他励直流电动机的电气制动.ppt

2.5 他励直流电动机的电气制动 电动机的制动分机械制动和电气制动两种，这里只讨论电气制动。所谓电气制动，就是指使电动机产生一个与转速方向相反的电磁转矩 ， 起到阻碍运动的作用。 电动机的制动有两方面的意义：一是使拖动系统迅速减速停车，这时的制动是指电动机从某一转速迅速减速到零的过程（包括只降低一段转速的过程）在制动过程中电动机的电磁转矩 起着制动的作用，从而缩短停车时间，以提高生产率；二是限制位能性负载的下降速度。这时的制动是指电动机处于某一稳定的制动运行状态，此时电动机的电磁转矩 起到与负载转矩相平衡的作用。 他励直流电动机的电气制动（续1） 例如起重机下放重物时，若不采取措施，由于重力作用，重物下降速度将越来越快，直到超过允许的安全下放速度。为防止这种情况发生，就可以采用电气机制动的方法，使电动机的电磁转矩与重物产生的负载转矩相平衡，从而使下放速度稳定在某一安全下放速度上。 上述两种情况中，前者属于过渡过程，故称为“制动过程”，后者属于稳定运行，则称为“制动运行”。 他励直流电动机的电气制动方法有：能耗制动、反接制动和回馈制动等，下面分别讨论。 2.5.1 能耗制动 如图2.20所示，为能耗制动原理图。制动前接触器KM的常开触头闭合，常闭触头断开，电动机有励磁将处于正向电动稳定运行状态，即电动机电磁转矩 与转速 的方向相同（均为顺时针方向），Tem 为拖动性转矩。在电动运行中保持励磁，断开常开触头KM使电枢电源断开，闭合常闭触头KM用电阻 将电枢回路闭合，则进入能耗制动。 能耗制动（续1） 2．制动原理 能耗制动时，电动机励磁不变，电枢电源电压U=0 ,由于机械惯性，制动初始瞬间转速n不能突变，仍保持原来的方向和大小，电枢感应电动势 也保持原来的大小和方向，而电枢电流 为 （2-14） 从式（2-14）可见，电流 变为负，说明其方向与原来电动运行时相反，因此电磁转矩 也变负，表明此时的方向与转速的方向相反， 起制动作用，称为制动性转矩。 能耗制动（续2） 由于 ，拖动系统减速。在减速过程中，UN逐渐减小，, 随之变小，动态转矩 仍小于0；拖动系统继续减速，直至n=0，此时 都 为0。如果电动机拖动的是反抗性恒转矩负载，系统就在 =0时停车。从能耗制动开始到拖动系统迅速减速及停车的过渡过程就叫做“能耗制动过程”。 在能耗制动过程中，电动机靠惯性旋转，电枢通过切割磁场将机械能转变成电能，再消耗在电枢回路电阻 上，因而称能耗制动。 能耗制动（续3） 3．能耗制动的机械特性 能耗制动的机械特性方程为 （2-15） 式中 为能耗制动机械特性的斜率，与电枢回路串接电阻时的人为机械特性的斜率相同。从式（2-15）可知，当 时，n=0 ，说明能耗制动的机械特性是一条通过坐标原点并与电枢回路串接电阻 的人为机械特性平行的直线，如图2.21所示。 能耗制动（续4） 从图2.21可以看出，能耗制动开始，电动机的运行点从A瞬间过渡到B点，然后沿机械特性2转速逐渐下降。如果电动机拖动的是反抗性恒转矩负载，当n= 0时， =0，拖动系统停车，从B点到坐标原点；如果电动机拖动的是位能性恒转矩负载，当n=0时，动态转矩 ，系统在负载带动下将开始反向旋转，电动机继续沿机械特性2运行直到C点（ ）稳定运行，在C点上满足稳定运行的充分必要条件，因此C点是稳定工作点。在C点上n为负、 为负、 为正、 为正，所以 是制动性转矩，电动机在C点上的稳定运行就叫做“能耗制动运行”。 能耗制动（续4） 在能耗制动稳定运行状态下，电动机靠位能性恒转矩负载带动旋转，电枢通过切割磁场将机械能转变成电能并消耗在电枢回路电阻（ ）上，其功率转换关系和能耗制动停车过程相同，不同的是能量转换功率