他励直流电动机的制动

1、他励直流电动机的制动作者:日期:2他励直流电动机的制动电力拖动系统的制动就是产生一个与转速方向相反的制动力矩，使电动机停车或限 速运行。这个制动力矩可由摩擦力产生、可由机械抱闸产生、甚至可用人力产生，但我 们现讨论的是电气制动：即制动转矩由电动机本身产生。因此： 电动：电磁转矩T与n同向，T是驱动转矩 制动：电磁转矩T与n反向，T是制动转矩1由直流电动机的机械特性可知，T与n同向时，机械特性在I、皿象限。在第I象限：n0、T0，称为正向电动。在第皿象限：*0、T0、T0时的制动仅是一个过渡过程，称为制动过程。第H象限的制动仅可用于令拖动系统减速停 车。只有位能性负载如起重机拖动的重物，才会出现

2、在第W象限，故电动机只有拖动位能性负载才可能以制动状态稳定运行，称为制动运行。此时n0,电机以稳定的速度下降重物。故第W象限的制动用于限速下放重物，阻止重物以自由落体速度下降。根据电动机制动转矩产生的方法不同，就称为不同的制动方法。讨论各种不同的制动方法所用的都是同一个公式，只是根据不同的制动情况代入不同的数据就行了，应依靠机械特性曲线帮助判断应代入的数据及其正负。机械特性公式：n= u -(Ra+ Re) 或：n =- - Ce%C?NRa+ ReT9.55(Ce N)2若要计算电流或所串电阻的大小，由上式移项即可：.u - Eau C N nI a _Ra+ ReRa&其中：由于是他励机，

3、故Ce N是常数不变。R _U -Ea R _U -Ce in RRc%Ra1 a1 a能耗制动实现：设电动机正在固有机械特性上正向电动运行，工作点A。把电枢从电网上拉下，通过电阻 Rc自成回路， 如图。此时，由于U = 0机械特性方程变为：n= Ra+ R2 tCeC神 n可见，是过原点的直线。电机由于惯性 n0不变、Ea0 不变，由电流方程可知la 乩0,即电流由Ea产生，&+ Rc电流反向，T = Ct Nla0，故工作点以转速nA进入第H象 限B点，即进入制动过程。在制动过程：Eala= Pm = T Q 0, 由电流方程可知，其大小Eala= l；(Ra Rc)，即电磁功率由转 子动

4、能输入，全部消耗在电枢回路电阻上，故称为能耗制动。若电机所带为反抗性机械负载，则系统沿着机械特性降速，当转速降到0动能消耗完毕，拖动系统停 转，这就是利用能耗制动过程实现拖动系统快速停车。若电机带位能性负载，当转速降到 0时，重物会拖着电机反转，la、T也同时反向，进入第W象限制动 运行，最后稳定运行在负载特性和机械特性的交点 C, 以nc速度稳态下放重物。电枢回路串Rc的目的是为了限制制动开始时即 B点的电流，把规定的限制电流及 U = 0代入电阻方程可计算应外串的电阻值：Rc二口匹一 Ra。T B直流电动机的能耗制动从概念、实现到用途都跟异步电动机的能耗制动一样，所不同 的是异步电动机没有

5、一个固定的直流他励磁场，只好在把电枢从电网上拉下来、串进一 个大电阻的同时，要接到一个直流电源上。由下面的讨论可以看到，其它各种制动方法 也都是与异步电动机的制动方法一一对应的。二. 反接制动（一）。电压反接制动实现：电动机正在固有特性正向电动运行，工作点 A，把电枢两端通过电阻Rc反接到电源电压上，如图。此时，由于U = - Un0不变、Ce n 9.55（Ce n）Ea0不变，由电流方程可知la二Un Ea 0,即电流Ra+ Rc反向，T = cT Nia0,故以nA点转速进入第H象限 B点，即进入制动过程。由于这种制动是由电源电 压极性反接实现的，故称为电压反接制动。在制动过程：Eala

6、= Pm = TQ 0 ,由电流方程可知，其大小 5la + Eala=Rc），即由转子动能输入的电磁功率和由定子输入的电功率， 全部消耗在电枢回路电阻上了。其功率流程如图示。若电机所带为反抗性机械负载，则系统从 B点沿着 机械特性降速，当转速降到零时必须把电枢从电网上撤下 来，这就是利用电压反接制动过程实现拖动系统快速停车。 如果在n= 0点tTl|，若不马上切除电源，电机就会反向 起动，进入反向电动状态，稳态工作点为 D。电枢回路串Rc的目的也是为了限制制动开始时即 B点的电流，把规定的限制电流及 U=Un代入电阻方程可计算应外串的电阻值：Rc二Un 一Ce NnB -Ra，显然，在限制电

7、流Tbl B相同的情况下，电压反接制动需串的电阻比能耗制动几乎大一倍（二）电势（转速反向）反接制动由Ea= Ce n可知，由于他励机Ce N是常数，故转速反向就是电势反向 实现：设电动机拖动位能性负载正在固有特性正向电 动运行，即以速度nA提升重物。现在电枢回路串入电 阻Rc,则机械特性n不变、斜率增大，稳态工作点变 为B，提升重物速度下降，如图。若令电枢回路所串的 电阻使负载特性与机械特性的交点为 C,则可使重物停 在空中。若继续增大所串的电阻，电机就会被重物拖着 反转，由机械特性方程n = 出 -Ra+ Rc 2 T可知，若CN9.55（Ce%）所串Rc足够大，则n0,稳态工作点进入第W象

8、限如 D点，进入制动运行状态，由于这种制动是 T方向不变，n、Ea反向，故称电势反向或转速反向的反接制动。电势反接制动与电压反接制动的功率传递情况是相同的，由于n0、Ea0, “ CT N|a0,故 Ea Pm - 0,据电流方程：UNla + EaIa= l；（Ra RJ,即由转子动能输入的电磁功率和由定子输入的电功率，全部消耗在电枢回路电阻上了，与电压反接制动功率流程图完全一样，它们的共同之处都 是n与n0反向，故都称为反接制动。只不过电势反接是n0;而电压反接n0、non0,进入第W象限制动运行，稳态工作点为C。此时，由于Ea= Ce nUN二Ce n0,电流及转矩再次反向，la二Un -（-巳）0、T0,R+ Rc由于 U = Un0、n0、Ea0,故 Eala= Pm = T Q 0,Pl = UNla0、n00,且nn0时，称为 正向回馈制动，它出现在降压调速的过渡过程。如图： 电动机