电机与拖动基础第2版汤天浩第04章节－直流电机拖动基础.ppt

-*- 第四章 直流电机拖动基础 复励电动机既具有串励电动机的起动转矩大，过载能力强等优点，又因为有并励绕组，使得理想空载转速不至于太高，因而避免了“飞车”的危险。这种电机的用途也很广泛，例如无轨电车就是由积复励直流电动机拖动的。 -*- 第四章 直流电机拖动基础 小 结 本章依据直流电动机的机械特性方程式与直流电力拖动系统的运动方程式，详细讨论了直流电动机的起动、调速及制动这三个电力拖动系统运行的主要方式。 直流电动机起动时，由于其本身的电枢电阻很小，直接起动会产生很大的起动电流。为了限制过大的起动电流，通常采用电枢回路串电阻或降低电枢电压的方法来起动直流电动机。 直流电动机的调速方法有电枢串电阻调速、降压调速和弱磁调速，其中串电阻调速和降压调速属于恒转矩调速方式，弱磁调速属于恒功率调速方式。 直流电动机的制动方法有能耗制动、反接制动（包括倒拉反转运行）和回馈制动。本章从制动方法的实现、制动时的机械特性、制动的过程和运行、制动时的能量关系、每种制动的特点和应用等方面进行了分析和研究。 -*- 第四章 直流电机拖动基础 第四节 他励直流电动机的制动 一、电动状态和制动状态 直流电动机的运行状态主要分为电动状态和制动状态两大类。 电动状态是电动机运行时的基本工作状态。电动状态运行时，电动机的电磁转矩Te与转速n方向相同，此时Te为拖动转矩，电机从电源吸收电功率，向负载传递机械功率。电动机电动状态运行时的机械特性如图4-14所示。 -*- 电动机在制动状态运行时，其电磁转矩Te与转速n方向相反，此时Te为制动性阻转矩，电动机吸收机械能并转化为电能，该电能或消耗在电阻上，或回馈电网。电动机的机械特性处在第二、四象限。 制动的目的是使拖动系统停车，或使拖动系统减速。对于位能性负载的工作机构，用制动可获得稳定的下放速度。制动的方法有几种。最简单的就是自由停车，即切除电源，靠系统摩擦阻转矩使之停车，但时间较长。要使系统实现快速停车，可以使用电磁制动器，即将制动电磁铁的线圈接通，通过机械抱闸制动电机；还可以使用电气制动的方法，即由电动机提供一个制动性阻转矩Te， 以增加减速度；也可以将电磁抱闸制动与电气制动同时使用，加强制动效果。这里主要介绍电气制动的方法，常用的电气制动方法有能耗制动、反接制动、回馈制动三种。 第四章 直流电机拖动基础 -*- 第四章 直流电机拖动基础 二、能耗制动 能耗制动的机械特性与电动机所带负载的特性有关，对于反抗性负载，其机械特性曲线在第二象限，没有稳定运行点，称为能耗制动过程；对于位能性负载，其机械特性曲线在第四象限，有稳定运行点，故称为能耗制动运行状态。 -*- 第四章 直流电机拖动基础 1. 能耗制动过程 (1) 能耗制动的机械特性 将U = 0、Φ = ΦN，R = Ra+Reb代入他励直流电动机机械特性方程式，可得能耗制动时的机械特性 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，如图4-15b中的特性2所示。 （4-13） （4-14） -*- 第四章 直流电机拖动基础 (2) 能耗制动的功率关系 他励直流电动机能耗制动过程中的功率传递方向为：因电源已被断开，不向电动机提供能量，输入电功率P1 =0；此时，电磁转矩与转速方向相反，机械功率P2为负，说明电动机轴上非但没有输出机械功率给负载，反而是负载向电动机输入了机械功率，扣除空载损耗P0，其余的转变为电磁功率Pem；电磁功率Pem因而也变为负值，说明功率传递方向与电动状态时相反，即在电动机内，电磁作用把机械功率转变为电功率；最终，该电功率在电枢回路总电阻上被转化为热能消耗掉。 从电磁功率把机械功率转化为电功率这一点来说，能耗制动过程中的电动机似发电机，但与一般的发电机不同，表现在： 1) 没有原动机输入机械功率，其机械能是系统从高速向低速制动时所释放出来的动能； 2) 没有电功率输出，而是转化为电枢回路总电阻（Ra+Reb）上的热能消耗掉了，因此称这种制动方式为能耗制动。 -*- 第四章 直流电机拖动基础 (3) 能耗制动电阻的计算 能耗制动过程中，起始制动转矩的大小与外接制动电阻Reb的大小有关。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。 但制动电阻的最小值受到电动机过载能力的限制，因此在能耗制动过程中，