直流他励电动机的制动特性

1、35 直流他励电动机的制动特性直流他励电动机的制动特性 1制动与启动制动与启动 启动：施电于电动机使电动机速度启动：施电于电动机使电动机速度从静止加速到某一稳定转速从静止加速到某一稳定转速的一种运动状态；的一种运动状态； 制动：电动机脱离电网则是使电动机速度是制动：电动机脱离电网则是使电动机速度是从某一稳定转速开从某一稳定转速开始减速到停止始减速到停止或是或是限制位能负载下降速度限制位能负载下降速度的一种运转状态。的一种运转状态。 2. . 制动与自然停车制动与自然停车 1）自然停车：电动机脱离电网，）自然停车：电动机脱离电网，靠很小的摩擦阻转矩消耗机靠很小的摩擦阻转矩消耗机械能使转速慢慢下降

2、械能使转速慢慢下降，直到转速为零而停车。这种停车过程需时较，直到转速为零而停车。这种停车过程需时较长，不能满足生产机械快速停车的要求；长，不能满足生产机械快速停车的要求； 2）制动：电动机脱离电网，）制动：电动机脱离电网，外加阻力转矩使电动机迅速停车外加阻力转矩使电动机迅速停车。为了提高生产效率，保证产品质量，需要加快停车过程，实现准确为了提高生产效率，保证产品质量，需要加快停车过程，实现准确停车等，要求电动机运行在制动状态，常简称为电动机的制动。停车等，要求电动机运行在制动状态，常简称为电动机的制动。3. . 电动机的两种工作状态电动机的两种工作状态 1) 电动状态：电动状态：，0LM TT

3、MT 为拖动转矩为拖动转矩 LT为阻转矩为阻转矩 电动机的作用是将电动机的作用是将电能转换机械能。故称电能转换机械能。故称这种状态为这种状态为电动状态电动状态。 2）制动状态：）制动状态：，0)(LM TTMT为阻转矩为阻转矩 LT为拖动转矩为拖动转矩 电动机的作用是吸收或消耗重物的机械能。故称电动机的这种电动机的作用是吸收或消耗重物的机械能。故称电动机的这种工作状态为工作状态为制动状态制动状态。4. . 电动机工作在制动状态下的两种情况电动机工作在制动状态下的两种情况 1）使转速迅速减速到停止；）使转速迅速减速到停止； 2）限制位能负载的下降速度。）限制位能负载的下降速度。 一、反接制动一、

4、反接制动 反接制动具有如下特点：反接制动具有如下特点： 1）电动机的外加电枢电压）电动机的外加电枢电压U与感应电动势与感应电动势E的方向在外界的作的方向在外界的作用下由相反变为相同；用下由相反变为相同； 2）电动机的输出转矩）电动机的输出转矩TM与转速与转速n的方向相反。的方向相反。 在反接制动中，把在反接制动中，把改变电枢电压改变电枢电压U的方向的方向所产生的反接制动称所产生的反接制动称为为电源反接制动电源反接制动；而把；而把改变电枢电动势改变电枢电动势E的方向的方向所产生的反接制动所产生的反接制动称为称为倒拉反接制动倒拉反接制动。 aaRIEU 1电源反接制动电源反接制动 设电动机外加电枢

5、电压的参考方向为图中所示。设电动机外加电枢电压的参考方向为图中所示。 当电压的实际方向与参考方向相同时，电动机的机械特性为当电压的实际方向与参考方向相同时，电动机的机械特性为 TKKRKUn2meae 当电压的实际方向与参考方向相相反时，电动机的机械特性为当电压的实际方向与参考方向相相反时，电动机的机械特性为 TKKRRKUn2meadae 其特性曲线分别如图（其特性曲线分别如图（b）中的曲线）中的曲线1和曲线和曲线2所示。所示。 a点点：当电动机稳速运行在第一象限中特性曲线：当电动机稳速运行在第一象限中特性曲线1的的a点时：点时： bc段：段： n0，Tm0反接制动状态。反接制动状态。n0，

6、Tm0电动电动 注意注意:由于在反接制动期间，电枢感应电动势和电源电压是串由于在反接制动期间，电枢感应电动势和电源电压是串联相加的，因此，为了限制电枢电流联相加的，因此，为了限制电枢电流 ，电动机的电枢电路中必须串，电动机的电枢电路中必须串接足够大的限流电阻。接足够大的限流电阻。 电源反接制动一般应用在生产机械要求迅速减速、停车和反向电源反接制动一般应用在生产机械要求迅速减速、停车和反向的场合以及要求经常正反转的机械上。的场合以及要求经常正反转的机械上。 思考：如果是位能负载，思考：如果是位能负载，C点之后电动机的运行状态如何？点之后电动机的运行状态如何？ 2倒拉反接制动倒拉反接制动 电动机固

7、有机械特性和电枢回路串接电阻和曲线电动机固有机械特性和电枢回路串接电阻和曲线2所示。所示。 现电动机驱动位能负载转矩，机械特性如图（现电动机驱动位能负载转矩，机械特性如图（b）中的曲线）中的曲线3所所示。示。 a点点：重物匀速上升。：重物匀速上升。 Tm0，n0，电动机工作在电动状态电动机工作在电动状态。 cd段段：Tm0，n0，电动机工作在，电动机工作在电动状态电动状态。 由于电动机的输出转矩小于负载转矩，转速沿着曲线由于电动机的输出转矩小于负载转矩，转速沿着曲线2下降。下降。 db段段：当转速下降到：当转速下降到0时，由于电动机的输出转矩时，由于电动机的输出转矩TM仍然小仍然小于负载转矩于

8、负载转矩TL，所以，在位能负载的作用下，电动机反向启动，直，所以，在位能负载的作用下，电动机反向启动，直到平衡点到平衡点d而稳定运行。电动机匀速下放重物。而稳定运行。电动机匀速下放重物。 电动机在电动机在db段：段： Tm0，nTr ，前进时速度，前进时速度n 为正。为正。 电车由直流电动机拖动，电车由直流电动机拖动，机械特性如图所示：机械特性如图所示： 匀速走平路时（匀速走平路时（a点）：点）：输出转矩输出转矩TM用来克服负载转用来克服负载转矩矩Tr 。 在在an0段：段：TM与与n的方向相同，故为电动状态。的方向相同，故为电动状态。 在在n0b段：段：TM与与n的方向相反，且工作速度大于理

9、想空载转速，的方向相反，且工作速度大于理想空载转速，故电动机工作在反馈制动状态。故电动机工作在反馈制动状态。2电枢电压突然下降时的反馈制动电枢电压突然下降时的反馈制动 设当电动机的电枢外加电压为设当电动机的电枢外加电压为U1和和U2，且，且 U1U2时的机械特性时的机械特性如图所示：如图所示： 若电动机工作在若电动机工作在A点时将点时将电枢电压突然降低为电枢电压突然降低为U2，电动，电动机的机械特性变为曲线机的机械特性变为曲线2，由，由于机械惯性，工作点由于机械惯性，工作点由A转换转换到到B点。此时点。此时-TM-TL0 ，电动，电动机的转速在机的转速在TM、TL的共同的作的共同的作用下沿着曲

10、线用下沿着曲线2下降直到新的下降直到新的平衡点平衡点D。 在在BC段，转速段，转速n与转矩与转矩TM的方向相反，运行速度大于空载转的方向相反，运行速度大于空载转速速n02，故为，故为反馈制动状态。反馈制动状态。三、能耗制动三、能耗制动 电阻越小，产生的反向电流越大，制动越快。电阻越小，产生的反向电流越大，制动越快。 当切断电源接入电阻后，工作点由当切断电源接入电阻后，工作点由a点转到点转到b点。点。 bo段：段：Tm0，能耗制动。，能耗制动。三、能耗制动三、能耗制动 能耗制动的优点：能耗制动的优点： 1）不像电源反接制动那样存在着电动机反向启动的危险。）不像电源反接制动那样存在着电动机反向启动

11、的危险。 2）下放重物时不会出现倒拉反接制动那样因对）下放重物时不会出现倒拉反接制动那样因对TL的大小的大小估计错误而引起重物上升的事故，运行速度也较反接制动估计错误而引起重物上升的事故，运行速度也较反接制动稳定。稳定。四四.例题分析例题分析例例3-2 Z2-22型并励电动机，额定功率型并励电动机，额定功率PN=2.2kW，额定电压，额定电压UN=220V，额定电流，额定电流IN=12.2A，额定转速，额定转速nN=3000r/min，最，最大励磁功率大励磁功率PfN=68.2W。试求：试求：（1）最大励磁电流）最大励磁电流IaN；（2）额定运行时的电枢电流）额定运行时的电枢电流IaN；（3）

12、额定转矩）额定转矩TN；（4）额定运行时的效率）额定运行时的效率N。（2）额定运行时的电枢电流）额定运行时的电枢电流 （3）额定转矩）额定转矩 （4）额定运行时的效率）额定运行时的效率 AAIIIfNNaN89.11)31. 02 .12(mNmNnPTNNN730001022.255.955.93%82%1002 .12220102 . 2%100%100)()(31NNNNNIUPPPN从电源输入的电功率额定输入功率轴上输出的机械功率额定输出功率AAUPINfNfN31.02202.68解：（解：（1）最大励磁电流）最大励磁电流例例3-5 一台直流他励电动机，其额定数据如下：一台直流他励电

13、动机，其额定数据如下：PN=2.2KW，UN=220V，IN=12.4A，Ra=1.7，nN=1500r/min，如果这台，如果这台电动机在额定转矩下运行，试求：电动机在额定转矩下运行，试求：（1）电动机的电枢电压降至）电动机的电枢电压降至180V时，电动机的转速是多少？时，电动机的转速是多少？（2）励磁）励磁If=0.8IfN（即磁通（即磁通=0.8N）时，电动机的转速）时，电动机的转速是多少？是多少？（3）电枢回路串入附加电阻）电枢回路串入附加电阻Rad=2时，电动机的转速是多时，电动机的转速是多少？少？解：运用机械特性表示式解：运用机械特性表示式 即可求出上述即可求出上述几种条件下的转速

14、几种条件下的转速n。题中三种条件下的转矩。题中三种条件下的转矩T是相同的，在是相同的，在忽略了损耗的情况下忽略了损耗的情况下:TKKRKUnteae2mNmNnPTTNNN141500102 . 255. 955. 93（1）此时）此时U=180V，Ra=1.711min/13. 0min/15007 . 14 .12220rVrVnRIUKKNNaNNeeAmNAmNKKKeNtt/24.1/13.055.955.91122min/16. 0min/24. 113. 0rmNrmNKKKKNtetemin/1236min/1416.07 .113.01802rrTKKRKUnNteaNe故故 （2）此时）此时U= UN=220V，Ra=1.7min/1 . 0min/13. 08 . 08 . 01rVrVKKNee而而 AmNAmNKKet/99. 0/1 . 055. 955. 9112min/099. 0min/9