课件-直流电动机制动

1、第三节第三节 他励直流电动机的制动他励直流电动机的制动直流电动机的运行状态可分为电动状态及制动状态。直流电动机的运行状态可分为电动状态及制动状态。一、概述一、概述11.电动状态电动状态（电动机运行时的基本工作状态）电动机运行时的基本工作状态） 特点特点：转矩转矩T与与转速转速n方向方向相同，相同，T为拖动转矩；为拖动转矩；输入输入电能，电能，输出输出机械能（机械能（Ia 与与Ea 方向方向相反）；相反）； 机械特性在直角坐标的第一、机械特性在直角坐标的第一、 三象限。三象限。2.制动状态制动状态特点特点：转矩转矩T与与转速转速n方向方向相反，相反， T为制动性阻为制动性阻转矩；转矩； Ia 与

2、与Ea 方向相同方向相同，机械能转化为电能，机械能转化为电能，该电能消耗在电阻上，或回馈电网；该电能消耗在电阻上，或回馈电网； 机械特性在直角坐标的第二、四象限。机械特性在直角坐标的第二、四象限。复习前一堂课的起动（列出运动方程）：复习前一堂课的起动（列出运动方程）： 23.制动制动作用（目的）作用（目的）： 它可以维持恒速运动（对位能性恒转矩负载），如起重它可以维持恒速运动（对位能性恒转矩负载），如起重类机械等速下放重物。列车等速下坡等。类机械等速下放重物。列车等速下坡等。 也可以用于使拖动系统减速或停车。也可以用于使拖动系统减速或停车。4.制动制动定义（原理）：定义（原理）： 指通过某种方

3、法产生一个与指通过某种方法产生一个与拖动系统转向相反拖动系统转向相反的的阻转矩阻转矩以以阻止系统运动的过程。阻止系统运动的过程。实现制动的方法？实现制动的方法？3制动的需求因素分析制动的需求因素分析直流电机正常工作时，出现制动状态情况分析如下：直流电机正常工作时，出现制动状态情况分析如下：(1)(1)要求停车要求停车 切断电枢电源，自由停车，或小容量电机切断电源，机械抱闸，切断电枢电源，自由停车，或小容量电机切断电源，机械抱闸，帮助停车。帮助停车。(2) (2) 降速过程中：降速过程中： 在降压调速幅度比较大时，降速过程中要经过制动状态。在降压调速幅度比较大时，降速过程中要经过制动状态。(3)

4、 (3) 提升机构下放重物提升机构下放重物 提升机构下放重物时，电动机要处于制动状态。提升机构下放重物时，电动机要处于制动状态。(4) (4) 反转反转 电动机从正转变为反转，首先要制动停车，然后才能反向起动电动机从正转变为反转，首先要制动停车，然后才能反向起动4二、制动方法（广义）二、制动方法（广义） 1）自由停车法）自由停车法： 2）机械）机械制动法（即刹车）制动法（即刹车） 3）电气）电气制动制动 是使电动机变发电机将系统的机械能或位是使电动机变发电机将系统的机械能或位能负载的位能转变为电能，消耗在电枢电能负载的位能转变为电能，消耗在电枢电路的总电阻或回馈电网路的总电阻或回馈电网。 -重

5、点内容重点内容5三、直流电动机的电气制动三、直流电动机的电气制动A、能耗制动能耗制动定义（方法）定义（方法）: : 能耗制动能耗制动是指是指将将机械轴上的动能或势能转换而来的机械轴上的动能或势能转换而来的电能电能通过电通过电枢回路的外串枢回路的外串电阻电阻发热消耗发热消耗的一种制动方式的一种制动方式。67能耗制动能耗制动 电动状态能耗制动1)电路图电路图2)制动制动操作操作：切除电源，同时在电枢回路中串入电阻切除电源，同时在电枢回路中串入电阻Rz。3)过程过程 分析分析开始制动时，由于惯性，开始制动时，由于惯性，n的方向不变的方向不变 Ea方向不变方向不变U=0Ia反向（由反向（由Ea产生），

6、而磁通方向不变产生），而磁通方向不变T反向，使反向，使T与与n方向相反方向相反制动制动4)特点特点： U=0,R=Ra+RZ思考：电阻思考：电阻Rz的作用？电阻阻的作用？电阻阻值对系统的影响？值对系统的影响？85）能耗制动时的机械特性为：）能耗制动时的机械特性为：TTCCRRnNTeza02ZaRR CBn0naRA0ZTemT电动机状态工作点制动瞬间工作点制动过程工作段电动机拖动反抗性负载，电机停转。若电动机带位能性负载,稳定工作点1naNezaICRRn 可见，能耗制动时的机械特性是一条经过原点、位于第二、可见，能耗制动时的机械特性是一条经过原点、位于第二、四象限的直线。四象限的直线。9如

7、果按最大制动电流不超如果按最大制动电流不超 倍来选择倍来选择 NI2则则zaRR NNNNIUIE22zRaNNRIU26）参数计算：（电阻）参数计算：（电阻Rz） 能耗制动过程中，起始制动转矩的大小与外接制动电阻能耗制动过程中，起始制动转矩的大小与外接制动电阻Rz的的大小有关。大小有关。 外接制动电阻越大，制动转矩越小，制动过程越缓慢，但电外接制动电阻越大，制动转矩越小，制动过程越缓慢，但电机不易过热；机不易过热； 反之外接电阻越小，则制动转矩越大，制动过程越快。反之外接电阻越小，则制动转矩越大，制动过程越快。 但制动电阻的最小值受到电动机过载能力的限制，因此在能但制动电阻的最小值受到电动机

8、过载能力的限制，因此在能耗制动过程中，耗制动过程中， 应将制动瞬间的电流应将制动瞬间的电流 （即最大制动电流（即最大制动电流Imax） 限限制在允许的范围内，制在允许的范围内， 即应按下式选择电阻即应按下式选择电阻1zaRR 2zaRR 21ZZRRT1T2Tn10电动机带位能负载时的能耗制动电路图电动机的运行点从电动机的运行点从ABO，其中，其中BO是能是能耗制动过程（与拖动反抗耗制动过程（与拖动反抗性负载时完全一样）。性负载时完全一样）。在在O点（点（T =0，n=0）时，）时，停止提升。停止提升。此时如果不采用其他办法此时如果不采用其他办法停车，则系统将在位能性停车，则系统将在位能性负载

9、转矩负载转矩Tz作用下开始反作用下开始反转（即下放重物），系统转（即下放重物），系统进入四象限。进入四象限。7)若他励直流电动机拖动恒转矩位能性负载若他励直流电动机拖动恒转矩位能性负载原运行于电动状态的原运行于电动状态的A点，点，以转速以转速nA提升重物。现采提升重物。现采用能耗制动，如右图用能耗制动，如右图.118）能耗制动的能量关系）能耗制动的能量关系 制动运行时，电机靠生产机械的惯性力的拖动而发电，制动运行时，电机靠生产机械的惯性力的拖动而发电，将生产机械储存的动能转换成电能，消耗在电阻上，直到电将生产机械储存的动能转换成电能，消耗在电阻上，直到电机停止转动。机停止转动。)(2zaaaa

10、RRIIE9) 能耗制动的应用既优缺点能耗制动的应用既优缺点 能耗制动的线路简单、经济、安全；能耗制动的线路简单、经济、安全； 用于反抗性负载可实现准确停车；用于反抗性负载可实现准确停车； 用于位能性负载，可下放重物。用于位能性负载，可下放重物。 但在制动过程中，随着转速的下降，制动转矩随之减小，但在制动过程中，随着转速的下降，制动转矩随之减小，制动效果变差，为使电机更快停车，可在转速降到一定程度时，制动效果变差，为使电机更快停车，可在转速降到一定程度时，切除一部分电阻，使制动转矩增大，从而加强制动作用。切除一部分电阻，使制动转矩增大，从而加强制动作用。 12电动机带位能负载时的能耗制动电路图

11、（一）转速反向的反接制动（一）转速反向的反接制动 转速反向的反接制动特性方程式为转速反向的反接制动特性方程式为 电枢电路的电压平衡方程式变为电枢电路的电压平衡方程式变为 aaaaEUEURRI)()(TCCRRnnTea20他励直流电动机拖动位能性负载，如起重机下放重物时，若他励直流电动机拖动位能性负载，如起重机下放重物时，若在电在电枢回路串入大电阻，致使电磁转矩小于负载转矩，枢回路串入大电阻，致使电磁转矩小于负载转矩，这样电机将被这样电机将被制动减速，并被负载反拖进入第制动减速，并被负载反拖进入第象限运行。象限运行。特点：特点： 较大，使较大，使RZstTT0 (n为负）为负）二、反接制动二

12、、反接制动 反接制动可用两种方法实现，即转速反向（用于位能负载）与反接制动可用两种方法实现，即转速反向（用于位能负载）与 电枢反接（一般用于反抗性负载）。电枢反接（一般用于反抗性负载）。13 转速反向的反接制动的机械特性曲线就是电动状态时电枢串转速反向的反接制动的机械特性曲线就是电动状态时电枢串电阻时的人为特性在第四象限的部分。电阻时的人为特性在第四象限的部分。只适用于位能性恒转矩负载。只适用于位能性恒转矩负载。RRaCBn0naRA0ZTTBTDstT电枢回路串入较大电电枢回路串入较大电阻阻 后特性曲线后特性曲线R正向电动状态正向电动状态提升重物提升重物(A A点点)负载作用下电负载作用下电

13、机反向旋转机反向旋转(下放重物下放重物)电机以稳定电机以稳定的转速下放的转速下放重物重物D点点14说明：说明：1）由曲线知，因）由曲线知，因 重物加速下放，直到重物加速下放，直到D点点 时，获得稳速下放（一般时，获得稳速下放（一般 ）ZstTTZTT 0nn 2）由于）由于REUa,2UN可达到必须较大，限制必须较大，限制 ，同时保证同时保证ZstTTaIaaaaaIEUIRRI)(2上式表明，上式表明， 与与 两者之和消耗在电枢电路的电阻两者之和消耗在电枢电路的电阻 上。上。 aUIaEIRRa3）由）由电网输入功率电网输入功率电磁功率电磁功率15（二）电枢反接的反接制动（二）电枢反接的反接

14、制动 1K2K3K断开断开 和和 ， 接通接通 和和4KRREURREUIaaaaa电枢反接的反接制动电路图1）方法：）方法：将正在运行的电机电枢绕组两端换接到电源上，将正在运行的电机电枢绕组两端换接到电源上，同时串入制动电阻同时串入制动电阻 。RU00 (T反向）反向）2)特点：特点： U0RRRa16TCCRRnnTea203）机械特性：）机械特性：电枢反接的反接制动机械特性是一条过电枢反接的反接制动机械特性是一条过-n0 的直线，在第二象的直线，在第二象限部分限部分(BC段段)。（。（n为正，为正，T为负）为负）RRaCBn0naRA0ZTTZT0nD说明：说明：若制动到若制动到0后，不

15、切断电源，后，不切断电源，则电机进入反向电动。则电机进入反向电动。对位能性负载稳定运行于对位能性负载稳定运行于E点点对反抗性负载稳定运行于对反抗性负载稳定运行于D点点E17一般要求最大制动电流也不超过一般要求最大制动电流也不超过 N2IRaRIUNNR4)电枢反接制动电阻电枢反接制动电阻 的计算的计算RREURREUIaaaaaN2IzRaNNRIU2能耗制动中能耗制动中R电枢反接制动比能耗制动陡得多，制电枢反接制动比能耗制动陡得多，制动转矩比较大动转矩比较大,比能耗更强烈，更快。比能耗更强烈，更快。-TzTnR 在频繁正、反转的电力拖动自动控制系统中在频繁正、反转的电力拖动自动控制系统中,常采用这种先反接制动常采用这种先反接制动停车停车,接着自动反向起动的运行方式接着自动反向起动的运行方式,以达到迅速制动并反转的目的。以达到迅速制动并反转的目的。18(三三)两种反接制动的异同点两种反接制动的异同点共同点共同点：能量关系相同。：能量关系相同。不同点不同点：电枢反接制动特性位于第二象限，制动转矩大，制：电枢反接制动特性位于第二象限，制动转矩大，制动效果好；动效果好； 转速反向反接制动特性位于第四象限，机械能来自转速反向反接制动特性位于第四象限，机械能来自负载的位能，不