电机拖动与电气控制 第2版 教案 2.6他励直流电动机的制动.docx

电机拖动与电气控制课程教案

章节名称

第2章直流电机

2.6他励直流电动机的制动

授课时数

2

授课形式

教学目标

1.知识目标:

*理解直流电机制动的物理原理及其必要性。

*掌握常见制动方法（能耗制动、反接制动、再生制动）的工作原理及特点。

*熟悉制动过程中的能量转换关系及对电机性能的影响。

2.能力目标：

*能够分析不同制动方法的适用场景与优缺点。

*能够设计简单制动控制电路并解释其工作原理。

*具备通过实验或仿真验证制动特性的实践能力。

3.素质目标:

*培养学生严谨认真的学习态度和科学探究精神。

*提高学生分析问题和解决问题的能力。

*增强学生的实践意识和团队合作精神。

教学重点

难点

1.教学重点:

*能耗制动：电路结构、能量消耗路径及机械特性分析。

*反接制动：实现条件、动态过程与电流限制措施。

*再生制动：能量回馈原理及在新能源领域的应用。

2.教学难点:

*制动过程中电枢电流方向与转矩方向的关系分析。

*反接制动时避免电机反向启动的逻辑设计。

*再生制动对电源系统的要求及实现电路的设计复杂性。

教学内容

1.制动的基本原理与分类

制动的作用与意义

快速停机、限制机械惯性、安全保护（如起重机下放重物）。

制动与电动状态的能量转换对比：机械能→电能（或热能）。

制动方法分类

能耗制动：电枢脱离电源，接入电阻形成闭合回路消耗能量。

反接制动：改变电枢电压极性，使电磁转矩与转速反向。

再生制动：电机作为发电机运行，能量回馈至电网或储能装置。

2.典型制动方法详解

能耗制动

电路实现：电枢断开电源，通过制动电阻形成回路（电路图分析）。

机械特性：转速快速下降，制动转矩随转速降低而减小。

应用场景：中小型电机平稳制动，如机床、传送带。

反接制动

实现条件：电枢反接电源，串联限流电阻防止过电流。

动态过程：转速降为零时需及时切断电源，否则反向启动。

应用场景：需快速反转或紧急制动场合，如卷扬机。

再生制动

能量回馈原理：电机转速高于理想空载转速时，电动势高于电源电压。

电路要求：需可控整流或逆变装置（如电动汽车驱动系统）。

应用场景：新能源车辆、电梯下行时的能量回收。

3.仿真与实验验证(有条件选)

仿真演示

使用MATLAB/Simulink搭建能耗制动模型，观察转速与电流变化曲线。

对比反接制动与再生制动的动态响应差异。

4.实验操作(有条件选)

搭建能耗制动电路，测量制动时间与电阻值的关系。

设计反接制动保护电路（如时间继电器控制），验证制动效果。

课外拓展

1.电动汽车再生制动：如何通过DC-DC转换器实现能量高效回充。

2.工业机器人急停系统：多制动方法的协同控制策略

3.浏览相关资源，完成相关作业或任务，巩固学习成果，提升综合素养。