项目三直流电动机控制线路的安装与调试.docx

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1、 项目三 直流电动机控制线路的安装与调试 项目概述 直流电机是电能和机械能相互转换的旋转电机之一，应用电磁感应原理进行能量转换。将机械能转变为直流电能的电机称为直流发电机；将直流电能转变为机械能的电机称为直流电动机。直流发电机可作为各种直流电源。直流电动机具有宽广的调速范围、平滑的调速特性、较高的过载能力、较大的起动和制动转矩等特点，广泛应用于对起动和调速要求较高的生产机械。直流电动机作为原动机带动各种生产机械工作，向负载输出机械能，是一种应用极为广泛的电气设备。在电动自行车，电脑风扇、收录机等日常电气设备和大型轧钢设备、大型精密机床、矿井卷扬机、市内电车、电缆设备等许多工业部门中都得到应用，

2、本单元学习直流电动机的作用、类型、组成和直流电动机电气控制线路的原理、安装与调试等内容。3.1 直流电动机的结构、原理 3.1.1 概述 电机是实现电能和其它形式的能相互转换的装置。广泛用于工农业生产、交通运输、国防工业和日常生活等许多方面。电机的类型很多，分类方法也很多。随着科学技术的发展，出现了许多跨领域、跨学科的综合性学科，电机控制技术就具有这种高度综合的特点。电子技术、微电子技术、计算机技术给予电机系统以新的生命力。电机控制技术涉及到机械学、电动力学、电机学、自动控制、微处理器技术、电力电子学、传感器技术、计算机仿真学、计算机接口技术、软件工程学等等群体技术。电机控制技术包括以下更为具

3、体的内容： (1)执行机械技术包括电机的原理与设计；电机及传感器体化；电机及驱动控制一体化；机械机构的动力学分析；一体化电机系统；电机机构的新结构、新原理、新材料、新构成等等。 (2)逆变和电机驱动技术包括电力变换技术；功率驱动技术；精密驱动技术；电力变换的调节控制；脉宽调制技术；驱动保护技术；电磁兼容与可靠性等等。 (3)运动信息及信号检测包括传感器技术；信号处理技术；接口技术等。 (4)自动控制技术包括控制理论；控制方法以及控制电路的模拟、仿真和调试技术。 (5)电机系统的集成包括电机系统的一体化设计；电机系统的结构化设计；电机系统的模拟、仿真和实现；电机系统的综合性能分析和评估。 (6)

4、以嵌入式DSP芯片为核心的单片电机系统SOC(System 0n a Chip)技术将电机系统的主要结构做在一个单芯片中，它以嵌入式DSP芯片为核心，采用面向对象的片中软件实现控制系统的可重构、可扩充和通用性。它可以适用于无刷电动机、感应电动机、同步电动机、开关磁阻电机、步进电动机的反馈控制、矢量控制、智能控制等高层次控制。 (7)网络信息家电中的电机控制技术 “网络信息家电。是一种概念，是一种新领域。它是信息技术与家用电器智能控制技术的结合。它是信息时代的重要物质基础。它是计算机、自动控制、信息技术、电工等学科交叉融合产生的新兴领域。3.1.2 直流电机的结构直流电动机和直流发电机的结构基本

5、是相同的，即都有可旋转部分和静止部分。可旋转部分称为转子，静止部分称为定子，在定子和转子之间存在着空气隙。小型直流电动机结构如图31所示，其剖面结构如图32所示。 图31 小型直流电动机的结构 图32 小型直流电动机的剖面结构1、定子部分定子的作用，在电磁方面是产生磁场和构成磁路，在机械方面是整个电机的支撑，定子由磁极、机座、换向极、电刷装置、端盖和轴承组成。（一）主磁极主磁极的作用是产生恒定、有一定的空间分布形状的气隙磁通密度。主磁极由主磁极铁心和放置在铁心上的励磁绕组构成。主磁极铁心分成极身和极靴，极靴的作用是使气隙磁通密度的空间分布均匀并减小气隙磁阻，同时极靴对励磁绕组也起支撑作用。为减

6、小涡流损耗，主磁极铁心是用1.01.5mm厚的低碳钢板冲成一定形状，用铆钉把冲片铆紧，然后再固定在机座上。主磁极上的线圈是用来产生主磁通的，称为励磁绕组。主磁极的结构如图33a所示。当给励磁绕组通入直流电时，各主磁极均产生一定极性，相邻两主磁极的极性是N、S交替出现的。（二）机座直流电机的机座有两种形式，一种为整体机座，另一种为叠片机座。整体机座是用导磁率效果较好的铸钢材料制成的，该种机座能同时起到导磁和机械支撑作用。由于机座起导磁作用，因此机座是主磁路的一部分，成为定子铁轭。主磁极、换向极及端盖均固定在机座上，机座起支撑作用。一般直流电机均采用整体机座。叠片机座是用薄钢板冲片叠压成定子铁轭，

7、再把定子铁轭固定在一个专起支撑作用的机座里，这样定子铁轭和机座是分开的，机座只起支撑作用，可用普通钢板制成。叠片机座主要用于主磁通变化快，调速范围较高的场合。（三）换向极换向极又称为附加极，其结构如图33 b所示，换向极安装在相邻的两主磁极之间，用螺钉固定在机座上，用来改善直流电机的换向，一般电机容量超过1kW时均应安装换向极。换向极是由换向极铁心和换向极线圈组成。换向极铁心可根据换向要求用整块钢制成，也可用厚11.5mm厚钢板或硅钢片叠成，所有的换向极线圈串联后称换向绕组，换向绕组与电枢绕组串联。换向极数目一般与主极数目相同，但在功率很小的直流电机中，只装主极数一半的换向极或不装换向极。换向

8、极极性根据换向要求确定。图33 直流电机主磁极和换向极结构 a）主磁极结构；b）换向极结构（四）电刷电刷装置的作用是通过电刷和旋转的换向器表面的滑动接触，把转动的电枢绕组与外电路连接起来。电刷装置一般由电刷、刷握、刷杆、刷杆座和汇流条组成，电刷的结构如图34所示。电刷是用石墨制成的导电块，放在刷握内，用弹簧以一定的压力将它压在换向器的表面上。刷握用螺钉夹紧在刷杆上，刷杆装在一个可以转动的刷杆座上，成为一个整体部件。刷杆与刷杆座之间是绝缘的，以免正、负电刷短路。（五）端盖电机中的端盖主要起支撑作用。端盖固定在机座上，其上放置轴承支撑直流电机的转轴，使直流电机能够旋转。图34 电刷的结构2 转子部

9、分转子又称电枢，是电机的转动部分，其作用是感应电势和产生电磁转矩，从而实现能量的转换，转子由电枢铁心、换向器、电机转轴、电枢绕组、轴承和风扇组成。（一）电枢铁心电枢铁心的作用是通过磁通（电机磁路的一部分）和嵌放电枢绕组。为减小当电机旋转时铁心中的磁通方向发生变化引起的磁滞损耗和涡流损耗，电枢铁心用0.35mm或0.5mm厚的硅钢片叠成，叠片两面涂有绝缘漆。铁心叠片沿轴向叠装，中小型电机的电枢铁心通常直接压装在轴上；在大型电机中，由于转子直径较大，电枢铁心压装在套于轴上的转子支架上。电枢铁心冲片上冲有放置电枢绕组的电枢槽、轴孔和通风孔。图35所示为小型直流电机的电枢冲片形状和电枢铁心装配图。图3

10、5 电枢冲片和电枢铁心装配图（二）换向器换向器又称为整流子，对于发电机，换向器的作用是把电枢绕组中的交变电动势转变为直流电动势向外部输出直流电压，对于电动机，它是把外界供给的直流电流转变为绕组中的交变电流以使电机旋转。换向器结构如图36所示。换向器是由换向片组合而成，是直流电机的关键部件，也是最薄弱的部分。换向器采用导电性能好、硬度大、耐磨性能好的紫铜或铜合金制成。换向片的底部做成燕尾形状，换向片的燕尾部分嵌在含有云母绝缘的V型钢环内，拼成圆筒形套入钢套筒上，相邻的两换向片间以0.61.2mm的云母片作为绝缘，最后用螺旋压圈压紧。换向器固定在转轴的一端。换向片靠近电枢绕组一段的部分与绕组引出线

11、相焊接。图36 换向器结构(a)换向片:(b)换向器（三）转轴转轴起转子旋转的支撑作用，需有一定的机械强度和刚度，一般用圆钢加工而成。（四）电枢绕组电枢绕组安放在电枢铁心槽内，随着电枢旋转，在电枢绕组中产生感应电势；当电枢绕组中通过电流时，能与磁场作用产生电磁转矩，使电枢向一定的方向旋转。在电机中每一个线圈称为一个元件，多个元件有规律地连接起来形成电枢绕组。绕制好的绕组放置在电枢铁心上的槽内，放置在铁心槽内的直线部分在电机运转时将产生感应电动势，称为元件的有效部分；在电枢槽两端把有效部分连接起来的部分称为端接部分，端接部分仅起连接作用，在电机运行过程中不产生感应电动势。电枢绕组用圆铜线或矩形截

12、面铜导线制成，铜线的截面积决定于线圈中通过电流的大小。在直流电机电枢槽的剖面图中，除导线本身包有绝缘外，上下层线圈间及线圈和铁心之间都必须妥善绝缘。为了防止线圈在离心力作用下甩出，在槽口处用槽楔将线圈边封在槽内，线圈伸出槽外的端接部分，用热固性无纬玻璃丝带或非磁性钢丝扎紧。槽楔可用竹片或酚醛玻璃布板制成。3.1.3电机控制技术要素电机控制技术的要素，指对具体的电机控制系统的最基本的描述或最简洁的定性描述。一般认为电机控制系统由三要素组成： (1) 被控制的负载； (2) 电动机； (3) 控制电路。三要素的良好结合则构成电机控制系统。31.4 直流电动机的类型 按电能转换方式分类按电能转换方式

13、电机分为发电机和电动机。按电源类型分类按电源类型电机分为直流电机和交流电机。按运行形式分类按运行形式电机分为运动电机和静止电机。除去上面三种分类方法外，还有一些其他分类方法。电机分类时先按一种形式为主进行分类，否则会出现交叉或混乱，甚至分不清到底有多少类电机。如先按电源类型分类为主电机分类如下：电机：直流电机：直流电动机：他励直流电动机 自励直流电动机：串励直流电动机 并励直流电动机 复励直流电动机直流发电机：他励直流发电机 自励直流发电机：串励直流发电机 并励直流发电机 复励直流发电机交流电机：交流电动机：三相交流电动机：三相交流异步电动机：笼型转子三相交流异步电动机，绕线转子三相交流异步电

14、动机。三相交流同步电动机：凹极转子三相交流同步电动机，凸极转子三相交流同步电动机。单相交流电动机：电阻启动单相交流异步电动机， 电容起动单相交流异步电动机， 电容运转单相交流异步电动机， 罩极启动单相交流异步电动机。交流发电机：三相交流同步发电机， 三相交流异步发电机。变压器：单相变压器， 三相变压器，特殊用途变压器。特殊电机直流电机中有两种基本绕组，即励磁绕组和电枢绕组。励磁绕组和电枢绕组之间的连接方式称为励磁方式，不同励磁方式的直流电机，其特性有很大的差异，故选择励磁方式是选择直流电机的重要依据。直流电机的励磁方式可分为他励、并励、串励、复励四类，如图37所示。1他励电机 他励直流电动机的

15、励磁绕组和电枢绕组分别由两个不同的电源供电，这两个电源的电压可以相同，也可以不同。如图37（a），励磁电流If的大小仅决定于励磁电源的电压和励磁回路的电阻，而与电机的电枢电压大小及负载基本无关。用永久磁铁作主磁极的电机可当作他励电机。2并励电机 并励式直流电动机励磁绕组和电枢绕组并联，由同一电源供电，其接线图如图37（b）。励磁电流一般为额定电流的5%，要产生足够大的磁通，需要有较多的匝数，所以并励绕组匝数多，导线较细。并励式直流电动机一般用于恒压系统。中小型直流电动机多为并励式。图37 直流电机按励磁方式分类（a）他励；（b）并联；（c）串励；（d）复励；（e）复励3串励电机 励磁绕组与电枢

16、绕组串联，如图37（c）。励磁电流与电枢电流相同，数值较大，因此，串励绕组匝数很少，导线较粗。串励式直流电动机具有很大的起动转矩，但其机械特性很软，且空载时有极高的转速，串励式直流电动机不准空载或轻载运行。串励式直流电动机常用于要求很大起动转矩且转速允许有较大变化的负载等。4复励电机 电机至少由两个绕组励磁，其中之一是串励绕组，其他为他励（或并励）绕组，如图37（d）所示。通常他励（或并励）绕组起主要作用，串励绕组起辅助作用。若串励绕组和他励（或并励）绕组的磁势方向相同，称为积复励；该型电机多用于要求起动转矩较大，转速变化不大的负载；由于积复励式直流电动机在两个不同旋转方向上的转速和运行特性不

17、同，因此不能用于可逆驱动系统中。若串励绕组和并励（或他励）绕组的磁势方向相反，称为差复励；差复励式直流电动机一般用于起动转矩小，而要求转速平稳的小型恒压驱动系统中；这种励磁方式的直流电动机也不能用于可逆驱动系统中。3.1.5 直流电动机的工作原理 1 直流电动机的工作原理把电刷A、B接到一直流电源上，电刷A接电源的正极，电刷B接电源的负极，根据电枢线圈中将有电流流过。图3-8 直流他励电动机的工作原理图如图38（a）所示，设线圈的ab边位于N极下，线圈的cd边位于S极下，载流导体在磁场中受到电磁力的作用，其大小为：f = BXli （31） 式中，f为电磁力，单位为N ；BX为导体所在处的磁通

18、密度，单位为Wb/m；l为导体ab或cd的有效长度，单位m；i为导体中流过的电流，单位为A。导体受力方向由左手定则确定。在图38（a）的情况下，位于N极下的导体ab受力方向为从右向左，而位于S极下的导体cd受力方向为从左到右。导体所受电磁力对轴产生一转矩，这种由于电磁作用产生的转矩称为电磁转矩，电磁转矩的方向为逆时针。当电磁转矩大于阻力矩时，线圈按逆时针方向变为从右向左；而原位于N极下的导体ab转到S极下，导体ab受力方向变为从左向右，该转矩的方向仍为逆时针方向，线圈在此转矩作用下继续按逆时针方向旋转。这样虽然导体中流通的电流为交变的，但N极下的导体受力方向和S极下导体受力的方向并未发生变化，

19、电动机在此方向不变的转矩作用下转动。同直流发电机相同，实际的直流电动机的电枢并非单一线圈，磁极也并非一对。3.1.6 直流电机的铭牌铭牌钉在电动机机座的外边面上，其上标明电机主要额定数据及电机产品数据，供使用者使用时参考。铭牌数据主要包括：电机型号、电机额定功率、电机额定电压、额定电流、额定转速和额定励磁电流及励磁方式等，此外还有电机的出厂数据如出厂编号、出厂日期等。电机的产品型号表示电机的结构和使用特点，国产电机型号一般采用大写的汉语拼音字母和阿拉伯数字表示，其格式为：第一部分用大写的拼音表示产品代号，第二部分用阿拉伯数字表示设计序号，第三部分用阿拉伯数字表示机座代号，第四部分用阿拉伯数字表

20、示电枢铁心长度代号。以Z192为例说明如下：Z192中Z表示一般用途直流电机；2表示设计序号，第二次改型设计；9表示机座序号；2电枢铁心长度序号。 第一部分字符的含义如下：Z系列：一般用途直流电动机（如Z2，Z3，Z4等系列）；ZJ系列：精密机床用直流电动机；ZT系列：广调速直流电动机；ZQ系列：直流牵引电动机；ZH系列：船用直流电动机；ZA系列：防爆安全型直流电动机；ZKJ系列：挖掘机用直流电动机；ZZJ系列：冶金起重机用直流电动机；电机铭牌上所标的数据称为额定数据，具体含义如下：额定功率PN：指在额定条件下电机所能供给的功率。对于电动机额定功率是指电动机轴上输出的最大机械功率；对于发电机是

21、指电刷间输出的最大电功率。额定功率的单位为kW。额定功率、额定电压和额定电流的关系为：发电机 PN=UNIN 103 kW 电动机 PN=UNIN hN103 kW额定电压UN：是指额定工况条件下，电机出线端的平均电压。对于电动机是指输入额定电压，对于发电机指输出额定电压。额定电压的单位为V。额定电流IN：指电机在额定电压下，运行于额定功率时对应的电流值。额定电流的单位为A。额定转速nN：指对应于额定电流，额定电压，电机运行于额定功率时所对应的转速。额定功率的单位为r/min。额定励磁电流IfN：指对应于额定电压、额定电流、额定转速及额定功率时的励磁电流。额定励磁电流的单位为A。励磁方式：指直

22、流电机的励磁线圈与其电枢线圈的连接方式。根据电枢线圈与励磁线圈的连接方式不同，直流电机励磁有并励、串励、他励、复励等方式。此外，电机的铭牌上还标有其他数据，如励磁电压、出厂日期、出厂编号等。额定值是选用或使用电机的主要依据。电机在运行时的各种数据可能与额定值不同，由负载的大小决定。若电机的电流正好等于额定值，称为满载运行；若电机的电流超过额定值，称为过载运行；若比额定值小得多，称为轻载运行。长期过载运行将使电机过热，降低电机寿命甚至损坏；长期轻载运行使电机的容量不能充分利用。故在选择电机时，应根据负载的要求，尽可能使电机运行在额定值附近。3.2 直流电动机的拆卸与安装 3.2.1电动机的拆卸（

23、1）切断电源。拆开电动机与电源的连线，并对电源线线头做好绝缘处理。（2）脱开皮带轮或联轴器，松掉地脚螺钉和接地螺栓。（3）拆卸带轮或联轴器。先在带轮（或联轴器）舞曲伸端（或联轴器端）做好尺寸标记，再将皮带轮（或联轴器）上的定位螺丝钉或销子松脱取下，装上拉具，拉具的丝杆端要对准电动机轴的中心，转动丝杠，把皮带轴或联轴器慢慢拉出。如拉不出，不要强拉；可在定位螺孔内注入煤油，等待几小时后再拉。如仍拉不出，可用喷灯等急火在皮带轮外侧轴套四周加热，使其膨胀，便可拉出。加热温度不能太高，防止轴变形。拆卸过程中不用手锤直接敲击皮带轮，防止皮带界线中联轴器碎裂、轴变形和端盖受损等。（4）拆卸风扇罩、风扇。封闭

24、式电动机在拆卸皮带轮或联轴大后，就右以把外风扇罩的螺栓松脱，取下风扇罩，然后松脱或取下转子轴尾端风扇上的定位螺钉或销子，用手锤在风扇四周均匀轻调皮，风扇就可以取下。小型电动机的风扇一般可不用取下，可随转子一起抽出。如果后端盖内的轴承需要加油或更换时就必须拆卸。（5）拆卸轴承盖和端盖。先把轴承外盖的螺栓松下，拆下轴承外盖。为了方便装配时复位，应在端盖与机座接缝处的任意位置上做一标记，然后松开端盖的紧固螺栓，最后用手锤均匀调皮打端盖四周（调皮打时要垫一木块），把端盖取下。较大型电动机端盖较重，应先把端盖用丐重设备吊住，以免端盖卸下时跌碎或碰坏绕组。对于小型电动机，可以先把轴伸端的轴承外盖卸下，再松

25、开后端盖的紧固螺栓（如风扇叶是装在轴伸端，则需先把端盖的轴承外盖取下），然后用木锤轻敲轴伸端，就可以把转子和后端盖一起下。 拆卸轴承，常用以下方法： 用拉具拆卸。可根据轴承的大小，选择适用拉具，拉具的脚爪应紧扣在轴承的内圈上。 用铜棒拆卸。在轴承的内圈上垫上铜棒，用手锤向轴外方向敲打铜棒，将轴承推出。敲打时要在轴承内圈四周上对称的两侧轮流敲析，不可偏敲一面或用力过猛。 搁在圆筒上拆卸。在轴承的内圆下面用两块铁板夹住，搁在一只内径略大于转子外径的圆筒上面，在轴的端面上垫上铜块，用手锤敲打，着力点对准轴的中心，圆筒内放一些棉纱头，防止轴承脱下时转子和转轴被子摔坏。当敲到轴承逐渐松动时，用力要减弱，

26、 加热拆卸。若因轴承装配过紧或轴承氧化，不易拆卸时，可用1000C左右的机油浇在轴承内圈上，趁热用上述方法拆卸，可用布包好转轴，防止热量扩散。 轴承在端盖内的拆卸。在拆卸电动机时，若遇到轴承留在端盖的轴孔内时，把端盖止口面朝上，平稳地搁在两块铁板上，垫上一段直径小于轴承外径的金属棒，沿轴承的外圈（敲打金属棒）敲打，将轴承敲出。 抽出或吊出转子。小型电动机的转子可以连同后端盖一起取出，抽出转子时应小心缓慢，不能歪斜，防止碰伤定子绕组。对于大、中型电动机其转子较重，要用起重设备将转子吊出。用钢丝绳套住转子两端轴颈，轴颈受力处要衬垫纸板或棉纱、棉布，当转子的重心已移出定子时，立即在定子和转子间隙内塞

27、入纸板垫衬，并在转子移出的轴端垫一支架或木块架住院转子，然后将钢丝绳改吊住转子体（不要将钢丝绳吊在铁心风道里，同时在钢绳与转子之间衬垫纸板）慢慢将转子吊出。3.2.2 电动机的保养（1）清尘。用吹尘器（或压缩空气）吹去定子绕组中的积尘，并用抹布擦净转子体。检查定子和转子有无损伤。（2）轴承清洗。将轴承和轴承盖先用煤油浸泡后，用油刷清洗干净，再用棉布擦净。（3）轴承检查。检查轴承有无裂纹，再用手旋转轴承外套，观察其转动是否灵活、均匀。如发现轴承有卡住或过松现象，要用塞尺检查轴承的磨损情况。磨损情况如超过表3-1允许值，应考虑更换新轴承。轴承内径/mm最大磨损/mm轴承内径/mm最大磨损/mm20

28、300.1851200.30.435800.21201500.40.5表3-1 滚动轴承的允许磨损值（4)更换轴承。如更换新轴承,应将其放于70800C的变压器油中加热5min左右，待全部防锈脂熔去后，再用煤油清洗干净，并用棉布擦净待装。3.2.3 电动机的装配电动机的装配顺序按拆卸时的逆顺序进行。装配前，各配合处要先清理除锈，装配时应按各部件拆卸时所做标记复位。（1）滚动轴承的安装 冷套法。把轴承套到轴上，对准轴颈，用一段内径略大于轴径而外径略小于轴承内圈的铁管，将其一端顶在轴承的内圈上，用手锤敲打铁管的另一端，将轴承推进去。有条件的可用压床压入法。 热套法。把轴承置于801000C的变压器

29、油中加热3040min。加热时轴承要放在浸于油内的网架上，不与箱底或箱壁接触。为防止轴承退火，加热要均匀，温度和时间不宜超过要求。热套时，要趁热迅速把轴承一直推到轴颈。如套不进，应检查原因，若无外因，可用套筒顶住轴承内圈，用手锤轻敲入。并用棉布擦净。 注润滑脂。已装的轴承要加注润滑脂于其内外套之间。塞装要均匀洁净，不要塞装过满。轴承内外盖中也要注润滑脂，一般使其占盖内容积的1/31/2。（2） 后端盖的安装。将轴伸端朝下垂直放置，在其端面上垫付上木板，将后端盖套在后轴承上，用木锤敲打，把后端盖敲进去后，装轴承外盖，紧固内外轴承盖的螺栓时要逐步拧紧，不能先紧一个，再紧另一个。（3） 转子的安装。

30、把转子对准定子孔中心，小心地往里送放，后端盖要对准机座的标记，旋上后端盖螺栓，暂不要拧紧。（4）前端盖的安装。将前端盖对准与机座的标记，用木锤均匀敲击端盖四周，不可单边着力，并拧上端盖的紧固螺栓。拧紧前后端盖的螺栓时，要按对角线上下左右逐步拧紧，便四周均匀受力。否则易造成耳攀断裂或转子的同心度不良等。然后再装前轴承外端盖，先在外轴承盖孔内插入一根螺栓，一手顶住螺栓，另一手缓慢转动转轴，轴承内盖也随之转动，当手感觉到轴承内外盖螺孔对齐时，就可以将螺栓拧入内轴承盖的螺孔内，再装另外几根螺栓。紧固时，也要逐步均匀拧紧。（5）风扇和风扇罩的安装。先安装风扇叶，对准键槽或止紧螺钉孔，一般可以推入或轻轻敲

31、入，然后按机体标记，推入风扇罩，转动机轴，风扇罩和风扇叶无摩擦，拧紧固螺钉。（6）皮带轮的安装。安装时要对准键槽或止紧螺钉孔。中小型电动机可在皮带轮的端面上垫上木块或铜板，用手锤打入。若打入困难，可将轴的另一端也垫上木块或铜板顶在坚固的止挡物上，打入皮事轮。安装大型电动机的皮带轮（或联轴器），可用千斤顶将皮带轮顶入，但要用坚固的止挡物顶住机轴另一端和千斤顶底座。3.2.4装配后的检验（1）一般检查。检查所有螺栓是否拧紧；转子转动是否灵洛，轴伸端径向是否有偏摆现象。（2）绝缘电阻测定。用500V兆欧美表，测电动机定子绕组的相与相、相与机壳的绝缘电阻，其值不得小于0.5M。（3）三相电流测量。按电

32、动机铭牌的技术要求正确接线，机壳接好保护线，接通电源，用钳形表分别测量三相空载电流的大小及平衡情况。（4）温升检查。检查铁心、轴承的温度是否过高，轴承在运行时是否有异常声音等。3.3 他励直流电动机的启动控制3.3.1 降低电源电压起动图3-9直流电动机降压启动接线图电动机的起动是指电动机接通电源后，由静止状态加速到稳定运行状态的过程。电动机在起动瞬间（n=0）的电磁转矩称为起动转矩Tst，起动瞬间的电枢电流称为起动电流Ist。起动转矩为Tst=CTIst （32） 如果他励直流电动机在额定电压下直接起动，由于起动瞬间n=0， Ea=0，故起动电流为Ist= （33） 因为电枢电阻Ra很小，所

33、以，直接起动电流将达到很大的数值，通常可达到（1020）IN。过大的起动电流会引起电网电压下降，影响电网上其他用户；使电动机的换向严重恶化，甚至会烧坏电动机；同时过大的冲击转矩会损坏电枢绕组和传动机构。因此，除了个别容量很小的电动机外，一般直流电动机是不允许直接起动的。对直流电动机的起动，一般有如下要求：（1）要有足够大的起动转矩。（2）起动电流要限制在一定的范围内。（3）起动设备要简单、可靠。为了限制起动电流，他励直流电动机通常采用电枢回路串电阻起动或降低电枢电压起动。无论采用哪种起动方法，起动时都应保证电动机的磁通达到最大值。这是因为在同样的电流下，大则Tst大；而在同样的转矩下，大则Is

34、t可以小一些。当直流电源电压可调时，可以采用降压方法起动。起动时，以较低的电源电压起动电动机，起动电流便随电压的降低而正比减小。随着电动机转速的上升，反电动势逐渐增大，再逐渐提高电源电压，使起动电流和起动转矩保持在一定的数值上，从而保证电动机按需要的加速度升速。降压起动虽然需要专用电源，设备投资较大，但它起动平稳，起动过程中能量损耗小，因而得到了广泛的应用。3.3.2 电枢回路串电阻起动电动机起动前，应使励磁回路调节电阻Rst=0，这样励磁电流If最大，使磁通最大。电枢回路串接起动电阻Rst，在额定电压下的起动电流为Ist= （34） 式中，Rst值应使Ist不大于允许值。对于普通直流电动机，

35、一般要求Ist（1.52）IN。在起动电流产生的起动转矩作用下，电动机开始转动并逐渐加速，随着转速的升高，电枢电动势（反电动势）Ea逐渐增大，使电枢电流逐渐减小，这样转速的上升就逐渐缓慢下来。为了缩短起动时间，保持电动机在起动过程中的加速不变，就要求在起动过程中电枢电流维持不变，因此随着电动机转速的升高,应将起动电阻平滑地切除，最后使电动机转速达到运行值。实际上，平滑地切除电阻是不可能的，一般是在电阻回路中串入多级(通常是25级)电阻，在起动过程中逐级加以切除。起动电阻的级数越多，起动过程就越快且越平稳，但所需要的控制设备就越多，投资也越大。图310所示是采用二级电阻起动时电动机的电路原理图及

36、其机械特性。图310 他励直流电动机二级电阻起动3.3.3 直流电动机调速1 降低电源电压调速为了提高生产效率或满足生产工艺的要求，许多生产机械在工作过程中都需要调速。例如车床切削工件时，精加工用高转速，粗加工用低转速；轧钢机在轧制不同品种和不同厚度的钢材时，也必须有不同的工作速度。电力拖动系统的调速可以采用机械调速、电气调速或二者配合起来调速。通过改变传动机构速比的方法称为机械调速；通过改变电动机参数的方法称为电气调速。本节只介绍他励直流电动机的电气调速。改变电动机的参数就是人为地改变电动机的机械特性，从而使负载工作点发生变化，转速随之变化。可见，在调速前后，电动机必然运行在不同的机械特性上

37、。如果机械特性不变，因负载变化而引起电动机转速的改变，则不能称为调速。根据他励直流电动机的转速公式 （35） 可知，当电枢电流Ia不变时（即在一定的负载下），只要改变电枢电压U、电枢回路串联电阻Rs及励磁磁通三者之中的任意一个量，就可改变转速n。因此，他励直流电动机具有三种调速方法：调压调速,电枢串电阻调速和调磁调速。为了评价各种调速方法的优缺点，对调速方法提出了一定的技术经济指标，称为调速指标。下面先对调速指标做一介绍，然后讨论他励电动机的三种调速方法及其与负载类型的配合问题。评价调速性能好坏的指标由以下四个方面（1）调速范围调速范围是指电动机在额定负载下可能运行的最高转速与最低转速之比，通

38、常又用D表示，即 （36） 不同的生产机械对电动机的调速范围有不同的要求。要扩大调速范围，必须尽可能地提高电动机的最高转速和降低电动机的最低转速。电动机的最高转速受电动机的机械强度、换向条件、电压等级等方面的限制，而最低转速则受到低速运行时转速的相对稳定性的限制。（2）静差率（相对稳定性）转速的相对稳定性是指负载变化时，转速变化的程度。转速变化小，其相对稳定性好。转速的相对稳定性用静差率表示。当电动机在某一机械特性上运行时，由理想空载增加到额定负载，电动机的转速降落与理想空载转速n0之比，就称为静差率，用百分数表示为： （37）显然，电动机的机械特性越硬，其静差率越小，转速的相对稳定性就越高。

39、但是静差率的大小不仅仅是由机械特性的硬度决定的，还与理想空载转速的大小有关。静差率与调速范围两个指标是相互制约的，设图311中曲线1和曲线4为电动机最高转速和最低转速时的机械特性，则电动机的范围D与最低转速是的静差率关系如下： （38） 式中，为最低转速机械特性上的转速降；为最低转速时的静差率，即系统的最大静差率。图311 不同机械特性的静差率由式（38）可知，若对静差率这一指标要求过高，即值越小，则调速范围D就越小；反之，若要求调速范围D越大，则静差率也越大，转速的相对稳定性越差。不同的生产机械，对静差率的要求不同，普通车床要求，而高精度的造纸机则要求0.01% 。保证一定静差率指标的前提下

40、，要扩大调速范围，就必须减小转速降落。（3）调速的平滑性在一定的调速范围内，调速的级数越多，就认为调速越平滑，相邻两级转速之比称为平滑系数： （39） 值越接近1，则平滑性越好，当=1时，称为无级调速，即转速可以连续调节。调速不连续时，级数有限，称为有级调速。（4）调速的经济性主要指调速设备的投资、运行效率及维修费用等。2 降低电源电压调速电动机的工作电压不允许超过额定电压，因此电枢电压只能在额定电压以下进行调节。降低电源电压调速的原理及调速过程可用图312说明。图312 降低电压调速设电动机拖动恒转矩负载TL在固有特性上A点运行，其转速为nN。若电源电压由UN下降至U1，则达到新的稳态后，工

41、作点将移到对应人为特性曲线上的B点，其转速下降为n1。从图中可以看出，电压越低，稳态转速也越低。转速由nN下降至n1的调速过程如下：电动机原来在A点稳定运行时，Tem=TL，n=nN。当电压降至U1后，电动机的机械特性变为直线n01B。在降压瞬间，转速n不突变，Ea不突变，所以Ia和Tem突变减小，工作点平移到A/点。在A/点，TemTL，电动机开始减速，随着n减小，Ea减小，Ia和Tem增大，工作点沿A/B方向移动，到达B点时，达到了新的平衡：Tem=TL，此时电动机便在较低转速n1下稳定运行。降压调速过程与电枢串电阻调速过程类似，调速过程中转速和电枢电流（或转矩）随时间的变化曲线也与图34

42、6类似。降压调速的优点是：（1）电源电压能够平衡调节，可以实现无级调速；（2）调速前后机械特性的斜率不变，硬度较高，负载变化时，速度稳定性好；（3）无论轻载还是重载，调速范围相同，一般可达D=2.512；（4）电能损耗较小。降压调速的缺点是，需要一套电压可连续调节的直流电源。3.3.4 电枢回路串电阻调速电枢回路串电阻调速的原理及调速过程可用图313说明。设电动机拖动恒转矩负载TL在固有特性上A点运行，其转速为nN。若电枢回路串入电阻Rs1，则达到新的稳态后，工作点变为人为特性上的B点，转速下降到n1。从图中可以看出，串入的电阻值越大，稳态转速就越低。现以转速由nN降至n1为例，说明其调速过程

43、。电动机原来在A点稳定运行时，Tem=TL，n=nN,当串入Rs1后，电动机的机械特性变为直线n0B，因串电阻瞬间转速不突变，故Ea不突变，于是Ia及Tem突变减小，工作点平移到A/点。在A/点，TemTL,所以电动机开始减速，随着n的减小，Ea减小，Ia及Tem增大，即工作点沿A/B方向移动，当到达B点时，Tem=TL，达到了新的平衡，电动机便在n1转速下稳定运行。调速过程中转速n和电流ia(或Tem)随时间的变化规律如图314所示。图313 电枢串电阻调速 图314 恒转矩负载时电枢串电阻调速过程电枢串电阻调速的优点是设备简单，操作方便；缺点是：（1）由于电阻只能分段调节，所以调速的平滑性

44、差。（2）低速是特性曲线斜率大，静差率大，所以转速的相对稳定性差。（3）轻载时调速范围小，额定负载时调速范围一般为D2。（4）如果负载转矩保持不变，则调速前和调速后因磁通不变而使电动机的Tem和Ia不变，输入功率（P1=UNIa）也不变，但输出功率（P2）却随转速的下降而减小，减小的部分被串联的电阻消耗掉了，所以损耗较大，效率较低。而且转速越低，所串电阻越大，损耗越大，效率越低，所以这种调速方法是不太经济的。因此，电枢串电阻调速多用于对调速性能要求不高的生产机械上，如起重机、电车等。3.3.5 减弱磁通调速额定运行的电动机，其磁路已基本饱和，即使励磁电流增加很多，磁通也增加很少，从电动机的性能考虑也不允许磁路过饱和。因此，改变磁通只能从额定值往下调，调节磁通调速即是弱磁调速，其调速原理及调速过程可用图315说明。设电动机拖动恒转矩负载TL在固有特性曲线上A点运行，其转速为nN。若磁通由减小至，则达到新的稳态后，工作点将移到对应认为特性上的B点，其转速上升为n1。从图中可见，磁通越少，稳态转速将越高。转速由nN上升到n1的调速过程如下：电动机原来在A点稳定运行时，Tem=TL，n=nN。当磁通减弱到后，电动机的机械特性变为直线n01B。在磁通减弱的瞬间，转速n不突变，电动势Ea随着而减小，于是电枢电流Ia增大。尽管减小