CN215817968U - 一种小型直流电动机 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种小型直流电动机，包括电枢回路以及串联在所述电枢回路中的启动保护电路。所述启动保护电路包括：可变电阻，与外部控制系统连接；第一接触器，与所述可变电阻并联；时间继电器，与所述第一接触器连接。本公开提供的小型直流电动机启动的启动保护电路，通过在电枢回路中串入可变电阻，可以在电机的启动过程中将启动电流限制在某一允许值内，避免对相应线路及开关设备造成巨大的扰动及冲击，避免造成电路跳闸的事故，运行更加安全。

Description

一种小型直流电动机

技术领域

本公开涉及电机控制技术，尤其涉及一种小型直流电动机。

背景技术

电动机与人的生活息息相关，密不可分，工业生产中常用的两种电机类型为交流电机和直流电机。交流电动机因其运行可靠，成本低廉，应用范围广，更多的应用于工农业生产中。直流电动机因调速范围大，且易于控制，快速性能高，能适应频繁起动等优点，适用于大型精密机床、矿井卷扬机、电车等场所，或者为重要设备当做交流电机的备用电机。在发电厂中汽轮机润滑系统的事故油泵通常为小型直流电动机。

小型直流电动机的电枢回路电阻和电感都较小，而转动体具有一定的机械惯性。因此在实际使用时，当直流电机接通电源后，由于启动的初始阶段电枢转速及相应的反电动势都很小，导致启动电流可达到额定电流的15-20倍，这一超大的启动电流会使相应线路及开关设备受到巨大的扰动及冲击，经常会引起电路跳闸的事故，给运行造成较大的风险。

实用新型内容

有鉴于此，本公开的目的在于提出一种小型直流电动机，以解决或部分解决启动电流过大的问题。

基于上述目的，本公开提供了一种小型直流电动机，包括：连接在直流电源接线端子之间的电枢回路；串联在所述电枢回路中的启动保护电路，所述启动保护电路包括：

可变电阻，与外部控制系统连接；

第一接触器，与所述可变电阻并联；

可选地，所述启动保护电路还包括：时间继电器，与所述第一接触器连接。

可选地，还包括励磁回路，所述励磁回路包括连接在直流电源接线端子之间的励磁线圈，所述励磁线圈位于所述电枢回路中的电枢附近。

可选地，还包括检测回路，所述检测回路串联在所述可变电阻与所述直流电源接线端子中的正极接线端子之间。

可选地，所述检测回路包括依次并联的分流器、直流电流表、直流电流变送器。

可选地，所述分流器串联于所述可变电阻与所述直流电源接线端子中的正极接线端子之间，所述直流电流变送器与外部控制系统连接。

可选地，所述电枢回路还包括热继电器，所述热继电器的第一端与所述可变电阻连接，第二端与所述电枢的输入端连接，第三端与所述电枢的输出端连接，第四端与所述直流电源接线端子中的负极接线端子连接。

可选地，所述可变电阻与所述直流电源接线端子中的正极接线端子之间还连接有第一直流接触器，所述电枢的输出端与所述直流电源接线端子中的负极接线端子之间还连接有第二直流接触器。

从上面所述可以看出，本公开提供的小型直流电动机，通过在电枢回路中串入可变电阻，可以在电机的启动过程中将启动电流限制在某一允许值内，避免对相应线路及开关设备造成巨大的扰动及冲击，避免造成电路跳闸的事故，运行更加安全；同时，可通过调节可变电阻的电阻值来调整整个线路中的总电阻，进而可以根据实际情况调整启动电流的大小，既可以避免造成电路跳闸的事故，又可以保证电机的启动时间满足需求，并且灵活适用于各种不同的电机，灵活性高，适用范围广。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本公开实施例的小型直流电动机的电气原理图。

图1中的附图标记列表：1、检测回路；2、电枢回路；3、励磁回路；DC、直流电源；QF、直流断路器；KM1、第一直流接触器；KM2、第二直流接触器；KM3、第一接触器；R、可变电阻；FL、分流器；A、直流电流表；DLB、直流电流变送器；FR、热继电器。

具体实施方式

为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。

需要说明的是，除非另外定义，本公开实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

如图1所示，本公开提供了一种小型直流电动机，包括电枢回路2以及串联在所述电枢回路2中的启动保护电路。所述启动保护电路可以包括：

可变电阻R，与外部控制系统连接；

第一接触器KM3，与所述可变电阻R并联；

时间继电器，与所述第一接触器KM3连接。

具体的，所述电枢回路2包括连接在直流电源接线端子之间的电枢。所述小型直流电动机还可以包括励磁回路3，所述励磁回路3包括连接在直流电源接线端子之间的励磁线圈，所述励磁线圈位于所述电枢回路2中的电枢附近。实际工作时，所述电枢位于所述励磁线圈产生的磁场内。

所述可变电阻R与外部控制系统连接，外部控制系统用于调节可变电阻R的电阻值。电机起动前先把可变电阻R的电阻值调到最大，加上励磁电压，保持励磁电流为额定值不变，再接通电枢电源，电机开始起动。随着转速的升高，外部控制系统控制可变电阻R的电阻值逐渐减小，直到全部切除。然后使用时间继电器控制第一接触器KM3闭合，第一接触器KM3将可变电阻R短接。

具体的，直流电机由定子(固定不动)与转子(旋转)两大部分组成，定子与转子之间有空隙，称为气隙。定子部分包括主磁极、换向极、电刷、机座等。主磁极的作用是产生气隙磁场，由铁心和励磁线圈构成。在励磁线圈中通入直流电流，形成磁场。转子部分包括电枢铁心、电枢绕组(即本公开所述的电枢)、换向器、转轴、风扇等。

直流电动机按规格大小可分为大型、中型和小型直流电动机。按照有关标准，电枢铁芯外径为990mm以上的电动机为大型直流电动机；电枢铁芯外径为368～990mm的电动机为中型直流电动机；中心高为400mm及以下或电枢铁芯外径为368mm及以下的电动机为小型直流电动机。

实际使用时，在小型直流电动机启动的瞬间，电机的转速和反电动势都为零，此时电枢回路2中的电流为最大。因此，使用本公开所述的启动保护电路，可以有效限制电枢回路2中的启动电流的大小，具体过程如下：

(1)根据小型直流电动机的额定电流的大小，计算适用于本电机的启动电流的大小。通常基于安全及启动时间的双重考虑，启动电流一般取额定电流的1.5-2.0倍。

(2)根据计算出的启动电流的大小，计算出适用于本电机的可变电阻R的计算电阻值，然后将本装置中的可变电阻R的电阻值调整为计算电阻值。

(3)开始启动前，第一接触器处于断开状态，且将可变电阻R的阻值调到最大。接通励磁回路3的电源，加上励磁电压，保持励磁电流为额定值不变，再接通电枢回路2的电源。电枢回路2在开始通电即小型直流电动机启动的瞬间，电机的转速和反电动势都为零，此时电枢回路2中的电流为最大，启动的最大电流为

其中I_st为启动的最大电流，R_a为电枢回路2中的电阻，R为可变电阻R的电阻值，U_N为电枢回路2中的总电压。

在通电的瞬间，励磁回路3中励磁线圈通电后产生磁场，由于电枢位于励磁线圈产生的磁场中，因此通电的电枢会在磁场的作用下产生转动的力，进而电枢开始转动，此时电动机开始转动。

(4)电动机转动起来以后，随着转速和反电动势的增加，启动电流将逐渐减小，此时可以逐渐减小可变电阻R的电阻值，经过一段的启动时间后，转速及反电动势均增加到预先设定的值，此时启动电流也已减小到预先设定的值，不会对相应线路及开关设备造成巨大的扰动及冲击，也不会造成电路跳闸的事故。此时，通过时间继电器将所述第一接触器KM3闭合，闭合的第一接触器KM3将可变电阻R短接，此时电路中的总电阻减小，电流增大，但是不会增大到冲击电路的程度。

因此通过在电枢回路2中串入可变电阻R，可以在电机的启动过程中将启动电流限制在某一允许值内，避免对相应线路及开关设备造成巨大的扰动及冲击，避免造成电路跳闸的事故，运行更加安全；同时，可通过调节可变电阻R的电阻值来调整整个线路中的总电阻，进而可以根据实际情况调整启动电流的大小，既可以避免造成电路跳闸的事故，又可以保证电机的启动时间满足需求，并且灵活适用于各种不同的电机，灵活性高，适用范围广。

可变电阻R的加入不仅仅可用于新设备的安装，对于运行电厂直流设备电机启动跳闸、启动时间不满足要求等故障也提供了一种解决方法。

同时，在电机的启动电流降低到安全范围内后，将可变电阻R短接，使得电枢回路2中不再串接可变电阻R，避免电枢回路2长期串接较大电阻而引起较大的能量损耗。

另外，本公开中通过时间继电器来控制第一接触器KM3的打开和闭合，通过给时间继电器设置特定的时间进而控制第一接触器KM3在特定的时间打开或闭合，使得电机的启动时间可以满足启动的需求，不会造成启动时间过长的情况出现。

实际应用中，在电枢电路中串联的电阻如果选择不当会造成很大的影响，如果电阻过小则会造成启动电流过大，在电机启动时造成跳闸；如果电阻过大则会造成电机的启动时间不满足要求。因此，在电枢回路2中加入可变电阻R，通过调节可变电阻R的电阻值来调整整个线路中的总电阻，进而可以根据实际情况调整启动电流的大小，既可以避免造成电路跳闸的事故，又可以保证电机的启动时间满足需求。

对于无需均匀、平滑的无级调速的小型直流电机(如直流润滑油泵电机)，只需满足在启动时将启动电流控制在一定范围之内，避免电流过大造成电机损坏或空开跳闸，在规定时间内使得电机达到额定转速即可。

在一些实施例中，该小型直流电动机还包括检测回路1，所述检测回路1包括依次并联的分流器FL、直流电流表A、直流电流变送器DLB，所述分流器FL串联于所述可变电阻R与所述直流电源DC正极接线端子之间，所述直流电流变送器DLB与外部控制系统连接。

具体的，所述检测回路1用于检测电枢回路2中的电流，所述直流电流变送器DLB可以直接将被测电枢回路2中的电流转换成按线性比例输出的DC4-20mA恒流环标准信号，连续输送到外部控制系统(例如计算机或显示仪表)。

通过检测回路1的设置使得相关人员通过外部控制系统即可迅速查看电枢回路2中当前电流的大小，进而使得整个装置的自动化程度更高。

在一些实施例中，所述电枢回路2还包括热继电器FR，所述热继电器FR的第一端与所述可变电阻R连接，第二端与所述电枢的输入端连接，第三端与所述电枢的输出端连接，第四端与所述直流电源DC负极接线端子连接。

具体的，所述热继电器FR对电枢回路2起到保护的作用。当电枢回路2中电流过大产生的热量太多时，热继电器FR自动将电枢回路2断开，进而保护电路，使得整个电路及电机的使用更加安全。

在一些实施例中，所述可变电阻R与所述直流电源DC正极接线端子之间还连接有第一直流接触器KM1，所述电枢的输出端与所述直流电源DC负极接线端子之间还连接有第二直流接触器KM2。

具体的，第一直流接触器KM1、第二直流接触器KM2的设置，使得整个电枢回路2与电源的连接更加方便，操作更加简单。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本公开的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本公开的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。

本公开的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种小型直流电动机，包括：

连接在直流电源接线端子之间的电枢回路；

串联在所述电枢回路中的启动保护电路，

其特征在于，所述启动保护电路包括：

可变电阻，与外部控制系统连接；

第一接触器，与所述可变电阻并联。

2.根据权利要求1所述的小型直流电动机，其特征在于，所述启动保护电路还包括：与所述第一接触器连接的时间继电器。

3.根据权利要求1或2所述的小型直流电动机，其特征在于，还包括连接在所述直流电源接线端子之间的励磁回路，所述励磁回路包括励磁线圈，所述励磁线圈位于所述电枢回路中的电枢附近。

4.根据权利要求1或2所述的小型直流电动机，其特征在于，还包括检测回路，所述检测回路串联在所述可变电阻与所述直流电源接线端子中的正极接线端子之间。

5.根据权利要求4所述的小型直流电动机，其特征在于，所述检测回路与所述外部控制系统连接。

6.根据权利要求1或2所述的小型直流电动机，其特征在于，所述电枢回路中包括热继电器，所述热继电器的第一端与所述可变电阻连接，第二端与所述电枢回路中的电枢的输入端连接，第三端与所述电枢的输出端连接，第四端与所述直流电源接线端子中的负极接线端子连接。

7.根据权利要求1或2所述的小型直流电动机，其特征在于，还包括：

第一直流接触器，串联在所述可变电阻与所述直流电源接线端子中的正极接线端子之间；

第二直流接触器，串联在所述电枢回路中的电枢的输出端与所述直流电源接线端子中的负极接线端子之间。

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