置组成①电枢铁芯部分：其作用是嵌放电枢绕组和颠末磁通，为了下降电机工作时电枢铁芯中发作的涡流损耗和磁滞损耗。 ②电枢部分：作用是发作电磁转矩和感应电动势，而进行能量变换。电枢绕组有许多线圈或玻璃丝包扁钢铜线或强度漆包线。 ③换向器又称整流子，在直流电想法中，它的作用是将电刷上的直流电源电流变换成电枢绕组内的沟通电流，是电磁转矩的倾向稳定不变，在直流发电机中，它将电枢绕组沟通电动势变换为电刷端上输出地直流电动势。 ①他励直流电机 励磁绕组与电枢绕组无联接关系，而由其他直流电源对励磁绕组供电的直流电机称为他励直流电动机，永磁直流电机也可看作他励或自激直流电机，一般直接称作励磁方式为永磁。 ②并励直流电机 并励直流电机的励磁绕组与电枢绕组相并联，作为并励电动机来说，励磁绕组与电枢共用同一电源，从性能上讲与他励直流电动机相同。 直流电机里边固定有环状永磁体，电流通过转子上的线圈产生安培力，当转子上的线圈与磁场平行时，再继续转受到的磁场方向将改变，因此此时转子末端的电刷跟转换片交替接触，从而线圈上的电流方向也改变，产生的洛伦兹力方向不变，所以电机能保持一个方向转动。 感应电动势的方向按右手定则确定（磁感线指向手心，大拇指指向导体运动方向，其他四指的指向就是导体中感应电动势的方向）。 导体受力的方向用左手定则确定。这一对电磁力形成了作用于电枢一个力矩，这个力矩在旋转电机里称为电磁转矩，转矩的方向是逆时针方向，企图使电枢逆时针方向转动。如果此电磁转矩能够克服电枢上的阻转矩（例如由摩擦引起的阻转矩以及其它负载转矩），电枢就能按逆时针方向旋转起来。 图1：四种励磁方式的电动机 2.他励直流电动机的起动 电动机转子从静止状态开始转动，转速逐渐上升，最后达到稳定运行状态的过程称为启动。 电动机在启动过程中，电枢电流 、电磁转矩 、转速n都随时间变化，是一个过渡过程。开始启动的一瞬间，转速等于零，这时的电枢电流称为启动电流，用 表示，对应的电磁转矩称为启动转矩，用 表示。 一般对直流电动机的启动有如下要求。 ①启动转矩足够大(电动机才能顺利启动）。 ②启动电流 要限制在一定的范围内。 ③启动设备操作方便，启动时间短，运行可靠，成本低廉。 (1)直接启动 直接启动就是在他励直流电动机的电枢上直接加以额定电压的启动方式，如图1所示。启动时，先合Q1建立磁场，然后合Q2全压启动。 启动开始瞬间，由于机械惯性，电动机转速n=0电枢绕组感应电动势势 。 由电动势平衡方程式 ，可知： 起动电流 起动转矩 显然直接启动时启动电流将达到很大的数值，将出现强烈的换向火花，造成换向困难，还可能引起过流保护装置的误动作或引起电网电压的下降，影响其他用户的正常用电；启动转矩也很大，造成机械冲击，易使设备受损。因此，除个别容量很小的电动机外，一般直流电动机是不容许直接启动的。 对于一般的他励直流电动机，为了限制启动电流，可以采用电枢回路串联电阻或降低电枢电压启动的启动方法。 图2 他励直流电动机串电阻启动的机械特性 电枢回路串电阻启动 电枢回路串电阻启动即启动时在电枢回路串入电阻，以减小启动电流 ,电动机启动后，再逐渐切除电阻，以保证足