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1、1、掌握并励直流电动机的基本控制线路一、 工作任务子任务1掌握并励直流电动机的基本控制线路二、任务描述根据控制要求设计电路原理图，控制要求：1、有一台并励直流电动机，需要采用 电枢回路串电阻二级启动控制，试设计此电路；2、该电路中要设有短路、过载、失磁、 欠压等保护装置；3、该电路设有二级启动电阻，在启动过程中分级短接启动电阻，然 后转入全压运行；4、根据设计的电路图配置相关电气元件和安装此电路；5、利用多媒 体技术及配套视频对工作任务应用进行描述。学生接到本任务后，应根据任务要求，准 备工具和仪器仪表，做好工作现场准备，严格遵守作业规范进行施工，线路安装完毕后 进行调试，填写相关表格并交检测
2、指导教师验收。按照现场管理规范清理场地、归置物 品。三、任务要求1、理解并励直流电动机和其控制电路在工厂中的应用范围；2、理解并励直流电动机的启动方法，弄清并励直流电动机控制要求；3、学会并励直流电动机的正反转控制方法；4、能根据控制要求设计出并励直流电动机的电枢回路串电阻二级启动控制电路图；5、认真填写学材上的相关资讯问答题；6、能根据电路原理图安装其控制电路，做好电气元件的布置方案，做到安装的器件整 齐、布线美观、好看。7、通电试车，必须有指导教师在现场监护，同时要做到安全文明生产。四、能力目标1、能根据控制要求正确设计并励直流电动机的启动和正反转控制线路；2、能掌握相应电气元件的布置和布
3、线方法；3、学会正确安装与检修并励直流电动机控制线路；4、各小组发挥团队合作精神，学会并励直流电动机控制线路安装与检修的步骤、 实施和成果评估。五、任务准备（一）、相关理论知识1、直流电动机概述交流电动机和直流电动机使用的电源不同。交流电动机采用交流电源，它结构简单、 价格低廉、坚固耐用、使用和维护方便，但其功率因数较低，电能利用率不高，且调速 困难。而直流电动机使用直流电源，虽然结构较复杂，使用维护较麻烦，价格较高，但 由于它的启动、调速性能较好，仍广泛应用于造纸机、轧钢机、高炉卷扬、电力机车、 金属切削等工作负载变化较大，要求频繁地启动、改变方向、平滑地调速的生产机械上， 如图4-1-1图
4、所示。直流电动机励磁绕组与电枢绕组接线方式的不同，可以分为他励式和自励式两种， 自励式又可分为并励、串励和复励几种。图4-1-2所示为并励式直流电动机。并励电动机励磁绕组与电枢绕组并联，改变调节电阻RP的大小可调节励磁电流。 它的特点是励磁绕组匝数多，导线截面较小，励磁电流只占电枢电流的一小部分。图 4-1-2b所示为并励电动机的接线图。a）龙门刨床b）高精度切削机床图4-1-1某些生产机械a）外形b）内部接线图4-1-2 并励直流电动机直流电动机常用的启动方法有两种：一是电枢回路串联电阻启动，二是降低电源电压启 动。对并励直流电动机常采用的是电枢回路串联电阻启动。BQ3直流电动机启动变阻器作
5、小容量（电压不超过220V）直流电动机启动用，它主 要由电阻元件、调节转换装置和外壳三大部分组成，其外形如图4-1-3所示。图4-1-3BQ3直流电动机启动变阻器外图RS图4-1-4 并励直流电动机手动启动控制电路图并励直流电动机手动启动控制电路如图4-1-4所示。线路使用了 BQ3直流电动机启 动变阻器，共有四个接线端E1、L+、A1和L-，分别与电源、电枢绕组相连。手轮8附 有衔铁9和恢复弹簧10，弧形铜条7的一端直接与励磁电路接通，同时经过全部启动电 阻与电枢绕组接通。在启动之前，启动变阻器的手轮置于0位，然后合上电源开关QF， 慢慢转动手轮8,使手轮从0位转到静触头1，接通励磁绕组电路
6、，同时将启动变阻器 RS的全部启动电阻接入电枢电路，电动机开始启动旋转。随着转速的升高，手轮依次转 到静触头2、3、4等位置，使启动电阻逐级切除，当手轮转到最后一个静触头5时，电 磁铁6吸住衔铁9,此时启动电阻器全部切除，直流电动机启动完毕，进入正常运转。当电动机停止工作切断电源时，电磁铁6由于线圈断电吸力消失，在恢复弹簧10 的作用下，手轮自动返回0位，以备下次启动。电磁铁6还具有失压和欠压保护作用。由于并励电动机的励磁绕组具有很大的电感，所以汉手轮回复到0位时，励磁绕组 会因突然断电而产生很大的自感电动势，可能会击穿绕组的绝缘，在手轮和铜条间还会 产生火花，将动触头烧坏。因此，为了防止发生
7、这些现象，应将弧形铜条7与静触头1 相连，在手轮回到0位时励磁绕组、电枢绕组和启动电阻能组成一闭合回路，作为励磁 绕组断电时的放电回路。启动时，为了获行较大的启动转矩，应使励磁电路的外接电阻RP短接，此时励磁电 流最大，才能产生较大的启动转矩。2、电流继电器电动机的过流保护和欠流保护（失磁保护）是用电流继电器来完成的。图4-1-5所示是常见的JT4和JT5系列电流继电器的外形和电路符号。电流继电器当通过线圈的电 流达到预定值时动作的继电器。使用时，电流继电器的线圈串联在被测电路中，根据电 流的变化而动作。为了降低串入电流继电器线圈后对原电路工作状态的影响，电流继电器线圈的匝数少，导线粗，阻抗小
8、。电流继电器可分为过电流继电器和欠电流继电器两种。符号电流继电器c) 图 4-1-5a) JT4系列电流继电器b) JT5系列电流继电器 、过电流继电器当通过继电器的电流超过预定值时动作的继电器称为过电流继电器。过电流继电器 广泛用于直流电动机或绕线转子电动机的控制电路中，用于频繁及重载启动的场合，作 为电动机和主电路的过载或短路保护。过电流继电器的结构是由线圈、圆柱形铁心、衔 铁、触头系统和反作用弹簧等部分组成。当通过继电器线圈的电流为额定值时，电磁系 统产生的吸力不足以克服弹簧的反作用力，衔铁不动作；当通过继电器线圈的电流超过 预定值时，电磁系统产生的吸力大于弹簧的反作用力，衔铁动作，带动
9、其常闭触头断开， 常开触头闭合，调整反作用弹簧的反作用力，可改变继电器的动作电流值。常用的过电流继电器有JT12、JL14、JL15、JT4等系列，其吸合电流一般为110% 400%额定电流。过电流继电器在电路图中和符号如图4-1-5C所示。过电流继电器的整 定电流一般取电动机额定电流的1.72倍，频繁启动的场合可取电动机额定电流的 2.252.5 倍。 、欠电流继电器当通过继电器的电流减小到低于其整定值时动作的继电器称为欠电流继电器，它常 用于直流电动机和电磁吸盘电路中作弱磁保护。欠电流继电器的结构与过电流继电器相似，一般当线圈中通人的电流达到额定电流 的30%65%时继电器吸合，当线圈中的
10、电流降至额定电流的10%20%时，继电器的衔 铁释放。因此，在电路正常工作时，欠电流继电器的衔铁始终是吸合的，当电流降至低 于整定值时，欠电流继电器释放，发出信号，从而改变电路的工作状态；欠电流继电器在电路图中的符号如图4-1-5C所示。3、电压继电器前面学习了电流继电器，那有没有电压继电器呢？它又是如何应用的呢？对反映输人最为电压的继电器叫做电压继电器。图4-1-6所示为JT4系列电压继 电器，可见它与JT4系列电流继电器外形、结构类似，也主要由线圈、圆柱形静铁心、 衔铁、触头系统和反作用弹簧等组成。故电压继电器的工作原理及安装使用等知识与电 流继电器类似。但电压继电器使用时，其线圈并联在被
11、测量的电路中，根据线圈两端电 压的大小而接通或断开电路。因此这种继电器线圈的导线细、匝数多、阻抗大。圆柱形佚心触头系统图4-1-6 JT4系列电压继电器根据实际应用的要求。电压继电器分为过电压继电器、欠电压继电器和零电压继 电器。过电压继电器是当电压大于其整定值时动作的电压继电器，主要用于对电路或设 备作过电压保护.常用的过电压继电器为JT4-A系列，其动作电压可在105%120%额定 电压范围内调整。欠电压继电器是当电压降至某一规定范围时动作的电压继电器。零电压继电器是 欠电压继电器的一种特殊形式，是当继电器的端电压降至“零或接近消失时才动作的 电压继电器。可见欠电压继电器和零电压继电器在线
12、路正常工作时，铁心与衔铁是吸合 的，当电压降至低于整定值时.衔铁释放，带动触头动作，对电路实现欠电压或零电压 保护。常用的欠电压继电器和零电压继电器有JT4-P系列，欠电压继电器的释放电压可 在40%70%定电压范围内整定，零电压继电器的释放电压可在10%35%额定电压范围 内调节。电压继电器在电路图中的符号如图4-1-7所示。欠电国鼠图4-1-7电压继电器的符号4、电枢回路串电阻二级启动控制线路图4-1-8所示为并励直流电动机电枢回路串电阻二级启动控制线路的电路图。其中 KA1为欠电流继电器，作为励磁绕组的失磁保护，以免励磁绕组因断线或接触不良引起 “飞车”事故；KA2为过电流继电器，对电动
13、机进行过载和短路保护；电阻R为电动机 停转时励磁绕组的放电电阻；V为续流二极管，使励磁绕组正常工作时电阻R上没有电 流流入的。图4-1-8 励直流电动机电枢回路串电阻二级启动控制线路的电路图值得注意的是，并励直流电动机在启动时，励磁绕组的两端电压必须保证为额定电 压。否则启动电流仍然很大，启动转矩也可能很小，甚至不能启动。5、并励直流电动机电枢反接法正反转控制线路在实际生产过程中，生产机械的运动部件经常要求正反两个方向的运动。如龙门刨 床工作台的往复运动、卷扬机的上下运动等。作为拖动这些设备的直流电动机就要能够 正反转，直流电动机实现反转有两种方法：一是电枢反接法，二是励磁反接法。由于励 磁绕
14、组匝数多.电感大，在进行反接时因电流突变，将会产生很大的自感电动势.危及 电动机及电器的绝缘安全。同时励磁绕组在断开时，由于失磁造成很大电枢电流，易引 起“飞车”事故，因此一般采用电枢反接法。在将电枢绕组反接的同时必须连同换向极 绕组一起反接，以达到改善换向的目的。图4-1-9所示为并励直流电动机电枢反接法正 反转控制线路的电路图。图4-1-9 并励直流电动机电枢反接法正反转控制线路图（二）外围设备、工具的准备为完成工作任务，每个工作小组需要向工作站内仓库工作人员提供借用工具清单。名称（型号、规格）一数#借出时间12345表4-1-1工作岛借用工具清单学生签名归还时间学生签名管理员签名（三）材
15、料的准备（四）团队分配的方案将学生分为5个小组，每个工作岛为1组，根据工作岛工位要求，每组6人，每 组指定1人为小组长、2人为材料管理员，材料管理员负责材料领取分发，小组长负责组织本组相关问题的计划、实施及讨论汇总，填写各组员工作任务实施所需文字材料的相关记录表。r还等什么?赶快决策出工作计划并实施它六、制定工作计划七、任务实施（一）为了更好的完成任务，你可能需要回答以下资讯（1）直流电动机按不同的励磁方式分为：、 和四种。一电动机常用的启动方法有两种:一旦是 ；二是：。（3） 直流电动机的调速方法有三种：一是， 二是，三是。（4）电枢回路串电阻调速的原理是：当电枢回路串接调速电阻器RP后，可
16、知电动机的转速变为，当电源电压U及 保持不变、增大RP完成了，仔细检查，客观评价，及时反馈时，则电阻压降Ia（Ra+RP）将增加，使电动机的转速n下降；反之转速则上升。（二）安装与调试并励直流电动机的基本控制线路1、设计要求（1）根据控制要求设计一台并励直流电动机的基本控制电路。控制要求： 设计一台直流电动机采用电枢回路串电阻二级启动控制线路； 线路中设有短路、过载、励磁绕组的失磁、欠压等保护装置； 电路设有二级启动电阻，在启动过程中分级短接启动电阻，然后转入全压运行; 根据设计的电路图配置相关电气元件； 合理布置和安装电气元件；(2)根据任务要求设计出安装与调试并励直流电动机的基本控制线路电
17、器布置图。(3)根据任务要求设计出安装与调试并励直流电动机的基本控制线路电气接线图。(1) 逐个检验电气设备和元件的规格和质量是否合格；(2) 正确选配导线的规格、导线通道类型和数量、接线端子板型号等；(3) 在控制板上安装电器元件，并在各电器元件附近做好与电路图上相同代号的标 记；(4) 按照控制板内布线的工艺要求进行布线和套编码套管；(5) 选择合理的导线走向，做好导线通道的支持准备，并安装控制板外部的所有电 器；(6) 进行控制箱外部布线，并在导线线头上套装与电路图相同线号的编码套管。对 于可移动的导线通道应放适当的余量，使金属软管在运动时不承受拉力，并按规定在通 道内放好备用导线；(7
18、) 检查电路的接线是否正确和接地通道是否具有连续性；(8) 各级熔断器的熔体是否符合要求，如不符合要求应予以更换；(9) 检查电动机的安装是否牢固，与生产机械传动装置的连接是否可靠；(10) 检测电动机及线路的绝缘电阻，安装或检修完毕后清理场地。3、通电调试(1) 通电空转试验时，应认真观察各电器元件、线路工作情况；(2) 通电带负载试验时，应认真观察各电器元件、线路的运行情况。4、注意事项(1) 不要漏接接地线。严禁采用金属软管作为接地通道；(2) 在导线通道内敷设的导线进行接线时，必须集中思想，做到查出一根导线，立 即套上编码套管，接上后再进行复验；(3) 在安装、调试过程中，工具、仪表的
19、使用应符合要求；(4) 通电操作时，必须严格遵守安全操作规程。八、任务评价(一)成果展示各小组派代表上台总结完成任务的过程中，学会了哪些技能，发现错误后如何改正， 并展示已接好的电路，在老师的监护下通电试验效果。并描述按下启动按钮SB1时的情 况。按下启动按钮SB1时的工作情况：其他小组提出的改进建议:(二)学生自我评估与总结(三) 小组评估与总结(四) 教师评估与总结(五) 各小组对工作岗位的“6S”处理在小组和教师都完成工作任务总结以后，各小组必须对自己的工作岗位进行“整理、 整顿、清扫、清洁、安全、素养”；归还所借的工量具和实习工件。（六）评价表表4-1-3 子任务1：掌握并励直流电动机
20、的基本控制线路评价表班级：小组：姓名：指导教师：.日期:亟评价项目评价标准评价依据评价方式一权重得分小计学生 自评 20%小组互评30%教师 评价 50%职业素养1、遵守企业规章制度、劳动纪律2、按时按质完成工作任务3、积极主动承担工作任务，勤学好问4、人身安全与设备安全5、工作岗位6S完成情况1、出勤2、工作态度3、劳动纪律4、团队协作精神0.3专业 能力1、理解并励直流电动机 的启动方法，掌握并励直 流电动机控制要求；2、学会并励直流电动机 的启动控制电路的设计 技巧和方法；3、能根据控制要求设计 出并励直流电动机的电 枢回路串电阻二级启动 控制电路图；4、能掌握相应电气元件 的布置和布线方法，对并 励直流电动机控制线路 进行安装；5、认真填写学材上的相 关资讯问答题。1、操作的准确性和 规范性2、工作页或项目技 术总结完成情况3、专业技能任务完 成情况0.5创新 能力1、在任务完成过程中能 提出自己的有一定见解 的方案2、在教学或生产管理上 提出建议，具有创新性1、方案的可行性及 意义2、建议的可行性0.2合计九、技能拓展利用前面所学的知识，设计出并励直流电动机采用改变主磁通调速的控制线路原理 图，并用文字描述其电路原理。
