第三章-6--直流电机制动

本pdf由济南大学赵珅老师制作13.6直流他励电动机的制动特性1．制动与启动♦启动：施电于电动机使电动机速度从静止加速到某一稳定转速的一种运动状态；♦制动：使电动机速度从某一稳定转速开始减速到停止或是限制位能负载下降速度的一种运行状态。制动与自然停车的区别？？？制动与自然停车的区别？？？几个基本的概念本pdf由济南大学赵珅老师制作2几个基本的概念电动机有两种停止运转方式：2．制动与自然停车1）自然停车：电动机脱离电网，靠很小的摩擦阻转矩消耗机械能使转速慢慢下降直到转速为零而停车。这种停车过程需时较长，不能满足生产机械快速、准确停车的要求；2）制动：外加阻力转矩，使电动机迅速停车。为了提高生产效率，保证产品质量，需要加快停车过程，实现准确停车等，要求电动机运行在制动状态，常简称为电动机的制动。本pdf由济南大学赵珅老师制作3几个基本的概念就能量转换观点看，电动机有两种运转状态。3．电动机的两种运转状态1)电动状态：电动机输出转矩的作用方向与转速的方向相同。此时电动机输出转矩为拖动转矩，负载为阻转矩.电动机的作用是将电能转换机械能。故称电动机的这种状态为电动状态。2）制动状态：电动机输出转矩的作用方向与转速的方向相反。此时，电动机的输出转矩为阻转矩，负载为拖动转矩.电动机的作用是吸收或消耗负载的机械能。故称电动机的这种工作状态为制动状态。电动状态制动状态本pdf由济南大学赵珅老师制作4他励电动机的制动44、两种制动形式：、两种制动形式：11）稳定的）稳定的制动状态：制动状态：如：电动机放下重物时，为限制下降速度，电动机的转速不变如：电动机放下重物时，为限制下降速度，电动机的转速不变22））过渡的过渡的制动状态：制动状态：如：降速或停车制动时，电动机的转速是变化的如：降速或停车制动时，电动机的转速是变化的二者都是电动机发出与转速方向相反的转矩，二者都是电动机发出与转速方向相反的转矩，吸收或消耗负载的机械能速度是否变化是二者的根本区别！速度是否变化是二者的根本区别！55、三种制动方法、三种制动方法：：••反馈制动反馈制动••反接制动反接制动••能耗制动能耗制动本pdf由济南大学赵珅老师制作53.6.1、他励电动机的反馈制动电动机正常接法时，在外部条件作用下如电动机正常接法时，在外部条件作用下如果运行速度高于其理想空载转速，此时电果运行速度高于其理想空载转速，此时电动机工作于动机工作于反馈制动状态。反馈制动状态。••外力推动电机加速运转外力推动电机加速运转，使得稳定转速，使得稳定转速高于理想空载转速，此时电动机产生的反高于理想空载转速，此时电动机产生的反电势高于电枢电压，电流方向和正常状态电势高于电枢电压，电流方向和正常状态相反，如电车下坡。相反，如电车下坡。••电动机电枢电压突然降低弱磁调速电动机电枢电压突然降低弱磁调速，低，低于此时电动机产生的反电势，也会使得电于此时电动机产生的反电势，也会使得电枢电流方向相反。枢电流方向相反。••弱磁调速时，也会出现反馈制动状态弱磁调速时，也会出现反馈制动状态提问提问：：nnnn00,,哪些物理量发生变化？哪些物理量发生变化？本pdf由济南大学赵珅老师制作6降压反馈制动•电动机电枢电压突然降低，低于此时电动机产生的反电势，也会使得电枢电流方向相反。adaaRREUI+−=1EURREUIadab+−=22本pdf由济南大学赵珅老师制作7一、反馈制动ΦN＞Φ1＞Φ2U1＜UN▲正向反馈制动降压调速弱磁调速b1瞬态过程本pdf由济南大学赵珅老师制作8一、反馈制动▲正向反馈制动电车下坡分析分析电路连接方式反馈制动过程电车下坡行驶电车平路行驶正向反馈制动正向电动运行本pdf由济南大学赵珅老师制作9匀速下放重物反馈制动卷扬机下放重物时，和电车下坡相似。串接电阻是为了调节重物下降速度。但nn0，运行不安全正转时，特性在第一象限，电动机提升重物；改变电源极性，理想空载转速为-n0,特性在第三象限，电动机反转……电动机反向下放速度LTtKeKadRaReKNUeKaRaINUn2ΦΦΦ+−−=−−=本pdf由济南大学赵珅老师制作10FEn0RaRa＋RΩ▼反向反馈制动一、反馈制动重物下放分析分析电路连接方式反馈制动过程正向电动运行反向电动运行本pdf由济南大学赵珅老师制作11FE▼反向反馈制动一、反馈制动重物下放分析分析电路连接方式反馈制动过程正向电动运行反向反馈制动运行反接制动过程反向电动过程重物下放重物提升本pdf由济南大学赵珅老师制作123.6.2、他励电动机的反接制动在外部条件作用下，反电势在外部条件作用下，反电势EE和电枢电压和电枢电压UU有一个改有一个改变方向，使得变方向，使得UU和和EE的方向相同，电动机运行于反接的方向相同，电动机运行于反接制动状态。制动状态。••将改变电枢电压产生的反接制动称为将改变电枢电压产生的反接制动称为电源反接制电源反接制动动，用于快速停车。，用于快速停车。••将改变反电势产生的反接制动称为将改变反电势产生的反接制动称为倒拉反接制动倒拉反接制动，，用于重物下放。用于重物下放。本pdf由济南大学赵珅老师制作13他励电动机的电源反接制动TKKRRKUIKRRKUnteadaeeadae2Φ+−Φ−=Φ+−Φ−=）（）（特点：制动电流大，需增加限流电阻特点：制动电流大，需增加限流电阻RRadad制动转矩大制动转矩大不能自动停车，易反转不能自动停车，易反转aaRIEU+=正常工作时：nKRRIUERRIEUeadaaadaaΦ=+−−=++=−）（）（电源反接时：本pdf由济南大学赵珅老师制作14他励电动机的倒拉反接制动缺点：缺点：特性软，速度与特性软，速度与TTLL和电阻有关，匹配不好，重物不能下降。和电阻有关，匹配不好，重物不能下降。为什么？？？？为什么？？？？11））aa点为提重物上升点为提重物上升22）为了放下重物，在）为了放下重物，在电枢回路串入电阻，此电枢回路串入电阻，此时特性曲线为时特性曲线为2233）此时速度不能突）此时速度不能突变，反电势也不能突变，反电势也不能突变，变，TT变小，电机减速变小，电机减速44）电机减速到）电机减速到dd点，速度点，速度为为00，如果此时切断电源，，如果此时切断电源，电机停止，否则电机反电机停止，否则电机反转，重物下降直到稳定点转，重物下降直到稳定点bb。。本pdf由济南大学赵珅老师制作15二、反接制动比较②倒拉反接制动分析分析电路连接方式反接制动过程①电源反接制动o位能性恒转矩负载n反抗性恒转矩负载正向电动运行反接制动过程正向电动运行倒拉反接制动运行本pdf由济南大学赵珅老师制作163.6.3、他励电动机的能耗制动能耗制动：能耗制动：为了准确停车和下放为了准确停车和下放重物，去掉电动机的重物，去掉电动机的电枢电源，并串上一电枢电源，并串上一电阻，使电机产生一电阻，使电机产生一反向转矩，工作于制反向转矩，工作于制动状态。动状态。线机械特性为过原点的直TKKRRnUKETKKRRKUnteadaeteadae220/ΦΦΦΦ+−===+−=特点：特点：••对于反抗性负载，准确停车。对于反抗性负载，准确停车。••对于位能负载，低速准确下对于位能负载，低速准确下放重物。放重物。本pdf由济南大学赵珅老师制作17o位能性恒转矩负载n反抗性恒转矩负载正向电动运行能耗制动运行能耗制动过程正向电动运行能耗制动过程3.6.3、他励电动机的能耗制动本pdf由济南大学赵珅老师制作18电动机运行状态：在同一种接线方式下，电动机既可以工作在电动状态，也可以工作在制动状态。对于倒拉反接制动，正转时的倒拉反接出现在第4象限，反转时，出现在第二象限。3.6直流他励电动机的制动特性本pdf由济南大学赵珅老师制作19第三章直流电机的工作原理及特性直流他励电动机的制动特性三、能耗制动二、反接制动FE倒拉反接制动一、反馈制动反向反馈制动比较重物升降的三种方式比较重物升降的三种方式本pdf由济南大学赵珅老师制作20FE第三章直流电机的工作原理及特性直流他励电动机的制动特性三、能耗制动二、反接制动一、反馈制动②倒拉反接制动①电源反接制动①反抗性恒转矩负载②位能性恒转矩负载①正向反馈制动②反向反馈制动比较比较本pdf由济南大学赵珅老师制作21ΦN＞Φ1＞Φ2第三章直流电机的工作原理及特性固有机械特性比较比较直流他励电动机的启动和调速特性②改变励磁磁通调速①降压启动②电枢电路串电阻启动③电枢电路串电阻调速①改变电枢电压调速（UN＞U1＞U2）（Rad1＜Rad2）U2U10n0nTstIstTLILUNTIUst本pdf由济南大学赵珅老师制作2222制动减速停车1、自由滑行或机械制动2、能耗制动3、反接制动①②③应用：惯性小，负载较稳定，无减速时间限制的系统。或紧急的强制机械制动，由机械抱闸实现应用：惯性较大，减速时间受限制的系统。应用：惯性大，制动力矩大，减速时间受限制的系统。直流他励电动机的运行状态分析直流他励电动机的运行状态分析第一象限内调速过程第二象限内第一二象限间的坐标轴本pdf由济南大学赵珅老师制作23练习：一台他励直流电动机的数据如下：PN=29KW,UN=440V,IN=76.2A,nN=1050r/min,Ra=0.393欧。（1)电动机带位能负载，在固有机械特性上作反馈制动下放重物，Ia＝60A，求电动机反向下放速度。（2)电动机带位能负载，作反接制动下放，Ia=50A时，转速n=-600r/min，求串接在电枢回路中的电阻、电网的输入功率、轴上的输出功率及电阻上消耗的功率。（3)电动机带反抗负载，从n=500r/min进行能耗制动，若其最大制动电流限制在100A，试计算串接在电枢回路中的电阻值。本pdf由济南大学赵珅老师制作24一台他励直流电动机的数据如下：PN=29KW,UN=440V,IN=76.2A,nN=1050r/min,Ra=0.393欧。（1)电动机带位能负载，在固有机械特性上作反馈制动下放重物，Ia＝60A，求电动机反向下放速度。（2)电动机带位能负载，作反接制动下放，Ia=50A时，转速n=-600r/min，求串接在电枢回路中的电阻、电网的输入功率、轴上的输出功率及电阻上消耗的功率。（3)电动机带反抗负载，从n=500r/min进行能耗制动，若其最大制动电流限制在100A，试计算串接在电枢回路中的电阻值。解:39.01050393.02.76440===Φ×−−NaNNnRIUeKmin/1190:)1(39.0393.060440rnneaaNKRIU−===×−−Φ−−电动机反向下放速度本pdf由济南大学赵珅老师制作25解:39.01050393.02.76440===Φ×−−NaNNnRIUeK：电枢回路总电阻R)2(ΩΩ077.13393.048.13=−=−aRRR＝电枢回路串接电阻KWWIUPPaN225044011=×=＝：电网输入功率KWRIPPa7.3348.135022=×=＝：电枢回路电阻消耗功率ΔΔ。负号表示轴上输入功率＝轴上输出的功率KWWIRIUIEPPaaNaa7.1150)48.1350440()(22−=××−=−=一台他励直流电动机的数据如下：PN=29KW,UN=440V,IN=76.2A,nN=1050r/min,Ra=0.393欧。（1)电动机带位能负载，在固有机械特性上作反馈制动下放重物，Ia＝60A，求电动机反向下放速度。（2)电动机带位能负载，作反接制动下放，Ia=50A时，转速n=-600r/min，求串接在电枢回路中的电阻、电网的输入功率、轴上的输出功率及电阻上消耗的功率。（3)电动机带反抗负载，从n=500r/min进行能耗制动，若其最大制动电流限制在100A，试计算串接在电枢回路中的电阻值。ΩRRRa+=50)600(39.0440−−−==aInNeKNUΦΩ48.13=本pdf由济南大学赵珅老师制作26Ω=−=−=Ω===+=557.1393.095.195.1100/195/:aQQQQQaRRRRIERRRR为电枢回路串接电阻电枢回路中电阻VnKEQ