电机电气控制与PLC技术 单元二ppt课件.ppt

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1、单元二直流电动机的控制任务一直流电动机任务二直流电动机的起停控制任务三直流电动机的调速控制任务四直流电动机的PLC控制直流电机有直流电动机与直流发电机之分。直流电动机因具有良好的起动和调速性能，被广泛地应用于对起动和调速有较高要求的拖动系统，例如电力牵引、轧钢机、起重机等设备。小容量的直流电动机在自动控制系统中应用也很广泛。但与交流电动机相比，直流电动机结构复杂，使用维护不便，价格较贵，并且近些年来随着交流电动机变频调速技术的发展，在许多领域中直流电动机基本上已经被交流电动机所取代。直流电动机主要用作各种直流电源，例如直流电动机

2、电源，化工中电解、电镀所需的低电压、大电流直流电源等。随着电子技术的发展，晶闸管整流装置有取代直流发动机的趋势。基于此，本单元仅对直流电动机作简单介绍。　　本单元主要介绍直流电动机的相关知识及应用。任务一直流电动机任务要求(1)熟悉直流电动机的工作原理。(2)熟悉直流电动机的结构与分类。(3)了解直流电动机的铭牌数据。(4)掌握直流电动机的机械特性。2.1.1直流电动机的工作原理图2.1所示为一台最简单的直流电动机的模型。图中N和S是一对固定的磁极，可以是电磁铁，也可以是永久磁铁。磁极之间有一个可以转动的铁质圆柱体，称为电枢铁

3、芯。铁芯表面固定一个用绝缘导体构成的电枢线圈abcd，线圈的两端分别接到相互绝缘的两个弧形铜片1和2上，铜片称为换向片，它们的组合体称为换向器。换向器固定在转轴上且与转轴绝缘。在换向器上放置固定不动而与换向片滑动接触的电刷A和B。线圈abcd通过换向器和电刷接通外电路。图2.1直流电动机的工作原理直流电动机工作时接于直流电源上，例如A刷接电源正极，B刷接电源负极。电流从A刷流入，经线圈abcd，由B刷流出。图2.1所示的瞬间，在N极下的导体ab中电流方向由a到b；在S极下的导体cd中电流方向由c到d。根据电磁力定律可知，载流导体

4、在磁场中要受力，其方向可由左手定则判定。导体ab受力的方向向左，导体cd受力的方向向右。两个电磁力对转轴所形成的电磁转矩为逆时针方向，电磁转矩使电枢逆时针方向旋转。当线圈转过180°，换向片2转至与A刷接触，换向片1转至与B刷接触。电流由正极经换向片2流入，导体cd中电流由d流向c，导体ab中电流由b流向a，由换向片1经B刷流回负极。用左手定则判定，电磁转矩仍为逆时针方向，这样电动机就沿一个方向连续旋转下去。　　由此可知，加在直流电动机上的直流电源，通过电刷和换向器，在电枢线圈中流过的电流方向是交变的，而每一极性下的导体中的电

5、流方向始终不变，因而产生单方向的电磁转矩，使电枢向一个方向旋转。这就是直流电动机的基本工作原理。一台直流电机原则上既可作为发电机运行，也可作为电动机运行，只是外界条件不同而已。在直流电动机的电刷上加直流电源，将电能转换成机械能，是作为电动机运行；若用原动机拖动直流电机的电枢旋转，将机械能变换成电能，从电刷引出直流电动势，则作为发电机运行。同一台电机，既可作电动机运行又可作发电机运行的原理，在电机理论中称为可逆原理。但在实际应用中，一般只作一个方面使用。2.1.2直流电动机的结构与分类从直流电动机的基本工作原理可知，直流电动机的磁

6、极和电枢之间必须有相对运动，因此，任何电动机都由固定不动的定子和旋转的转子两部分组成，这两部分之间的间隙称为气隙。图2.2所示为直流电动机的轴向剖面图，图2.3所示为直流电动机的径向剖面图。图2.2直流电动机的轴向剖面图图2.3直流电动机的径向剖面图下面分别介绍直流电动机各部分的构成。1.定子定子的作用是产生磁场和作为电动机的机械支撑，它包括主磁极、换向极、机座、端盖、轴承、电刷装置等，如图2.4所示。　　(1)机座。机座一般由铸钢或厚钢板焊接而成。它用来固定主磁极、换向极及端盖，借助底脚将电动机安装固定。机座还是磁路的一部分

7、，用以通过磁通的部分称为磁轭。1—主磁极；2—换向极；3—机座图2.4直流电动机的定子(2)主磁极。主磁极的作用是产生主磁通。它由主磁极铁芯和励磁绕组组成。主磁极铁芯一般由1~1.5mm厚的钢板冲片叠压紧固而成。为了改善气隙磁通量密度的分布，主磁极靠近电枢表面的极靴较极身宽。励磁绕组由绝缘铜线绕制而成。直流电动机的主磁极如图2.5所示。直流电动机中的主磁极总是成对的，相邻主磁极的极性按N极和S极交替排列。改变励磁电流的方向，就可改变主磁极的极性，也就改变了磁场方向。1—机座；2—主极铁芯；3—励磁绕组图2.5直流电动机的主磁极(

8、3)换向极。在两个相邻的主磁极之间的中性面内有一个小磁极，这就是换向极。它的构造与主磁极相似，由铁芯和绕组构成。中小容量直流电动机的换向极铁芯是用整块钢制成的。大容量直流电动机和换向要求高的电动机，其换向极铁芯用薄钢片叠成。换向极绕组要与电枢绕组串联，因通过的电