他励直流电动机的制动

#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、III象限。在第I象限：n>0、T>0,称为正向电动。在第HI象限：n<0、T<0,称为反向电动。故电动机制动时，机械特性一定在H、W象限。2．由于电力拖动系统的稳定工作点是负载特性与机械特性的交点，而任何负载特性都不会出现在第H象限，系统不会在第H象限有稳态运行点，因此凡第H象限即n>0、T<0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n<0、T>0,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一/"+R）或：n=U—£+RtC。 C。9.55（C。）2eN eN eN假设要计算电流或所串电阻的大小，由上式移项即可： I二U二J二U一。，n"aR+RR+Rac ac其中：由于是他励机，故C。是常数不变。 R=U二三—R=U一可1一ReN cI a I 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=—R±±t可见，是过原点的直线。CC。2eTN电机由于惯性n>0不变、E>0a不变，由电流方程可知Ia电流反向，T=C。I<0TNa-^-<0,即电流由E产生，R+R aac故工作点以转速nA进入第^象限B点，即进入制动过程。在制动过程：EaIa=PM=TQ<0,由电流方程可知，其大小EI=12(r+R)，即电磁功率由转

aaaa子动能输入，全部消耗在电枢回路电阻上，故称为能耗制动。假设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。假设电机带位能性负载，当转速降到0时，重物会拖着电机反转，Ia、T也同时反向，进入第“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：R=0一。NnB-R。c -I aB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=—UN<0,机械特性方程变为：口=二幺一£+RT，电机由于惯性n>0不变、C^ 9.55(CG)2eN eNE>0不变，由电流方程可知/二—J-Eq<0,即电流a aR+Rac反向，T=CaI<0，故以nA点转速进入第^象限TNa AB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：EaIa=PM=TQ<0，但Pi=UNIa>。,由电流方程可知，其大小U由电流方程可知，其大小UNIa+EaIa=12(R+R)

aac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。假设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|T|>|TJ,假设不马上切除电源，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=-U代入电阻方程可计算应外串的电阻值：R=-U1可二一R,显然，在限制电流Nc -I aBIB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E=C0n可知，由于他励机C*是常数，故转速反向就是电势反向。ae eN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n0不变、斜率增大，稳态工作点变为B，提升重物速度下降，如图。假设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。假设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=院—£+RT可知，假设C* 9.55(C0)2eNeN所串Rc足够大，则n<0,稳态工作点进入第“象限如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n<0、E<0,由电流方a程可知：I二UN(―E?>0,T=c*I>0，故EI=PK=TQ<0，但P=UnJ>0,据电流aR+R T*Na aaM 1Naac方程：UI+EI=12(R+R)，即由转子动能输入的电磁功率和由定子输入的电功率，全Naaaaac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n<0、n0>0;而电压反接n>0、no<0(no=二UN);且电势反接是制动运行，而电压反接只能是制动过程。0 0C*eN三．回馈制动当电动机拖着位能性负载进行电压反接制动，假设转速制动到零时不切断电枢电源，则电时机反向起动，进入反向电动运行，即电机以电动状态下放重物。但负载特性在第III象限与机械特性没有交点，电机转速在电磁转矩和重物转矩共同作用下迅速升高，直至n>n，进入第“象限制动运行，稳态工作点为C。此时，由于E=c*n>U=c*n，0 aeNNeN0电流及转矩再次反向，I=—"―E)>0、T>0,a R＋Rac由于u=—UN<0、n<0、Ea<0,故EaIa=PM=TQ<0,P1=UNIa<0,功率流程图如图。可见是从转子输入电磁功率、从定子回馈电功率给电网，故这种制动称为〔反向〕回馈制动运行，用于以较高的速度下放重物。由机械特性曲线可见：电枢外串电阻越大转速越高，故通常不外串电阻，令电机在固有机械特性曲线下放重物。当电机运行在第H象限n>0、口0>0,且n