《电机技术应用》课件 3.3.3 直流电机的制动.pptx

直流电动机的制动

直流电机

1、电动状态

特点：转矩T与转速n方向相同，为拖动性质转矩。

输入电能，输出机械能，机械特性在直角坐标的一、三象限。

正向电动运行和反向电动运行是电动机最基本的运行状态。电动机除了运行于T与n同方向的正向电动运行状态之外，还经常运行与T与n反方向的反向电动运行状态。电机的两种运行状态特点如下。

电动机运行状态

2、制动方法

自由停车法、机械制动法(即刹车)、电气制动法

电气制动法：使电动机变发电机将系统的机械能或位能负载的位能转换为电能，消耗在电枢电路的总电阻或回馈电网。

电气制动法包括：能耗制动、反接制动、回馈制动

1、制动目的

它可以维持恒速运动(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。

电动机的制动运行

能耗制动定义：将机械轴上的动能或势能转换而来的电能通过电枢回路的外

串电阻发热消耗的一种制动方式。

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，直到电机停止转动。

一、能耗制动

a

K₁

n二

R₂

k₃3

+O—

b)

U

U

Ea

Ia

十

制动操作：切除电源，同时在电枢回路串入电阻Rz

=

过程分析：开始制动时，由于惯性，n的方向不变→Ea方向不变-Ia反向

(由Ea产生),而磁通方向不变—→T反向，使T与n方向相反—→制动

制动特点：U=0,R=Ra+Rz

思考：电阻Rz的作用?

电阻阻值对系统的影响?

一、能耗制动

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。

1)电机拖动反抗性负载，制动瞬间电机

的工作点由A点跳变到B点，电磁转矩TM反向，与负载转矩同方向，在他们的共同

作用下电机沿BO曲线减速，直至到达0点停车。

制动瞬间

工作点

n₀

B

n

A

Ra

Ra+RB

2)电机拖动位能性负载，到达0点停车

时n=0,TM=0,但在位能性负载的作用下

电动机将反转并加速，工作点沿0C移动。此时n和Ty的方向均与电动状态相反，所以电磁转矩T仍为制动转矩。随着n的增大TM不断增大，直至与负载转矩T大小相等，方向相反，电机获得稳定运行。

反抗性负0

载，电机

停转。

TzT

位能性负载，稳定工

作点

电动机状态工作点

一、能耗制动

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Rz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，

应将制动瞬间的电流(即最大制动电流Imax)限制在允许的范围内。

如果按最大制动电流不超2I、倍来选择

一、能耗制动

则

优缺点：

线路简单、经济、安全；

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；

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，切除一部分电阻，使制动转矩

增大，从而加强制动作用。

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，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。

EaIa=I²(Ra+R₂)

一、能耗制动

方法：他励直流电动机拖动位能性负载，如起重机下放重物时，若在电枢回路

串入大电阻，可得到一条斜率较大的人为特性曲线，致使电磁转矩小于负载转

矩。这样电机将被制动减速，并被负载反拖进入第IV象限运行。

倒拉反接的反接制动下放重物的速度随串联电阻R的大小而异，制动电阻R越大，机械特性越软，下放重物速度越快。

二、倒拉反转的反接制动

二、倒拉反转的反接制动

1)串联电阻瞬间，因转速不能突变，工作点由A点跳变到B点，此时电磁转矩Tm小于负载转矩T,电动机开始B点减速到C点。

2)到C点时n=0,电磁转矩为堵转转矩Tst,因Tst仍小于负载转矩T,在重物的重力作用

下电动机将反转，即下放重物。

3)因为励磁电流不变，Ea随着n的反向而改变方向，但电枢电流方向不变，即电磁转矩

方向不变，电磁转矩TM变为制动转矩，电机

处于制动状态，如CD段所示。

R负载作用下电机反向旋转(下放重物)

C

0TMTTT

n

noB

电枢回路串

入较大电阻

后特性曲线

A

正向电动状态提升重物(A点)

电机以稳定

的转速下放

重物D点

Ra+R。

D

4)随着电动机反向速度的增加，Ea增大，电枢电流I和电磁转矩T也增大